Вчена з КПІ друкує кістки на 3D-принтері: довжина імплантів сягає 40 сантиметрів

Ми зробили ще один крок у майбутнє: навчилися друкувати імпланти для кісток на 3D-принтерах та повертати пацієнтам із пошкодженнями кінцівок можливість рухатися. Як розповіла аспірантка кафедри конструювання машин НТУ "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського" та директорка лабораторії Osteonica Світлана Бурбурська, технологією 3D-друку світ користується вже понад 30 років. А ось в Україні її почали використовувати для медицини нещодавно, але вже дуже успішно.

Лазером по титану

- Технологія адитивного виробництва – виготовлення виробу пошарово на основі комп'ютерної 3D-моделі – раніше активно використовувалася в машинобудуванні. Ми в Україні почали застосовувати її у роботі з Інститутом ортопедії та травматології. Нам доводилося вдосконалювати технологію друку індивідуальних ендопротезів, тому спочатку процес був дуже довгим. Зараз імпланти робляться набагато швидше, і, відповідно, ми можемо допомогти більшій кількості пацієнтів, - розповідає Бурбурська.

Фахівці друкують кістки з титану за допомогою лазера (за технологією SLM), який створює тривимірний об'єкт будь-якої складності.
- Щоб зробити імплант із металу, нам потрібна комп'ютерна томографія пацієнта, яку ми обробляємо у спеціалізованій програмі та отримуємо 3D-модель кісток. На їх базі і починаємо проєктувати та створювати віртуальну модель імпланту, - ділиться секретами майстерності Світлана Бурбурська. – Паралельно проєктуємо та створюємо на 3D-принтері інструменти для встановлення імпланту. Це індивідуальні вироби під конкретну кістку конкретної людини, і після операції, де ми їх використовуємо, ці інструменти будуть утилізовані.

Врятували ноги дорослим та дітям

Дуже важливими є такі винаходи в онкологічному ендопротезуванні, коли потрібно локалізувати зону ураження кістки, а ця зона може бути досить великою.

- У нас був випадок у 2020 році, коли у молодої 31-річної жінки остеосаркома вразила 38 сантиметрів кістки. Зазвичай це є причиною ампутації. Але нам вдалося все дуже точно розрахувати, щоб у неї залишилися власні колінний та кульшовий суглоби, а ми створили конструкцію, яку хірурги встановили між ними. Ампутації вдалося уникнути, ми зберегли кінцівку, пацієнтка ходить своїми ногами. Ми навіть побачили, що кістка почала зростатися з конструкцією імпланту, це посилює його стабільність, - згадує Світлана Бурбурська.

Такий самий спосіб ендопротезування допоміг і 8-річній дитині. Звичайно, було набагато складніше, оскільки кістки дітей продовжують рости із віком. І треба було все розрахувати так точно, щоб зберегти суглоби. Зона поразки кісток, як і у попередньому випадку, теж була досить великою.

Ще одна складність полягала в тому, що хлопчикові були необхідні дитячі ендопротези, які ніхто і ніде поки що не виготовляв. За справу взялися в лабораторії Osteonica, де «надрукували» конструкцію, яка не перешкоджає зростанню кістки.

- Хлопчику зробили операцію – подовжили ніжку на 3 сантиметри, щоб сформувати певний запас, доки зростає здорова кінцівка. Якщо вона почне переганяти пошкоджену ніжку, наша конструкція передбачає подовження в процесі біологічного зростання кінцівки, - пояснює Світлана Бурбурська.

Попереду всієї Європи

Понад 300 пацієнтів в Україні вже мають індивідуальні імпланти – це дуже багато навіть за європейськими мірками, визнають вчені. Небагато країн у Європі можуть собі дозволити виробляти та встановлювати таку кількість індивідуальних імплантів. У нас у країні подібна процедура поступово набирає обертів. Особливо вона актуальна для військовослужбовців, які повернулися з війни, які втратили ту чи іншу кінцівку в боях за Україну.

Напевно, навіть у такій передовій технології є свої обмеження. Світлана Бурбурська каже, що лише за розмірами імплантів – решта вже відпрацьовано до дрібниць. Та й нестандартні розміри вже не особливо ускладнюють роботу українських спеців.

- Ми мали ситуацію, коли імплант був настільки довгим, що його не могли надрукувати наші апарати, він просто там не поміщався. Нам довелося змінити конструкцію, розділити імплант на частини, щось вигадувати, розробляти надійні способи кріплення, все скрупульозно розрахувати і в такий спосіб вийти зі становища. Думаю, згодом таких проблем не буде, бо технології постійно розвиваються, - каже конструктор Бурбурська.