3D tlač pomáha zachraňovať životy
Inštitút klinickej a experimentálnej medicíny (IKEM)
Detailné výtlačky orgánov umožňujú lekárom lepšie sa rozhodovať v predoperačnej príprave aj priamo na sále. Jasnejšia predstava o zložitom tvare a rozmeroch transplantovaného orgánu prináša chirurgovi väčšiu istotu, pomáha skrátiť či zjednodušiť zákrok, môže prispieť k priaznivejšiemu výsledku operácie pre pacienta aj k jeho úspešnému zotaveniu. Každý orgán pre transplantáciu je unikátny. Modely v IKEM vznikajú pre každý jednotlivý prípad, často v časovej tiesni. Tím skúsených špecialistov má dnes po ruke moderné technológie 3D tlače.
Inštitút klinickej a experimentálnej medicíny (IKEM) je významným superšpecializovaným klinickým a vedecko-výskumným pracoviskom v Českej republike. Viac ako 50 rokov sa zameriava predovšetkým na liečbu kardiovaskulárnych chorôb, transplantácie orgánov, diabetológiu alebo liečbu porúch metabolizmu. Štyri odborné centrá, 8 kliník a 15 odborných pracovísk, základní a laboratórií.
Neustále zlepšovanie starostlivosti o pacientov a snaha o špičkový medicínsky prístup, motivujú lekárov a technických špecialistov do neustálych inovácií. Jednou z nich je aj intenzívnejšie využitie 3D skenovania a 3D tlače nielen pre výskum, ale aj priamo pre podporu operačných zákrokov. Výsledkom sú napríklad detailné modely pečene pripravené z práškového nylonu na SLS tlačiarni Formlabs Fuse 1 dodanej našou sesterskou spoločnosťou 3Dwiser vďaka Nadačnému fondu Kvapka nádeje a spoločnosti Shell.
Cesta k výtlačku začína pri 3D modeli orgánu
V IKEM začali 3D tlačiť už v roku 2011. Prv začali s drobnými mechanickými súčiastkami pre magnetickú rezonanciu, neskôr prešli na zjednodušený model obličiek. Dôležitým míľnikom však bol rok 2018. „Prednosta Kliniky transplantačnej chirurgie profesor Fronek prišiel s požiadavkou na 3D modely obličiek, pečene a ďalších orgánov na predoperačnú prípravu,“ spomína Jan Rydlo, špecialista 3D tlače, virtuálnej reality a biomedicínsky inže. „Aby sme tieto modely získali, museli sme segmentovať dáta výpočtovej tomografie (CT).“
Povestné cétéčko, teda bezkontaktné snímanie ľudského organizmu s využitím kontrastnej látky, kde je dnes neoceniteľným zdrojom informácií pre lekárov naprieč špecializáciami. Získať z takýchto dát ucelený a detailný trojrozmerný model orgánu, bez ktorého ho nemožno vytlačiť, vyžadovalo prípravu špeciálneho postupu segmentovania.
„Naším hlavným programom je 3D tlač modelov pečene v programe žijúcich darcov. Špecifický je v tom, že práve tu používame našu novú SLS tlačiareň; ide o tlač z práškov. Zároveň v našom portfóliu zostala aj tlač na klasických tlačiarňach termoplastov metódou FFF. Ide o modely obličiek v programe žijúcich darcov, o výtlačky srdcových komôr a aneuryzmy aj prototypovanie súčiastok a náhradných dielov. Skúšame tiež postupy reverzného inžinierstva,“ pripomenul široký záber tímu Milan Bergman, špecialista 3D tlače v IKEM.
Projektu predoperačnej prípravy sa v IKEM účastní prof. MUDr. Jiří Froněk, Ph.D, MUDr. Matěj Kočík, MUDr. Theodor Adla, MUDr. Darina Cupalá, Bc. Milan Bergman, Ing. Jan Rydlo, Bc. David Sibřina. Projekt sa uskutočňuje vďaka podpore Nadačního fondu Kapka naděje a spoločnosti Shell.
Ako vzniká model orgánu vďaka 3D tlači, ukazuje krátke video odborníkov z Inštitútu klinickej a experimentálnej medicíny (video: IKEM)
Veľmi zaujímavé využitie 3D výtlačkov z práškov predstavili na konferencii NEXT 3D osobne Milan Berman (na fotografii), Petr Raška a Jan Rydlo (foto: NEXT 3D)
Vytlačený model prispieva k lepšej príprave zložitých operácií
„Pri 3D výtlačkoch je dôležité pochopiť, že neukazujú nič viac, než lekár vidí na cétéčku. To je ale sada niekoľkých desiatok dvojrozmerných snímok, ktoré si musíte v hlave poskladať dohromady a mať veľkú fantáziu. Pokiaľ však chcete mať v ruke praktickú pomôcku – model v skutočnom meradle – využijete práve 3D tlač,“ pripomenul Milan Bergman nezastupiteľnú úlohu detailných výtlačkov.
Vytlačený model pečene mieri najskôr do ambulancie, kde môže lekár názorne ukázať postup operácie žijúcemu darcovi, rodičom detských pacientov a pod. Následne výtlačok lekár používa na vlastnú predoperačnú prípravu – v IKEM navyše aj v spojení s virtuálnou realitou.
3D tlač sa v lekárskom prostredí stáva nenahraditeľnou
„Pre každého pacienta ide o unikátny model na základe jeho vyšetrenia, modelovanie musí prebiehať presne. Používame teda nástroje certifikované ako zdravotnícku pomôcku, aby sme sa na výsledok mohli vždy spoľahnúť. Tiež pri 3D tlači, ktorá z týchto podkladov vychádza, hľadáme riešenie čo najpresnejšie, najrýchlejšie a dostupné v rozumných ekonomických medziach,“ zmienil cestu k obstaraniu práškovej technológie Formlabs Fuse 1 vedúci Odboru informatiky Petr Raška.
V IKEM si však netlačia len modely orgánov. Osvedčili sa aj praktické výtlačky z termoplastov na dvojmateriálovej 3D tlačiarni UltiMaker pre zdravotnícke prístroje – napríklad pružné ochranné kryty pre externé kardiostimulátory, príslušenstvo pre laboratóriá, lekárne a mnohé ďalšie.
Ako sa ukazuje aj na ďalších významných klinikách (nielen) v Európe, 3D tlač už sa pre vedu a výskum v oblasti zdravotníctva aj praktický beh lekárskych prevádzok stal nepostrádateľnou výrobnou pomôckou. K dispozícii je dnes množstvo rôznorodých technológií i materiálov, vrátane biokompatibilných, každý rok sa do praxe dostávajú nové metódy 3D tlače.
O presnosti a názornosti tvarovo veľmi zložitých modelov sa mohli záujemcovia presvedčiť na vlastné oči a dotyk (foto: NEXT 3D)
Prípadové štúdie, rady a tipy
