Приветствуем вас на страницах блога iCover. В хирургии встречаются случаи, когда стоящая перед специалистом задача допускает возможность использования нескольких оперативных методов. И только один из них является самым верным. Найти и принять такое решение специалистам клиники сердечно-сосудистого центра Никлауса в Майами помогли 3D-технологии. О 4-х летней Миа Гонсалес, здоровье которой удалось восстановить благодаря 3D – принтеру и перспективах нового подхода к хирургии с использованием возможностей 3D-протипирования мы расскажем в нашей статье.
С первыми серьезными испытаниями крошке Миа Гонсалес суждено было познакомиться уже в первые годы жизни. А если совсем точно, первые 3,5 года в течение которых она перенесла, как минимум, 10 госпитализаций, превратились для девочки в одно сплошное испытание. Нескончаемые патологические простуды и насморки, ставшие ее верными спутниками, напрочь лишили малышку привычных детских радостей. В последние месяцы для поддержки дыхательных функций на жизненно необходимом уровне девочке пришлось принимать специальные препараты.
Обследования, проделанные во время пребывания Миа в местной клинике привели врачей к неутешительному выводу: ребенок страдает редкой патологией, называемой “двойная аорта”, неправильное расположение которой приводит к сдавливанию трахеи и, как следствие, проблемам с дыханием и глотанием. Вывод врачей шокировал родителей: для взятия ситуации под контроль 4-х летней Миа потребуется операция на открытом сердце с коррекцией аорты.
Сложность и нестандартность случая послужили для врачей поводом обратиться за помощью к инновационным технологиям 3D-печати. А найти единственно верное решение из запутанного лабиринта равновероятных исходов помогла модель сердца Миа, отпечатанная на 3D-принтере.
Новейший 3D-принтер, который детская клиника сердечно сосудистой хирургии Никлауса в Майами получила в 2015 году уже был использован для печати точных копий органов 25 детей – пациентов с врожденными пороками сердца, нуждающихся в сложном оперативном лечении. Возможность точной визуализации органов, подлежащих оперативному вмешательству “в оригинале” с учетом всех индивидуальных особенностей пациента позволил доктору Берку находить и принимать такие решения, на которые, по его словам, он никогда бы не отважился руководствуясь только логикой, знаниями и накопленным опытом. И результаты такого подхода превзошли все ожидания.
Как и в предшествующих случаях, углубленному анализу ситуации предшествовало изготовление точной копии сердца девочки, пораженного патологическими изменениями. В качестве “информационного шаблона” для печати модели сердца Миа, как и в случаях с предыдущими пациентами были использованы данные МРТ и КТ-сканирования, а в качестве исходного материала – пластик или резина.
На планирование операции и поиск наиболее щадящей технологии у ведущего хирурга клиники Редмонд Берка ушло более двух недель. И здесь неоценимую помощь снова оказал изготовленный точный прототип, с которым доктор частенько отправлялся к коллегам для уточнения какого-то двусмысленного вопроса. В итоге размышления над случаем Миа и накопленная полезная информация легли в основу нестандартного решения – провести надрез не с левой стороны грудины, как предписано в подобных случаях, а с правой. Это, по мнению Берка в значительной мере увеличивало шансы малышки Миа на проведение успешной операции и скорейшую послеоперационную реабилитацию.
"Если бы не эта модель, мне пришлось бы сделать больший разрез, который мог бы заставил девочку страдать значительно сильнее, а также потребовал бы больше времени на реабилитацию", — сказал Берк, добавив, что отбросить всякие сомнения при принятии решения помог, главным образом, именно 3D-принтер.
Несмотря на то, что метод, используемый в оперативной практике клиники Никлауса не предполагает печати и замены биологического органа, точный прототип во многих случаях позволит избавиться от необходимости пересадки, ограничившись локальным оперативным вмешательством. По информации, предоставленной Скоттом Рейдером (Scott Rader) – генеральным менеджером компании Stratasys, поставляющей 3D-принтеры на мировой рынок, на сегодняшний день в мире уже работают 200 таких моделей и 75 из них находятся в клиниках США.
До недавнего времени использование 3D печати в медицине было ограничено созданием прототипов хирургических инструментов и выполнением некоторых простейших операций. И только последние несколько лет предложенные технологии позволили осуществлять печать точных копий органов пациентов с использованием результатов аппаратных лабораторных исследований. Напечатанные прототипы, по словам Рейдера, — незаменимое подспорье при проведении сложных операций, к числу которых можно отнести удаление опухоли головного мозга. Прекрасные перспективы моделирование патологий органов сложных пациентов открывает и для использования в стенах медицинских университетов.
«Очень важно, что получив в свое распоряжение орган-прототип пациента, который готовится к операции, хирург получает уникальную возможность отработать технику оперативного вмешательства на модели столько раз, сколько потребуется для того, чтобы отыскать оптимальный вариант” – говорит Рейдер.
Уже в ближайшие годы, по мнению Скотта Рейдера, хирурги смогут печатать людям новые органы на принтерах, используя вместо пластика и резины “чернила” на основе человеческих клеток. Но имитация органов методами 3D-печати – это безусловно ”прорывная технология, коренным образом влияющая на то, как мы объясняемся с пациентами, как мы готовимся к операции, как мы ее делаем и как мы обучаем студентов-медиков” – делится своими соображениями профессор Гарвардской медицинской школы и член научного кружка моделирования в Beth Israel Deaconess Medical Center Бостона Даниэль В. Джонс.
Продажа 200 принтеров в масштабах планеты – это капля в океане. Сегодня ситуация похожа скорее на “… большой секрет, удерживаемый в глубокой тайне” – делится д-р Джонс, посвятивший все последнее время изучению мнения хирургов к новой технологии. Вместе с тем, ситуация с ее внедрением внушает оптимизм, поскольку стоимость оборудования становится доступнее, а достигнутые результаты следует признать самым убедительным аргументом.
“Подобный 3D-принтер и сопутствующее программное обеспечение, как правило, стоят до $100000, что меньше, чем лабораторные комплексы КТ или МРТ”, — говорит Скотт Рейдер. А с учетом показателей эффективности оперативного лечения и сокращения времени, необходимого на проведение операции и реабилитацию пациента применение для технологии 3D-прототипирования органов открываются самые блестящие перспективы.
Уже 4 месяца прошло после операции Миа. Сегодня все что напоминает девочке об операции и 4-х годах мучений – небольшой слегка зудящий послеоперационный шрам. А сейчас девочку больше волнует танцевальная концертная программа, которую она должна подготовить всего за какой-то месяц.
Статья подготовлена по материалам CNN
Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах блога iCover! Мы готовы и дальше радовать вас своими публикациями и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время доставило удовольствие и вам. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики и мы обещаем — скучать не придется!
Другие наши статьи
С первыми серьезными испытаниями крошке Миа Гонсалес суждено было познакомиться уже в первые годы жизни. А если совсем точно, первые 3,5 года в течение которых она перенесла, как минимум, 10 госпитализаций, превратились для девочки в одно сплошное испытание. Нескончаемые патологические простуды и насморки, ставшие ее верными спутниками, напрочь лишили малышку привычных детских радостей. В последние месяцы для поддержки дыхательных функций на жизненно необходимом уровне девочке пришлось принимать специальные препараты.
Обследования, проделанные во время пребывания Миа в местной клинике привели врачей к неутешительному выводу: ребенок страдает редкой патологией, называемой “двойная аорта”, неправильное расположение которой приводит к сдавливанию трахеи и, как следствие, проблемам с дыханием и глотанием. Вывод врачей шокировал родителей: для взятия ситуации под контроль 4-х летней Миа потребуется операция на открытом сердце с коррекцией аорты.
Сложность и нестандартность случая послужили для врачей поводом обратиться за помощью к инновационным технологиям 3D-печати. А найти единственно верное решение из запутанного лабиринта равновероятных исходов помогла модель сердца Миа, отпечатанная на 3D-принтере.
Дополненная реальность Миа
Новейший 3D-принтер, который детская клиника сердечно сосудистой хирургии Никлауса в Майами получила в 2015 году уже был использован для печати точных копий органов 25 детей – пациентов с врожденными пороками сердца, нуждающихся в сложном оперативном лечении. Возможность точной визуализации органов, подлежащих оперативному вмешательству “в оригинале” с учетом всех индивидуальных особенностей пациента позволил доктору Берку находить и принимать такие решения, на которые, по его словам, он никогда бы не отважился руководствуясь только логикой, знаниями и накопленным опытом. И результаты такого подхода превзошли все ожидания.
Как и в предшествующих случаях, углубленному анализу ситуации предшествовало изготовление точной копии сердца девочки, пораженного патологическими изменениями. В качестве “информационного шаблона” для печати модели сердца Миа, как и в случаях с предыдущими пациентами были использованы данные МРТ и КТ-сканирования, а в качестве исходного материала – пластик или резина.
На планирование операции и поиск наиболее щадящей технологии у ведущего хирурга клиники Редмонд Берка ушло более двух недель. И здесь неоценимую помощь снова оказал изготовленный точный прототип, с которым доктор частенько отправлялся к коллегам для уточнения какого-то двусмысленного вопроса. В итоге размышления над случаем Миа и накопленная полезная информация легли в основу нестандартного решения – провести надрез не с левой стороны грудины, как предписано в подобных случаях, а с правой. Это, по мнению Берка в значительной мере увеличивало шансы малышки Миа на проведение успешной операции и скорейшую послеоперационную реабилитацию.
"Если бы не эта модель, мне пришлось бы сделать больший разрез, который мог бы заставил девочку страдать значительно сильнее, а также потребовал бы больше времени на реабилитацию", — сказал Берк, добавив, что отбросить всякие сомнения при принятии решения помог, главным образом, именно 3D-принтер.
Перспективы метода
Несмотря на то, что метод, используемый в оперативной практике клиники Никлауса не предполагает печати и замены биологического органа, точный прототип во многих случаях позволит избавиться от необходимости пересадки, ограничившись локальным оперативным вмешательством. По информации, предоставленной Скоттом Рейдером (Scott Rader) – генеральным менеджером компании Stratasys, поставляющей 3D-принтеры на мировой рынок, на сегодняшний день в мире уже работают 200 таких моделей и 75 из них находятся в клиниках США.
До недавнего времени использование 3D печати в медицине было ограничено созданием прототипов хирургических инструментов и выполнением некоторых простейших операций. И только последние несколько лет предложенные технологии позволили осуществлять печать точных копий органов пациентов с использованием результатов аппаратных лабораторных исследований. Напечатанные прототипы, по словам Рейдера, — незаменимое подспорье при проведении сложных операций, к числу которых можно отнести удаление опухоли головного мозга. Прекрасные перспективы моделирование патологий органов сложных пациентов открывает и для использования в стенах медицинских университетов.
«Очень важно, что получив в свое распоряжение орган-прототип пациента, который готовится к операции, хирург получает уникальную возможность отработать технику оперативного вмешательства на модели столько раз, сколько потребуется для того, чтобы отыскать оптимальный вариант” – говорит Рейдер.
Уже в ближайшие годы, по мнению Скотта Рейдера, хирурги смогут печатать людям новые органы на принтерах, используя вместо пластика и резины “чернила” на основе человеческих клеток. Но имитация органов методами 3D-печати – это безусловно ”прорывная технология, коренным образом влияющая на то, как мы объясняемся с пациентами, как мы готовимся к операции, как мы ее делаем и как мы обучаем студентов-медиков” – делится своими соображениями профессор Гарвардской медицинской школы и член научного кружка моделирования в Beth Israel Deaconess Medical Center Бостона Даниэль В. Джонс.
Продажа 200 принтеров в масштабах планеты – это капля в океане. Сегодня ситуация похожа скорее на “… большой секрет, удерживаемый в глубокой тайне” – делится д-р Джонс, посвятивший все последнее время изучению мнения хирургов к новой технологии. Вместе с тем, ситуация с ее внедрением внушает оптимизм, поскольку стоимость оборудования становится доступнее, а достигнутые результаты следует признать самым убедительным аргументом.
“Подобный 3D-принтер и сопутствующее программное обеспечение, как правило, стоят до $100000, что меньше, чем лабораторные комплексы КТ или МРТ”, — говорит Скотт Рейдер. А с учетом показателей эффективности оперативного лечения и сокращения времени, необходимого на проведение операции и реабилитацию пациента применение для технологии 3D-прототипирования органов открываются самые блестящие перспективы.
Уже 4 месяца прошло после операции Миа. Сегодня все что напоминает девочке об операции и 4-х годах мучений – небольшой слегка зудящий послеоперационный шрам. А сейчас девочку больше волнует танцевальная концертная программа, которую она должна подготовить всего за какой-то месяц.
Статья подготовлена по материалам CNN
Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах блога iCover! Мы готовы и дальше радовать вас своими публикациями и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время доставило удовольствие и вам. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики и мы обещаем — скучать не придется!
Другие наши статьи
Gregy
Это очень круто. Теперь я верю что мы в 21 веке.
EugeneButrik
Простите, а что «крутого» или «достойного 21-го века» в том, что хирургу для планирования операции недостаточно сечений и 3D-моделей МРТ, и ему требуется макет оперируемого органа? Лично мне это навевает грустные мысли о том, что возможно либо ПО для обработки результатов МРТ неинформативно, либо (что ещё хуже) квалификации конкретно этого хирурга для работы с результатами сканирования недостаточно.
Sychuan
«хирургу для планирования операции недостаточно сечений и 3D-моделей»
Он этими сечениями и воспользовался просто напечатал. А раньше это было очень сложно. 3Д модель на экране, это все-таки проекция 3д на плоскость, как бы она не симулировала объем, это все равно не то. Ну а сами сечения тем более могут не дать ясной информации. Поиграйте в eyeWire, к примеру. Да, это не какая-то супертехнология, но раньше этого не было.
EugeneButrik
Так в том-то и дело, что «3D-модель на экране» вот что «круто» (а на самом деле просто удобно), а вовсе не статичный макет, коим является напечатанное сердце. Например, в архитектурном проектировании в отличии от медицины создание макетов никогда не было проблемой (скорее всего, исторически макетирование появилось даже раньше черчения), а вот как раз технологии получения виртуальных объёмных моделей объекта, вот что стало своего рода прорывом. В проектировании это САПР, а в медицине это КТ и МРТ. Таким образом, медицина в процессе развития своих инструментов измерения и визуализации уже как бы перескочила через макетирование. И в этом свете, лично мне, в данном конкретном случае 3D-печать видится своеобразным шагом назад.
А по поводу того, что «3D-модель на экране… это все равно не то». Ну, смотря для чего. Быть может с распечатанным на 3D-принтере сердцем удобно ходить к коллегам на консультации и, обсуждая что-то, попутно дружно тыкать в него пальцами, да и вообще выглядит
прикольнонаглядно, но вот если надо продумать как оптимальнее (с минимальными «издержками») добраться до этого сердца с учётом как его геометрии так и геометрии других, окружающих его органов (а по-моему именно для этого всё и затевалось, и речь идёт об очень точной работе), тот тут на мой взгляд 3D-модель как-то будет поудобнее что ли. Хотя я могу и ошибаться, и хирургам виднее.Yaruson
Даже если хирург может собрать в голове образ из сечений МРТ, то это не значит, что ему это легче или быстрее.
На мой взгляд, 3D печать в данном случае стоит рассматривать как один из интерфейсов взаимодействия ЭВМ и пользователя. С этой точки зрения, способность компьютера материализовать объект — шаг навстречу пользователю, ведь распечатанная модель — это менее абстрактная и более естественная для изучения форма, нежели изображение на экране.
EugeneButrik
Простите, а зачем ему их собирать? Их собирает в 3D-модель для него ПО. «Сечения МРТ» — это всего-лишь одно из представлений (этакий аналог классического рентгеновского снимка), сами же результаты сканирования это трёхмерное облако точек и из этого облака можно много чего вытянуть и нарисовать в виде 3D-моделей.
Я и не спорю с тем, что это наглядно и естественно. Но удобно ли. Как, например, если понадобится, увидеть внутреннюю структуру этого резинового сердца? Рассекать? ;)
mat300
| Так в том-то и дело, что «3D-модель на экране» вот что «круто» (а на самом деле просто удобно)
Мне вот интересно: вы хирург, чтоб превозносить исключительно модели на экране?
Хирургу очень важно именно «пощупать» орган. Хирург делает операцию не на картинке на экране, а на живом органе, поэтому важно потренироваться, выверить движения до миллиметра. И поэтому реальная точная 3-D модель именно то, что надо для практикующего специалиста. Мы движемся по ступеням: сначала компьюьтерные модели, теперь реальные модели. Завтра появится что-то еще более актуальное.
Кстати, в качестве примера могу привести хотя и нечто из совсем другой области, но все же. Вот скажите, насколько хорошо вы сможете водить, если выучите только теорию, т.е. правила и устройство автомобиля (пусть даже по красивой 3-D модели)? Нужно еще и вождение, чтоб все понять и ощутить, получить моторные навыки и привычки. Вот то же самое и у хирургов.
И то, что сейчас происходит в медицине это в самом деле революционные изменения, если учесть еще и постоянное совершенствование технологий для печати органов для пересадки. И ведь это будет!
EugeneButrik
Вообще-то я и не собирался что-либо «превозносить» (слово «круто» в моём комментарии заключено в кавычки не даром). Ни «красивые 3D-модели на экране», ни макеты, напечатанные на солнцеподобном 3D-принтере :) Я более чем спокойно и в равной степени одинаково отношусь к любому из этих способов визуализации.
В статье не идёт речи о тренировках хирурга и уж тем более об обучении неопытного студента на этом макете (в качестве изготовления наглядных пособий, в том числе и для обучения анатомии, подобная технология бесспорно удобна). В статье идёт речь о планировании операции опытным хирургом, который я более чем уверен уже достаточно «нащупался», при чем далеко не резиновых органов. И при этом планировании хирург использует данный напечатанный макет лишь в качестве наглядного пособия для простоты консультаций с коллегами. Он конечно мог бы использовать в этих целях и непосредственно 3D-модель, полученную при помощи МРТ без её распечатывания (и как мне кажется при определённых условиях это было бы даже удобнее и проще), но ему и его коллегам, видимо, проще и привычнее так.
И на самом деле какая разница использует этот хирург при спасении жизни и здоровья маленькой девочки этот «костыль» или не использует, но мне не очень понятна позиция когда это преподносится как нечто новое и «революционное». И уж тем более когда сюда ещё и приплетают технологию печати органов (простите, но совсем уж другая тема).
P.S. Кстати, действительно «революционными изменениями» в медицине можно назвать тенденцию нескольких последних десятилетий в сторону малоинвазивной хирургии, т.е., если сильно утрировать, то хирургии, при которой хирург делает операцию как раз «на экране», да ещё иногда и с применением «дополненной реальности».
lubezniy
Будут. И сейчас почти все хирурги-эндоскописты (кроме, наверное, эндоваскулярных — тут не знаю) обязаны владеть традиционными методиками работы, чтобы в любой момент эндоскопической операции в случае каких-либо неожиданных неприятностей можно было немедленно перейти к открытой (традиционной) операции. И инструменты для этого специально перед началом операции готовят, чтобы их можно было сразу пустить в дело, если возникнет такая необходимость.
EugeneButrik
Вы совершено правы. Про «сейчас» даже и сомнений быть не может. Да и про «недалёкое» будущее, я мягко говоря погорячился. Очевидно, что от специалиста всегда будет требоваться владение всеми возможными и доступными техниками, вплоть до их полнейшего технического устаревания. А полное устаревание традиционных техник хирургии и их замена какими-либо другими в настоящее время представляется весьма смутно.
lubezniy
Полное устаревание открытой техники как-то вообще не представляется. Не предлагать же хирургу, работающему в большой открытой ране (полученной, например, в результате техногенной травмы), делать дополнительное маленькое отверстие в стороне, через него вести троакар к ране и через этот троакар что-то в этой ране роботизированными инструментами обрабатывать (отмывать, зашивать, чистить и т. п.). А без троакара напрямую тяжеловато получится: он всё же относительно жёсткий и даёт некую точку опоры для инструментов.
FoxF
«Спасло девочку» и «Если бы не эта модель, мне пришлось бы сделать больший разрез, который мог бы заставил девочку страдать значительно сильнее, а также потребовал бы больше времени на реабилитацию» несколько различаются, не так ли?
Желтизна.
VoiceDao
Неверно, как это вы так вольно с первоисточником обращаетесь? В этом предложении, между прочим, содержится ключевая информация. Следите за содержанием предложения. Форма в приведенном вами примере не так принципиальна.
lubezniy
Может, и желтизна. Однако есть ещё принципиальный вопрос переносимости операции в силу травматичности оной. Даже с учётом всех возможностей современной анестезиологии и реанимации тяжёлому по состоянию пациенту может быть не всё равно с т. з. переносимости, два ребра ему в ходе операции перепилят или три (условно говоря, конечно).
kAIST
Эх, когда читаешь подобные заголовки, ожидаешь прочитать о том, что непосредственно новое сердце напечатали на 3D принтере, а на деле вон оно что.