• en
  • de
2020-05-11

Czy druk 3D może ratować życie?

Druk 3D i technologia addytywna cały czas są rozwijane i pojawiają się nowe metody ich zastosowania w praktyce. Szeroko wykorzystywane są one w branży medycznej i pokrewnych – w stomatologii czy w protetyce. Czy zatem teraz lub w przyszłości druk 3D może uratować komuś życie?

Medyczne wykorzystanie druku 3D

Drukarki 3D są wykorzystywane od lat w szeroko pojmowanej medycynie. Przede wszystkim druk 3D okazuje się nieocenioną pomocą w przypadku skomplikowanych operacji. Modele drukowane z tworzyw sztucznych z uwagi na swoją specyfikę nie mogą mieć do czynienia ze środowiskiem ustrojowym w ciele człowieka, ale jednak są pomocne przy organizowaniu prac zespołów medycznych przy operacjach.

Wykorzystują je chirurdzy onkologiczni, którzy w programie komputerowym tworzą model przedoperacyjnego narządu ze zmianą nowotworową i na nim. Po wydrukowaniu na drukarce 3D omawiają jednostkę chorobową i przygotowują odpowiednie pole zabiegowe w ciele pacjenta. Mogą wykorzystywać m.in. ekspandery, by pozyskać naturalną, rozciągniętą skórę zdolną do pokrycia wyciętej, zmienionej chorobowo tkanki.

Drukowanie części ciała w celach planowania operacji to już standard w wielu szpitalach, również i w Polsce. Nie mają one cech fizjologicznych i anatomicznej funkcjonalności, a jednak wiele wprowadzają do codzienności lekarzy i usprawniają zabiegi chirurgiczne. Dzięki nim operacja obarczona jest mniejszym ryzykiem błędu lekarskiego i niepowodzenia.

Odpowiednie zaplanowanie leczenia umożliwić może przeprowadzenie wydruku 3D komórek nowotworowych. Taki druk 3D pozwala obserwować ich zachowanie oraz reakcje na poszczególne rodzaje stosowanych w terapii leków.

Niestety barierą w rozwoju druku 3D w medycynie i jego szerszego zastosowania w praktyce jest brak uregulowania statusu prawnego medycyny 3D.

Case study przypadków uratowania życia za pomocą druku 3D

Czy druk 3D uratował już komuś życie? Jak najbardziej. Na świecie przeprowadzano wiele zabiegów wykorzystujących implanty 3D, ale nadal nie są to metody stosowane na powszechną skalę. W USA na przykład przeprowadzono jedną z najsłynniejszych operacji z wykorzystaniem protezy 3D. Była to operacja przeszczepu implantu czaszki pokrywającego aż 75 proc. jej całej powierzchni. Lekarze wydrukowali potrzebny implant na drukarce 3D, na bazie wcześniej przeprowadzonych skanów przestrzennych.

Poza tym lekarze stosują implanty 3D stawów oraz uzupełniają ubytki kostne wydrukami 3D. Dąży się to tego, by implanty kości mogły być drukowane na bieżąco, podczas operacji pacjenta.

Kolejnym przykładem tego, jak druk 3D może ratować życie pacjenta, jest wykonanie spersonalizowanej protezy aorty 3D. Została ona wykonana na drukarce 3D Formlabs. Model jest bardzo precyzyjny i pozwolił na szybką implantację protezy aorty u pacjentów z tętniakiem. Metodę operacji tętniaka aorty z użyciem technologii SLA opracował dr Paweł Rynio z Kliniki Chirurgii Naczyniowej, Ogólnej i Angiologii w Szczecinie.

W stanie Ohio w USA lekarze uratowali dziecko z rzadką wadą – tracheobronchomalacją Charakteryzuje się ona tym, że ściany dróg oddechowych są za słabe i mogą się samoistnie zapadać, przez co pacjent się dusi. Lekarze ze szpitala dziecięcego w stanie Michigan zastosowali syntetyczną bio-część wydrukowaną na drukarce 3D, która uratowała życie dziecka.

Protezy, ortezy, aorty… a nawet wątroba

To, co jeszcze kilka lat temu wydawało się całkowitą abstrakcją, czyli drukowanie na drukarkach 3D protez kończyn i ortez, dziś staje się powoli nowym standardem. Mamy do czynienia z innowacyjną metodą wykorzystania drukarek 3D w praktyce, by szybko i co najważniejsze, niewielkim kosztem wydrukować potrzebne protezy.

Organizacja e-NABLE tworzy projekty mechanicznych protez dłoni, a to tylko jeden z przykładów do zastosowania druku 3D w praktyce. Również stomatologia wykorzystuje potencjał drukarek 3D, by tworzyć spersonalizowane implanty.  Tworzone są lekkie, ażurowe ortezy dla dzieci, powszechnie dostępne i tanie. Są lżejsze niż tradycyjny gips pozwalający na unieruchomienie kończyny w czasie leczenia np. po złamaniu. Dla małych pacjentów jest to bardzo istotne. Poza tym ortezy 3D są bardziej higieniczne w zastosowaniu.

Równolegle rozwijany jest biodruk 3D, czyli metoda produkowania funkcjonalnych, pracujących organów ludzkich. Najprawdopodobniej jeszcze wiele czasu upłynie, zanim pojawi się możliwość wydruku wątroby 3D czy serca na biodrukarce, które będą w stanie zastąpić nieprawidłowo działające organy w ciele człowieka.

Jednak w 2019 roku naukowcom z Izraela udało się wydrukować w 3D serce z siecią naczyń krwionośnych, które było zdolne do skurczu. Pod względem rozmiaru było ono porównywalne z sercem królika, ale wszystkie funkcje biochemiczne i budowa anatomiczna organu zgadzały się z pierwowzorem. To pierwszy krok do tego, by z biomateriału pobranego od pacjenta tworzyć dla niego organy z komórek macierzystych, które będą potencjalnie lepiej adaptowane w organizmie biorcy niż przeszczepy od innych osób. Drukowane narządy 3D będą mogły przyspieszyć proces implantacji, w porównaniu do dzisiejszych standardów, które niestety zbyt długo zmuszają ciężko chorych pacjentów do oczekiwania na zgodnego dawcę.