Как 3D-печать используется в медицине

Медицина — одно из основных направлений использования 3D-печати. Это именно та отрасль, которая динамично развивается и постоянно находится в разработке инноваций, способных продлить жизнь. То и дело в мире появляются новости о новых достижениях ученых в области медицины и 3D-принтинга. Здесь и печать прототипов органов для повышения точности и эффективности хирургических операций, и печать протезов конечностей, имплантов (вплоть до черепной коробки), всевозможных стоматологических моделей.

Недавно мир поразили новости о напечатанном на 3D-принтере сердце на чипе — эта разработка позволит проводить медицинские исследования без участия людей и животных. А самая удивительная разработка ученых-медиков за последнее время – 3D-печать волне функциональных яичников, которые уже помогли родить бесплодным мышам. Сейчас эту разработку планируют протестировать на людях.

Но многое из того, о чем читаем в новостях, пока что и остается на уровне новостей. Биопечать — это пока что в основном экспериментальные технологии, которые только отлаживаются и далеки от повсеместного практического использования. Не стоит забывать о том, что многие инновации создаются за рубежом и до российского рынка доходят нескоро. В России «медицинская» 3D-печать в основном используется по следующим направлениям: 3D-печать протезов, стоматологических шаблонов, а также печать корпусов и деталей для новых медицинских аппаратов.

Протезирование — отрасль, которая должна учитывать индивидуальные особенности человека. Представьте себе, что стоматологу нужно провести дентальную имплантацию, то есть вживить искусственный корень на место отсутствующего или больного зуба. Традиционный способ установки имплантов опирается на данные полученные с помощью рентгеновского исследования. По контрастности изображения на черно-белом 2D-снимке можно получить информацию о наличии кости на месте установки импланта и о приблизительной высоте кости, так как снимок делается под углом. Таким образом, имеется лишь примерная информация, и пациент должен полагаться на опыт и квалификацию хирурга. Ошибка в расчетах и в проведении операции может привести к неприятным последствиям: перфорации носовой пазухи или челюстной кости, повреждению нижнечелюстного нерва, которое угрожает парестезией (онемением губ и подбородка).

3D-технологии позволяют минимизировать вероятность ошибки, они ускоряют и упрощают весь процесс. Сегодня протезно-ортопедические изделия, напечатанные на 3D принтере, используются в современных клиниках.

Сначала с помощью 3D-сканера создается цифровая 3D-модель челюсти, которая идеально передает все индивидуальные особенности. На 3D-модели с помощью компьютерных вычислений в нужном месте и под нужным углом намечаются отверстия для имплантатов. Затем модель быстро печатается на 3D-принтере и используется в качестве навигационного шаблона, который как бы надевается сверху на челюсть пациента, и по направляющим отверстиям врач точно устанавливает имплантаты. При этом 3D-технологии позволяют не только повысить точность шаблона, но и сокращают временные и финансовые издержки на производство.

При производстве протезов конечностей работает аналогичный принцип — с помощью 3D-сканирования можно подогнать модель четко под параметры пациента. Сам протез можно отпечатать на 3D-принтере в среднем за 1-3 дня в зависимости от размера и технологии печати. При этом можно еще и разработать уникальный дизайн протеза, что легко сделать в цифровой 3D-модели. Вот, например, модели детских протезов от британской компании Open Bionics, которые сделаны в стиле героев из фильмов «Железный человек», «Холодное сердце» и «Звездные войны». Такие протезы позволяют детям почувствовать себя супергероями и справиться с понятными комплексами.