3D-печать на службе кардиохирургов

3D-модель сердца ребенка

Объединенная команда рентгенологов и ученых НМИЦ Мешалкина ввела в практику создание точных копий сердца и сосудов для подготовки к хирургическим операциям

Нестандартные случаи анатомических изменений сердца и сосудов встречаются в практике кардиохирургов Центра Мешалкина еженедельно: хронические заболевания и врожденные пороки порой искажают органы до неузнаваемости. Какую стратегию хирургического вмешательства выбрать в каждой ситуации? Какой протез лучше подойдет больному и как закрепить его в ходе операции? На все эти вопросы теперь можно получить не умозрительный ответ, а провести полноценную «репетицию» вмешательства – на точной пластиковой копии сердца или аорты конкретного пациента.

Над активным внедрением 3D-моделирования и 3D-печати моделей работает команда из врачей рентгенодиагностики, инженера-физика и биолога института экспериментальной биологии и медицины. Их работа начинается с выполнения компьютерной томографии сердца. На основе полученных данных строят виртуальную 3D-модель, которая после программной обработки отправляется на печать. Изготовление на 3D-принтере модели из полимера занимает от 24 до 36 часов.

«Сама стереолитографическая технология 3D-печати не нова и давно присутствует на рынке, — рассказывает инженер лаборатории биопротезирования НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина Сергей Владимиров. – Однако первые подобные машины были дорогими, а качество печати – далеким от идеала. К настоящему моменту фирмы-производители существенно усовершенствовали технологию – как на аппаратном, так и на программном уровне, сделав процесс печати гораздо более качественным и предсказуемым, превратив создание сложнейших 3D-моделей в рутину. Фотополимеры нового поколения также отлично подходят для создания анатомических моделей, а стоимость всей технологии существенно снизилась. Это дает “зеленый свет” для использования такой печати в широком спектре медицинских направлений».

Но не стоит думать, что новые технологии полностью отменили кропотливый ручной труд! После завершения печати модель тщательно обрабатывают: чтобы удалить с поверхности остатки неотвердевшего полимера, ее промывают изопропиловым спиртом, а после высыхания осуществляют финальную «полимеризацию» в специальной ультрафиолетовой камере с нагревом (этот процесс обеспечивает максимально возможные прочность и стабильность деталей). Остается вручную удалить с модели все поддерживающие структуры — и только теперь, добившись точной конфигурации и прозрачности изделия, можно приступать к эксперименту.

Кардиохирург, готовящийся к операции, получает возможность не только заранее «пройти руками» сердце или сосуд, встреча с которым ему предстоит в реальности, но и протестировать план введения протеза через сосуд в условиях, приближенных к среде организма (в резервуаре с водой определенной температуры), если планируется эндоваскулярное вмешательство.

Сейчас разработку и внедрение в клиническую практику 3D-моделирования полых органов на этапе планирования операций осуществляют несколько ведущих медицинских учреждений страны. В некоторых идет апробация применения 3D-моделей сердца при врожденных пороках. НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина активнее использует методику при заболеваниях аорты и других крупных сосудов.

Специализируясь на работе с разными патологиями, применяя различные подходы и оборудование, российские медики нарабатывают опыт, который в дальнейшем будет консолидирован, стандартизирован и поможет внедрить новую технологию в медицинскую практику всей страны.

Печать аорты на 3Dпринтере

Печать аорты на 3Dпринтере

Печать аорты на 3Dпринтере

3D-модель сердца ребенка

3D-принтер для печати из медицинского полимера

Лаборатория биопротезирования НМИЦ Мешалкина

Лаборатория биопротезирования НМИЦ Мешалкина

3D-модель отделов сердца до финальной обработки

3D-модель сердца ребенка

3D-модель с особенностями из-за кальцификации органа и расслоения стенки

3D-модели одного и того же участка сосуда у разных пациентов