Хирурги Израильского медицинского центра Галилея (GMC) разработали новую технологию 3D-печати и технологию дополненной реальности (AR) для лечения пациентов с переломом глазницы.
Клиницисты изготовили металлический имплантат для лица пациента с травмой глазницы, что считается первым имплантом такого рода в мире, а затем с помощью очков Microsoft HoloLens точно поместили его в свой череп. Процедура оказалась быстрой и точной, проложив путь к улучшению результатов лечения пациентов и уменьшив потребность в последующих операциях.
«Использование 3D-принтера и AR привело как к особенно точному выполнению операции, так и к значительному сокращению времени», - сказал The Jersualem Post профессор Самер Сроуджи, который руководил процедурой. «Эта технология будет способствовать улучшению клинических результатов и сокращению повторных визуализаций и операций».
Использование аддитивного производства для создания настраиваемых лицевых имплантатов само по себе не является новой концепцией. Техники Национальной службы здравоохранения Великобритании используют 3D-печать для реконструкции лица уже не менее четырех лет, а ученые из Техасского университета A&M испытывали имплантаты на основе стволовых клеток, которые лучше способствуют регенерации черепа.
Точно так же HoloLens существует с 2016 года, и такие разработчики, как Trimble, создали программное обеспечение для устройства, которое предоставляет ему возможности 3D-моделирования. Таким образом, технологии не являются особенно новыми, но, объединив их, врачи GMC открыли метод использования моделирования во время процедуры.
Нововведения клиницистов были вызваны тем, что в их палату прибыл 31-летний мужчина с переломом левой глазницы. Чтобы лечить пациента без ухудшения эстетики его глаз, врачи решили работать с партнерами в Медицинском центре Шиба (SMC) и опробовать свою новую инновационную технологию операцию.
Перед процедурой хирурги провели компьютерную томографию пациента и использовали их для восстановления формы дна его глазницы. Этот процесс позволил врачам построить 3D-модель черепа, «спроецировать» здоровую сторону на поврежденную кость и, в конечном итоге, точно напечатать на 3D-принтере индивидуальный титановый трансплантат.
Во время операции один из врачей носил очки AR, которые были подключены к программе D2P от 3D Systems, содержащей как модель черепа пациента, так и металлическую пластину. Впоследствии с помощью HoloLens хирург смог наложить трехмерную модель на голову мужчины и использовать ее в качестве виртуального руководства в режиме реального времени.
Используя свой голографический подход, команда GMC смогла сократить время, необходимое для операции, до полутора часов. Кроме того, после того, как пациенту позволили выздороветь, была проведена дополнительна КТ, которая показала, что трансплантат был проведен оптимально, и в конечном итоге он был выписан.
По словам исполнительного вице-президента 3D Systems по решениям в области здравоохранения Мено Эллиса, программа компании имела жизненно важное значение для общего успеха инновационной процедуры хирургов. «Возможности расширенной реальности, предлагаемые нашим программным обеспечением D2P, позволяют врачам создавать 3D-модель анатомии пациента и план лечения», - сказал Эллис.
«Орбитальный напольный протез, используемый для реконструкции пациента, был разработан в среде Geomagic Freeform компании 3D Systems для конкретных задач пациента», - добавил он. «3D Systems гордится тем, что поддерживает передовые позиции в области хирургической помощи, используя возможности решений аддитивного производства для улучшения результатов лечения пациентов».
Для Сроуджи успех проекта обусловлен продолжающейся разработкой подразделения GMC 3D Point of Care. Несмотря на продолжающееся влияние COVID-19, GMC и SMC продолжили экспериментировать с 3D-технологиями, и оба взяли на себя обязательство экспериментировать с новыми типами операций в предстоящие годы.
Учитывая, что в настоящее время 3D-печать часто используется в хирургии, многие ученые обратили свое внимание на создание большего количества биосовместимых имплантатов, которые лучше помогают пациентам выздоравливать.
Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех), например, разработали новый метод 3D-печати персонализированных керамических костных трансплантатов. Подход команды, основанный на моделировании, позволил создать конструкции с более крупными порами, что потенциально позволяет легко соединять их с органическими тканями.
Между тем исследователи из Нидерландского Делфтского технологического университета обнаружили, что биоразлагаемые магниевые каркасы, напечатанные на 3D-принтере, можно использовать для лечения некоторых критических дефектов костей. Было обнаружено, что биоматериалы способны естественным образом разлагаться внутри тела, одновременно стимулируя регенерацию костей.
В другом месте команда из Animal Health Trust (AHT) и Университета Восточной Англии (UEA) разработала 3D-печатные каркасы для поддержки регенерации костей у лошадей. Вводя стволовые клетки в свои дополнительные устройства, ученые смогли создать новые остеобласты, которые можно было бы использовать в ветеринарных операциях по восстановлению переломов.