Ortopedzi z Warszawy przeprowadzili pierwszą w Polsce operację korekty kości przedramienia u 10-letniej dziewczynki, wykorzystując wirtualne planowanie 3D oraz zaprojektowane i wydrukowane przymiary i implanty.
Ortopedzi z Warszawy - Robert Śmigielski i Michał Drwięga oraz chirurg plastyczny dr n. med. Marek Molski przeprowadzili operację korekty kości przedramienia u 10-letniej dziewczynki wykorzystując po raz pierwszy w Polsce modelowanie i wydruki w technologii 3D.
Jak informuje Carolina Medical Center, przygotowania do zabiegu trwały prawie rok. Na bazie obrazów tomografii komputerowej, przy użyciu specjalistycznego oprogramowania, wykonano cyfrowe wizualizacje obu zdeformowanych kości przedramienia. Korzystając z nich odtworzono prawidłową oś kończyny. Zaprojektowane wspólnie narzędzia i implanty w pierwszej fazie projektu wykonano w technologii druku 3D z polimerów. Modele kości, prototypy implantów i narzędzi posłużyły do przetestowania i zweryfikowania indywidualnego podejścia do deformacji. Następnie wydrukowano, już w tytanie, dokładnie opisane przymiary (specjalne prowadnice), druty do ich zablokowania na czas cięcia kości oraz odpowiednio wymodelowane płyty i śruby.
Tak przygotowana wcześniej operacja przebiegła bardzo sprawnie, ponieważ przymiary precyzyjnie wyznaczyły linię cięcia kości oraz pozwoliły na dokładne ich zespolenie.
Wykorzystanie techniki druku 3D i innych technologicznych innowacji w medycynie daje szansę na przywrócenie zdrowia osobom z bardzo skomplikowanymi schorzeniami. Po raz kolejny technika w służbie medycyny dowodzi, że nie ma rzeczy niemożliwych.
Źródło: Carolina Medical Center
Komentarze
[ z 4]
Cieszę się, że coraz częściej nowoczesne technologie znajdują swoje zastosowanie w medycynie. W tym drukarki trójwymiarowe. Czytałam już o możliwości wykorzystania wydrukowanych przez nie narządów lub ich fragmentów w innych medycznych specjalnościach. Na przykład o możliwości wydrukowania ucha o kształcie najbardziej przypominającym i dopasowanym do drugiego, symetrycznego narządu. Albo o drukowaniu płatków zastawek dostosowanych do kształtu komór serca, czy tak jak opisano w artykule, drukowaniu fragmentów kostnych z tkanek własnych pacjenta dostosowanych dokładnie do potrzeb zabiegu. Mam nadzieję, że takie technologie będą rozwijać się dalej i będą wciąż znajdować swoje miejsce w różnych specjalnościach medycznych, dzięki czemu będzie można zaoszczędzić czasu lekarzy przy operacjach, a także w lepszym stopniu dopasować implanty do potrzeb pacjenta, czy osiągać lepsze wyniki operacji dzięki lepszej skuteczności operacji wykonywanych za pomocą narządów lub potrzebnych fragmentów różnych tkanek drukowanych w odpowiednim kształcie dzięki użyciu drukarek drukujących w trójwymiarze.
O drukowaniu 3D mówi się ostatnio wiele, za to nie wszyscy wiedzą, że polski producent takich urządzeń jest jednym z najlepszych, jeśli nie najlepszym w skali międzynarodowej. Nie pamiętam niestety nazwy, ale rozmawiałam ostatnio ze znajomym na ten temat. Miałam także przyjemność zobaczyć i usłyszeć wiele ciekawych rzeczy na temat drukowania gotowych tabletek. Technologię uważam za imponującą zwłaszcza, że urządzenie samo w sobie nie jest drogie i gdyby ktoś bardzo chciał z pewnością będzie go stać. Drukarki wykorzystywane właśnie w celach medycznych mają jedynie odpowiednie dodatki, nie różnią się zbyt wiele od zwykłych. Jestem pod ogromnym wrażeniem wykorzystania nowoczesnych technologii w sposób opisany w artykule. Przygotowania może i trwały dość długo, ale wraz z doświadczeniem przyjdzie i szybsze tempo analiz, a gdy to nastąpi więcej pacjentów będzie mogło korzystać z podobnej szansy. Najważniejszy jest sukces operacji i dobre prognozy na przyszłość.
W dzisiejszych czasach cały czas stawia się na nowoczesne rozwiązanie. Cały czas rozwijająca się technika daje nam coraz większe możliwości. Według mnie to bardzo dobrze, że rzeczy, które dawniej były wykorzystywane do zupełnie innych celów znalazły swoje zastosowanie w medycynie. Jestem fanką wprowadzania innowacyjnych rozwiązań, które mogą uratować zdrowie, a nawet życie wielu ludzi. Początkowo drukarki 3D były wykorzystywane do mniej ważnych celów. W ostatnich czasach stały się one tak zaawansowane, że potrafią stworzyć rzeczy o których byśmy nawet nie pomyśleli kilka lat temu. Dlatego bardzo ważne jest wspomaganie finansowe młodych ludzi, którzy mają bardzo ciekawe projekty do zaoferowania, nigdy bowiem nie wiadomo, jaki może być ich efekt. Bardzo często słyszy się właśnie o tym, że w ortopedii druk 3D ma bardzo duże zastosowanie. Potwierdzeniem tego jest informacja zawarta w artykule pokazująca, że projektowanie 3D oraz następcze drukowanie może przyczynić się do poprawy sprawności, nawet w bardzo zaawansowanych przypadkach. W ostatnim czasie słyszy się również o tym, że w chirurgii szczękowo-twarzowej takie rozwiązania znajdują bardzo wiele zastosowań. Bardzo często w wyniku wypadków, czy chociażby po operacjach onkologicznych zostaje zniszczona znaczna część struktury kostnej w obrębie twarzoczaszki. Wielu pacjentom, a także lekarzom bardzo zależy na tym aby twarz po operacji wyglądała jak najbardziej estetycznie, a chory po niej mógł się czuć swobodnie. Jest to jak najbardziej zrozumiałe. Jeszcze jakiś czas temu jedynym rozwiązaniem były chociażby przeszczepy z kości strzałkowej lub talerza kości biodrowej. To wiązało się jednak z dodatkowymi ranami na ciele pacjenta, przez co operacja stawała się dużo większym obciążeniem, szczególnie w przypadku starszych osób. Problem ten zostaje powoli eliminowany poprzez tworzenie implantów, które mogą zastąpić chociażby fragment żuchwy czy znaczną część szczęki. Po takim zabiegu efekt estetyczny jest bardzo dobry. Wiedząc o tym pacjenci są dużo lepiej nastawieni do operacji oraz całej terapii co jest konieczne przy jej sukcesie. W ostatnim czasie dosyć często słyszy się o tak zwanej bionicznej trzustce, która może zostać stworzona właśnie przy pomocy drukarki 3D. Właśnie w marcu polscy naukowcy, będą starać się wytworzyć w pełni unaczyniony narząd przy pomocy tej technologii. Według mnie zasługują oni na ogromne słowa uznania, ponieważ jest to projekt bardzo trudny, który może przyczynić się do uratowania ogromnej liczby ludzi na całym świecie. Polscy naukowcy po raz kolejny potwierdzają to, że są jednymi z lepszych na całym świecie w poszukiwaniu i tworzeniu innowacyjnych rozwiązań. Tylko w naszym kraju na cukrzycę I typu choruje około 200 tysięcy pacjentów. Oczywiście prawidłowo prowadzona insulinoterapia jest bardzo skuteczna, jednak praktycznie nie ma szans aby odbywała się ona bez powikłań u części pacjentów. W takim wypadku rozwiązaniem jest przeszczep trzustki lub samych wysp trzustkowych. Taki zabieg jest jednak bardzo skomplikowany i może wiązać się z niepowodzeniem. Problemem jest również bardzo mała liczba tych narządów do przeszczepu, konieczność stosowania długotrwałej terapii immunosupresyjnej. Komórki, z których bioniczna trzustka byłaby tworzona, mają pochodzić z tkanek własnych pacjenta, co umożliwi uniknięcie konieczności stosowania leczenia immunosupresyjnego. Jest to według mnie bardzo duży plus, który pozwoli uchronić chorego przed bardzo dużą liczbą powikłań wynikających z tej terapii. Na Gdańskim Uniwersytecie Medycznym z kolei tworzy się przy pomocy wspomnianej w artykule technologii trójwymiarowe modele serca, które mają w znacznym stopniu ułatwić edukację. Według mnie jest to świetny pomysł na kolejne rozwiązanie z wykorzystaniem drukowania 3D, które może pomóc nie tylko studentom, ale także młodym lekarzom w edukacji. Trójwymiarowe modele pozwalają dużo łatwiejszą naukę z najmniejszymi nawet elementami. Czasem ucząc się z obrazków oraz samego tekstu trudno jest wyobrazić sobie przestrzenne rozmieszczenie różnych szczegółów co jest przecież niezmiernie ważne. Mam nadzieję, że na przestrzeni kilku lat w Polsce powstanie jeszcze więcej tego typu projektów. Bardzo ważne jest również śledzenie informacji na ten temat w Internecie ponieważ często są organizowane różnego rodzaju zbiórki, których celem jest uzbieranie pieniędzy na kontynuację lub rozpoczęcie jakiegoś projektu. Przytoczone przeze mnie przykłady są tylko nielicznymi, które pokazują, że druk 3D w niedalekiej przyszłości może odgrywać kluczową rolę w wielu dziedzinach medycyny. Cieszę się tym bardziej, że wiele z innowacyjnych rozwiązań powstaje właśnie w naszym kraju co może wiązać się z tym, że będą one łatwiej dostępne dla polskich pacjentów.
Na początku pandemii wywołanej koronawirusem okazało się, że szpitalom i innym placówkom medycznym nie tylko w naszym kraju brakuje odzieży ochronnej i innego wyposażenia. Prawie połowa lekarzy w Wielkiej Brytanii przyznawała, że jest zmuszona sama zaopatrywać się w odzież ochronną. W tej sytuacji społeczność zajmująca się drukiem trójwymiarowym włączyła się do produkcji takich urządzeń jak : ochronne maski, zawory tlenowe do wentylatorów, rozdzielacze do wentylatorów i respiratorów pozwalające na ich stosowanie dla kilku pacjentów, pałeczki do wymazów testów na koronawirusa, przyłbice, kabiny do kwarantanny, prowizoryczne respiratory utworzone z wyposażenia do nurkowania z akwalungiem, a nawet dźwignie pozwalające otworzyć drzwi łokciem. Bardzo ciekawym rozwiązaniem jest wytwarzanie w druku 3D łączników, pozwalających na podłączenie nawet czterech pacjentów do jednego respiratora. Ograniczenia dla urządzeń medycznych do walki z pandemią związane są najczęściej, ale nie jedynie, z brakiem możliwości ich dezynfekcji. Przykładowo, amatorskie drukarki 3D korzystające z ekstrudera wytwarzają przedmioty, które są porowate i mają bardziej szorstką powierzchnię. Nie da się ich w odpowiedni sposób zdezynfekować. Po sukcesie przy przygotowaniu specjalnego modelu 3D żyły zaatakowanej nowotworem, naukowcy z Politechniki Opolskiej planują szerszą współpracę z lekarzami. W planach jest stworzenie m.in. fantomów układu kostnego okolic miednicy i modeli tętnic przed zabiegami. Padła propozycja, żeby opracować formy, na których można by planować operacje wprowadzania stent-graftów do naczyń krwionośnych, w których zlokalizowany jest tętniak. Wprowadzenie stent-graftu do tętnicy lub żyły jest sposobem na jego zoperowanie. W tym przypadku, na podstawie przekrojów uzyskanych z rezonansu magnetycznego lub z tomografu komputerowego tworzy się model trójwymiarowy w którym można umieścić stent-graft, który później można wykorzystać w trakcie zabiegu. Kolejnym założeniem jest stworzenie fantomu układu kostnego okolic miednicy. To będzie model, na którym będą prowadzone badania ukierunkowane na zastosowania radioterapii nowotworów ginekologicznych. Fantom umożliwi badanie efektywności naświetlania radioterapeutycznego. Obecnie fantom jest w trakcie drukowania, praca nad nim wygląda inaczej niż praca nad żyłą. W przypadku żyły model, który opracowaliśmy odzwierciedlał tkanki miękkie, tutaj skupiam się na drukowaniu modelu, który odzwierciedla tkanki kostne. Po wydrukowaniu fantom będzie uzupełniony specjalnym żelem, który będzie reprezentował tkanki miękkie. W wielu przypadkach, gdy na skutek np. choroby nowotworowej fragment kości musi zostać usunięty, wykonuje się przeszczep z innej części ciała i uzupełnia brakujący fragment np. żuchwy czy kości czaszki. Technologia druku 3D daje nam możliwość stworzenia różnych kształtów w zależności od konkretnej sytuacji, np. określonej kości. Jeżeli wydrukuje się fragment ubytku kości po resekcji nowotworowej i chcemy wszczepić materiał, który zintegruje się z tkanką kostną, a następnie odbudują się nad nim komórki, musi najpierw zostać wysterylizowany, żeby nie wprowadzać do organizmu niepotrzebnych mikrobów. Wyzwaniem dla medycyny i bioinżynierii jest odbudowa całej krtani, ponieważ przeszczepienie jej od dawcy jest procedurą obarczoną wysokim ryzykiem, biorąc pod uwagę biozgodność i możliwą akceptację narządu. Istnieje wiele możliwości przezwyciężenia tych trudności. Jednym z najnowszych i najskuteczniejszych rozwiązań jest sztuczna krtań. Odpowiedni implant powinien być biokompatybilny i spersonalizowany dla każdego pacjenta. Do wykonania takiego implantu wykorzystuje się sztuczną porowatą krtań rusztowania pokrytą kolagenem i chondrocytami. Porowate rusztowania polimerowe są używane do imitowania struktury narządów i stały się kluczowym elementem trójwymiarowej hodowli komórek. Analiza obrazów pochodzących z nowoczesnych metod tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego o wysokiej rozdzielczości z możliwością rekonstrukcji trójwymiarowej umożliwia bardzo precyzyjne zaplanowanie allogenicznego podłoża rekonstrukcji. Spełnia ona warunek zabiegu ''spersonalizowanego''. Anatomia i fizjologia krtani determinują parametry fizykochemiczne materiałów użytych do allogenicznej budowy tego narządu. Stosowanie metalicznych pierwiastków takich jak tytan nie jest wskazane, ze względu na brak stabilności tak ciężkiej konstrukcji oraz niski stopień adhezji komórek. Wykorzystanie materiałów ceramicznych, np. apatytu, jest ryzykowne ze względu na mikrośrodowisko śluzu, które może powodować ich degradację. Innowacyjna metoda drukowania części ciała może być przełomem w rekonstrukcji twarzy i pourazowej chirurgii plastycznej. Nad drukarką 3D, która byłaby w stanie tworzyć chrząstki uszu czy nosa pracują walijscy naukowcy. Obecnie do pourazowych rekonstrukcji twarzy na przykład po wypadkach, oparzeniach, nowotworach skóry i wadach wrodzonych, wykorzystuje się tkankę chrząstki pacjenta, najczęściej pobieraną z żeber. Niestety, zabieg ten wiąże się z bliznowaceniem w miejscu pobrania i innymi powikłaniami. Zespół z sukcesem wyizolował ludzkie komórki macierzyste pochodzące z chrząstki nosowo-przegrodowej i wykazał, że mogą one wytwarzać macierz chrząstki poza organizmem człowieka. Co ważne, ta metoda nie wymaga przeprowadzania operacji w celu pobierania chrząstek z innych części ciała pacjenta, a zabieg jest niemal nieinwazyjny.Naukowcy z powodzeniem radzą sobie z drukowaniem komórek i biomateriałów, z których są zbudowane ludzkie tkanki, ale wciąż są dalecy od stworzenia całych funkcjonalnych narządów. Druk trójwymiarowy co prawda jest coraz częściej wykorzystywany w medycynie, np. do produkcji implantów stomatologicznych lub modeli wykorzystywanych przez chirurgów do symulowania przeprowadzanych operacji. Ponadto technologia pozwala na wykorzystanie biotuszu do produkcji komórek, które pozwoliłyby opracować w pełni funkcjonujące narządy. Aby go stworzyć, należy w pierwszej kolejności stworzyć przestrzenne rusztowanie, na którym można by osadzić komórki macierzyste różnicujące się i rozrastające w konkretne tkanki. Niestety, w tym momencie nie ma możliwości aby to zrobić metodami laboratoryjnymi, bo dostępne protokoły biologiczne nie pozwalają na organizację różnych gradientów i wzorców strukturalnych w tkankach, które nie są jednorodne. Dzieje się tak ponieważ nie ma kontroli nad tym, w które miejsce tkanki trafiają właściwe komórki. Takie możliwości oferuje natomiast druk w technice trójwymiarowej, który pozwala bioinżynierom na precyzyjne kierowanie komórek. To z kolei przekłada się na lepsze organoidy, a w końcu może i umożliwić tworzenie organów. Naukowcom z Teksasu udało się wydrukować sztuczny organ, który gdy pojawia się taka konieczność uwalnia odpowiednią ilość hormonu regulującego poziom cukru we krwi. Na dodatek nowy wynalazek jest skuteczniejszy niż prototypy podobnych urządzeń, które powstały na świecie do tej pory. Choć postęp badań nad cukrzycą we współczesnej medycynie jest znaczący, a nawet inteligentne plastry dostarczające pacjentom insulinę nie są dużym zaskoczeniem, to sztuczna trzustka zdolna do wytwarzania insuliny stanowi dużo większe wyzwanie. Pionierami w tej dziedzinie są naukowcy z naszego kraju, którym już kilka lat temu jako pierwszym na świecie udało się wydrukować za pomocą technologii trójwymiarowej bioniczny odpowiednik tego organu. Bioinżynierom z Teksasu za pomocą druku 3D udało się opracować urządzenie imitujące działanie naturalnej trzustki, a także specjalny materiał hydrożelowy stanowiący osłonę dla sprzętu. Dzięki temu praca sprzętu nie zostaje zakłócona, a organizm nie odrzuca sztucznego organu. W ramach trzyletniego projektu naukowego badacze z Teksasu skupią się na tym, aby sztuczna trzustka we właściwym momencie reagowała na różny poziom cukru we krwi i w razie potrzeby uwalniała insulinę w idealnym momencie, w taki sposób, by było to najkorzystniejsze dla pacjenta. Technologia biodruku posłużyła naukowcom do opracowania techniki wytwarzania trójwymiarowych rusztowań wspomagających leczenie złamanych kości u pacjentów z cukrzycą. Rusztowanie to zbudowane jest z komórek macierzystych szpiku kostnego, morfogenicznego białka kości i makrofagów. Cukrzyca może zwiększać ryzyko złamań kości nawet o 300 procent. Wysoki poziom glukozy we krwi utrudnia też proces gojenia. Biodruk trójwymiarowy pozwoli więc usprawnić proces leczenia i ułatwić dostęp do skutecznych terapii.