Пластик творит чудеса: как 3D-принтер имитирует органы человека

Несомненно, 3D-печать – одна из самых передовых технологий нашей эпохи и, вероятно, через несколько десятилетий эти годы будут вспоминаться как период ее становления. Это одна из наиболее перспективных и революционных технологий, которая применяется в различных областях, в частности, в здравоохранении. Поэтому стоит прояснить несколько вопросов. Например, как 3D-принтеры могут способствовать развитию медицины и здравоохранения в целом?

Наглядным примером может служить уникальный проект отделения общей хирургии больницы Sacra Famiglia Fatebenefratelli в Эрбе (Ломбардия, Италия), где благодаря использованию 3D-принтера Sharebot удалось воссоздать реальные анатомические органы и структуры для имитации базовых хирургических вмешательств, таких как видеолапароскопическая холецистэктомия.

⠀

Встречайте sharebot.ru: всё о новаторских 3D-решениях для оптимизации вашего бизнеса. Каталог 3D-принтеров на базе самых востребованных аддитивных технологий, задачи и сферы применения, истории успеха, акции, видео и другие полезные материалы!

⠀

Модели сегмента печени и желчного пузыря, напечатанные на FDM-принтере Sharebot 43

В сотрудничестве с компанией Sharebot была создана экспериментальная модель сегмента печени и желчного пузыря с использованием специального материала (LAY-FOMM), выпускаемого в виде пластиковой нити. После погружения в воду этот материал, благодаря двухкомпонентному составу (резиновая и растворимая часть на основе ПВА), становится похож на органические ткани, что также позволяет накладывать хирургические швы. Было обнаружено, что степень растяжимости в сочетании с остаточной влагой после погружения в воду схожи с органическими аналогами.

⠀

Эксперты iQB Technologies рекомендуют статью: Аддитивные технологии в медицине: как снизить риски для здоровья пациентов

⠀

Высокоточные модели для обучения специалистов в области хирургии

Таким образом хирурги больницы смогли воспроизвести видеолапароскопическую холецистэктомию прямо на напечатанных моделях. На практике это предполагает удаление желчного пузыря без повреждения тканей печени. Проведение операции на модели таза (лапароскопическом тренажере) позволяет хирургам освоить правильную технику, а также экспериментировать с новыми неинвазивными методами удаления.

Тренажер для хирургических операций на тазе

Благодаря моделированию важных хирургических операций на высокоточных анатомических моделях, напечатанных с помощью 3D-принтера, удалось сделать большой шаг в сфере медицинских технологий, что, несомненно, повышает шансы на выздоровление пациентов при проведении аналогичных вмешательств.

«3D-печать заинтересовала нас в плане практической подготовки нового поколения хирургов на основе более совершенных и точных моделей», — специалисты отделения общей хирургии больницы Sacra Famiglia Fatebenefratelli

Комментарии хирургов больницы

Особенность разработанной нами модели заключается в том, что здесь предусмотрено два отверстия между печенью и желчным пузырем, дающие возможность полностью опустошить желчный пузырь, чтобы затем заполнить его цветной жидкостью для имитации желчи. Благодаря своей упругости печень также используется для отработки технических возможностей наложения лапароскопических и традиционных швов.

В каждой модели печень и желчный пузырь напрямую соединены поддерживающими структурами. Используя рафт (горизонтальную сетку пластика, расположенную в основании модели) и поддержки, мы разработали модель желчного пузыря, в котором они, имитируя печеночное ложе, позволяют моделировать плоскость сечения печени. Эта модель включает только желчный пузырь и позволяет экономить расходный материал, что ускоряет процесс 3D-печати.

Анатомическая основа с печенью из PLA-пластика

Также мы уменьшили пространство между поддержкой и желчным пузырем, чтобы сделать область между ними более сложной и реалистичной. Для более эффективного размещения внутри модели таза (лапароскопического тренажера) мы создали анатомическую основу с печенью из PLA-пластика. На ней расположена мягкая губка, имитирующая настоящую печень, в которую через клапан был введен компонент 3D-модели желчного пузыря, изготовленного из LAY-FOMM, простого в использовании филамента. Эта жесткая модель позволяет быстро и легко заменять модели желчного пузыря из LAY-FOMM.

Наконец, мы создали эллипсоидальную цилиндрическую модель с вертикальным отверстием, которая дает возможность имитировать кишечные швы и анастомозы. 3D-печать этой модели не требует много времени и средств.

Модели для отработки кишечных швов

Мы считаем, что эта технология открывает разнообразные и широкие возможности. Мы намерены создать модели других органов для высокоточной имитации ряда важных хирургических вмешательств. Для этого нам необходимо научиться выполнять 3D-печать на основе файлов DICOM в особенно сложных или нетипичных случаях, иногда встречающихся в клинической практике. В целом, 3D-печать с использованием материала LAY-FOMM заинтересовала нас в плане технических перспектив и, что самое главное, практической подготовки нового поколения хирургов на основе более совершенных и точных моделей.

Специалисты отделения общей хирургии

⠀

Эксперты iQB Technologies рекомендуют статью: Протезы, созданные с помощью 3D-принтера, преображают жизнь пациентов

⠀

3D-принтеры Sharebot – надежные инструменты для внедрения инноваций

Персонал больницы Fatebfratelli использует компактный профессиональный 3D-принтер Sharebot 43, оснащенный двумя автономными экструдерами. Устройство позволяет печатать изделия сложнейшей геометрии с растворимыми поддержками. Кроме того, при печати доступна система зеркалирования и дублирования. Гибкая платформа принтера поддерживает температуру 120°C, а максимальная температура нагрева экструдеров достигает 300°C, что позволяет использовать технические и профессиональные материалы, соответствующие самым разнообразным физическим, химическим и механическим условиям, включая высокую или низкую температуру, присутствие масла и бензина, а также удары и трение.

Процесс печати на Sharebot 43

Сотрудничество Sharebot и отделения общей хирургии больницы Fatebenefratelli в Эрбе продемонстрировало важность внедрения 3D-печати, открывающей возможности создания новых типов моделей и высокоточных хирургических тренажеров. Эта сфера – лишь одно из возможных направлений развития технологии. Будь то воссоздание органов для экспериментов или печать имплантируемых протезов, 3D-технологии становятся ключевым инструментом медицинских инноваций.

Sharebot – молодая и инновационная компания, работающая с четырьмя разными технологиями 3D-печати: FDM, LCD, SLS и DMLS. Отдел научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок Sharebot держит руку на пульсе передовых технологий, изучая их новейшие возможности. Более 3500 принтеров компании работают по всему миру, 160 из них используются в университетах. Sharebot занимает лидирующие позиции в Европе и является единственным поставщиком на континенте, предлагающим четыре технологии 3D-печати на основе таких материалов, как пластиковая нить, фотополимеры, термопластичные и металлические порошки.

Материал предоставлен компанией Sharebot