В совре­мен­ной кар­дио­хи­рур­гии наблю­да­ет­ся устой­чи­вая тен­ден­ция к внед­ре­нию адди­тив­ных тех­но­ло­гий, кото­рые поз­во­ля­ют перей­ти от стан­дар­ти­зи­ро­ван­ных под­хо­дов к пол­но­цен­ной пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ной помо­щи паци­ен­там. Одним из наи­бо­лее зна­чи­мых про­ры­вов в этой обла­сти ста­ла раз­ра­бот­ка оте­че­ствен­ны­ми учен­ны­ми био­раз­ла­га­е­мых стен­тов, созда­ва­е­мых с помо­щью 3D-печа­ти. Эта инно­ва­ция откры­ва­ет новые воз­мож­но­сти в лече­нии детей с врож­ден­ны­ми поро­ка­ми серд­ца, поз­во­ляя мини­ми­зи­ро­вать коли­че­ство повтор­ных хирур­ги­че­ских вмешательств.

Суть технологического прорыва

Спе­ци­а­ли­сты Перм­ско­го поли­тех­ни­че­ско­го уни­вер­си­те­та сов­мест­но с кол­ле­га­ми из Казан­ско­го феде­раль­но­го уни­вер­си­те­та, уни­вер­си­те­та «Сири­ус» и Лаф­бо­ро (Вели­ко­бри­та­ния) раз­ра­бо­та­ли тех­но­ло­гию про­ек­ти­ро­ва­ния и про­из­вод­ства пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ных коро­нар­ных стен­тов из био­сов­ме­сти­мых поли­ме­ров. Уни­каль­ность раз­ра­бот­ки заклю­ча­ет­ся исполь­зо­ва­нии поли-л-молоч­ной кис­ло­ты — био­раз­ла­га­е­мо­го поли­ме­ра, кото­рый без­опас­но рас­са­сы­ва­ет­ся в орга­низ­ме после выпол­не­ния сво­ей основ­ной функ­ции. Тра­ди­ци­он­ные метал­ли­че­ские стен­ты име­ют суще­ствен­ное огра­ни­че­ние — они не адап­ти­ру­ют­ся к росту дет­ско­го орга­низ­ма. Био­раз­ла­га­е­мая кон­струк­ция лише­на это­го недо­стат­ка. Тех­но­ло­ги­че­ский про­цесс вклю­ча­ет несколь­ко эта­пов: ком­пью­тер­ное про­ек­ти­ро­ва­ние и мате­ма­ти­че­ское моде­ли­ро­ва­ние стен­тов, иссле­до­ва­ние их меха­ни­че­ских свойств и непо­сред­ствен­ную 3D-печать кон­струк­ций, адап­ти­ро­ван­ных под кон­крет­ные кли­ни­че­ские случаи.

Многогранность применения

3D-печа­ти в кардиологии

Раз­ра­бот­ка перм­ских уче­ных явля­ет­ся частью обще­ми­ро­во­го трен­да инте­гра­ции адди­тив­ных тех­но­ло­гий в кар­дио­хи­рур­ги­че­скую прак­ти­ку. Мож­но выде­лить несколь­ко клю­че­вых направлений.

Инновационные стенты

Пла­ни­ро­ва­ние опе­ра­ций и обучение

В Том­ском поли­тех­ни­че­ском уни­вер­си­те­те успеш­но реа­ли­зу­ют про­ект по 3D-печа­ти чело­ве­че­ско­го серд­ца для том­ско­го НИИ кардиологии. 

Как отме­ча­ет про­фес­сор Вяче­слав Вале­рье­вич Рябов, «хирург может фак­ти­че­ски выпол­нить симу­ля­цию опе­ра­ции» на такой моде­ли, что осо­бен­но важ­но при ред­ких поро­ках серд­ца, кото­рые могут встре­тить­ся за всю карье­ру один-два раза.

Прак­ти­че­ский опыт том­ских кар­дио­хи­рур­гов под­твер­жда­ет диа­гно­сти­че­скую цен­ность тех­но­ло­гии. Нали­чие высо­ко­де­та­ли­зи­ро­ван­ной ося­за­е­мой моде­ли живо­го орга­на во вре­мя пла­ни­ро­ва­ния опе­ра­ции поз­во­ли­ло зара­нее отра­бо­тать имплан­та­цию искус­ствен­но­го кла­па­на легоч­ной артерии.

Про­из­вод­ство хирур­ги­че­ских инструментов

Адди­тив­ные тех­но­ло­гии откры­ва­ют воз­мож­но­сти для созда­ния спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­но­го хирур­ги­че­ско­го инстру­мен­та­рия, адап­ти­ро­ван­но­го под тре­бо­ва­ния кон­крет­ных опе­ра­ций. Ярким при­ме­ром слу­жит раз­ра­бот­ка бри­тан­ской ком­па­нии Sutrue — авто­ма­ти­че­ско­го сши­ва­ю­ще­го аппа­ра­та и ста­би­ли­за­то­ра для эндо­ско­пии. Осно­ва­тель ком­па­нии Алекс Бер­ри отме­ча­ет, что при тра­ди­ци­он­ном нало­же­нии швов за год почти 240 000 хирур­гов трав­ми­ру­ют­ся игла­ми. Инстру­мент Sutrue поз­во­ля­ет авто­ма­ти­че­ски про­пус­кать любую изо­гну­тую иглу с шов­ным мате­ри­а­лом через тка­ни паци­ен­та со ско­ро­стью до трех пово­ро­тов иглы за секун­ду, тогда как руч­ной сте­жок зани­ма­ет око­ло 25 секунд.

Био­прин­тинг и тка­не­вая инженерия

Био­прин­тинг — одно из наи­бо­лее пер­спек­тив­ных направ­ле­ний 3D-печа­ти в меди­цине, исполь­зу­ю­щее в каче­стве «чер­нил» живые клет­ки и био­сов­ме­сти­мые мате­ри­а­лы. Эта тех­но­ло­гия пред­по­ла­га­ет послой­ное нане­се­ние био­ло­ги­че­ских мате­ри­а­лов для созда­ния слож­ных трех­мер­ных структур.

В кар­дио­ло­гии био­прин­тинг откры­ва­ет путь к созда­нию функ­ци­о­наль­ных сосу­ди­стых тка­ней и, в пер­спек­ти­ве, пол­но­цен­ных сер­деч­ных струк­тур. Иссле­до­ва­те­ли актив­но рабо­та­ют над печа­тью кро­ве­нос­ных сосу­дов и сосу­ди­стых сетей, кото­рые кри­ти­че­ски важ­ны для реге­не­ра­тив­ной меди­ци­ны серд­ца. Хотя эти раз­ра­бот­ки пока носят экс­пе­ри­мен­таль­ный харак­тер, они дают надеж­ду на реше­ние про­бле­мы гло­баль­ной нехват­ки донор­ских орга­нов в будущем.

Статистический контекст

И акту­аль­ность

Потреб­ность в инно­ва­ци­он­ных реше­ни­ях в кар­дио­хи­рур­гии обу­слов­ле­на объ­ек­тив­ны­ми эпи­де­мио­ло­ги­че­ски­ми дан­ны­ми. Соглас­но ста­ти­сти­ке, толь­ко в Вели­ко­бри­та­нии про­жи­ва­ет око­ло полу­мил­ли­о­на людей с поро­ка­ми серд­ца, а сер­деч­но-сосу­ди­стые забо­ле­ва­ния зани­ма­ют вто­рое место по часто­те при­чин смерт­но­сти (27% леталь­ных исхо­дов), усту­пая толь­ко онко­ло­ги­че­ским забо­ле­ва­ни­ям (29%). В миро­вом мас­шта­бе еже­год­но выпол­ня­ют более 1 000 000 опе­ра­ций с искус­ствен­ным кро­во­об­ра­ще­ни­ем, из кото­рых око­ло 500 000 при­хо­дят­ся на США и более 50 000 — на Рос­сию, при­чем отме­ча­ет­ся чет­кая тен­ден­ция к уве­ли­че­нию этих пока­за­те­лей. Внед­ре­ние 3D-печа­ти в кар­дио­хи­рур­ги­че­скую прак­ти­ку сопро­вож­да­ет­ся кон­крет­ны­ми прак­ти­че­ски­ми пре­иму­ще­ства­ми, кото­рые отме­ча­ют меди­цин­ские специалисты.

Меди­ки отме­ча­ют зна­чи­тель­ный обра­зо­ва­тель­ный потен­ци­ал 3D-моде­лей в под­го­тов­ке ново­го поко­ле­ния кар­дио­хи­рур­гов. Исполь­зо­ва­ние 3D-моде­лей для тре­ни­ров­ки хирур­гов и сту­ден­тов пред­по­чти­тель­нее обу­че­ния на тру­пах, посколь­ку послед­ние часто не име­ют соот­вет­ству­ю­щей пато­ло­гии и боль­ше под­хо­дят для уро­ков по ана­то­мии, чем для пред­став­ле­ния паци­ен­та с кон­крет­ным нару­ше­ни­ем. С помо­щью 3D-печа­ти мож­но создать модель любо­го орга­на с любой извест­ной пато­ло­ги­ей. Совре­мен­ные иссле­до­ва­ния в обла­сти адди­тив­ных тех­но­ло­гий для кар­дио­ло­гии не огра­ни­чи­ва­ют­ся созда­ни­ем стен­тов и моде­лей для пла­ни­ро­ва­ния опе­ра­ций. В обла­сти био­прин­тин­га так­же ведут­ся актив­ные иссле­до­ва­ния, направ­лен­ные на созда­ние функ­ци­о­наль­ных сер­деч­ных тка­ней. Хотя эти раз­ра­бот­ки пока нахо­дят­ся на экс­пе­ри­мен­таль­ной ста­дии, они фор­ми­ру­ют фун­да­мент для буду­щих про­ры­вов в реге­не­ра­тив­ной кардиологии.

Инте­гра­ция адди­тив­ных тех­но­ло­гий в кар­дио­хи­рур­гию пред­став­ля­ет собой зако­но­мер­ный этап раз­ви­тия пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ной меди­ци­ны. Раз­ра­бот­ка био­раз­ла­га­е­мых стен­тов для дет­ской кар­дио­хи­рур­гии, созда­ние точ­ных моде­лей серд­ца для пред­опе­ра­ци­он­но­го пла­ни­ро­ва­ния, про­из­вод­ство спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­но­го инстру­мен­та­рия — все эти направ­ле­ния демон­стри­ру­ют вли­я­ние 3D-печа­ти на кар­дио­ло­ги­че­скую прак­ти­ку. Пре­иму­ще­ства тех­но­ло­гии — сокра­ще­ние вре­ме­ни и сто­и­мо­сти раз­ра­бот­ки, воз­мож­ность созда­ния слож­ных гео­мет­ри­че­ских форм, высо­кая точ­ность и пер­со­на­ли­за­ция — дела­ют ее неза­ме­ни­мым инстру­мен­том совре­мен­но­го кар­дио­хи­рур­га. По мере совер­шен­ство­ва­ния мето­дов био­прин­тин­га и рас­ши­ре­ния спек­тра мате­ри­а­лов мож­но ожи­дать даль­ней­ше­го углуб­ле­ния инте­гра­ции адди­тив­ных тех­но­ло­гий в кар­дио­ло­ги­че­скую прак­ти­ку, что в конеч­ном ито­ге будет спо­соб­ство­вать улуч­ше­нию резуль­та­тов лече­ния паци­ен­тов с сер­деч­но-сосу­ди­сты­ми заболеваниями.

Tags:
, ,

Похожие посты