3D tlačené anatomické modely pomáhajú plánovať náročné chirurgické operácie pre detských pacientov

Detská nemocnica SJD, Barcelona

Detská nemocnica SJD, najaktívnejšie pediatrické centrum v Španielsku a tretie najväčšie v Európe, patrí medzi priekopníkov v oblasti výskumu a zavádzania nových technológií. Približne pri 200 operáciách ročne sa využívajú na plánovanie a simuláciu 3D vytlačené anatomické modely. Aj v tomto prípade vytvorili pomocou 3D tlačiarní BCN3D 3D tlačené biomodely nádoru, lebky a potrebných následných implantátov pre náročný resekčný zákrok. Rádiológovia, onkológovia, inžinieri a chirurgovia sa podelili o svoje skúsenosti a prispeli k úspešnej operácii onkologického pacienta.

Rýchle rozšírenie 3D tlače v nemocnici

3D plánovanie a tlač prišli do nemocnice v roku 2013 – po tom, čo si lekár Lucas Krauel vyžiadal biomodel ako doplnok plánovania komplikovaného onkologického zákroku. Odvtedy sa používanie tejto technológie exponenciálne rozšírilo, čo viedlo k vytvoreniu multidisciplinárnej skupiny.

“V súčasnosti máme naplánovaných viac ako 200 operácií s využitím 3D tlače a túto technológiu využíva 9 rôznych špecializácií.”

 

– Arnau Valls, inžinier inovácií a technický manažér oddelenia 3D tlače v detskej nemocnici SJD Barcelona

V roku 2016 bolo v nemocnici vďaka spolupráci rádiológov, chirurgov, inžinierov, finančníkov a špecialistov na simulácie oficiálne zriadené 3D oddelenie – 3DForHealth (3D4H), ktoré umožňuje 3D plánovanie, virtuálne simulácie, prípravu 3D tlačených anatomických modelov, rezanie a polohovanie šablón pre zložité operácie a vlastné implantáty. Spĺňa tak potreby všetkých pediatrických špecializácií. Činnosť oddelenia zahŕňa širokú základňu pre vzdelávanie, výskum a vývoj nových zariadení, vývoj simulátorov pre špecifické potreby a ďalšie. To všetko pri preukázaní vysokých štandardov kvality 3D tlače na zákazku.

Cieľ: zachrániť zdravie a zrak detského pacienta

Pozrime sa na príklad konkrétneho onkologického pacienta, ktorý už musel podstúpiť operáciu na odstránenie ľavého oka. Vzhľadom na predispozíciu k iným nádorom a napriek trojmesačnej rádioterapii a chemoterapii zostal nádor koncentrovaný v pravej čeľustnej kosti. Keďže chemoterapia nie je pri týchto typoch nádorov príliš účinná, bolo nevyhnutné vykonať kompletnú resekciu (jeho chirurgické odstránenie).

 

Pri takýchto zložitých operáciách je potrebné zohľadniť niekoľko kľúčových aspektov. Najprv bola postihnutá oblasť tváre, ktorá je dôležitou súčasťou identity pacienta. Za druhé, ide o rastúce dieťa; tím musel zohľadniť následné fázy rastu kostry. A napokon skutočnosť, že pacient už prišiel o ľavé oko, znamenala, že bolo nevyhnutné zachovať pravé oko a videnie.

Na ceste k úspešnej operácii

Tím rádiológov, chirurgov a inžinierov 3D tlače sa stretol, aby rozhodol, ktoré časti sa majú vytlačiť, vybraný segment sa vytvoril v aplikácii CAD (3D modelovanie) a začalo sa 3D plánovanie a simulácia. Skupina sa rozhodla, že najlepšie bude vytlačiť rôzne časti lebky a samotný nádor. Vytlačené boli taktiež prototypy titánových vložiek.

Na replikáciu anatómie a farebnosti kostí bol zvolený materiál ABS od spoločnosti BASF. Biomodely slúžia ako vizuálna pomôcka na znázornenie anatomických vzťahov medzi nádorom a oblasťami lebky. Na dosiahnutie realistických výsledkov tlače si tím SJD vybral 3D tlačiarne BCN3D, ktoré ponúkajú vynikajúci pomer ceny a kvality.

Pomocou týchto odtlačkov môžu lekári overiť, či implantáty pacientovi dobre sedia. V rámci prísnej kontroly kvality môžu simulovať aj samotnú operáciu, určiť hranice chirurgických rezov a nacvičovať ich vykonávanie. Počas samotného zákroku môžu byť k dispozícii obrázky a samotné fyzické biomodely. Vopred naplánovaný výsledok chirurgického zákroku poskytuje lekárom dôležitý referenčný bod pre ich prácu, ako aj väčšiu istotu.

“3D tlač nám pomohla vyhnúť sa akýmkoľvek pooperačným zásahom a zlepšila kvalitu z pohľadu pacienta, ako aj samotného chirurgického zákroku.”

 

– Dr. Adaia Valls, maxilofaciálny chirurg z detskej nemocnice SJD v Barcelone

“Pravdou je, že na začiatku to bolo trochu komplikované, pretože sa to týka tváre. Obávali sme sa, či bude veľa jaziev… ale operácia prebehla naozaj dobre a jazvy sú minimálne. Od tejto chvíle pokračujeme ďalej a postupujeme podľa stanoveného protokolu.”

 

– Klever, otec pacienta

Hladký priebeh tejto operácie a skúsenosti samotného pacienta sú vizitkou tímu Detskej nemocnice SJD. 3D tlač je kľúčovým nástrojom pri vývoji čoraz presnejších medicínskych modelov. Prostredníctvom kombinácie nových technológií sa laboratórium 3DForHealth snaží naďalej zlepšovať vytváranie nástrojov na polohovanie pacientov a navádzanie chirurgov. Okrem toho sa tím snaží lepšie napodobniť živé tkanivo prostredníctvom výskumu mechanických vlastností, farieb a textúr. Medzi ďalšie oblasti vývoja patrí tzv. bioprinting, pri ktorom sa výtlačky fungujú priamo v tele pacienta, a 3D tlačené farmaceutické výrobky, ktoré je možné prispôsobiť na mieru pacientovi. Je zrejmé, že 3D tlač má a bude mať i naďalej vplyv na spôsob akým pristupujeme k lekárstvu.

Viac o 3D tlačových riešeniach BCN3D
Prehrať video

Video: Pozrite si, ako 3D tlač pomáha tímu špecialistov Detskej nemocnice SJD pri plánovaní a príprave náročnej operácie

SJD funguje ako univerzitná nemocnica zameraná na výskum, inovácie a vzdelávanie. Chodby so zvieracími motívmi, interaktívne prvky a živá hudba v priestoroch recepcie – to všetko s cieľom, aby sa pacienti cítili čo najpríjemnejšie

Lebka na plánovanie operácie onologického pacienta bola vytvorená na 3D tlačiarni BCN3D Epsilon W50

Výtlačky umožňujú lekárom presne naplánovať celú operáciu, urobiť jednotlivé rezy a otestovať, či implantáty presne sedia pacientovi

3D výtlačky poskytujú lekárom počas zákroku dôležitý referenčný bod pre ďalšie operácie

Pacient s rodičmi v nemocnici SJD v Barcelone

Zdroje: BCN3D a Detská nemocnica SJD v Barcelone

Prípadové štúdie, rady a tipy

3D tlač – nenahraditeľný pomocník pri údržbe
3D tlač – nenahraditeľný pomocník pri údržbe
3D tlač – nenahraditeľný pomocník pri údržbe Údržba býva popri príprave prototypov jedným z prvých miest v spoločnosti, kde sa naplno uplatňuje 3D tlač. Presvedčiť...
Ďalej
Čo sú 3D tlačené kompozity?
Čo sú 3D tlačené kompozity?
Nick Martin, inžinier zo spoločnosti Markforged, sa tentokrát dôkladnejšie zameriava na 3D tlač kompozitov. Vysvetluje, ako funguje vystuženie výtlačkov spojitým vláknom a porovnáva vlastnosti rôznych výstuží.
Ďalej
Ako navrhovať pre 3D tlač z termoplastov
Ako navrhovať pre 3D tlač z termoplastov
Stiahnite si zadarmo sprievodcu, ktorý ukazuje, aké úspory môžete dosiahnúť, ak správne navrhnete a pripravíte modely pre 3D tlač metódou FFF/FDM.
Ďalej
Kedy sa oplatí 3D tlač a ako si spočítať jej návratnosť
Kedy sa oplatí 3D tlač a ako si spočítať jej návratnosť
Kedy sa vyplatí 3D tlač? Ako si jednoducho spočítať návratnosť do aditívnej výroby Keď plánujete nákup 3D tlačiarní a príslušenstva, nemusí byť hneď jasné, ako...
Ďalej
Pozrieť sa na ďalšie ukážky z praxe