3D technologijos medicinoje – pagalba ir medikams, ir pacientams (1)

Tobulėjant šiuolaikinėms technologijoms ortopedijos-traumatologijos srityje, atsirado galimybė naudoti 3D spausdintuvu sukurtus modelius, leidžiančius tiksliau identifikuoti lūžio, kaulo deformacijos, kaulo onkologinio susirgimo morfologiją ir struktūrą. Ši inovacija jau įdiegta Respublikinėje Vilniaus universitetinėje ligoninėje (RVUL) – Ortopedijos ir traumatologijos centre 3D anatominis modeliavimas naudojamas gydant sudėtingus lūžius.

Reklama

Naujos kartos ortopedija RVUL

RVUL Ortopedijos ir traumatologijos centro vadovas prof. Valentinas Uvarovas, kurio iniciatyva klinikiniame centre pradėti naudoti anatominiai tūriniai modeliai, įžvelgia plačias naujos kartos technologijos pritaikymo galimybes.

„Būdami didžiausiu šalyje Ortopedijos ir traumatologijos centru, turime žengti koja kojon su technologijų progresu ir suteikti pacientams aukščiausios kokybės paslaugas, užtikrinant kuo sklandesnę gydymo eigą bei rūpinantis lengvesniu grįžimu į jiems įprastą gyvenimo režimą, – įsitikinęs prof. V. Uvarovas. – Prieš pusmetį įsigijus šiuolaikišką 3D spausdintuvą, mūsų gydytojai intensyviai mokosi dirbti specialia kompiuterine programa, gaminti bandomuosius modelius. Jau turime konkrečių praktinio panaudojimo pavyzdžių realiose klinikinėse situacijose. Be to, nauja technologija prisideda prie mokslinių tyrimų plėtojimo. RVUL gydytojas ortopedas traumatologas Aleksandr Grinčuk rengia doktorantūros darbą „Sudėtingų stipinkaulio distalinio galo lūžių operacinis gydymas priešoperaciniam planavimui panaudojant 3D spausdintus modelius. Atsitiktinių imčių tyrimas. Prospektyvinis tyrimas“ (darbo vadovas prof. V. Uvarovas).

Pasak profesoriaus, 3D spausdinti modeliai labai dažnai naudojami ir studentų, jaunųjų gydytojų rezidentų mokymuisi, nes suteikia galimybę išbandyti operaciją ant anatominio modelio. Tokiu būdu jie vaizdžiai išmoksta gydyti kaulų lūžius, ištaisyti deformacijas esant netaisyklingai sugijusiam lūžiui ir atlikti kitas procedūras (pavyzdžiui, kaulo rezekciją). Visa tai savo rezidentams dabar gali pasiūlyti ir RVUL, kuri yra pagrindinė Vilniaus universiteto ortopedijos-traumatologijos rezidentūros bazė.

3D medicinos praktikoje

Vienas iš būdų panaudoti 3D galimybes ortopedijos-traumatologijos srityje – traumos analizė ir gydymo parinkimas. Planuodamas operaciją gydytojas ortopedas traumatologas paprastai vertina atliktus rentgenologinius, kompiuterinės tomografijos arba magnetinio rezonanso vaizdus, siekdamas nustatyti lūžio arba kaulo deformacijos morfologiją, kaulo bei minkštųjų audinių pažeidimą (sergant onkologiniais susirgimais), parinkti tinkamą priėjimą prie lūžusio ar deformuoto kaulo arba pažeistos zonos, nuspręsti dėl tinkamiausio fiksacijos metodo. Būtent šioje fazėje gydytojas ortopedas-traumatologas, turėdamas 3D atspausdintą modelį, gali paprasčiau ir tiksliau pasiruošti operaciniam gydymui. Toks modelis taip pat gali būti naudojamas ir paciento vizualiniam supažindinimui su esama patologija, jam suprantamiau paaiškinant pagrindinius numatomos operacijos etapus.

RVUL gydytojas ortopedas traumatologas A. Grinčuk 3D anatominį modeliavimą išbandė ne tik teoriškai, bet ir gydydamas sudėtingą lūžį. „Pacientas griuvo ant abiejų rankų, traumos metu lūžo vienas iš riešakaulio trumpųjų kaulų – laivelis, kuris vėliau nesugijo, atsirado pseudoartrozė, ir pacientui teko taikyti chirurginį gydymą, – apie klinikinį atvejį pasakoja gydytojas A. Grinčuk. – Jo metu buvo atlikta osteosintezė (kaulų sujungimo operacija) ir spongioplastika (kaulo transplantacija).“

Pasak specialisto, ranka yra viena sudėtingiausių kūno dalių, o ypač daug funkcijų tenka riešui, todėl šio sąnario pažeidimai būna sudėtingi, jų gydymo efektyvumas neišvengiamai atsiliepia vėlesniam galūnės funkcionavimui, o kartu ir paciento gyvenimo kokybei. Todėl kuo geriau pasirengiama operacijai, kuo tiksliau ji atliekama, tuo sėkmingesnis būna galutinis rezultatas. Prie to ypač ir prisideda 3D anatominio modeliavimo technika.

„Medicinoje įprastai vertinami 2D vaizdai, t. y., monitorių ekranuose, rentgeno nuotraukose, kuriuos realybėje reikia transformuoti į 3D erdvę. Tuo tarpu 3D spausdinimo technologijos leidžia sukurti tikslų modelį pagal konkretaus paciento anatomiją, o gydytojas iš karto realiai mato 3D vaizdą ir gali detaliai įvertinti mastelį, nustatyti atstumus, todėl operacijos planavimas tampa daug paprastesnis, – privalumus išskiria gydytojas ortopedas-traumatologas A. Grinčuk. – Be abejo, tai reikalauja papildomų laiko ir darbo sąnaudų, tačiau gydymo rezultato kokybė atperka viską.“

Nuo utopijos iki 3D protezų

Dar XIX a. viduryje buvo kilusi idėja apie trimates nuotraukas, tačiau reikėjo daugiau nei 100 metų, kad utopija virstų realybe. 1981 m. japonų išradėjas Hideo Kodama sukūrė įrenginį, kuris ultravioletiniais spinduliais kietino polimerus. Jiems sluoksnis po sluoksnio kietėjant formavosi norimas objektas. Ši technologija buvo panaudota šviestuvams gaminti. 1984 m. Charlesas Hullas sukūrė STL formatą (angl. stereolithography), kuris buvo skirtas kurti skaitmeninius 3D modelius. Tai davė postūmį 3D spausdinimo evoliucijai, ir jau po ketverių metų buvo parduotas pirmas 3D spausdintuvas. Jo kaina siekė maždaug 100 tūkstančių JAV dolerių (dabar mėgėjiški 3D spausdintuvai kainuoja nuo kelių šimtų eurų).

Praėjus dar porai metų 3D spausdintuvai pradėti naudoti ne tik komerciniais tikslais, bet ir medicinoje, dažniausiai odontologijoje, o nuo 2008 m. pasitelkiant 3D technologiją imta gaminti kojų protezus. Šiuo metu spausdinti 3D modeliai naudojami neurochirurgijoje, ortopedijoje-traumatologijoje, chirurgijoje, odontologijoje, kitose medicinos srityse ir bioinžinerijoje.