Сердца, напечатанные на 3D-принтере для планирования сложных операций.

Специалисты Больницы Вирхен дель Росио в Севилье печатают копии сердец с тяжелыми врожденными сердечными патологиями на 3D-принтере, чтобы как можно точнее подготовиться к хирургической операции.

Каждое сердце уникально. Его размер, различные внутренние полости и то, как оно связано с крупными сосудами, которые его окружают, в каждом случае разные. Поэтому при подготовке операции по лечению тяжелой врожденной сердечной патологии (этот вид генетического дефекта встречается в 8 случаях на каждую 1 000 новорожденных) важно точно знать анатомические структуры каждого пациента. 

«Чем больше информации будет известно заранее о форме сердца, тем легче будет хирургу успешно провести операцию и меньше будет риск возникновения непредвиденных осложнений», – объясняет Горка Гомес Сириса (Gorka Gómez Ciriza), исследователь из Отдела инновационных технологий больницы «Вирхен дель Росио» в Севилье, которая уже пять лет работает с 3D-принтерами для улучшения планирования хирургических операций. 

«Наибольшее значение имеет использование этой технологии в детской кардиологии, особенно когда мы начинаем использовать гибкие материалы, чтобы распечатать копии сердец, что сильно облегчает исследование хирургам»,добавляет он. Эти 3D-копии формируются на основе изображений КТ и МРТ и поэтому идеально воспроизводят уникальную форму органов, и когда они под рукой, это помогает специалисту найти наилучший способ сделать операцию, прежде чем войти в операционную. 

С экрана в руки

До перехода к печати этот отдел медицинских инноваций уже работал с программным обеспечением, обрабатывающим 3D-изображения, для подготовки операций. «В 2005 году мы начали разрабатывать в больнице программное обеспечение, помогающее виртуально спланировать операцию на основе изображений КТ и МРТ», – объясняет он. Эта программа позволяет визуализировать на экране внутреннее строение органов, костей и других структур, связанных с операцией, для ее детальной подготовки. 

С  2011 они решились перейти к 3D-печати и начали печатать модели челюстей, черепов, малых берцовых костей и т. д. Горка объясняет: «Для хирургов держать в руках анатомическую структуру пациента намного полезнее, чем визуализировать ее на экране компьютера»

С 2006 года они уже сделали более 1 500 виртуальных воспроизведений реальных случаев пациентов,  а с 2011 года напечатали детали органов пациентов для более 400 случаев. 

corazón impreso en BQ Witbox

Появление гибких материалов

Решающий момент наступил в 2013 году, когда они начали работать с принтером Witbox и смогли совершить «важный качественный скачок», потому что впервые начали печатать с применением гибких материалов. «Благодаря этому мы начали работать с новыми специальностями, такими, как детская кардиология, ведь именно в этой области технологии имеют наибольшее значение».Он объясняет: «Во время кардиологической операции нелегко получить доступ к сердцу, поэтому предварительная подготовительная работа жизненно важна для хирурга».

Сердечно-сосудистые хирурги сейчас имеют возможность собственными руками потрогать гибкие копии сердец, «они исследуют их и оценивают, как образованы различные внутренние полости органа». Исследователь поясняет: «Я даже видел, как они засовывают пальцы внутрь модели, на ощупь определяют форму и различные полости, чего они не могли так же успешно делать с жесткими моделями».

Уникальная модель – для каждого сердца

С тех пор  они создавали и распространяли модели сердец в ряде испанских и зарубежных больниц. Гибкость моделей дает больше возможностей хирургам при исследовании анатомии и подготовке операции. Следует учитывать, что хирургия этого вида сердечных патологий чрезвычайно сложна из-за анатомического разнообразия, имеющегося для каждого органа и даже для каждого вида дефекта. Горка добавляет: «Поэтому так полезна 3D-печать, ведь она сделана точно под размер каждого пациента». 

Поэтому так полезна 3D-печать, ведь она сделана точно под размер каждого пациента.

С тех пор как начался исследовательский проект «Персонализированное хирургическое планирование сложных врожденных сердечных патологий с помощью персонализированных биомоделей в 3D», специалисты присутствовали при 40 хирургических операциях у детей с тяжелыми врожденными сердечными патологиями в более чем 10 больницах мира. На сегодняшний день результат хирургического планирования, основанного на этих напечатанных биомоделях органов, по словам Горки, позволяет «повысить хирургическую точность, сократить время операции и увеличить процент успешности операций».

Успешный опыт побудил их поделиться своими достижениями с научным сообществом: было сделано более 10 публикаций в местных и международных научных журналах. Каков следующий шаг? Продолжать строить эффективное взаимодействие между инженерами, хирургами и другими специалистами, чтобы все более увеличивать вероятность успешного исхода операций благодаря 3D-печати.