Современные технологии и материалы для 3D-печати уже сегодня помогают врачам работать более эффективно, повышают качество ухода за пациентами и открывают для исследований возможности, выводящие медицину на новый уровень. Светлана Бодиловская, старший менеджер по маркетингу в Восточной Европе и Африке компании Formlabs, и Иван Голобородько, руководитель отдела по цифровой медицине и стоматологии компании iGo3D Russia, рассказали, какие именно инструменты двигают медицину вперед и что мешает их внедрению.
Врачи и исследователи все чаще используют технологии 3D-печати: от создания прототипов новых продуктов до разработки индивидуальных хирургических шаблонов. По прогнозу SmarTech Publishing, к 2025 году общий рынок аддитивных технологий вырастет до $33 млрд, а в 2027-м его объем превысит $41,5 млрд. По оценке отчета «Рынок 3D-печати в здравоохранении: анализ глобальных возможностей и прогнозы развития индустрии в 2019–2026 годах» американской Allied Analytics, в 2018 году мировой рынок 3D-печати в медицине оценивался в $973 млн. При этом аналитики ожидают прирост данного сегмента до $3,6 млрд в 2026 году при среднегодовых темпах роста 18,2%.
Вместе с тем здесь не существует универсального решения для всех пациентов, особенно когда дело касается имплантатов и протезов. Случаи в медицинской практике, в том числе проблемы, связанные с органами, переломами костей, а также сами профили заболеваний очень индивидуальны. Именно поэтому операции и другие медицинские вмешательства являются сложными процессами и требуют большого количества специфических знаний. Инновационные сверхточные аддитивные технологии открывают совершенно новые возможности в области медицины.
Трахеальные стенты без осложнений
Например, в области хирургии трахеи требуется большая осторожность и точность. Для открытия проходимости дыхательных путей пациентов с затрудненным дыханием обычно используются стандартизированные трахеальные стенты, которые по форме напоминают перевернутую букву Y. Сложность в том, что ввиду стандартной формы они не всегда идеально фиксируются в трахее и могут смещаться, что, в свою очередь, приводит к осложнениям.
Новые технологии 3D-печати позволяют врачам и медицинским техникам создавать индивидуальные стенты на основе данных, полученных по итогам сканирования пациента. Сначала печатается индивидуальная форма, затем происходит отливка силиконом. Такие стенты, разработанные в соответствии с физиологическими особенностями пациента, не смещаются в трахее, что значительно снижает риск осложнений. Кроме того, можно напечатать специальные стенты для конкретных операций, например, сложных аневризм.
Как 3D-печать может изменить ортопедию
Несмотря на то, что медицина постоянно развивается и прогрессирует, есть ряд областей, которые все еще не извлекли пользу из инноваций. Одна из них — ортопедия. Технология производства ортопедических изделий не менялась с 1950-х годов.
Стандартные изделия подходят далеко не всем и не всегда удобны, а производство на заказ обычно занимает много времени, обходится дороже и не всегда оправдывает себя. Например, с момента заказа детского ортеза до его изготовления может пройти столько времени, что ребенок успеет вырасти и устройство окажется непригодным.
Возможность печати индивидуального и сравнительно недорогого 3D-ортеза без привлечения сторонних ресурсов и сложных производственных процессов полностью меняет правила игры. Аддитивные технологии делают возможным производство идеальных и доступных ортезов для всех, что значительно повышает уровень комфорта и качества жизни пациентов.
Модели органов для обучения и моделирования
Помимо качественных и точных технологий печати, также важны и свойства используемых материалов. Новые высокоэластичные и прозрачные материалы для 3D-печати создают целый ряд дополнительных возможностей для медицинских экспертов и инженеров. Например, печать индивидуальных реалистичных моделей органов. Это будет полезно для студентов медвузов и практикантов: модели демонстрируют внутреннюю анатомию и их не страшно повредить. Эти материалы относительно доступны и открывают новые возможности для кардиохирургов и интервенционных радиологов, а также для тех, кто проводит исследования гемодинамики (как движется кровь по нашим сосудам) и работает в лабораториях катетеризации.
Врачи могут заранее выполнять сложные операции на реалистичной индивидуализированной 3D-модели органа пациента и смоделировать все возможные сценарии. Это снижает риск осложнений, время проведения операции и связанные с этим расходы.
Кроме того, аддитивные технологии обладают большим потенциалом с точки зрения изготовления и предварительного тестирования индивидуальных имплантатов. Такие модели обеспечивают лучшую и удобную посадку и снижают риск осложнений. Их также можно использовать в процессе обучения студентов-медиков и для изучения физиологических данных пациентов, реалистично визуализируя сложные структуры и делая их осязаемыми.
Прототипы медицинских устройств и планирование установки зубных имплантов
Помимо уже упомянутых областей медицины, 3D-печать также дает ряд преимуществ для таких областей, как создание прототипов медицинских устройств, гемодинамика, профилактическая медицина, а также стоматологическая и эстетическая хирургия.
Например, с аддитивными технологиями медицинские инженеры создают прототипы медицинских устройств всего за несколько дней (вместо недель), снижая при этом затраты до 96%. На принтере также можно напечатать систему, которая способна имитировать микробные сообщества, подобные микробиому кишечника человека. Наконец, стоматолог может заранее спланировать установку зубных имплантатов в программном обеспечении и распечатать биосовместимые хирургические шаблоны, который пациент надевает во время операции, чтобы процедура прошла быстрее и была более точной и менее травматичной.
Другие примеры включают в себя 3D-отпечатки данных, полученных после обследований. Эти модели могут быть использованы для визуализации аномалий, таких как опухоли, и для помощи в обучении медицинских работников. Кроме того, напечатанные на 3D-принтере лицевые протезы для тех, кто перенес рак лица или тяжелые травмы, более удобны, более реалистичны, менее инвазивны для пациента и более просты в изготовлении.
Будущее здравоохранения уже наступило
Индивидуальные и эффективные решения для медицины (будь то медицинская инженерия, практика, образование или исследования), экономия времени и денег, минимизация риска осложнений и повышение возможностей и качества жизни пациентов — все это возможно уже сегодня благодаря передовым технологиям и материалам для 3D-печати. Новые технологии открывают эру медицинских преобразований и прогресса.
Читайте также:
Найдено объяснение, как Вселенная отражается возле черных дыр
Массовые отравления и новые версии гибели цивилизации: как изменились наши знания о майя
ОАЭ испытали технологию искусственного вызова осадков в 50-градусную жару