3D-печать в пластической хирургии: реалии и перспективы методики

3D принтер — гениальное изобретение, позволяющее создавать трехмерные копии всего, чего угодно. Новинка постепенно внедряется в разные сферы жизни и может кардинально их изменить. Для медицины она имеет особое практическое значение.

История возникновения 3D-печати

Несмотря на то, что данная техника стала широко популярной совсем недавно, на самом деле существует она уже довольно долго. Методика, позволяющая воспроизводить объекты на основе цифровых данных, была разработана компанией Charles Hull в 1984 году. Вскоре ее запатентовали как «стереолитографию». В то самое время появился первый промышленный 3D-принтер.

Далее техника усовершенствовалась компанией 3D Systems, которой в 1988 году удалось создать устройство, предназначенное уже для работы в домашних условиях SLA — 250. В том же году Scott Grump изобрели моделирование плавлеными осаждениями. А после небольшой паузы, компания Helisys в 1991 году выпустила на рынок методику создания многослойных объектов. Еще через год, благодаря DTM, свет увидела первая система селективного лазерного спаивания.

В 1993 году была основана компания Solidscape, приступившая к серийному выпуску принтеров на струйной основе, производящих небольшие детали с идеальной поверхностью, без особо больших затрат. Тогда же Массачусетский университет запатентовал технологию трёхмерной печати, схожую со стандартными струйными 2D-принтерами.

Существенный прорыв в развитии 3D-печати пришелся на 2005 год. Цветной 3D-принтер Spectrum Z510 был создан компанией Z Corp. А через два года появился аппарат, способный воспроизводить половину своих деталей. В данный момент технология продолжает совершенствоваться, тем самым расширяя сферы своего применения.

Что же такое 3D-принтер?

Это устройство, осуществляющее послойное воспроизведение физического объекта на основе цифровой 3D-модели. Т.е. для начала в компьютере создается трехмерная копия реального объекта. Затем файл сохраняется в формате STL. Далее принтер, на который выводится полученная картина, формирует копию. Процесс представляет собой ряд повторяющихся циклов по нанесению слоев. Существуют различные технологии 3D-печати. В ходе конференции TechCrunch Disrupt в мае текущего года компания BioBots продемонстрировала аппарат, печатающий органы человеческого тела.

Принцип работы биопринтера

Образцы клеток, полученные у человека, искусственным путем размножаются и превращаются в материал для воспроизведения. В напечатанном органе их удерживают микроскопические опорные конструкции из гидрогеля и сверхтонких пластиковых нитей. Когда между клетками устанавливается естественная взаимосвязь, происходит объединение и взаимодействие посредством реальной соединительной ткани, непродолжительное воздействие ультрафиолетового излучения уничтожает инородные тела. Но из-за того, что на данном этапе не получается воспроизводить клеточный иммунитет, управление рецепторами и другие особенности, создание полноценных органов пока не возможно.

Варианты использования 3D-принтеров в пластической хирургии

Внедрение новинки неизбежно, поскольку она может стать началом медицинской революции. Это приведет к появлению новых профессий, таких как «биоархитектор» и, возможно, в недалеком будущем необходимые протезы будут создаваться «в реальном времени». Сегодня большинство специалистов еще не используют созданные новейшим способом живые ткани. Но это отнюдь не мешает им находить технологии достойное применение.

• Трехмерная печать результатов предстоящей операции

Данная методика предполагает создание точной копии пациента с учетом хирургического вмешательства. По мнению некоторых специалистов, она превосходит компьютерное моделирование, является более наглядной и позволяет человеку оценить свой возможный внешний вид не только зрительно, но и на ощупь. Для таких целей воссоздают как уменьшенные части тела, так и бюсты в натуральную величину.

• «Репетиционные» операции

Рассмотрим, к примеру, краниопластику. Обычно операции на черепе длятся довольно долго, поскольку врачам приходится создавать недостающую пластину прямо в процессе, причем ссылаясь только на данные КТ. Все это время череп остается трепанированным, что всегда рискованно.

Для предоперационного моделирования необходима реплика черепа. В данном случае 3D-печать полезна тем, что позволяет довольно быстро создать его точную копию с учетом всех индивидуальных особенностей. А на основании этого можно безошибочно подготовить недостающую пластину. Т.е. инновационные технологии помогают определить точный диагноз, спланировать операцию, сократить время самой процедуры.

• Новая методика создания имплантов

Технология под названием Picsima представлена в Великобритании компанией Fripp Design and Research. Она позволяет «печатать» трехмерные силиконовые эндопротезы для коррекции груди, идеально подходящие пациентке. Так становится возможным значительное улучшение качества эстетической медицины.

По схожему принципу создаются имплантаты ушных раковин. Только в случае с ними задействуется другой материал — особый нанополимер. Полученный «хрящ» вживляется под кожу, где обрастает необходимыми тканями. Реконструкция уха обычным путем представляет собой серию непростых операций.

Этим перечнем достоинства и способы применения 3D-печати не ограничиваются. У данной технологии огромный потенциал и, вероятно, большое будущее.