Materialise
Компания
33,54
рейтинг
19 марта 2010 в 15:36

Разное → Применение 3D печати в медицине

Не все части нашего тела имеют одинаковый «срок годности», и все чаще современная медицина преподносит нам образцы искусственных «деталей» взамен поношенных.

Но как совместить изготовленный на конвейере имплантат с всегда неповторимым пациентом?
Как избежать болезненной процедуры подведения человека под искусственные стандарты?
Как превратить долгую операцию в простую и быструю замену «деталей»?

На помощь медицине приходит технология 3-D печати.

image



Меняю сустав по фотографии


Крупнейшие современные 3-D принтеры позволяют распечатать деталь высотой в человеческий рост. Неудивительно, что технологиям быстрого прототипирования находится применение и в медицине, а именно, – для воссоздания тех частей человеческого тела, которые были повреждены или пришли в негодность.

Материалы, используемые в трехмерной печати, не подходят для замены «сносившейся детали» в нашем организме – но эта технология дает возможность создавать медицинские инструменты, которые изготовляются под заказ для каждого пациента, в соответствии с его недугом и анатомическими особенностями.
image

Такие методы активно воплощаются в жизнь компанией Materialise, успешно сотрудничающей с медицинскими учреждениями разных стран мира. Программное обеспечение, изначально создававшееся программистами компании для моделирования объектов для 3-D печати, сейчас приспособлено к подготовке и планированию операций по замене суставов, челюстей, а в более тяжелых случаях – целых участков лицевого черепа. На входе специалисты Materialise получают снимки отсканированного участка тела, а на выходе в распоряжение хирурга поступают направители для сверл и лезвий, идеально соответствующие анатомическому строению пациента.

image

Утром – снимки, вечером — план


Одним из первых программных продуктов компании, нашедших применение в медицине, является Mimics – программа, позволяющая превратить набор томографических снимков в трехмерную модель в STL-формате (этот формат 3-D принтер способен преобразовать в реальный объект). На этом этапе осуществляется сегментация, т.е. создание на каждом снимке маски, совпадающей своими контурами с интересующим хирурга участком тела. Затем набор масок пересчитывается программой в объемный «портрет» кости.

Ряд операций, таких, как установка имплантата челюсти или коленного сустава, уже не первый год подготавливают инженеры Materialise. Сотрудники компании имеют огромный опыт в этой сфере. Как правило, планирование хирургического вмешательства осуществляется инженерами в специально разработанных программах SurgiCase (в ортопедии) и SimPlant (в стоматологии).

image

Например, при работе с коленным суставом сотрудник обозначает на трехмерных STL-моделях костей точки и линии, соответствующие осям и направлениям вращения, сгиба и взаимного давления в суставе, подбирает имплантанты необходимого размера, следит за соблюдением всех условий, указанных хирургом. Согласно заданным точкам программа автоматически рассчитывает все параметры, влияющие на размещение имплантатов в колене, и, как результат, находит оптимальное расположение направителей для инструментов хирурга.

image

Готовый план поступает врачу, для удобства которого создана доступная программа Signature, позволяющая легко просматривать и корректировать параметры будущей операции.

Подписано в печать!


Наконец, вся совокупность данных импортируется в 3-matic – редактор для работы с файлами STL-формата. Программа имеет обширнейшие возможности, в числе которых –приложения, позволяющие, используя точную модель костной поверхности и параметры планирования, создавать направители, которые соответствуют операбельному участку с точностью до долей миллиметра.

Из 3-matic-а STL-модели экспортируются в готовом к печати формате, после чего поступают в распоряжение инженеров, отвечающих за его успешное изготовление. Спустя время хирург получает по почте готовые направители – инструменты, позволяющие быстро, точно и безопасно провести запланированную операцию. В дополнение к ним можно заказать и модели самих костей – для предварительного ознакомления.

Это настолько удобно и практично, что многие хирурги постоянно практикуют данный метод – за несколько лет существования проекта сотрудники Materialise подготовили тысячи операций на суставах, а департамент, отвечающий за стоматологическую сферу, был выделен в дочернюю компанию Materialise Dental (жители России, Украины и др. стран постсоветского пространства имеют возможность в прямом смысле соприкоснуться с продукцией компании Materialise – с нами сотрудничают многие отечественные стоматологические клиники).

image

Продолжение следует


Опыт в сфере ортопедии и стоматологии дает возможность распространять такой подход на другие части тела. На подходе – операции на бедренном суставе, в активной разработке находится технология по установке сердечных имплантатов.

Однако программное обеспечение, разработанное компанией, используется не только в подготовке стандартных имплантаций. Средства Mimics`а и 3-matic-а позволяют осуществлять уникальные операции, благодаря возможности воссоздать любой отсканированный участок организма и построить сложнейший 3-D объект, отвечающий этому участку анатомически. Но подробнее об этом – в другой раз.

Даниил Ткачев,
Инженер по качеству Ортопедического направления Materialise
Автор: @AndriiChuk
Materialise
рейтинг 33,54
Компания прекратила активность на сайте

Комментарии (63)

  • +2
    Я так думаю, уже не за горами то время, когда придется на определенном этапе жизни человека создавать трехмерную модель тела для того, чтобы потом можно было использовать эти данные при операциях и восстановлении функциональности организма, так сказать «бэкапиться» на разные случаи жизни )
    • 0
      Да, возможно!
      Кстати, уже сейчас 3D принтеры применяются для печати человеческих органов: http://tedxtampabay.wordpress.com/2010/01/27/printing-organs-with-a-3d-printer/
      (видео на английском)
    • –3
      Хакеры в будущем будут ещё и убивать, думаю необходимо подготавливать потихоньку законодательную базу.
  • 0
    Я думаю что через дцать лет можно будет пересадить что угодно, эдакий апгрейд.
    • 0
      Вот только с мозгом могут возникнуть проблемы… Пока.
      А вообще да, может даже таким образом придумают, если уж не вечную, то очень долгую жизнь.
      • 0
        Но!
        1-это на первых порах будет очень дорого и недоступно простым смертным.
        2-на это нужны деньги и финансирование.
        3-если у всех людей будет вечная жизнь это приведет к войне, голоду и разрухе.

        • 0
          Не обязательно. Введут ограничения на рождения ребенка. Будет разыгрываться право на рождение. Примерно 1 на сотню людей. А тех, кто нарушил закон и родил ребенка — перевязывают маточные трубы/удаляют яички и штрафуют дикими деньгами. Но зато мы будем жить по 300-500 лет =) По сравнению с прошлым, это как родится в 16 веке(цари, русь и тд) а умереть в 2010
          • 0
            Вы нарушаете здравый смысл, право на рождение должно быть у каждого.
            • –3
              Даже если это право приведет к «войне, голоду, разрухе»?
              • –2
                Да, даже если и так.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • +4
                И то и другое, будьте уверены.

                Не переживайте. Со временем развиваются не только медицинские технологии.
                Не переживайте также, что мы не поместимся на Земле. Есть и другие планеты, а технологии, которые растут, помогут нам в этом. Но только не в нашей жизни это будет, а жаль.
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • –2
              Ну тогда уж детей надо рожать на закате жизни, когда жить останется лет 25-30. Тогда имеет смысл.
              • –1
                чтобы рожать недоношенных больных дебилов?
                самый подходящий возраст — 22-26 лет!
                • –1
                  Когда будет реально неограниченное продление жизни, само понятие «возраст» потеряет всякий биологический смысл, ибо это будет означать взятие всех биологических процессов под контроль (периодически откатывая организм на тот же уровень 22-26, если речь идет чисто о биологических методах, без киборгизации клеток).
                  • –1
                    Что толку размышлять о том, как наука пытается бороться с Богом?
                    До сих пор ученым не удалось оживить даже одну созданную человеком клетку.
                    Более 15 причин старения организма и до сих пор не выявлено какой-либо четкой структуры в самом старении.
                    Так когда же вы прогнозируете подобное продление жизни и кому оно будет по карману?
                    • –1
                      Прогнозирую не я, прогнозируют Рэй Курцвейл, Обри ди Грей, Эрик Дрекслер и другие выдающиеся трансгуманисты. И судя по всему, мы уже в 2020х годах увидим первые результаты управления биологическим возрастом. Почитайте материалы по теме, только за минувший год в этой сфере появилось много интересного. В частности, про подход SENS (www.sens.org), про 7 типов повреждений, составляющих старение, и возможности их оперативного периодического исправления. Вкратце, с каждым годом точность нашего вмешательства в организм возрастает. Сейчас это стремительно дешевеющее секвенирование генома, адресная доставка лекарств с помощью наночастиц (а завтра и активных их форм — то есть нанороботов), генная терапия, выращивание и/или печать органов с нуля, вырисовываются перспективы имплантации в клетку целого мини-компьютера и, с другой стороны, построение вычислительных систем на принципах суперэнергоэффективной клеточной архитектуры. И таким образом, поскольку биологически человек эволюционирует медленно, эволюция делает один ход за 25-30 лет, а прогресс технологий таких ограничений не знает и самоускоряется, достижение эффективного контроля над старением (замедление, остановка, обращение) становится реальностью, и реальностью ближайших десятилетий. См. еще www.fightaging.org.
                      • –1
                        Что же касается стоимости, то рано или поздно по карману это будет всем, как сегодня мобильные телефоны, как раньше — телеграф и железные дороги. В свое время Лев Толстой выступал против технического прогресса, т. к. он полагал, что все эти технологии приносят и будут приносить пользу только богатым. В те времена темпы прогресса были еще слишком низки, чтобы один человек при жизни смог заметить тенденцию к удешевлению. Сегодня этого уже нельзя не заметить.
                        • 0
                          Т.е. вы хотите сказать, что ничего не знаете о закрытых патентах?
                          Например, автомобильные «вечные» шины, которых хватает на весь срок эксплуатации авто. Или многочисленные варианты замены бензина и ракетного топлива…
                          • –1
                            Подобных баек ходит немеряно, с доказательствами их существования — проблема. Впрочем, самого факта маркетинговых извращений над технологиями (отключение процессорных ядер и т. п. х.) отрицать не буду. Вместо этого обращу внимание на то, что для поддержания эффекта (омоложения) прогнозируемую технологию или их совокупность необходимо будет применять периодически, т. к. без этого в организме так или иначе будут накапливаться повреждения. Что же касается «вечных» шин, то трудности в их коммерциализации связаны именно с тем, что шина может пережить человека и больше с него денег не вытянешь. Здесь же все наоборот: чем дольше живет человек, тем больше всяких фишек он готов потреблять, и причем регулярно.
                            • 0
                              Т.е. Обри ди Грей без прямых доказательств — это не байки, а закрытые патенты значит байки?

                              Омоложение… каким образом восстанавливать то, что уже отмерло?
                              Кроме клеток еще и ДНК калечится…
                              Думаю, что все же возможно лишь оттягивание старости.

                              «тем больше всяких фишек он готов потреблять, и причем регулярно.»
                              — скорее — тем чаще и больше он готов платить за продление своей жизни. А если с возрастом еще и цену повышать, объясняя это к примеру специфической технологией…
                      • –2
                        Процитирую то, на что я отвечал сначала:
                        «Ну тогда уж детей надо рожать на закате жизни, когда жить останется лет 25-30. Тогда имеет смысл.»
                        Вы с этим согласны? Поэтому меня заминусовали и полностью сменили тему???
                        — С трудами Обри ди Грея ознакомлен, но я не верю ему, имхо — очередной шарлатан, выпрашивающий большие суммы.

                        Надо не лекарства активно доставлять, а жить более здраво и деньги тратить не на нано-роботов, а на очищение планеты от нашего мусора.

                        Генная терапия — это эгоизм, забота о самих себе, в частности о богатых, которая к тому же приведет к мутациям.

                        Про печать органов пока не могу ничего сказать негативного, полностью согласен с тем, что вещь нужная, пока речь не зайдет о полном дублировании людей.
                        • –1
                          Минус от меня Вы уже получили. Желаю, чтобы у Ваших детей (если они у Вас будут) не было серьезных генетических мутаций, иначе я очень сомневаюсь, что Вы бы стали нести здесь подобную околофашистскую евгеническую чушь и называть человечество «мусором». Удачной здравой жизни, увидимся в 2100.
                          • +1
                            спасибо, ребенок уже есть.

                            мусором я назвал обыкновенный мусор, а не человечество.
                            кавычек не было. я говорю все буквально.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • +2
              Зато за эти 500 лет мы сможем в десятки раз больше всего сделать, изучить, заработать. Мы сможем увидеть будущее
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • +2
                  окей. Выбирайте — дети или долгая, почти вечная жизнь.
                  • –1
                    Правильный ответ — дети…
                    Все старое должно уходить и давать дорогу новому, как бы печально это не звучало
                    • +4
                      А теперь внимательно и субъективно подумайте: что бы выбрали конкретно вы? Возможность завести ребенка когда захочется, или же практически вечную жизнь, с возможностью(1 к 500) завести ребенка.
                      • –1
                        Плюсую карму. Вообще, глупо говорить о каком-то принудительном ограничении рождаемости, когда она и так уже падает везде, от России до Нигера. И чем развитее общество, тем дольше в нем живут люди, тем позже и реже рожают, тем больше заботятся о детях, уважая в них новых, независимых личностей, а не замену для старого поколения. И даже если бы в один прекрасный момент все жители Земли стали бессмертными, то прирост населения все равно был бы в несколько раз меньше, чем после начала борьбы с детской смертностью. Ибо тогда рожали 10 детей, выживало 2-3, потом вдруг стало выживать 9-10. Было много разговоров о катастрофе, но люди просто постепенно изменили образ жизни, начали меньше и позже рожать. А в случае гипотетического абсолютного бессмертия разовый скачок составил бы +2 человека (а не 7!) и то до поры до времени. Позже бы приспособились, и даже желающие продолжать рожать могли бы это делать с убывающей частотой: дети через 30 лет, внуки через 60, правнуки через 120, 240 и т. д. — вечная молодость же. Это в теории, в предельном случае. В реальности даже такие мягкие ограничения будут излишни: достаточно всего лишь, чтобы рост экономический опережал демографический, что уже и так происходит практически везде, кроме ряда африканских стран.
                        • –1
                          З.Ы. А вообще в эпоху, когда на носу искусственное создание разумных существ и искусственный интеллект выше человеческого, даже такие рассуждения выглядят как древние страшилки о горах навоза на городских улицах.
                      • –1
                        Первый вариант
                        • –1
                          Да вы, батенька, мудак. Причем не просто, а в каких то космических масштабах мудак. Ладно. Не буду спорить. У вас свое мнение — у меня свое.
              • –2
                Если завтра появится чудо лекарство, вживив которое в моцк можно удет жить 500 лет, будет так — мозг не поймет — проживешь ты лет 100-150 и тебе надоест.

                Но! Если тоже самое произойдет естественным путем эволюции и повышения уровня жизни, вот тогда будет другое дело.
                • –2
                  Естественным путем уже давно ничего не происходит — ни огонь, ни колесо, ни самолет.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • –1
            Вечная жизнь — довольно абстрактное понятие. а вот неограниченное продление жизни — закономерный этап развития человечества. Человеку давно уже тесно в рамках биологического возраста: каждый год появляются все новые возможности, но времени для этого, по сравнению с традиционным обществом, всего лишь в 2 раза больше. Отсюда ужесточение конкуренции, демографический рост, съедающий рост продуктивности, необходимость каждый раз учить новое поколение заново и прочие «прелести». Все это должно быть отменено, если мы хотим дальнейшего развития цивилизации с выходом в космос. Человеку короткоживущему по барабану долгосрочные последствия его действий — для него имеет смысл только «здесь и сейчас», отсюда наплевательство на окружение — социальное и природное, низкий КПД цивилизации в целом, вынужденной из года в год наступать на одни и те же грабли, власть животных инстинктов, которые в сочетании с открывающимися техническими возможностями могут быть смертельно опасны для всех, если мы не возьмем их под контроль.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          С детьми при вечной жизни может возникнуть следующая проблема: у женщин запас яйцеклеток задан при рождении и не обновляется, а только тратится — по одной в месяц. И к 50 годам они кончаются.
          Впрочем, технология, развитая достаточно для решения проблемы старения, решит и эту проблему.
  • +2
    Нескромный вопрос, ошибки бывают?
  • +2
    Довелось видеть как работает эта система (из снимков — генерация 3D модели). При сложных переломах (особенно после аварий) — просто незаменимая технология. Вот только пока в большинстве больниц нет даже МРТ :(
  • +2
    3Д печатание — это вообще очень замечательная технология.
    Уже сейчас разрабатываются принтеры, которые смогут печатать сами себя, таким образом резко снижая себестоимость. Так что пора уже мечтать, что с торрентов мы будем скачивать скажем 3д-модельки телефонов и просто их печатать)
    • –1
      А в конце концов, принтеры размножатся до нескольких миллиардов и захавают людей
      • 0
        Так их искусственным интеллектом пока никто не собирается пичкать.
    • –1
      приятно слышать, но маловероятно, т.к. те же микросхемы каким образом печатать?
      нужна нанотехнология печати и возможность использования различных материалов: проводников, полупроводников, изоляции, кремния и прочее…
      • 0
        Да, пока, это только в перспективе.
        Но как и создание 3-х мерных биопринтеров, которые смогут печатать целые человеческие органы, по мнению специалистов считается возможным(http://www.cybersecurity.ru/it/83350.html), то, думаю, и создание принтеров, печатающих микросхемы, вполне реально.

        Вообще, создание подобных принтеров по-моему станет революций экономики и всего человечества. Так что очень важно вкладывать в эту отрасль деньги и мозги. И по возможности избежать желания остановить данные разработки тех, кому это не выгодно(тех же производителей мобильников)…
        • –1
          Ээх, как же дорого будет стоить «краска»…
  • 0
    а кто создает интерфейс для программ?
    • +1
      Графические элементы рисуют дизайнеры. Программисты создают элементы интерфейса, по согласованным апликейшн-инженерами планам. Возможности, которые следует включаются в программы, подсказывают сами доктора.

      А в чем собственно вопрос?

      P. S. должен сказать, что я там работал до 2009 года, но не думаю, что там что-то кардинально поменялось.
      • 0
        Хотелось знать как построен процесс создания интерфейса.
        На самом деле видно, что созданием интерфейса занимаются программисты.
        К сожалению, подобная кухня в большинстве софтварных фирмах, где люди, пишущие код еще и раскидывают контролы по форме. Пользователь от этого не в выигрыше.
        • 0
          вы бы ужаснулись от количества функций и возможностей приложений Materialise (по крайней мере Simplant'а, Mimics).
          могу сказать о Simplant, так как работал именно с ним: интерфейс там хоть и сложный, но очень функциональный. и, даже, рассчитан на обезьян которые жмут кнопку далее а потом смотрят на результат. простому смертному вообще сложно понять что на каждом шаге происходит (всякие мед. термины и т. п.)

          а перед выпуском очередного публичного релиза, проводится бета тестирование, докторами, которые сотрудничают с Materialise. далее они дают замечания, где и как удобнее было бы использовать. а программисты исправляют интерфейс и функционал, согласно замечаниям, к релизу ;)
          • 0
            не сомневаюсь в монструозности и количестве функционала

            На тему подходов к построению интерфейсов есть замечательные книги
            Психбольница в руках пациентов — Купер Алан и
            Дональд А. Норман. Дизайн привычных вещей

            Они полно описывают то, что я имею ввиду.
  • 0
    Хорошо написано, только вот чуть недосказано
    жители России, Украины и др. стран постсоветского пространства имеют возможность в прямом смысле соприкоснуться с продукцией компании Materialise – с нами сотрудничают многие отечественные стоматологические клиники).

    Не только стоматологические клиники, но и хирургия, нейрохирургия и онкология исппользуют 3D модели в пластике.

    картинка кликабельна
  • 0
    интересно, а ткани можно печатать? я бы себе нервные клетки восстановил
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • 0
        работа нервная. а нервные клетки обычным путем, говорят, не восстанавливаются)
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • +1
            Алкоголь и табак можно причислить к слабым нейротоксинам?
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • +1
            речь идет больше о шутке. ложитесь спать :)
  • 0
    Класс. Скоро спам будет выглядеть «ENLARGE AND PRINT PENIS more than 1 meter!»

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное