Иногда даже страшно становится от мысли о том, с каким невероятным ускорением развиваются современные технологии. Еще в обозримом прошлом, лет 15 назад, было круто иметь дома струйный черно-белый принтер, то теперь многие всерьез прицениваются к портативным 3D-принтерам, способным воссоздать, например, утерянную детальку от кухонного комбайна, баскетбольный мяч или... фантастические доспехи для косплей-вечеринки.
Но технологии — это в первую очередь общественная польза, а не частные развлечения. К примеру, для медицинской сферы распространение технологий 3D-печати открывает воистину безграничные возможности для лечения заболеваний и травм, которые прежде становились причиной пожизненной инвалидности человека или даже приводили к его смерти.
Все больше людей по всему миру обзаводятся «запчастями» и 3D-моделями своего тела, позволяющими врачам разобраться с патологией: например, придумать, каким образом лучше добраться до коварной раковой опухоли, выросшей между жизненно-важными органами, или спланировать сложную операцию на сердечной мышце. Удивительно, но часто идея напечатать орган приходит не к врачам, а к пациентам и их родственникам, которые всеми силами пытаются спасти ситуацию: они сами разрабатывают программное обеспечение и придумывают материалы для будущей модели, а потом идут к докторам с уже готовым предложением. Со временем такие уникальные случаи становятся прецедентами — и вселяют надежду в пациентов с подобными заболеваниями по всему миру.
Изучив несколько примеров использования 3D-печати в медицине, я разделила их на несколько групп — в зависимости от целей создания моделей.
3D-печать в планировании операций
Если современные медицинские технологии, такие как компьютерная или магнитно-резонансная томография позволяют увидеть 3D-проекцию внутренних органов на экране компьютера, так почему бы не напечатать нужную модель на принтере? Ведь одно дело — рассматривать картинку, а другое — держать в руках точную копию той части тела, которую предстоит вылечить.
Во время конференции EuroEcho-Imaging 2014, которая состоялась в Вене в декабре минувшего года, голландский доктор Питер Фешхувен продемонстрировал собравшимся коллегам 3D-модель человеческого сердца, напечатанную на высокотехнологичном принтере. В то время как в обычных условиях детям с врожденными пороками иногда требуется до 4 операций в разное время жизни, чтобы устранить дефект, пластиковая копия сердца может сократить количество вмешательств до 1-2, поскольку врачи имеют возможность заранее выбрать и спланировать необходимый оперативный прием. Кроме того, с помощью 3D сердца доктору будет проще объяснить пациентам и родителям суть порока и методов его лечения.
Еще один пример — у жены американского 3D-дизайнера Майкла Балзера диагностировали менингиому — опухоль головного мозга диаметром в 3 см, которая располагалась за левым глазом женщины. В соответствии со стандартным хирургическим приемом, чтобы удалить образование, требовалось сделать трепанацию и фактически сдвинуть мозг внутри черепной коробки. Это в свою очередь грозило смертью на операционном столе или непредсказуемыми осложнениями после вмешательства. Балзер не хотел идти на такой риск и самостоятельно создал 3D-модель черепа своей жены с опухолью на внутренней стороне глазницы. Обратившись к нейрохирургическому сообществу США по интернету, дизайнер достаточно быстро нашел врача, готового удалить опухоль микроинвазивно, через маленький разрез над левым глазом пациентки. Доктор заметил, что к моменту операции опухоль была уже настолько велика, что задевала зрительный нерв, и через несколько месяцев жена Балзера могла ослепнуть. Но теперь она здорова и, по словам супруга, маленький шрам на веке заметен только ей.
Подобным же образом врачи-пионеры 3D-печати создают модели органов таза для подготовки к сложной операции, а косметические хирурги могут заранее показать пациенту, как будет выглядеть его лицо с измененной формой носа.
Функциональные протезы
Если 3D-печать макетов не требует сложного подбора материала, то создание функциональных протезов можно считать следующей ступенью эволюции взбесившегося принтера 3D-медицины.
К примеру, уже несколько пациентов вернулись к полноценной жизни после того, как получили протез нижней челюсти (она часто разрушается вследствие опухолевых заболеваний или тяжелых челюстно-лицевых травм).
3D-печать также подходит для печати позвонков: ученые утверждают, что такие конструкции можно вживлять даже в детском возрасте, поскольку, благодаря своей пористой структуре, с возрастом он обрастает полноценной костной тканью. Счастливым обладателем такой искусственной косточки этим летом уже стал 12-летний мальчик в Китае.
«Объемный» принтер способен помочь при утрате и других костей тела — к примеру, лопатки или пяточной кости.
Косметические протезы
Любители сериалов наверняка помнят жутковатую маску бывшей возлюбленной доктора Тэкери из «Больницы Никербокер», за которой она скрывала изъяны пораженного сифилисом лица. В наше время скрывать косметические дефекты после травм и заболеваний стало значительно легче, что важно для пациента как с точки зрения эстетики, так и с точки зрения физического комфорта.
Протез, напечатанный на 3D-принтере, может быть уникальным, а создать его можно даже без участия врачей. Вот вам пример из России: девушка по имени Ольга, увлекавшаяся экстремальным спортом, лишилась икроножной мышцы, что привело к видимой асимметрии голеней. Московские специалисты по 3D-печати сделали для нее своеобразный косметический ортез (а ранее эти же ребята разработали несколько протезов пальцев рук для детей и взрослых).
Еще один пример, связан с 3D-печатью костей черепа, которые часто повреждаются в дорожно-транспортных происшествиях. В этих случаях пластины, закрывающие дефект, несут как защитную, так и косметическую функцию. Раньше их делали из титана, но современные технологии позволяют заменить 75% поврежденных костей на пластиковую копию, на которой, помимо прочего, выгравированы мелкие детали, стимулирующие рост клеток костной ткани вокруг «заплатки».
Печать органов
Ну и, наконец, вершина стремлений — печать полноценно функционирующих органов. Не нужно донорства и страха лишиться почки или печени из-за чересчур беспечного образа жизни. Но тут все несколько сложнее: ведь в качестве «чернил» для устройства должны выступать стволовые клетки, которые необходимо расположить в правильной последовательности, чтобы будущий орган функционировал как «природный».
Но возможности человеческой мысли, похоже, безграничны: эксперименты по «печати» искусственной печени ведутся в нескольких лабораториях мира, а российские ученые из «Сколково» обещают создать пригодную для трансплантации щитовидную железу уже в этом году, а искусственную почку — в 2018-м.
С органами, не имеющими паренхиматозного строения (сложной организации клеточных тканей), дела обстоят несколько проще: так ученые из США еще в мае 2013 года опубликовали научный доклад об успешном создании «бионического» уха, которое содержит чувствительную к радиоволнам антенну и живые клетки.
В общем, подозреваю, что пока я писала этот текст, в мире придумали еще какое-нибудь медицинское применение для 3D-печати. А лет эдак через 15 эта статья в архивах Newslab.ru будет вызывать смех — подобный тому, какой сегодня может вызвать, например, заметка в советской газете о возможностях новомодных арифмометров. Что ж, так тому и быть.
