3D-друк в медицині: як принтер рятує людські життя

Війна покалічила чимало життів людей. Чимало українців постраждали в наслідок обстрілів та бомбардувань, а деяким з них навіть ампутували кінцівки. Саме тому надзвичайно важливо займатись їхньої психологічною та фізичною реабілітацією. В медицині активно розвивається галузь протезування. Для створення протезів використовуються різноманітні технології, однією з яких є 3D-друк.

Коротко про 3D-друк в медицині

Медичний 3D-друк — це технологічний процес створення тривимірних об’єктів або моделей для медичних застосувань за допомогою 3D-принтерів. Прикметно, що ця інноваційна технологія має широкий спектр застосувань у медичній галузі та призначена для поліпшення діагностики, планування хірургічних втручань, виготовлення індивідуальних медичних імпланів, протезування, а також для досліджень у біології та медичних науках.

Якщо говорити про принципи створення протезів, то вони різняться між собою в залежності від того, де їх застосовуватимуть. Втім, попри відмінності, основні етапи проєктування збігаються. Ось, власне ключові кроки для розробки та безпосереднього друку імплантів:

Перш за все, лікарі оцифровують анатомічні структури за допомогою 3D-сканування (це може бути МРТ, рентгенівська комп’ютерна томографія або 3D-ультразвук).
Отримані зображення піддаються сегментації (сегментація — це поділ медичних зображень задля виділення зон інтересу), щоб виділити цікаві структури та створити 3D-комп’ютерну модель. Техніки сегментації різняться в залежності від методу сканування, об’єкта та якості зображення.
3D-моделі перетворюються на поверхневі сітки та готуються для 3D-друку, додаючи з’єднувачі та інформацію про колір поверхні. Поверхні можуть розділятися для полегшення розбору відбитку.
Остаточні поверхні експортуються у форматі STL для використання програмним забезпеченням принтера, яке керує процесом друку.

В яких галузях медицини використовується 3D-друк?

Повертаючись до згаданого раніше, 3D-друкування активно застосовується для створення різного формату протезів — починаючи з кінцівок, закінчуючи внутрішніми органами (до речі, не можна не згадати про амбітний проєкт вчених зі Стенфорда, основна мета якого — це створення серця за допомогою 3D-друку). Тож давайте розглянемо основні напрями створення “друкованих” імплантів та використання технології 3D-друку в медицині:

Створення Моделей Органів та Тканин: 3D-друк дозволяє створювати точні тривимірні моделі органів та тканин на основі медичних зображень, що допомагає лікарям у детальному вивченні анатомії пацієнта перед хірургічним втручанням.
Підготовка до Хірургічних Втручань: Лікарі використовують 3D-друковані моделі для попереднього планування та тренування складних хірургічних операцій, що дозволяє покращити точність та безпеку процедур.
Індивідуальні Медичні Імплантати та Протези: Застосування 3D-друку для створення індивідуальних медичних імплантатів, протезів та ортопедичних виробів, які точно відповідають геометрії конкретного пацієнта.
Біопринтинг: Технологія біопринтингу використовує живі клітини як матеріал для створення живих тканин та органів. Це може відкривати нові можливості для трансплантацій та лікування захворювань.

Наскільки популярний 3D-друк популярний у світі?

Згідно зі статистикою Acumen Research and Consulting, ринок 3D-друку в медичних додатках зростає на 16,6% CAGR і до 2032 року досягне 11 мільярдів доларів США. Це свідчить про те, що ця галузь користується значним попитом та популярністю. У зв’язку з цим, варто активно займатись програмами адаптації людей до життя з протезами (як психологічною, так і фізичною).

Стосується це як дорослих, так і дітей. І якщо з дітьми можна одразу обговорювати їхню особливість та використовувати різні аналогії для того, щоб адаптація до протезу пройшла якомога менш травматично (наприклад, наявність протезу можна порівняти із силою супергероїв), то з дорослими дещо складніше. Їхня психологічна допомога має абсолютно іншу концепцію, а значить їм потрібні інші методики адаптації, які потрібно активно розвивати.