Газета Национального исследовательского
Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
16+
Основана 15 марта 1931 года  ♦  FOUNDED ON MARCH 15, 1931
Архив номеров Поиск

Сердце на 3D-принтере

Как разработки ТПУ используются в томской медицине

В НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАЗВИВАЕТСЯ НОВЫЙ ПРОЕКТ — ПО 3D-ПЕЧАТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО СЕРДЦА. ПОЛИТЕХНИКИ ВЫПОЛНЯЮТ ЭТОТ ПРОЕКТ ДЛЯ ТОМСКОГО НИИ КАРДИОЛОГИИ: ДЛЯ КАРДИОХИРУРГОВ РАСПЕЧАТАННОЕ СЕРДЦЕ ПОСЛУЖИТ «ТРЕНАЖЕРОМ» В ИЗУЧЕНИИ АНАТОМИИ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ОПЕРАЦИЙ.\

Использование аддитивных технологий в медицине — современный тренд. Сейчас он реализуется в зарубежных странах, а теперь стал доступен и в Томске.

Политехники печатают на 3D-принтере модели настоящих сердец на основе изображений, полученных при выполнении томографии медиками НИИ кардиологии. В результате, имея в руках осязаемую модель сердца, кардиохирурги могут подробнее изучить дефекты органа и выбрать подходящие способы оперативного лечения.

— Эта совместная работа очень актуальна для наших кардиохирургов, в особенности для тех, кто занимается коррекцией и лечением такой сложной патологии, как врожденный порок сердца. Те методы визуализации, которые мы используем для диагностики сейчас, с одной стороны, дают много информации, с другой — не позволяют заглянуть внутрь сердца, чтобы получить полное понимание патологического процесса. Используя 3D-модели, хирурги могут для этого сердца фактически сделать симуляцию операции, тренировать некоторые навыки. Более того, с помощью модели мы можем уточнить диагноз, спланировать оперативное лечение, получить новые знания об анатомии, которые были неизвестны из-за существующих ограничений в методах визуализации сердца, — говорит заместитель директора по научной и лечебной работе НИИ кардиологии, руководитель отделения неотложной кардиологии Вячеслав Рябов.

По словам Вячеслава Рябова, использование аддитивных технологий в медицине — это мировой тренд, работа с 3D-моделями органов уже ведется в ряде зарубежных клиник.

Сейчас 3D-сердце в ТПУ печатают из пластика. Как рассказывает инженер научно-образовательного центра «Современные производственные технологии», аспирант Института физики высоких технологий Юрий Донцов, первоначально модель создается на компьютере по результатам томографии, после чего проходит длительную обработку. Работа с момента получения снимков до создания готовой к печати модели занимает у политехников около суток.

— Мы получаем послойную томографию, которую превращаем в объемную 3D-модель. Но эта модель получается довольно грубой — содержит много дефектов, для печати в исходном виде она не подходит. Вручную мы отделяем изображение сердца от других внутренних органов, сосудов и костей. Обработка изображения проводится не только снаружи, но и внутри. Все внутренние пустоты в 3D-модели также воспроизведены, поэтому в напечатанном виде можно увидеть не только внешнее, но и внутреннее, что очень важно, строение сердца, — рассказывает Юрий Донцов.

Модель сердца, распечатанная на 3D-принтере, позволяет подробно рассмотреть орган и уточнить план операции.

С помощью 3D-печати ученые ТПУ могут получать различную степень детализации сердца. Как отмечает Юрий Донцов, если операция планируется на каком-то конкретном участке, его можно напечатать более детально. В среднем печать пластиковой модели на 3D-принтере занимает от 12 до 20 часов. Менее детализированные модели печатаются быстрее и, по словам инженера, могут быть полезны для обучения студентов медицинских вузов, поскольку можно напечатать не одно, а сразу несколько сердец для «тренировок» будущих врачей. В ближайших планах политехников — печать 3D-сердца не только из пластика, но и из резины. Это позволит медикам не только рассмотреть устройство сердца, но и провести на модели пробную операцию.

— Мы уже успешно печатаем пластиковые модели сердца, а также простейшие изделия из резины. Осталось эти технологии объединить. Но это не так просто, как кажется на первый взгляд. Для печати качественных сердец из резины необходимо усложнить само оборудование, а также программное обеспечение, подобрать соответствующие режимы, чтобы резина не спекалась, а слои плотно «приклеивались» друг к другу. Сейчас мы над этим работаем, — говорит директор научно-образовательного центра «Современные производственные технологии» Василий Федоров.

Кроме того, особые требования предъявляются учеными к самой резине, поскольку не все ее виды подходят для 3D-печати. Так, резина должна хорошо плавиться, не иметь красителей и других наполнителей. Пока подходящие по качеству образцы не найдены. В перспективе ученые планируют создать собственный специализированный принтер, предназначенный для печати как сердца, так и других внутренних органов. За основу будет взято стандартное оборудование, но его техническая и программная части будут усовершенствованы сотрудниками центра «Современные производственные технологии». Томские медики, в свою очередь, надеются на возможность применения аддитивных технологий при планировании каждой проходящей в НИИ кардиологии операции на сердце.

Подготовила Елизавета Муравлёва