Аддитивные технологии в медицине: важный диалог

В рамках выставки «Здравоохранение» и Международного научно-практического форума «Российская неделя здравоохранения–2021», который стал федеральным мероприятием Года науки и технологий в медицине, состоялась III конференция «Аддитивные технологии для медицины: мировой и российский опыт», организованная компанией Z-axis и ЦВК «Экспоцентр». 

 

Это одна из тех площадок, где встречаются производители и дилеры оборудования и материалов с медиками, которые заинтересованы в использовании новых технологий в своей практике. Возможность представить новинки и наработки, отметить направления развития, обменяться опытом облегчает продвижение и внедрение перспективных 3D-методик, материалов, оборудования в сфере медицины, позволяющих решать актуальные задачи. Среди рассмотренных тем: перспективы развития в стоматологии, использование полимерных и композитных 3D-материалов для медицины, производство и установка индивидуальных имплантатов и протезов, предоперационное моделирование, изготовление деталей и узлов медицинского оборудования, инструментов, ортопедической обуви и др.

 

Тенденции в стоматологии

Тенденции и перспективы развития 3D-печати в стоматологии рассмотрел в своем докладе Артем Гатич, специалист по развитию бизнеса отдела маркетинга и развития ассортимента компании MyDent24. Его доклад традиционно вызывает интерес у профессиональной аудитории, поскольку отражает как текущий уровень развития в стране, так и существующие трудности. Поэтому хочется остановиться на нем подробнее.

 

Процессы производства стоматологических конструкций зачастую требуют высоких мануальных навыков специалистов, реализующих необходимые продукты. Таких специалистов немного. Использование цифровых технологий (субтрактивных и аддитивных) позволяет нивелировать недостаточный уровень мануальных навыков и обеспечивать высокое качество конечного изделия. Другими задачами аддитивных технологий в стоматологии являются: автоматизация производства; уменьшение времени на изготовление изделия; отказ от классических материалов — воск, гипс, силикон; хранение данных пациентов в цифровом формате; упрощение процессов изготовления изделия; разгрузка фрезерного станка (использование более дешевого оборудования); повышение имиджа клиники и лаборатории.

 

 мировой и российский опыт», организованная компанией Z-axis

 

На текущий момент наиболее часто применяют фотополимерные аддитивные технологии: SLA (стереолитография), DLP (диодное лазерное проецирование), LCD (фотополимерная печать с помощью жидкокристаллической матрицы — наиболее динамично развивающаяся и дешевая технология). Также используются: SLS/SLM, FDM.

 

//dental.formlabs.com/Печать индивидуальных слепочных ложек в стоматологии. 

Фото: https://dental.formlabs.com/

 

Почему фотополимерная печать получила широкое внедрение? Во-первых, это эстетичность результатов, сравнимая с традиционными технологиями. Также это высокая точность печати. Например, для DLP-печати существует оборудование с подтвержденной точностью 25–27 мкм по горизонтальным осям, что позволяет делать сложные протяженные конструкции. К тому же это высокая продуктивность при небольшой площади, высокая скорость моделирования изделия. Повышение доступности интраорального сканирования позволяет уходить от более сложного протокола (снятие слепка, отливание гипсовой модели, восковое моделирование и т. д.) и переходить к  современному протоколу (интраоральное сканирование, моделирование, производство). Это проще и для доктора, и для техника, и нивелирует все возможные ошибки, связанные с работой каждого из специалистов в цепочке. Дополнительные преимущества фотополимерных технологий: широкий диапазон применения, использование пластика с различными свой­ствами, стабильность результатов, низкая себестоимость, совместимость фотополимерных смол с зуботехническими материалами, относительная простота использования.

 

Что же печатают сейчас стоматологи? Модели челюстей (чтобы воспроизвести форму ортопедической конструкции, которую планируется изготовить), модели для формовки элайнеров (которые достаточно сложно или невозможно получить ручным методом, но очень легко и дешево изготовить с помощью 3D-печати), каркасы для литья или прессовки керамики для изготовления коронок, хирургические шаблоны, капы и др.

 

Важный момент в развитии стоматологических приложений — это готовность различных производителей изготавливать материалы специально для стоматологического применения. Ассортимент материалов для 3D-печати в последнее время вырос кратно. Каждый из этих материалов предназначен для изготовления той или иной конструкции. Растет широта, возможность выбора, появляются новые области применения 3D-печати. Например, наиболее ожидаемой в России является регистрация материалов для постоянных коронок, для базисов съемных протезов, для переноса брекетов с ортодонтических моделей.

 

Если говорить о проблемах, то самый большой барьер применения цифровых технологий в нашей стране — это отсутствие правого регулирования, а именно невозможность регистрации 3D-принтеров как медицинских изделий. Особенно это связывает руки при использовании аддитивных технологий в государственных клиниках. С материалами обстановка также непростая. Например, для тех же материалов, использование которых в Европе не требует регистрации, у нас необходимо внесение в классификатор Росздравнадзора и регистрация. Такая же ситуация с материалами для 3D-печати, даже если это вспомогательные материалы.

 

3D-печать в создании костнозамещающих имплантатов

 

Еще один доклад, отражающий тенденции и статистику развития в России целого направления, представил в видео­формате Роман Горбатов, к. м. н., доцент кафедры травматологии, ортопедии и нейрохирургии им. М. В. Колокольцева, руководитель лаборатории аддитивных технологий ФГБОУ ВО «Приволжский медицинский университет» Минздрава России (ФГБОУ ВО «ПИМУ»). Привожу некоторые данные.

 

Изделия медицинского назначения занимают 16% мирового рынка аддитивных технологий и 15% российского рынка (https://delprof.ru и др.). Причем структура рынка постоянно изменяется, например, в 2018 г. максимальная доля рынка — это зубные имплантаты (34%), в 2019 г. — ортопедические имплантаты (50%). Если рассмотреть количество реализованных изделий в ортопедии и травматологии, то наибольшее количество — это имплантаты для эндопротезирования тазобедренного сустава, второе место по объему продаж — имплантаты для спинальной хирургии. По прогнозам на 2028 год  это будут имплантаты для эндопротезирования коленного сустава.

 

С 2016 по 2021 год в России реализовано и реализуется суммарно 9 протоколов клинической апробации различных методов лечения пациентов с использованием аддитивных технологий, по которым будет пролечено 1266 пациентов. В настоящее время существуют данные по анализу уже выполненных на 1 января 2021 г. протоколов, по которым был пролечен 1231 пациент, из них травматолого-­ортопедического профиля — 1183 (96%). Из них 830‑ти были установлены индивидуальные имплантаты: в 66% — это имплантаты для эндопротезирования тазобедренного сустава, 18% — операции с использованием имплантатов из костнозамещающего материала, 10% —  имплантаты для эндопротезирования коленного сустава, 6% — операции с использованием краниоимплантатов. Если говорить о ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, то с 2016 по 2021 г. здесь осуществлено лечение более 700 пациентов с применением аддитивных технологий. 

 

 нестабильность слейсера правого коленного сустава. Выполнено тотальное эндопротезирование с использованием индивидуального эндопротеза (Зыкин А.А., 2020, ПИМУ). Презентация  ФГБОУ ВО «ПИМУ» Ds: нестабильность слейсера правого коленного сустава. Выполнено тотальное эндопротезирование с использованием индивидуального эндопротеза (Зыкин А.А., 2020, ПИМУ). Презентация  ФГБОУ ВО «ПИМУ» 

 

Важным этапом создания любого имплантата является этап компьютерного моделирования. В настоящее время имеются компьютерные программы как отечественного, так и зарубежного происхождения, которые позволяют создавать высокоточные трехмерные модели имплантатов. С каждым годом появляются новые материалы для 3D-печати (медицинская керамика и титановый сплав, PEEK, тантал и др.), а также новое оборудование, что позволяет изготавливать индивидуальные имплантаты с высокой точностью соответствия биологическому объекту. Кроме того, появляется оборудование для контроля материала, из которого изготавливаются имплантаты, а также постпечатного их исследования. В нашей стране с использованием аддитивных технологий уже изготавливают имплантаты из титана и других костнозамещающих материалов с точностью соответствия биологическому объекту более 20 мкм, прецизионные аугменты под стандартные эндопротезы, гибридные эндопротезы (титановые и костнозамещающие компоненты). 

 

Технология создания индивидуальных имплантатов из костнозамещающих материалов включает в себя следующие этапы: создание трехмерной модели имплантата, затем матрицы, или формы для его последующего изготовления. На втором этапе на 3D-принтере осуществляется печать данной матрицы, она стерилизуется, и в стерильных условиях операционной в нее заливается костнозамещающий материал. После его отвердевания матрица разбирается, а имплантат устанавливается в область костного дефекта. По данной технологии могут изготавливаться индивидуальные спейсеры всех крупных суставов. В ФГБОУ ВО «ПИМУ» были проведены исследования и оценены отдаленные результаты лечения пациентов с использованием спейсеров, изготовленных на 3D-принтере. Доказано, что частота неудовлетворительных результатов лечения пациентов с использованием индивидуальных спейсеров ниже, чем при использовании стандартных. Также оценивались результаты лечения пациентов, которым были замещены дефекты после удаления опухоли с использованием индивидуальных имплантатов из костнозамещающих материалов (срок наблюдения: 12 месяцев). Ни у одного из пациентов не было выявлено нестабильности имплантатов, отмечено улучшение функции конечности и купирование болевого синдрома.

Также имплантаты используются для замещения дефектов черепа.

 

Впечатляющие кейсы

Выступления других участников демонстрировали множество реализованных проектов.

 

Кристина Протасова, инженер 3D-печати компании SIU System, рассказала о предлагаемых компанией промышленных принтерах, выборе материалов и возможностях 3D-печати для применения в стоматологии и челюстно-­лицевой хирургии. Компания SIU System является интегратором 3D-решений как в России так и в странах СНГ.

 

 3DDCERAMУстановка черепного имплантата.

Презентация SIU System. Фото: 3DDCERAM

 

Старший научный сотрудник ИПЛИТ РАН Михаил Новиков посвятил свой доклад 3D-печати для планирования и предоперационной подготовки сложных хирургических операций. В институте имеется большой опыт сотрудничества с медиками в области челюстно-­лицевой хирургии и изготовления моделей и имплантатов на базе SLA-принтера собственного производства.

 

Применение стереолитографического шаблона для  позиционирования экзопротеза. Презентация ИПЛИТ РАНПрименение стереолитографического шаблона для позиционирования экзопротеза. Презентация ИПЛИТ РАН

 

Из выступления директора компании REC Михаила Шишкина можно было узнать о многообразии российских материалов для медицины, производимых компанией. Интересным примером стала разработка антибактериальных материалов, когда поверхность изделия обеззараживается сама. Как работает биоцид? В полимер особым способом введены частицы, имеющие биоцидный эффект. Частицы изготовлены таким образом, что имеют крайне развитую структуру, благодаря чему получается большая «действующая» поверхность. Таким образом, создается композиция, которая по медицинским свой­ства практически не отличается от чистого полимера и при этом имеет уверенный эффект самообеззараживания. Варианты применения материала: создание элементов вентиляционных каналов, пищевая промышленность, медицина.

 

Особенным вниманием было отмечено содержательное выступление генерального директора iGo3D Russia Константина Захватова, который продемонстрировал множество примеров использования 3D-технологий в российских клиниках. Эти примеры из области стоматологии, кардиохирургии, создания моделей для планирования хирургических операций и др. еще раз подчеркнули огромные возможности для развития медицинских приложений и появление целого ряда российских медиков, готовых внедрять их в своей практике. iGo3D Russia — один из крупнейших поставщиков 3D-оборудования, расходных материалов и комплектующих в России и Евразийском таможенном 

союзе.

 

Воздействие антибактериального материала на кишечную палочку E-coli (сверху), обычный напечатанный пластик (внизу). Срезы проведены с разницей в 1,5 часа. Воздействие антибактериального материала на кишечную палочку E-coli (сверху), обычный напечатанный пластик (внизу). Срезы проведены с разницей в 1,5 часа. 

 

Предоперационное моделирование. Презентация iGo3D Предоперационное моделирование. Презентация iGo3DПредоперационное моделирование. Презентация iGo3D

 

Большой обзор по технологиям и примерам внедрения подготовил Станислав Евлашин, ведущий научный сотрудник из Сколтеха. Его доклад был основан на  анализе мирового опыта, представленного в  многочисленных публикациях. В Сколтехе имеется большой парк 3D-принтеров, работающих по различным технологиям, и проводится широкий спектр исследований, в т. ч. медицинского направления: по изготовлению сетчатых структур, печати биоразлагаемыми материалами, печати керамикой, моделированию механических характеристик изделий и др. Совместно с партнерами было разработано собственное программное обеспечение, оригинальный алгоритм которого позволяет значительно ускорить процесс перехода от модели изделия к процессу печати, что исключительно важно для работы с пациентами клиник.

 

Проведению краниопластики был посвящен видео-­доклад Елены Чупузубовой из ГБПОУ НСО «Новосибирский авиационный технический колледж им. Б. С. Галущака».

 

 Z-axisОбразцы 3D-печати разными материалами. Фото: Z-axis

 

А генеральный директор компании Z-axis Сергей Кулаков традиционно рассказал о возможностях современного оборудования для печати и постобработки, поставляемого компанией, делая в примерах акцент на медицинских приложениях. Им также были представлены образцы 3D-печати различными материалами, включая инженерные пластики и медицинский титан, выполненные на оборудовании партнеров Z-axis по технологиям FDM, SLM, DLP, Binder Jetting и SLS. Z-axis — это компания интегратор 3D-оборудования с двенадцатилетним опытом, работающая с большим кругом поставщиков «умных» 3D-принтеров, в т. ч. и профессиональных.

 

 генеральный директор компании Z-axis Сергей Кулаков

 

Говоря о внедрении аддитивных технологий в медицину, генеральный директор компании Z-axis отметил: «Мы видим, что отдельные компании, которые профессионально занимаются внедрением 3D-технологий в медицину, достигли уже очень высокого уровня профессионализма, но в целом процесс использования 3D-технологий в  медицине в России идет довольно медленно, как, впрочем, и в других сферах бизнеса. Для большинства клиентов аддитивные технологии до сих пор представляются труднодоступными, а 3D-принтеры — дорогими и сложными в изучении и эксплуатации. Главными причинами этого я вижу недостаточную популяризацию 3D-технологий и отсутствие должного финансирования. Поэтому одной из основных задач нашей конференции является популяризация аддитивных технологий в медицине. Хотелось бы поблагодарить всех участников конференции». ■

 

Ссылка на видео­запись конференции:

https://www.youtube.com/watch?v=OfoOXdW-yRc&t=5s

 

Автор: Татьяна Карпова

 

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 1-2022

 

Теги: 

Аддитивные технологии в медицине, журнал "Аддитивные технологии" № 1-2022, компания Z-axis, технологии FDM, SLM, DLP, Binder Jetting, SLS, компания SIU System, 3D-принтер, материалы для 3D-печати, области применения 3D-печати

Другие материалы:

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи или пресс-релизы
со ссылками и изображениями. info@additiv-tech.ru