Революция в здравоохранении: возможности 3D-печати

Сфера здравоохранения всегда одной из первых отражает развитие технологического прогресса. Будь то разработка вакцин или передовых хирургических методов — развитие здравоохранения всегда сопровождалось внедрением различных инноваций с целью улучшения качества медицинской помощи и результатов лечения пациентов. Одной из таких новаторских технологий, которая произвела фурор в медицине, является 3D-печать. Эта инновационная технология позволяет создавать персонализированные решения для сложных медицинских процедур, таких как протезирование или трансплантация органов.

Персонализированные решения: протезы

Одной из областей медицины, на которую 3D-печать уже оказала значительное влияние, является протезирование. До сих пор протезы изготавливались серийно, что ограничивало возможности их адаптации под индивидуальные особенности пациентов. Однако технология 3D-печати изменила ситуацию, сделав возможным создание персонализированных протезов.

По данным исследований, протезы, созданные с помощью технологии 3D-печати, лучше подходят пациентам, а также более комфортны и функциональны, чем обычные протезы¹. Возможность адаптировать протез под анатомические особенности пациента позволяет добиться более плотного прилегания и более высокой подвижности. Более того, относительно низкая стоимость протезов, изготовленных на 3D-принтере, делает их приемлемым вариантом для людей, проживающих в развивающихся странах, где доступ к обычным протезам ограничен¹.

Достижения в области трансплантологии

Технология 3D-печати меняет коренным образом методы не только протезирования, но и трансплантологии². Потребности в трансплантации намного превышают доступность донорских органов, что приводит к длительному ожиданию и высокой смертности пациентов. Однако 3D-печать теоретически позволяет решить эту серьезнейшую проблему за счет создания органов, адаптированных под конкретных пациентов.

В 2014 г. компания Organovo, базирующаяся в Калифорнии, сделала важный шаг к решению этой проблемы, создав методом 3D-биопечати образцы печени и почек человека для широкого применения². Использование 3D-печати в здравоохранении позволяет создавать жизнеспособные клетки и ткани человека, которые могут применяться в таких областях, как регенеративная медицина и тканевая инженерия.

Процесс 3D-печати, как правило, начинается со взятия образца клеток пациента, которые затем культивируются и выращиваются вне организма в стерильном инкубаторе или биореакторе. Эти клетки помещаются в специальный питательный раствор, называемый питательной средой, куда добавляется гель, выступающий в качестве связующего вещества. Затем эта смесь устанавливается в печатную камеру, где из имеющегося материала постепенно, слой за слоем формируется ткань.

Влияние на планирование хирургических вмешательств

Помимо влияния на протезирование и трансплантологию 3D-печать также меняет подход к планированию хирургических вмешательств. В сложных медицинских случаях хирургам часто недостает подробной анатомической картины и информации об анатомических особенностях пациента. Теперь с помощью 3D-печати хирурги могут создавать трехмерные модели анатомических структур пациентов, благодаря чему становится возможным подробное планирование операции³.

Результаты последних исследований показывают, что использование анатомических моделей, созданных с помощью технологии 3D-печати, повышает качество хирургических вмешательств, снижает риск осложнений и сокращает продолжительность операций³. Теперь перед проведением операций хирурги могут практиковаться на реалистичных моделях, что позволяет уменьшить риски, связанные со сложными хирургическими процедурами, и повысить безопасность пациентов.

Развитие медицинской 3D-печати в России

В России медицинская 3D-печать также вызывает большой интерес как с точки зрения практического использования, так и в качестве объекта научного исследования. Медицинские учреждения уже учатся использовать мировые технологии - например, в октябре 2021 г.  в ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Петрова» впервые провели эндопротезирование комбинацией 3D-печати и модульного протеза⁴.

В то же время исследовательские университеты и центры разрабатывают и патентуют новые технологии и подходы к их использованию. Только во второй половине 2023 года ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) опубликовали информацию о разработке скаффолдов - временные имплантаты, обладающие свойствами разных видов костной ткани, что позволит настраивать их в зависимости от конкретного клинического случая⁵, а ученыеиз Сколтеха в соавторстве с коллегами из университета МИСИС и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета поделились результатами нового исследования, в котором с помощью 3D-печати работали над проницаемостью биомиметических имплантатов⁶.

Заключение

Технология 3D-печати способна произвести революцию в различных областях здравоохранения, начиная от создания персонализированных протезов и искусственных органов и заканчивая оптимизацией планирования хирургических вмешательств. Благодаря своей точности, экономичности и доступности 3D-печать открыла новые возможности в здравоохранении, предоставляя пациентам персонализированные решения для сложных медицинских процедур.