Как известно, 3D-печать коренным образом изменила медицину , позволив создавать индивидуальные модели — от анатомических копий до имплантатов, полностью отвечающих потребностям пациента. Именно здесь на сцену выходит молодой стартап Simpath. С момента своего основания в 2023 году компания разрабатывает реалистичные 3D-модели, предназначенные для анестезиологии и респираторной медицины. Используя передовые технологии 3D-печати, Simpath создает высокодетализированные анатомические структуры, обладающие большим потенциалом для совершенствования медицинского моделирования, обучения и разработки новых устройств. В интервью с командой Simpath мы узнали, как эти модели могут повлиять на будущее медицины, а также о процессе аддитивного производства моделей трахеи.

3DN: Не могли бы вы представиться и рассказать о своих первых шагах в 3D-печати? Как появилась компания Simpath?

Наша команда в Simpath состоит из экспертов как в области медицины, так и дизайна: анестезиологов Джеймса Бродбента и Джереми Янга, а также промышленных дизайнеров Бернарда Гая и Николь Хон. До основания Simpath каждый из нас уже имел солидный опыт в области 3D-печати в своих областях и оставался в авангарде новейших технологий благодаря академической и исследовательской деятельности. Наши предыдущие работы над 3D-печатью детских трахеостом и методами 4D-пневматической печати заложили основу того, что впоследствии стало Simpath. Команда сформировалась благодаря совместным проектам университетов и больниц, где мы осознали потенциал, который может дать объединение наших знаний.

Simpath был создан с четкой целью: улучшить учебные инструменты для управления и ухода за дыхательными путями. Мы увидели существенный пробел на рынке анатомических моделей, которые не только визуально и тактильно реалистичны, но и отражают динамику человеческого тела. Наша цель — создать интерактивные модели, которые устранят разрыв между традиционными физическими моделями и новыми цифровыми симуляциями, обеспечивая более комплексное обучение.

Одно из наших главных преимуществ — тесное сотрудничество между нашими врачами и дизайнерами. Специалисты здравоохранения обладают экспертными знаниями в данной области, выявляют потребности отрасли и проводят испытания, а наша команда дизайнеров творчески подходит к этим потребностям и воплощает их в конкретные инновационные решения.

3DN: Над какими проектами вы сейчас работаете? Какие анатомические модели из тех, что вы распечатали на 3D-принтере, вам особенно запомнились?

В настоящее время наша команда разрабатывает педиатрическую модель, предназначенную для обучения процедуре CICO (Can't Intubate, Can't Oxygenate). Это устройство включает в себя несколько компонентов, таких как фиксированные голова и шея, а также гибкая сменная трахея, что позволяет стажерам многократно отрабатывать процедуру в условиях, приближенных к реальным.

Одновременно мы совершенствуем нашу динамическую модель дыхательных путей, интегрируя окружающие анатомические структуры, чтобы сделать симуляцию ещё более реалистичной. Эта модель, воспроизводящая трахею взрослого человека с беспрецедентным уровнем реализма, включает в себя динамические патологические процессы и инновационные функции, которые кардинально меняют обучение дыхательным путям.

В отличие от статических моделей или моделей, изготовленных из одного материала, наша трахея воспроизводит сложные внутренние аномалии, а также динамические функции, такие как расширение, сужение, кровотечение и артериальная пульсация. Такой подход обеспечивает захватывающее интерактивное моделирование с визуальной и тактильной обратной связью. Именно эта осязаемость даёт физическим моделям решающее преимущество перед чисто виртуальными симуляциями.

С помощью нашей модели специалисты могут моделировать сложные процедуры и экстренные ситуации. Например, введение жидкости через крошечное отверстие в стенке трахеи имитирует активное кровотечение из опухоли. Конструкция также позволяет проводить точные хирургические упражнения, такие как создание заполненной жидкостью кисты, последующее выполнение разреза и аспирация её содержимого. Кроме того, пользователи могут воссоздавать такие патологии, как стеноз трахеи, при котором внутренние стенки трахеи могут быть раздуты, образуя суженный просвет.

3DN: Кто использует ваши анатомические модели и для каких целей?

Наши анатомические модели разработаны в первую очередь для хирургического и медицинского обучения. Врачи и студенты могут использовать их для отработки различных процедур и подготовки к реальным экстренным ситуациям. Они представляют собой этически приемлемую альтернативу для отработки сложных хирургических или диагностических методик, обеспечивая непревзойденный уровень реалистичности.

Кроме того, эти модели ценны для тестирования продукции и разработки медицинских устройств, где точное анатомическое строение тела крайне важно для оценки эффективности. Они также служат образовательными инструментами для общения с пациентами, помогая им лучше понимать определённые медицинские ситуации и методы их лечения.

3DN: Какие материалы и процессы вы используете?

Наш процесс проектирования ориентирован на учет индивидуальности, возраста и состояния здоровья. Он развивает традицию анатомических моделей, переходя от статичных, обобщенных представлений к реалистичному моделированию на основе данных. Для создания наших моделей и обеспечения совместимости с существующими медицинскими устройствами мы используем компьютерную томографию и методы 3D-моделирования в Rhino и ZBrush . Затем мы применяем многокомпонентную 3D-печать PolyJet для достижения невероятно реалистичных текстур. Использование различных материалов позволяет нам воспроизводить различные структуры человеческих тканей, от мягких тканей до хрящей.

Клиническая валидация — важнейший этап нашего процесса, гарантирующий пригодность наших моделей для симуляций. Например, нашу модель трахеи можно использовать для визуализации астмы или бронхоспазма, помогая объяснить причины затруднения дыхания у пациентов и демонстрируя роль лечения в бронходилатации.

3DN: Какие проблемы связаны с 3D-печатью анатомических моделей?

Одна из самых сложных задач — сделать наши модели одновременно реалистичными и функциональными. В отличие от статических моделей, наши конструкции должны воспроизводить динамические условия, что требует точного контроля состава материалов и геометрических структур для оптимизации как реализма, так и производительности. Кроме того, материалы, используемые в печати PolyJet, могут быть хрупкими, особенно для очень маленьких конструкций. Ещё одна важная задача — обеспечить долговечность наших моделей, чтобы они могли выдерживать многократное использование в учебных целях без ущерба для их реализма.

3DN: Каковы ваши долгосрочные цели?

Опираясь на наши исследования, опубликованные в журнале «Анестезия и критическая терапия» , мы стремимся разрабатывать комплексные программы хирургического обучения, имитационные модели и физические анатомические модели, которые помогут как врачам, так и пациентам улучшить свои знания. Новые полноцветные физические модели человеческого тела высокого разрешения предоставляют обширную информацию, устраняя ограничения цифровых моделей, которые всё ещё формируются и иногда могут быть некорректными.

Наши модели будут играть ключевую роль в центрах симуляции, принося пользу как студентам, так и опытным специалистам. Мы также видим прекрасные возможности для сотрудничества с компаниями, работающими в сфере медицинских технологий, для тестирования и оценки их устройств. Оставаясь лидером в области технологий 3D-печати и опираясь на непрерывную обратную связь от клинических специалистов, мы стремимся стимулировать инновации в медицинском образовании и, в конечном итоге, оказывать положительное влияние на качество лечения пациентов. 
 

Источник