Category Archives: Nezaradené

  • -

3D tlač v medicíne – nové možnosti výuky a liečby

Category : Nezaradené

Inovácie včera a dnes

Ak by sme sa dokázali vrátiť v čase do osemdesiatych rokov, ako náročné by bolo vtedajšiemu človeku opísať potenciál internetu tak, ako ho poznáme dnes? Ako vysvetliť pojmy a služby, ktoré prinesie, keď v tej dobe ešte neexistovali? Znelo by vtedy až neuveriteľne, že jedna z vtedajších inovácií prinesie už v priebehu jednej generácie takú významnú zmenu nášho spôsobu života, aj uvažovania.

Dnes je podobne náročné vysvetliť potenciál 3D tlače a jej aplikácie v medicíne. Paradoxnou črtou posunu paradigmy je, že si ju neuvedomujeme najmä vtedy, keď sme jej súčasťou. Súčasné inovácie okolo nás na tom nie sú omnoho lepšie, než tie v minulosti.

Rozpoznať práve ten najvýznamnejší objav danej éry je ťažké. Čiastočne aj preto, že máme tendenciu považovať za významné objavy práve tie jednoduché, ľahko pochopiteľné a hlavne hmotné vynálezy, ktoré adresujú naše bežné situácie a potreby.

Reálne využitie 3D tlače v medicíne

Horšie sú na tom abstraktné prelomové objavy, ktoré danej dobe prinášajú niečo nové, ťažko prirovnateľné k niečomu doteraz existujúcemu. Sem dnes možno patrí nie celkom pochopený potenciál reálnych aplikácií virtuálnej reality či kryptografického Bitcoin protokolu.

3D tlač má na rozdiel od mnohých abstraktných vynálezov dnešnej doby svoje hmotné aplikácie a v medicíne je úzko previazaná na to, čo sa každého z nás týka – na ľudské telo.

Bioprinting je dnes vo svete špičkou 3D tlače. Bioplotre (3D tlačiarne schopné tlačiť bunkami) sa stávajú cenovo dostupnejšími. V posledných rokoch boli vo svete predstavené mnohé 3D tlačené tkanivá a časti orgánov, ktoré sa dnes využívajú napríklad aj pre testovanie nových liečiv.

Výhoda čerstvej globálnej inovácie je, že aspoň na krátku dobu postaví všetkých na spoločnú štartovaciu čiaru. Potom už záleží na mnohých ďalších premenných, kam sa daný tím s jej aplikáciami dostane. 3D tlač možno za takú inováciu považovať. Iba v posledných rokoch začali byť cenovo dostupné 3D tlačiarne, ktoré dokážu tlačiť rôznymi materiálmi pomerne presne.

Skenery v 3D tlači

3D tlač v medicíne je priamo závislá na skeneroch používaných v diagnostike pacientov. Dnes už výstupy nMR, CT, CBCT, 3D USG či povrchových skenerov dosahujú úrovne využiteľné pre 3D tlač. Takéto inovácie dnes menia všetky profesie, nielen medicínu. Menia aj vzdelávanie v nich. Deje sa to tak rýchlo, že podoba mnohých profesií prestáva byť celoživotná, transformujú sa.

Obdobne je to aj v medicíne. Boli sme zvyknutí na to, že klinická prax od lekára vyžaduje neustále vzdelávanie. No taký významný posun paradigmy, akým je 3D modelovanie a 3D tlač aplikovaná do nášho prostredia, nie je len „nová informácia”. Je to súbor znalostí a zručností predovšetkým novej počítačovej gramotnosti. Nie veľmi odlišnej od tej bežnej, ktorá je rovnako dôležitá ako čítanie, písanie a matematika. Každý by mal byť schopný používať počítače, vedieť hľadať informácie na internete.

Začiatok spolupráce lekárov a medikov

„3D tlači sa na Lekárskej fakulte v Bratislave začali venovať približne v roku 2012, keď som vyhlásil témy diplomových prác v tejto oblasti. Približne za rok sa mi podarilo poskladať tím nadšencov zložený z medikov, lekárov a vedcov. Jedno z prvých premostení medzi univerzitou a nemocnicou bolo práve oslovenie primárom Kardiochirurgického oddelenia Detského kardiocentra NÚSCH na Kramároch – MUDr. Matejom Nosáľom, PhD., ktorého zaujala naša 3D FDM tlačiareň – Felix“, spomína MUDr. Andrej Thurzo.

Zachránené srdiečko 2-týždňovej Hanky

Výsledkom tejto spolupráce bol predoperačný model srdca dvojtýždňovej Hanky, ktorej operácia zachránila život. Téma 3D tlače sŕdc sa stala doménou študenta všeobecného lekárstva Tomáša Havrana, predsedu Bratislavského spolku medikov, ktorý sa postupne naučil postupy segmentácie záznamov z bežných nemocničných CT, nMR, či 3D USG záznamov. Aktuálne sa zaoberá aj 3D tlačou tvárí detí z 3D gynekologických ultrazvukov pre nedočkavých rodičov.


Obrázok č. 1 3D FDM tlač presného modelu srdca 3:1. Model srdca na DLP tlačiarni Titan 1:1 (medik 3. ročníka Tomáš Havran)

Pokračovanie spolupráce

Aj mnohých ďalších medikov 3D tlač nadchla a prvé hmotné výsledky nás posúvali stále ďalej. Spoznali sme osobnosti slovenskej 3D tlače ako sú napríklad bratia Štefíkovci z bratislavských Kramárov, ktorí sa 3D tlači venujú už takmer 10 rokov.

Navštívili sme tiež centrum biotechnologického inžinierstva CEIT v Košiciach, ktoré vybudoval doc. Ing. Radovan Hudák, PhD. z TUKE, ktorý patrí medzi priekopníkov aditívnej technológie výroby – 3D tlače. S CEIT biomedical engineering zrealizoval výrobu individuálnych a sériových implantátov z titánovej zliatiny technológiou 3D tlače. Dnes predstavujú na Slovensku špičku v 3D tlači individualizovaných titánových implantátov a sú priekopníci zavádzania týchto unikátnych technológií do praxe.


obrázkok č. 2  Zľava: pacient pred, počas a po rekonštrukcii časti lebky 3D tlačeným titánovým implantátom, ktorý zhotovil Doc. Ing. R. Hudák z Košíc.

Študenti stomatológie

Navštívili sme bratislavský Fablab a vzájomne sa podelili o praktické skúsenosti. Mnohí študenti našli v 3D tlači svoje témy. Napríklad Maroš Čižmár s kolegom Ondrejom Dvoranom využili manuálne zručnosti študentov zubného lekárstva pri skladaní našej prvej 3D FDM tlačiarne. Ondrej Dvoran sa zameral na tému neviditeľných strojčekov3D tlače modelov zubov. Maroš Čižmár na plánovanie maxilofaciálnych operácií pomocou presných 3D modelov lebiek.

Obrázok č. 3 Návšteva vo Fablabe. Zľava: Maroš Čižmár, Dominik Ďurica, Tomáš Havran, Andrej Thurzo.

Nechalo sa inšpirovať aj veľa ďalších študentov. Študentky zubného lekárstva Inna Guzieva a Barbora Ďurčanová prezentovali na ŠVOČ Lekárskej fakulty zaujímavú prácu, ktorá popisovala nálezy na 3D tlačených lebkách – presných reprodukcií ostatkov palatína Juraja Thurza a jeho blízkych z krypty Oravského hradu.

„Naše hlavné aktivity posledných rokov boli predovšetkým o 3D tlači presných reprodukcií kostí, vnútorných orgánov či povrchov z diagnostických záznamov CT, nMR, CBCT a ďalších. Ich využitie je rôzne, od reálnej predoperačnej prípravy až po výučbu pre medikov,” hovorí MUDr. Andrej Thurzo.

3D tlač v ortopédii

Veľmi zaujímavým témam sa venoval medik šiesteho ročníka Dominik Ďurica, ktorý okrem tlače nylonom s 50 mikrónovou presnosťou aplikoval postupy pre optický sken nohy a jeho fúziu s CT a nMR záznamami. Pomocou nich vytlačil niekoľko individualizovaných ortopedických vložiek do topánok bývalému dekanovi LF UK – prof. MUDr. P. Traubnerovi. Vo viacerých ďalších projektoch sa venoval aplikáciám v ortopédii, traumatológii a predoperačnému plánovaniu.


obrázok č. 4  Model chodidla dolnej končatiny úspešne využitý na klinike úrazovej chirurgie SZU a UNB na predoperačné plánovanie a skrátenie času operácie.


obrázok č. 5 Model aneuryzmy brušnej aorty určený na vizualizáciu a na cvičenie implantácie stentgraftu alebo iné diagnostické postupy.


Obrázok č. 6 3D vytlačené individualizované vložky do topánok pre bývalého dekana LF UK – prof. MUDr. P. Traubnera.

Aktuálne sa podieľa na výskume v témach regeneratívnej medicíny a bioprintingu – 3D tlači živými bunkami. Tiež 3D tlači scaffoldov – biokompatibilných priestorových mriežok, na ktorých sledujeme proliferáciu buniek a vlastnosti použitých materiálov. V budúcnosti čaká bioprinting využitie v liečbe stratových poranení, degeneratívnych ochorení kĺbovej chrupavky a iných odvetviach medicíny.

Kľúčové prepojenie medikov na lekárov

Prepojenie medikov na lekárov je kľúčové. Je potrebné vidieť reálne klinické aplikácie. Skutočných ľudí, ktorým tieto „výmysly” pomohli alebo pomôžu. Práve v oblasti regeneratívnej medicíny sme tím prepojili na špecialistov z oblastí bunkového inžinierstva, ortopédie, urológie a plastickej chirurgie.

V oblasti bioprintingu je najväčšiou oporou RNDr. Ľuboš Danišovič, PhD., ktorý sa venuje tkanivovému inžinierstvu približne 15 rokov. Začiatkom milénia participoval na príprave náhrad mäkkých tkanív ústnej dutiny, ktoré boli neskôr úspešne aplikované pacientom.

V súčasnosti vykonáva biologické testovanie scaffoldov pripravených 3D tlačou na ľudských kmeňových bunkách. Tie predstavujú prerekvizitu ich potenciálneho využitia v biomedicínskej praxi.


Obrázok č. 7 MUDr. Ľ. Danišovič s mikroskopom pri sledovaní správania sa mezenchymálnych kmeňových buniek.

Oblasť traumatológie a ortopédie

Predoperačnú prípravu v oblasti traumatológie a ortopédie koordinuje MUDr. Radoslav Zamborský PhD. MPH., špecialista, úrazový chirurg a vysokoškolský učiteľ v jednej osobe. Vo svojej činnosti sa koncentruje na úrazových pacientov v celom rozsahu poranení. Tiež na riešenie poúrazových stavov, športových úrazov, ortopedických pacientov vrátane liečby artrózy ramena, bedra a kolena vrátane inovatívnych technológií a výskumu.


Obrázok č. 8 MUDr. R. Zamborský s 3D vytlačenou pätou pacienta pri plánovaní operácie.

3D v plastickej chirurgii

V oblasti plastickej chirurgie medici spolupracujú s MUDr. Martin Boháčom, Ph.D. z Kliniky plastickej, estetickej a rekonštrukčnej chirurgie LFUK a UN Bratislava. 3D tlač už bola využitá pri príprave rekonštrukčných operácií ušníc a prsníkov. MUDr. Boháč je súčasťou tímu odborníkov z LFUK, ktorí realizujú experimentálnu prípravu 3D tkanív a do budúcnosti plánujú ich klinické využitie.

Záver

Európa sa najbližšie roky bude zaoberať pokusmi odsunúť nesplatiteľné dlhy, popritom náklady na zdravotnú starostlivosť starnúcej populácie sa vyštverajú do neudržateľných výšok. Je pravda, že súčasná medicína umožňuje, že žijeme oveľa dlhšie, nedožívame sa však vysokého veku v primeranom zdraví. Mnohé vlády túto situáciu dlhodobo ignorujú a nepopulárne reformy odkladajú, akoby čakali na zázrak.

Tým zázrakom môže byť práve 3D tlač bunkamibioprinting, ktorej aplikácia do života bežných pacientov je však otázkou najmenej desaťročia. Je ale možné, že práve bioprinting bunkami samotného pacienta je cestou, ako redukovať mnohé nákladné liečby chorých a veľmi poškodených častí tela, ktoré bude možné vymeniť bez potreby hľadania darcu, či súčasných rizík odmietnutia transplantátu.


KONTAKT

Slovenská spoločnosť pre regeneratívnu medicínu
Medená č. 29
Bratislava

IČO 42413397
Číslo účtu: 2500750413 / 8330
IBAN: SK3783300000002500750413

Nájdete nás na Facebooku: