3D-печать в медицине : От открытия к практике

Технология 3D-печати зародилась в 1983 году благодаря открытию американского изобретателя Чарльза Халла и постепенно распространилась на все области строительства.

С 2000-х годов эта технология используется во всем мире. С тех пор использование 3D-печати в медицинских целях получило значительное развитие. Так что же произошло за последние 30 лет, какие изменения привели ученых к мысли, что решение сложных проблем медицины ?

5 прорывных шагов в развитии 3D-печати

Первые 3D-принтеры.

Вскоре после публикации патента на устройство для 3D-печати компания Hull 3D Systems выпустила первый 3D-принтер (1988 год). Из-за высокой стоимости оборудования крупные промышленные компании сначала отстаивали свое право на использование технологии, но вскоре появились инвестиции, и трехмерная печать состоялась. применять В последние десятилетия трехмерная печать получила развитие для архитектурных, образовательных, картографических и торговых приложений.

История открытия трехмерной печати во время изготовления небольших пластиковых компонентов для будущих оригиналов, вместо закрепления отдельных тонких слоев, которые он ранее использовал для изготовления покрытия, стабилизировал полученную форму с помощью ультрафиолетового излучения. Эксперименты показали, что принцип нанесения покрытия и сварки пластиковых слоев позволяет создавать трехмерные объекты любой формы.

Технология впервые применена в медицине .

Были созданы функциональные печени.

Для хирургов были изобретены 3D-печатные инструменты

В период с 2006 по 2014 год были изобретены и представлены хирургические инструменты. Это анатомические 3D-модели, учебники, имплантаты и индивидуальные протезы. 3D-модель нейрохирургической конструкции (Военно-медицинский центр Уолтера Рида). Источник фото: NCBI.

Операция проводится на лице.

С тех пор мы регулярно видим новости об успешных операциях по трансплантации, костных трансплантатах и суставах, напечатанных на 3D-принтерах. Ссылки на совместные успехи ученых, врачей и инженеров приходят из Китая, США и европейских стран.

Как развиваются технологии в России?

Врачи Приволжского федерального медицинского исследовательского центра (ФГБУ ПФМИЦ Минздрава России) в 2016 году в Нижнем Новгороде провели два успешных вмешательства по эндопротезированию тазобедренного сустава с помощью 3D-печати.
Специалисты из лаборатории Томского университета изобрели вариант костной ткани на основе фосфора и кальция. Ученые предположили, что ткань, созданная на основе костей животных, а значит, биосовместимая с человеческим организмом, со временем сможет заменить титановые имплантаты.
Санкт-Петербургская клиника детской медицины, с применением смоделирован орган в контексте подготовки к порокам сердца. В настоящее время вместо многих сложных вмешательств для спасения ребенка требуется только одно — трудоемкое, но не такое опасное.

Подумайте о соответствующем доступе, о том, как выбирается правильная тактика для конкретного вмешательства и какой тип вмешательства выбран. Ведь при сложных врожденных аномалиях сердца со сложной гемодинамикой детали имеют первостепенное значение. И правильный хирургический подход может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Евгений Кулемин, кардиохирург

Что такое трехмерная печать?

Трехмерная печать, или технология протезирования, — это метод производства, при котором твердый трехмерный объект создается путем нанесения на него матрасного материала. Используются пластмассы, металлы, керамика, порошки, жидкости и даже живые клетки.

Протезные структуры являются противоположностью абстрактных структур и традиционных методов, фрезерования и резки, где внешний вид изделия формируется путем удаления излишков материала, а не соединения его в слои.

Этап создания трехмерного объекта:

Моделирование объектов в компьютерных программах
Печать
Последующая обработка

3 преимущества технологии:

Скорость печати, высокая точность и структура объекта нужной геометрической формы.

Создание сложных, анатомически дорогостоящих медицинских структур и их реализация в 3D путем преобразования 2D радиографических данных, таких как рентгеновские снимки, магнитно-резонансная томография (МРТ) или компьютерная томография (КТ), в цифровые файлы, которые затем преобразуются виртуальные модели в твердые 3D изделия.

Как 3D-печать может помочь медицине ?

Высокая точность трехмерной печати костей скелета или участков мозга при новообразованиях помогает врачам и студентам-медикам изучать материалы, практиковать и разрабатывать хирургические операции.
Тестирование имплантатов и намерений, изготовленных в соответствии с индивидуальными анатомическими параметрами пациента, облегчает работу врача и повышает выживаемость имплантата или намерения.
Создание или биологизация новых тканей и органов из клеток пациента дает надежду врачам и пациентам решить проблему нехватки доноров и материалов для пересадки органов и тканей. Ухо, созданное из клеток пациента в лаборатории Института Уэйк Форест. Источник фото: National Geographic.

За 16 лет применения 3D-печати в медицине Врачи по всему миру провели сотни успешных вмешательств, а ученые продолжают изучать потенциал технологии. Западные исследователи охарактеризовали 2016 год как переломный для строительства дополнительных в медицине . Продолжайте получать информацию об открытиях, примерах и возможных применениях технологии 3D-печати в здравоохранении в разделе новостей.