В 2018році на базі ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України» була створена Лабораторія біомедичної інженерії для допомоги хворим ортопедо-травматологічного профілю з використанням адитивних технологій (3D друку). 3D технології зменшують травматичність операції за рахунок мінімалізації доступу, крововтрати, часу операції, травматизації тканин та підвищення точності установки імплантатів. В багатьох випадках встановлення 3D-друкованого індивідуального імплантату – єдина можливість відновити функцію кінцівки та повернути пацієнта до повноцінного життя.
Основні напрямки роботи лабораторії:
- Виготовлення індивідуальних пластикових макет-прототипів кісток для передопераційного планування
Галузинський Олександр Анатолійович – к.м.н., лікар ортопед-травматолог, онколог, керівник лабораторії біомедичної інженерії ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України» - Проектування та виготовлення індивідуальних навігаційних систем та індивідуальних імплантатів
Що таке індивідуальний пластиковий макет-прототип?
Індивідуальний пластиковий макет-прототип – це макет кістки (інколи разом із нервами та судинами) надрукований на 3D принтері з пластику в натуральну величину. Макет-прототип створюється нашими інженерами на основі зображень зрізів комп’ютерної томографії чи магніто-резонансної томографії. Це 100% візуалізація кістки, на якій можна виконати імітацію складного оперативного втручання.
На пластиковому макет-прототипі ми перевіряємо 3D-друкованііндивідуальні навігаційні системи, створені за допомогою комп’ютерного моделювання, в яких є прорізи та отвори для хірургічного інструментарію: осциляційних пил, шпиць та свердл.
Такі навігаційні системи потім використовуються під час операції?
Так, вони точно повторюють контур кістки та направляють інструменти з математичною точністю.
А в чому унікальність даної технології при виготовленні імплантатів, адже є багато серійних імплантатів для заміщення дефектів кісток?
Унікальність адитивних технологій полягає насамперед в індивідуальному виготовленні імплантатів (custom-madeimplants в англомовній літературі), які ідеально підходять під геометрію кістки конкретного пацієнта з урахуванням всіх її дефектів. Тобто мова іде про персоналізовану хірургію. Крім того 3D друк дозволяє створити трабекулярну або пористу структуру поверхні, в яку вростає кісткова тканина. Це єдина можливість вирішувати найскладніші задачі в ортопедії-травматології, онкоортопедії, щелепно-лицьовій хірургії, нейрохірургії та інших медичних галузях.
Як створюють індивідуальні імплантати?
Над створенням таких імплантатів працюють інженери лабораторії разом з хірургами. Хірург обирає доступ, вирішує,яка частина кістки буде видалена при операції, та визначає спосіб фіксації імплантату. На основі цієї інформації інженер лабораторії проектує імплантат в електронному вигляді, проводить розрахунок на навантаження і відправляє його в 3D друк. Весь процес займає 3-4 тижні.
З якого матеріалу виготовляють індивідуальні імплантати?
Імплантати друкують з сертифікованого медичного титану. На щастя ця технологія та подібні операції вже доступні в Україні.
Як ви бачите перспективи розвитку даної галузі?
Насамперед ми бачимо можливості застосування даних конструкцій при новоутвореннях кісток, які супроводжуються критичними дефектами кісткової тканини великих розмірів, близько 10см.Одночасне заміщення таких дефектів шляхом дистракційного остеосинтезу – неможливе, а масивною алотрансплантацією – малоймовірне і має цілий ряд ускладнень. Таким чином. 3D друк надає пацієнтам з важкою патологією опорно-рухового апарату шанс на швидке відновлення функції кінцівки, зменшення болю та покращення якості життя.
Вперше операції з застосуванням індивідуальних 3D друкованих імплантатів при пухлинах кісток почали виконуватись нами в ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України» спільно з онкоортопедом, доцентом кафедри травматології та ортопедії НМУ ім. О.О. Богомольця, к.мед.н., Чорним В.С.
Сподіваємся наступним кроком розвитку адитивних технологій в Україні буде біодрук (Bioprinting) тканин та органів. Цей напрямок вже стрімко розвивається в цивілізованих країнах світу.
