Титановый эндоскелет напечатали на 3D-принтере

Специалисты Австралийского Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO) изготовили крупный фрагмент скелета человека из титана. Первым, кому имплантируют точную титановую копию утраченных костей, станет 54-летний мужчина из Испании.

Лечение больных с онкологическими заболеваниями направлено в первую очередь на улучшение качества их жизни. Важным направлением здесь является протезирование, поскольку хирургам приходится удалять поражённые опухолями ткани и органы, в том числе и кости целиком.

Титановый протез грудины и рёбер (фото: Anatomics).

Испанский пациент в возрасте 54 лет был прооперирован по поводу саркомы грудной клетки. Протезировать его классическими методами было бы слишком трудно из-за множества удалённых костей и их сложной геометрии. Экскурсия грудной клетки происходит при каждом вдохе, а традиционные протезы на позволяют добиться необходимой подвижности. Кроме того, пластинчатые имплантаты со временем теряют заданную форму и упругость.

По результатам компьютерной томографии и других методов лучевой диагностики была создана максимально точная трёхмерная модель грудного отдела пациента. Она использовалась как для печати протеза, так и для точной локализации опухоли и согласования объёма оперативного вмешательства.

Имплантация протеза грудины и рёбер (компьютерная модель: CSIRO).

Хирургическая команда университетской больницы Саламанки в Испании запросила своих коллег о возможности изготовить протез грудины и соединённых с ней рёбер из титана. Методы 3D-печати уже позволяют делать точные копии отдельных костей, но столько сложный протез запросили впервые. Подходящая технология и опыт производства сложных деталей нашлись только в Австралии.

В CSIRO используют различные методы аддитивной печати для изготовления прочных деталей сложной формы. Турбины реактивных двигателей, шлемы по индивидуальным меркам – всё это уже делалось на заказ. Теперь настала очередь изготовить крупную часть эндоскелета. Однако существующее оборудование либо было рассчитано на более мелкие детали, либо не удовлетворяло требованиям, предъявляемым к имплантируемым конструкциям.

Специально для этой задачи у шведской фирмы Arcam AB был приобретён новый 3D-принтер, работающий по технологии электронно-лучевой плавки (EBM) стоимостью около миллиона долларов. Совместно с компанией Anatomics из Мельбурна в лаборатории 3D-печати №22 на нём была напечатана титановая грудина (вместе с мечевидным отростком) и восемь рёбер.

3D-принтер производства Arcam AB с технологией электронно-лучевой плавки (фото: CSIRO).

Протез доставили авиарейсом, собрали воедино и проверили точность изготовления по имеющейся модели. После операции пациент наблюдался в течение 12 дней и был выписан с улучшением. Об успешном биомедицинском применении 3D-печати сообщил в своём выступлении Министр по развитию промышленности и науки Австралии Айан Макфарлейн (Ian Macfarlane). Он отметил, что за последние годы методы трёхмерной печати прошли огромный этап развития. Если раньше их использовали исключительно для быстрого прототипирования, то теперь они стали основой производства любых конструкций сложной формы – от испытывающих сильные механические и термические нагрузки, до имплантируемых в тело человека.