Ученая из КПИ печатает кости на 3D-принтере: длина имплантов достигает 40 сантиметров

Мы сделали еще один шаг в будущее: научились печатать импланты для костей на 3D-принтерах и возвращать пациентам с повреждениями конечностей возможность двигаться. Как рассказала аспирант кафедры конструирования машин НТУ «Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского» и директор лаборатории Osteonica Светлана Бурбурская, технологией 3D-печати мир пользуется уже больше 30 лет. А вот в Украине ее начали использовать для медицины не так давно, но уже очень успешно.

Лазером по титану

- Технология аддитивного производства – изготовление изделия послойно на основе компьютерной 3D-модели – раньше активно использовалась в машиностроении. Мы в Украине начались применять ее в работе с Институтом ортопедии и травматологии. Нам пришлось усовершенствовать технологию печати индивидуальных эндопротезов, поэтому в первое время процесс был очень долгим. Сейчас импланты делаются гораздо быстрее, и, соответственно, мы можем помочь большему числу пациентов, - рассказывает Бурбурская.

Специалисты печатают кости из титана с помощью лазера (по технологии SLM), который создает трехмерный объект любой сложности.
- Чтобы сделать имплант из металла, нам нужна компьютерная томография пациента, которую мы обрабатываем в специализированной программе и получаем 3D-модель костей. На их базе и начинаем проектировать и создавать виртуальную модель импланта, - делится секретами мастерства Светлана Бурбурская. – Параллельно проектируем и создаем на 3D-принтере инструменты для установки импланта. Это индивидуальные изделия, под конкретную кость конкретного человека, и после операции, где мы их используем, эти инструменты будут утилизированы.

Спасли ноги взрослым и детям

Очень важны такие изобретения в онкологическом эндопротезировании, когда требуется локализовать зону поражения кости, а эта зона может быть достаточно большой.

- У нас был случай в 2020 году, когда у молодой 31-летней женщины остеосаркома поразила 38 сантиметров кости. Обычно это является причиной для ампутации. Но нам удалось все очень точно рассчитать, чтобы у нее остались собственные коленный и тазобедренный суставы, а мы создали конструкцию, которую хирурги установили между ними. Ампутации удалось избежать, мы сохранили конечность, пациентка ходит своими ногами. Мы даже увидели, что кость началась срастаться с конструкцией импланта, это усиливает его стабильность, - вспоминает Светлана Бурбурская

Такой же способ эндопротезирования помог и 8-летнему ребенку. Конечно, было гораздо сложнее, поскольку кости детей продолжают расти с возрастом. И надо было все рассчитать настолько точно, чтобы сохранить суставы. Зона поражения костей, как и в предыдущем случае, тоже была достаточно обширной.

Еще одна трудность заключалась в том, что мальчику были необходимы детские эндопротезы, которые никто и нигде пока не изготавливал. За дело взялись в лаборатории Osteonica, где «напечатали» конструкцию, не препятствующую росту кости.

- Мальчику сделали операцию – удлинили ножку на 3 сантиметра, чтобы сформировать определенный запас, пока растет здоровая конечность. Если она начнет перегонять поврежденную ножку, то наша конструкция предусматривает удлинение в процессе биологического роста конечности, - объясняет Светлана Бурбурская.

Впереди Европы всей

Более 300 пациентов в Украине уже носят индивидуальные импланты – это очень много даже по европейским меркам, признают ученые. Не многие страны в Европе могут себе позволить производить и устанавливать такое количество индивидуальных имплантов. У нас же в стране подобная процедура постепенно набирает обороты. Особенно она актуальна для вернувшихся с войны военнослужащих, которые утратили ту или иную конечность в боях за Украину.

Наверняка даже в такой продвинутой технологии есть свои ограничения. Светлана Бурбурская говорит, что только по размерам имплантов – все остальное уже отработано до мелочей. Да и нестандартные размеры уже не особо затрудняют украинских спецов.

- У нас была ситуация, когда имплант был настолько длинным, что его не могли напечатать наши аппараты, он просто там не помещался. Нам пришлось изменить конструкцию, разделить имплант на части, что-то придумывать, разрабатывать надежные способы крепления, все скрупулезно рассчитывать и таким образом выходить из положения. Думаю, со временем таких проблем не будет, потому что технологии постоянно развиваются, - утверждает конструктор Бурбурская.