Новое измерение 3d печать в медицине. Когда исследователь злокачественных новообразований Розали Сирс нажимает кнопку печати, чернила не ложатся на бумагу – вместо этого ее 3D-принтером создаются человеческие ткани.

3D печать в медицине помогает создать копию опухоли

За короткое время она создает очень маленькую опухоль – являющейся точной копией злокачественного новообразования у пациента. С этого момента, она и ее коллеги могут воздействовать на печатную копию разными способами лечения рака.

«Надежда состоит в том, что это позволит нам проверить, в режиме реального времени, как опухоль пациента будет реагировать», говорит Розали Сирс, профессор молекулярной и медицинской генетики в Oregon Health and Science University в Портленде.

Она работает только над одним направлением потенциального использования 3D-печати в медицине. Существуют и другие возможности – от протезирования до биопечати клеток, реалистичного моделирования органов, до возможности создания печати имплантируемых тканей.

Создание индивидуальных роботизированных протезов рук и кистей – один из самых разрекламированных способов применения 3D-печати в здравоохранении. Каждый такой протез более функциональный, чем традиционный, а стоит намного дешевле.

«Это более доступно, чем когда-либо, — говорит Терри Ю, ученый и специалист по 3D-печати в Национальном Институте Здоровья.

«И это только начало, — считает доцент инженерии Корнельского университета Ход Липсон, автор уже выпущенной книги «Новый мир 3D-печати». – Ассортимент материалов расширяется, стоимость принтеров падает, мы наблюдаем, как количество приложений увеличивается».

Ярко-розовый 3D имплантант рукиАна Дель Хойо-Хинон родилась с не полностью сформированной правой рукой. Клей Гиллори и его команда за 30 часов разработала, напечатала и собрала девочке новую ярко-розовую руку. Стоимость проекта – 50 долларов. После того, как она научится писать, Ана пообещала Клею написать ему письмо с благодарностью.

3D печать в медицине помогает при операциях с сердцем

Детский кардиолог Мэтью Брамлет уже стал свидетелем преимуществ 3D-печати в детской больнице в Иллинойсе. Там хирурги подготовились к плановой операции, которая была проведена ребенку со сложным пороком сердца, с помощью 3D-модели его сердца.

Каков результат? Более эффективная операция. В одном случае модель помогла хирургам разработать другой способ, восстановить сердце 3-летнего мальчика. Он, вместо ожидаемых 20-30 лет жизни, сможет теперь вести нормальную жизнь.

«Модель позволяет нам вытянуть сердце из 2D-изображения, держать его в руках и оценить его в таком измерении, какого никогда раньше у нас не было», — говорит Брамлет.

В Национальном детском медицинском центре в Вашингтоне, инженер Аксель Кригер также использует точные модели сердец пациентов с пороками, используя их в роли учебно-методических пособий. Его команда сделала около 40 моделей сердец, но основной вопрос остается: «Они улучшают результаты хирургических операций?».

Кригер считает, что еще рано делать выводы: «Эти операции очень сложные, и тяжело решить, какой именно эффект имело использование моделей, потому что они –маленький шаг в потоке работы».

протез трахеиГаррет Петерсон родился с пороком развития гортани и провел первые 18 месяцев в больнице на искусственной вентиляции легких. Хирурги из C.S. Mott Children’s Hospital Мичиганского университета смоделировали, напечатали и имплантировали малышу протез трахеи.

 

Розали Сирс также приветствует возможность выйти за рамки недостатков двух измерений: «Мы можем выращивать клетки опухоли в лаборатории, но это не те условия, в которых они существуют в организме, а реакции в 2D не имитируют те, что мы видим в клинике. Вот почему мы имеем тысячи способов целенаправленной терапии, которые выглядят многообещающе в лаборатории, но их эффективность не подтверждается в клинических исследованиях у пациентов».

Использование мышей – основной инструмент в исследованиях рака – также имеет серьезные недостатки, одним из которых является время. Имплантация и выращивание опухоли у мыши занимает около 6 месяцев. При быстрорастущих злокачественных новообразованиях, таких, как рак поджелудочной железы, у пациентов нет столько времени.

По словам Сирс, с использованием биопечати в течение 2 недель можно определить, будет ли реагировать опухоль на определенное лечение. Другим преимуществом является возможность печати большого количества идентичных опухолей, что позволяет проверить несколько методов лечения одновременно.

«Это очень интересно, как с целью получения пациентом верного лечения, так и для понимания, как опухолевые клетки взаимодействуют с другими тканями», — говорит Сирс.

Однако еще предстоит провести очень много исследований. Большой вопрос: «Будут ли опухоли пациентов отвечать на лечение так же, как 3D-модели?»

Для Хода Липсона такие исследования, которые проводит Сирс, являются только первым шагом в открытии захватывающих возможностей 3D-печати. «Конечной целью является биопечать, или печать с живыми клетками», — говорит он. Липсон предсказывает, что наука выйдет за пределы печатания моделей в ближайшие несколько лет. Следующим этапом будут имплантируемые 3D-печатные ткани.

«Мы будем подниматься по лестнице, начиная с простых тканей, таких, как кости и хрящи, к сложным гетерогенным тканям, из которых состоят функционирующие органы», — надеется Ход Липсон.

Он считает, что скоро можно будет увидеть все больше и больше 3D-печатных имплантатов, таких, которые используются для замены бедренного и других суставов, с измененной формой для улучшения их работы.

3d свод черепа

В 2014 году немецкие хирурги пересадили напечатанный свод черепа 22-летней женщине.

первый 3D-позвонок

В августе 2014 года пекинские врачи напечатали и имплантировали первый 3Dпозвонок мальчику Миньяо, которому удалили перед этим часть шейного отдела позвоночника из-за злокачественной опухоли.