Как технологию 3D-печати применяют в медицине

Персональные имплантаты и протезы

3D-печать —  это процесс, в ходе которого 3D-принтер создает трехмерные объекты, нанося материалы слоями. Для печати используют пластик, металл, керамику, порошок, жидкости и живые клетки.

С помощью 3D-печати можно создавать индивидуальные изделия, которые соответствуют анатомии конкретного пациента. Модель строят на основе данных КТ и МРТ. Изготовление имплантатов и протезов по индивидуальным анатомическим параметрам пациента не только упрощает работу врача, но и повышает приживаемость.

Такие технологии уже применяют в России и в мире. Так, в 2019 году команда хирургов Сеченовского университета провела первую в стране операцию по установке титанового имплантата тазового кольца, напечатанного на 3D-принтере.


_{Так выглядел участок таза, который восстановили хирурги}
В Нидерландах в 2019 году двум пациентам установили в позвоночник похожие импланты. За ними наблюдали в течение 25 месяцев — никаких нежелательных явлений не возникло. 

На 3D-принтерах изготавливают протезы конечностей с учетом индивидуальных анатомических особенностей человека. Их стоимость в десятки раз дешевле, чем цена бионических протезов.


_{Например, эти два протеза изготовлены на 3D-принтере}
Также 3D-технологии используют в стоматологии, например, чтобы печатать зубные коронки по 3D-модели зуба пациента.

Прототипы органов

3D-печать используют для создания моделей органов пациента на основе данных КТ и МРТ. Такие модели помогают врачам заранее планировать операцию и сократить время, которое пациент проведет на операционном столе.


_{Такую 3D-модель клапана сердца создали в российском Национальном медицинском исследовательском центре (НМИЦ) имени академика Е. Н. Мешалкина}

3D-таблетки

В 2015 году Американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) впервые одобрило таблетку, напечатанную на 3D-принтере. Мы рассказывали об этом подробнее в отдельном материале. 

Для печати используют лекарственное вещество и полимеры, которые смешиваются между собой и слой за слоем формируют таблетку. 3D-печать позволяет точнее регулировать дозировку действующего вещества. Кроме того, в одной таблетке можно совместить сразу несколько лекарств или напечатать их в тех формах и с той дозировкой, которые нужны конкретному пациенту.

Медицинские устройства

На 3D-принтере можно в короткие сроки напечатать медицинские изделия. Например, в Италии в разгар пандемии COVID-19 больницы стали закупать напечатанные на 3D-принтере клапаны для реанимационных устройств, и тем самым спасли жизни пациентов.


_{Такие клапаны закупали в итальянские больницы}

Биопринтинг

В будущем создание новых тканей и органов на основе клеток пациента может решить проблему нехватки доноров. Такие исследования уже ведутся: в 2019 году ученые Тель-Авивского университета впервые в мире напечатали на 3D-принтере сердце из человеческой ткани. 

Оно состояло из жировых клеток пациента, которые преобразовали в стволовые клетки сердечно-сосудистой мышцы, затем смешали с соединительной тканью и поместили в 3D-принтер. Процесс печати сердца занял около 3,5 часов. Правда, его размер соответствовал сердцу кролика. Однако ученые надеются, что когда-нибудь эта технология позволит пациентам не ждать пересадку годами, а печатать органы прямо в больницах.

Также в 2019 году американская биотехнологическая компания заявила о том, что напечатала на 3D-принтере человеческое мини-сердце. Несмотря на меньшие размеры, орган имеет ту же клеточную структуру, что и обычное человеческое сердце. Компания рассчитывает, что в будущем сможет напечатать полноразмерное сердце человека.