3D-печать в медицине и хирургии: обзор применений

Медицина стала одной из самых быстрорастущих областей применения 3D-печати. Причина проста: каждый пациент индивидуален, а печать лучше всего работает там, где нужно сделать одну вещь, не похожую на остальные. Ниже обзор основных направлений.

Анатомические модели для планирования операций

Это самое распространённое применение. Пациент проходит компьютерную (КТ) или магнитно-резонансную (МРТ) томографию. Специальная программа выделяет нужные структуры: кость, сосуды, опухоль. Из них собирают 3D-модель, которую печатают в натуральную величину.

Хирург держит в руках точную копию анатомии конкретного пациента: видит сложные переломы, форму позвонков, расположение сосудов, соседство опухоли с нервами. Он может отработать доступ, подобрать пластину или имплантат по месту и заранее изогнуть металлическую конструкцию. На сложных операциях это сокращает время вмешательства и снижает риск.

Для таких моделей применяют разные материалы. Кости печатают жёстким пластиком или смолой, мягкие ткани и сосуды — гибкими полимерами, а иногда многоматериальными принтерами с разной твёрдостью в одной модели.

Хирургические направляющие

Шаблон, который накладывается на кость и показывает, где и под каким углом делать разрез или сверлить отверстие. Они применяются в челюстно-лицевой хирургии, ортопедии, нейрохирургии. Печатаются из биосовместимых смол или нейлона и проходят стерилизацию.

Протезы и ортезы

Индивидуальный протез кисти или стопы, ортез на руку после перелома, корректирующие вставки в обувь. Печать позволяет сделать изделие точно по форме конечности и заметно дешевле, чем традиционное изготовление. Самые известные проекты — детские протезы кисти с открытыми чертежами, которые собирают волонтёры.

Имплантаты

Титановые и PEEK-имплантаты для челюсти, черепа, суставов печатают на промышленных металлических и полимерных принтерах с последующей сертификацией. Их главное достоинство — пористая структура, в которую прорастает кость.

Стоматология

Модели челюстей, шаблоны для имплантации, каппы, временные коронки. Здесь фотополимерная печать заменила значительную часть ручной работы. Подробнее мы описывали это в статье о стоматологических фотополимерах.

Обучение

Анатомические модели для студентов: кости, органы, срезы. Тренажёры для отработки пункции, наложения швов, интубации. Печатные модели дешевле муляжей промышленного производства и позволяют отработать конкретный патологический случай.

Фармацевтика

В 2015 году американский регулятор одобрил первый препарат, напечатанный на 3D-принтере: таблетку с пористой структурой, быстро растворяющуюся во рту. Печать лекарств с индивидуальной дозировкой остаётся экспериментальным направлением.

Биопринтинг

Печать живыми клетками и биочернилами для получения тканей. Пока это исследовательская область: учёные получают небольшие фрагменты кожи, хрящей, сосудов. До массовой пересадки напечатанных органов ещё далеко.

Сравнение по требованиям

Что можно заказать у нас

Всё, что не контактирует с пациентом и не требует медицинской сертификации.

• Учебные и демонстрационные модели. Увеличенные органы, кости, суставы, схемы для кабинета и лекций. Печатаем по вашему файлу или образцу, с покраской и подписями.
• Макеты медицинских устройств. Корпуса, держатели, крепления на стадии прототипа, когда нужно показать форму и проверить сборку.
• Организация рабочего места. Подставки, органайзеры, держатели планшетов, лотки.
• Брендированные сувениры для клиники и конференции.

Что нужно знать

• Печать моделей по снимкам конкретного пациента — медицинская работа: её выполняет клиника или специализированный центр с врачом, который отвечает за результат.
• Демонстрационные модели нельзя использовать вместо медицинских изделий: это макеты для показа и обучения.
• Для моделей, которые будут часто мыть и дезинфицировать, выбирают материал, устойчивый к спирту и влаге: PETG или нейлон.

Что ждёт отрасль

Сегодня печать в медицине уходит от разовых экспериментов к рабочим процессам: появляются клиники с собственными печатными лабораториями, где врачи и инженеры вместе делают модели и шаблоны. Растут требования к регистрации изделий, воспроизводимости и качеству материалов. Развиваются биосовместимые смолы, нейлоны и композиты, а также программы, которые автоматизируют выделение структур по снимкам. Но главное остаётся неизменным: чем сложнее и индивидуальнее случай, тем больше пользы приносит печать, а там, где нужно сотни одинаковых изделий, она уступает литью.

Как проверить идею медицинского устройства

Если вы разрабатываете прибор, ортез, держатель или корпус, начните с макета. Распечатайте несколько вариантов формы, дайте потрогать врачам и пациентам, соберите замечания. Только после этого переходите к сертифицируемым материалам и серийному производству. Такой путь недорогой и защищает от дорогих ошибок: форма, неудобная в руке, не спасётся хорошей электроникой внутри.

Почему модели помогают в разговоре с пациентом

Объяснить сложную операцию словами трудно. Когда в руках лежит напечатанный позвонок или сустав, пациент видит, где проблема, и понимает, что именно предстоит сделать. Врачи отмечают, что информированное согласие в таких случаях проходит спокойнее. Поэтому демонстрационные модели востребованы и там, где нет сертифицированных изделий: в клиниках, на конференциях и в учебных классах.

Если нужно сделать

Для прототипа медицинского устройства или демонстрационной модели откройте страницу прототипирования. Если нужны серии держателей и подставок для клиники, смотрите 3D-печать для бизнеса. Что умеет фотополимерная печать, расскажет раздел о технологиях.