Применение аддитивных технологий в медицине многогранно, актуально и расширяется быстрыми темпами, в том числе и в России. И тому прямое подтверждение — информационные сообщения участников конференции «3D-печать/Аддитивные технологии для медицины, мировой и российский опыт», которая впервые была организована компанией Z‑Axis в рамках международного научно-практического форума «Российская неделя здравоохранения», проходившего в декабре 2019 г. на ЦВК «Экспоцентр» (г. Москва). Здесь были представлены возможности 3D-печати для хирургии, ортопедии, стоматологии и даже биопечати.

Так, из подробного доклада генерального директора компании СML Medical Яны Чекрыжовой видно, что процесс производства индивидуального напечатанного импланта многостадийный. Он включает проектирование, 3D-печать, термообработку, механическую обработку, очистку. Тем не менее реалии сегодняшнего дня таковы, что средний срок от предоставления результатов компьтерной томографии (КТ) до получения врачом изделия в среднем составляет только две недели. Компания в партнерстве с ООО «ТЕН. МедПринт» занимается проектированием и производством индивидуальных имплантов из медицинского титана, среди которых краниопластины, тазобедренные чашки, челюстные пластины, части позвоночника и др.

Наиболее ответственным, по мнению докладчика, является этап проектирования, который включает в себя:
• сканирование (получение КТ, МРТ-снимков анатомической области);
• обработку изображений в специализированном ПО, получение геометрии тканей и структур, для которых проектируется эндопротез;
• согласование с врачом требований и ограничений на проектируемый эндопротез, таких как: техника операции, место установки и крепления, тип крепления, тип фиксации, детали сборки, вес изделия, области с ячеистой структурой;
• проектирование эндопротеза с учетом требований, добавление ячеистой структуры, виртуальная проверка функциональности, технологическая проработка;
• согласование полученной геометрии с врачом, корректировка конструкции эндопротеза в случае необходимости, отправка на 3D-печать.

Важной составляющей для успешного проведения операции является предоперационная подготовка, которая позволяет снижать риски возникновения ошибок, обеспечивать точность проведения операции, сокращать время ее проведения и реабилитационного периода. И здесь возможности 3D-печати также востребованы. Например, вместе с краниопластиной компания СML Medical осуществляет поставку напечатанного сегмента черепа, чтобы врач мог состыковать их между собой, запланировать последовательность крепления, а также обдумать ход операции. Другим инструментом для точного позиционирования эндопротезов являются шаблоны и направляющие, также сокращающие время операции.

Яна Чекрыжова,
компания СML Medical

Созвучный по тематике доклад сделала и генеральный директор компании Pozvonoq Ольга Воблая, в котором рассказала о работах по изготовлению индивидуальных и серийных межпозвонковых кейджей (имплантов, используемых в хирургии позвоночника).

Напечатанные импланты с множеством каналов, образующих трехмерную сетку, наилучшим образом справляются с задачами обеспечения механической устойчивости и прорастания через них эндогенной кости. Отсутствие связующего звена между поверхностью и самим имплантом обеспечивает высокую структурную прочность, что снижает риск расслаивания, характерный для макрошероховатых покрытий. Геометрическое повторение базовой ячейки позволяет получать однородную и высокопористую внешнюю поверхность, которая характеризуется высоким коэффициентом трения. Компанией подготовлены 10 линеек изделий для различных сегментов позвоночника: шейных и крестцовых. Это больше 275 типоразмеров, два варианта исполнения: полый и с ячеистой структурой.

Кейджи, Фото:  Pozvonoq

В настоящий момент оформляется регистрационное удостоверение в Росздравнадзоре, необходимое для выпуска и реализации серийной продукции.

Краниопластина, Фото: СML Medical

Конечно, в данном вопросе было интересно услышать и мнение практикующего врача. В докладе врача-нейрохирурга Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова Андрея Ваврына были приведены примеры операций, когда аддитивные технологии позволяли провести предоперационное планирование операционного вмешательства, определить тактику и объем трепанации черепа и провести одномоментную краниопластику. В перспективе развития и применения аддитивных технологий в академии были отмечены следующие направления: замещение дефектов костей свода черепа, предоперационное планирование хирургии головы и позвоночника, симуляционные модели, прототипирование новых и усовершенствование уже имеющихся инструментов. В плане же проведения краниопластики это изготовление пресс-форм для формирования пластин из полиметилметакрилата (PMMA) и непосредственная печать готовых пластин из тугоплавкого полиэфирэфиркетона (PEEK).

Стоматологические капы, Фото: Mydent24

Еще одно направление для применения АТ — травмотология и неврология. Об изготовлении и опыте применения напечатанных на 3D-принтере ортезов доклад сделал генеральный директор компании «Здравпринт» Александр Косарев. Преимуществами ортезов компании по сравнению с традиционными гипсовыми повязками являются: малый вес, быстрая процедура наложения при помощи бытового фена, влагостойкость, дышащая структура, эстетичный вид, легкое снятие и последующая фиксация при необходимости.

Существуют ортезы для верхних, нижних конечностей, индивидуальные маски. Среди успешно решенных задач, например, лечение подкожных разрывов сухожилий разгибателей пальцев кисти (за полтора года был пролечен 61 пациент, в 92% случаев полностью восстановилось разгибание дистальной фаланги пальца, в 6% получены удовлетворительные результаты). Примечательно, что для проектирования и печати ортезов достаточно фотографии тела человека.

Аддитивные технологии в стоматологии, можно сказать, уже стали привычными. Они обеспечивают экономию времени, денег и эстетику. Среди напечатанных изделий: модели (для формовки лайнеров, для планирования лечения), каркасы для литья или прессовки керамики, временные коронки, хирургические шаблоны, капы и др. По мнению Артема Гатича — представителя компании Mydent24, специализирующейся на поставке оборудования для стоматологических клиник, активному применению 3D-печати в зубоврачебной практике способствует все большая доступность оборудования, появление новых программных продуктов, расширение линейки материалов, накопление опыта применения АТ в решении стоматологических задач.

Клим Дорготовцев,
компания Z-axis

У компании Z‑axis, поставщика оборудования, ПО и материалов, также большой опыт работы с медицинскими компаниями. Ее представители рассказали об использовании 3D-принтеров Intamsys (печать пластиковой нитью) и Sintartec (метод лазерного спекания порошка из пластика) для мелкосерийного и индивидуального производства целого ряда медицинских изделий и оборудования: протезов, ортезов, инвалидных колясок, медицинского оборудования, обуви, оснастки для операций и др., а также о специальном программном продукте Paramatters, который позволяет значительно сократить время проектирования изделий для их печати на 3D-принтере.

Впечатляющие задачи решаются в рамках развития биопечати, последние достижения которой  представил управляющий  партнер компании 3D Bio-printing Юсеф Хесуани.

Юсеф Хесуани,
компания 3D Bioprinting

Трехмерный биопринтинг — это послойная роботическая биофабрикация функциональных трехмерных тканевых и органных конструкций на основе цифровой модели с использованием живых клеток в качестве печатного материала. Основные составляющие технологии: биопринтер, биочернила, биобумага. Технология развивается достаточно активно. Сейчас в мире порядка 80 компаний, производящих биопринтеры, около 1000 лабораторий имеют на вооружении биопринтеры для проведения разного рода исследований.

Существует несколько типов органов, которые можно разделить по сложности печати (от простого к сложному): плоские (кожа, хрящ), полые трубчатые (сосуды, трахея), полые нетрубчатые (мочевой пузырь, матка), солидные (почка, печень). Отдельной группой являются эндокринные органы. Уже созданы принтеры и роботизированные установки для замещения дефектов кожи непосредственно в тканевый дефект, напечатаны сосуды для крыс, кроликов, минипигов. Особенно в данных направлениях продвинулись зарубежные ученые.

Ведутся уникальные работы восстановления функций на уровне организма, где среди лидеров российская компания 3D Bioprinting. Так, в лаборатории 3D Bioprinting в 2015 г. у мыши была успешно заменена щитовидная железа, а в декабре 2018 г. проведены эксперименты в космосе на МКС. Были выращены констуктивы хрящевой ткани человека и щитовидной железы мыши.

Если говорить о перспективах развития биопечати, то, по оценкам Международного общества биофабрикаций, первый орган, пересаженный человеку, появится в 2030 году. Кроме того, биопринтинг уже стал индустрией для фармацевтических компаний, которые проводят испытания лекарственных препаратов на трехмерных конструктивах, а не на животных.

Все эти сообщения еще несколько лет назад можно было назвать фантастическими, а сейчас это повод для размышления практикующим врачам над новыми подходами оказания качественной медицинской помощи. ■

Автор Татьяна Карпова

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 1-2020