На мероприятии, посвященном Дню Ады Лавлейс, доктор Антония Понтики, биомедицинский инженер из Королевского колледжа Лондона, представила инновационные методы применения 3D-печати в современной хирургии. В своем выступлении она рассказала о переходе от простых пластиковых моделей к созданию индивидуальных имплантатов и сложных антропоморфных симуляторов, которые уже сегодня помогают спасать жизни и обучать новое поколение врачей.
🛠️ Кто такие биомедицинские инженеры и зачем им «кровавые подробности» 0:31
Доктор Антония Понтики (Antonia Pontiki) занимает должности преподавателя и биомедицинского инженера в Королевском колледже Лондона (King's College London) . По её словам, когда люди слышат название её профессии, они чаще всего представляют создание роботов, однако реальность её работы иная. Понтики признается, что находит создание роботов чрезвычайно сложной и трудной задачей, в то время как её личный научный интерес лежит в области анатомии и «кровавых подробностей» человеческого тела .
В процессе работы Антонии помогает Карла (Carla), аспирантка, вместе с которой они разрабатывают технологии, превращающие цифровые модели в физические объекты. Понтики определяет 3D-печать как аддитивную технологию производства, область применения которой невероятно широка: от создания цветочных горшков и пеналов до деталей сантехники и даже строительства жилых домов . В качестве примера она приводит напечатанный на 3D-принтере дом в Германии, хотя и с иронией отмечает, что не берется судить о его устойчивости .
🏥 Роль 3D-печати в здравоохранении 1:55
В медицине 3D-печать играет критически важную роль, охватывая такие направления, как:
- Создание прототипов для исследований;
- Производство специализированного медицинского оборудования и инструментов;
- Изготовление анатомических моделей для планирования операций .
Анатомические модели, по утверждению Понтики, необходимы для обучения студентов-медиков (например, на моделях сердца со всеми его внутренними структурами) и подготовки опытных клиницистов к сложным случаям. Кроме того, такие модели позволяют тестировать новые технологии, включая хирургических роботов, без использования животных .
Особое внимание Понтики уделяет хирургическому обучению. Она считает, что использование физических моделей превосходит виртуальную реальность (VR), так как VR часто не дает нужной степени реализма . Кроме того, 3D-модели решают этические и экономические проблемы, связанные с использованием трупного материала или лабораторных животных . На выступление исследовательница принесла модель грудной клетки с легкими и сердцем, предназначенную для практики операций при раке легких .
🦴 От металла к живым клеткам: виды имплантатов 3:48
Современные имплантаты, создаваемые с помощью 3D-технологий, могут быть выполнены из различных материалов:
- Металлы и керамика. Например, челюсти из титана, напечатанные для конкретных пациентов .
- Биопечать (Bioprinting). Это развивающаяся технология, использующая гелеобразный материал, содержащий стволовые клетки человека.
По прогнозу Антонии Понтики, в будущем (сроки которого пока трудно определить точно) биопечать позволит выращивать не просто живые ткани, а полноценные функциональные органы .
🫁 Индивидуальные ребра для онкологических больных 4:28
Последние шесть лет Антония Понтики посвятила созданию персонализированных ребер для пациентов с раком легких или груди . Такие пациенты часто проходят процедуру «en bloc» резекции, при которой хирурги удаляют опухоль вместе с частью грудной стенки, ребрами, мышцами и мягкими тканями .
Процесс создания индивидуального имплантата включает несколько этапов:
- Сканирование. Пациенту делают КТ или МРТ для визуализации опухоли .
- Сегментация изображений. Понтики использует программное обеспечение, чтобы буквально «закрасить» нужные структуры на снимках и создать цифровую 3D-модель .
- Печать прототипа. Сначала печатается модель из обычного дешевого пластика .
- Создание формы. Пластиковая деталь служит основой для изготовления силиконовой формы (негатива) .
- Литье имплантата. В операционной силиконовую форму заполняют костным цементом. Именно этот материал становится реальной заменой кости в теле человека .
Доктор Понтики подчеркивает, что эта технология уже стала частью рутинной практики в её больнице. На данный момент более 20 человек живут с ребрами, созданными по её методике . Она также поделилась трогательной историей: один из последних пациентов спросил, оставила ли она свою подпись на его новых ребрах. Понтики с сожалением отметила, что идея гравировки пришла к ней слишком поздно, но она планирует использовать её в будущем .
🔮 Будущее: антропоморфные симуляторы 8:32
Будущее хирургии, по мнению Понтики, неразрывно связано с «антропоморфными моделями» — сложным термином, обозначающим реалистичные имитации частей человеческого тела для тренировок . В арсенале её команды уже есть несколько уникальных разработок:
- Симулятор грудной клетки. Позволяет практиковать операции при раке легких как с ручными инструментами, так и с использованием хирургических роботов .
- Урогенитальный симулятор. Разработан для тренировки операций по имплантации полового члена у пациентов с эректильной дисфункцией (текущий проект) .
- Симулятор горла. Включает имитацию трахеи, щитовидной железы и пищевода для процедур ларингологии и работы с голосовыми связками .
В настоящее время команда доктора Понтики также работает над созданием симуляторов печени и сердца . Главная цель этих разработок — использовать возможности 3D-печати для радикального улучшения качества хирургического обучения и оказания значимого социального влияния на систему здравоохранения .
