Впервые в России: силиконовая модель сердца

Первая модель сердца, «выращенная» из силикона с помощью технологии трёхмерной печати, сможет значительно облегчить жизнь хирургам-ординаторам, которые по сей день отрабатывают навыки на свиных сердцах. И хотя свиные органы близки человеческим по многим параметрам, единственным аргументом в их пользу является доступность. Силиконовое сердце, в свою очередь, является многоразовым симулятором для проведения учебных операций. Оно позволяет делать разрез, а затем накладывать на него шов, и так сколько душе хирурга угодно раз. Prototypster расскажет о том, как нам, первым в России, удалось слепить такой уникальный орган.

Медицина является одной из крупнейших областей применения 3D-печати. Наука опережает научную фантастику: сейчас печатают кости, имплантаты для черепа, кожу, кровеносные сосуды и даже раковые опухоли.

Во всем мире с недавних пор стремятся перейти на подобные нашему сердцу тренажеры-симуляторы. В Великобритании, например, Nottingham Trent University показал сердце, напечатанное из нескольких видов силиконового геля. И хотя трёхмерная печать постоянно дешевеет и позволяет экспериментировать все больше и больше, изготовление копий органов человека всё еще остается задачей сложной и необычной.

За выполнением этого проекта к нам обратилась компания «ИННОРТА», разработчик высокотехнологичных аппаратно-программных комплексов для восстановительного лечения. Первые попытки печати модели сердца из цветного гипса оказались неудачными, поэтому мы стали искать другой материал.

3D-модель была создана соответственно томографическому снимку реального человеческого сердца. На основе трехмерной модели на 3D-принтере была сначала изготовлена мастер-форма из пластика, а уже по ней мы сделали форму для литья из силикона. Возможность максимальной детализации стала решающим критерием при выборе материала для печати мастер-формы. Самой подходящей в этом случае оказалась технология лазерного спекания полиамида (selective laser sintering), позволяющая сделать тонкостенную, но прочную конструкцию с превосходной детализацией.

Первый напечатанный образец сердца из силикона пришлось немного доработать вручную, утолщая некоторые стенки пластилином. 

Наглядные изменения были после внесены в модель, что улучшило конечный результат. Существует и вариант печати сердца по частям – такая технология называется ротационное литьё. Вместо единой модели мы получаем модели нескольких деталей, которые упрощают создание форм для литья. Части изделия после печати склеивают в одно и дорабатывают, убирая швы между ними.

Первый силиконовый прототип сердца дал возможность понять потенциал трёхмерной печати Prototypster в медицине. На данный момент нами ведутся разработки чертежей для ротационной системы изготовления сердца. Силиконовые симуляторы планируется предложить клиникам по всей России для тренировки будущих хирургов.

Мировой опыт показывает, что нам есть к чему стремиться: в конце июня этого года специалисты Spectrum Health в детской больнице Helen DeVos западного Мичигана в США, объявили об успешном внедрении общих методов визуализации для производства трехмерной анатомической модели сердца пациента.

Интеграция компьютерной томографии (КТ) и трехмерной эхокардиографии (3DTEE) была успешно применена для печати гибридной 3D-модели. Для получения наибольшей точности и детализации, специалисты добавили к ним еще один инструмент – магнитно-резонансную томографию (МРТ).

Команда Spectrum Health использовала специализированное программное обеспечение для регистрации изображения различными методами. Компьютерная и магнитно-резонансная томографии являются инструментами визуализации 3D модели. Трехмерная эхокардиография (3DTEE), как сообщил Иосиф Ветукаттил, доктор медицинских наук, сделала возможным 3D-печать модели для пациентов с врожденным пороком сердца.

Каждый инструмент имеет свои сильные стороны, которые могут улучшить качество и увеличить детализацию 3D-печати в целом: КТ точно передает внешнюю анатомию сердца, МРТ превосходит другие методы в измерении объемов, в том числе правого и левого желудочков, а также мышечной ткани сердца, а трехмерная эхокардиография обеспечивает наилучшее визуализацию сердечных клапанов.

Новая технология печати может стать очень полезной для кардиологов и хирургов. Гибридная модель позволит врачам успешнее диагностировать и лечить болезни сердца, в том числе будет способствовать улучшению хирургического планирования. 3D-модели сердца пациентов позволят решать, в каких случаях применять хирургическое вмешательство, а в каких обойтись без него и лечить другими известными методами.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

02.09.2015