Бет Рипли хукна по коридора към кардиолога със свежо сърце в ръце.
Показвайки му го, той го взе и започна да го обръща, инспектира и пробва. Кардиологът веднага разбра, че месеците на планиране трябва да бъдат оставени настрана. Обратно към дъската за рисуване.
Въпросното сърце представляваше 3D модел в пълен размер на действителния тикер на пациентката, горещ на пресовете в Brigham and Women Hospital в Бостън, Масачузетс. Рипли, рентгенолог, заедно с гостуващия рентгенолог Майк Щайнер, създаде модела за кардиологичния екип, след като цифровите модели се оказаха неефективни за визуализиране на хирургичния подход. След като кардиологът се включи в макет въз основа на данните от КТ, проблемът беше ясен като ден.
Само като разгледа модела, той разбра, че подходът към процедурата вероятно ще трябва да се промени от минимално инвазивна катетеризация до пълноценна операция на открито сърце. Всъщност екипът му се бе избегнал от потенциално усложнение, което беше непредвидимо без физическия модел.
Рипли и Татяна Келил, още един рентгенолог на Бригъм и жени, са част от ново усилие, наречено 3D Print For Health, започнало само преди пет месеца. Това е труд на любовта, провеждан в свободното си време с цел да стимулира дискусиите в биомедицинската общност за 3D печат. Те също така работят с множество хирурзи и рентгенолози от болницата в Бригъм и жени, изучавайки как подробните 3D модели на истинските анатомии на пациентите могат да помогнат за намаляване на усложненията от операцията и лечението, а също и да подобрят способността на пациентите да бъдат най-добрите им защитници.
„Искахме да създадем място за пациенти и изследователи, които да споделят идеи за това как можем най-добре да използваме 3D печат в медицината“, казва Рипли. „В ръцете на правилните хора, това може да бъде изключително мощен инструмент.“
3D сканиране на сърце (3D печат за здраве) 
3D сканиране на инсулт в мозъка (3D печат за здраве) 
3D сканиране на бъбрек (3D печат за здраве) Екипът е мотивиран от своите пациенти и желанието да направят истинска промяна за тях. Понякога това означава да помогнете на пациента по-добре да разбере болестта или патологията си; понякога това помага на хирург да развие плътно хореографирана игра за игра за предстояща процедура.
„Попитахме хирурзите какво ги поддържа през нощта“, казва Келил. „Имаше ли нужда от помощ при визуализиране на анатомията на пациента или съобщаване на процедура на пациент? Не искаме да отпечатваме модел само защото е отпечатваем - той трябва да има полезност. "
Brigham and Women не е първата медицинска институция, която използва 3D печат по този начин. Фирмите за медицинско снабдяване използват 3D печатни анатомични модели, за да проектират по-добри прототипи на устройства, включително сърдечни клапи и протези; Националният институт по здравеопазване поддържа размяна на печат, при който моделите са свободно достъпни за изтегляне. Това, което прави усилията на болницата в Бригам и жените е различно, че те проектират и провеждат проучвания за това как печатаните модели преди процедурата имат разлика в намаляването на времето за операция и усложненията.
Екипът се фокусира върху две процедури съвместно с други лекари в Бригъм и женска болница - минимално инвазивна подмяна на аортна клапа и резекция на тумор на бъбреците с помощта на роботизирана резекция, при която всяка секунда се отчита след притискането на съдовете. Наличието на 3D модел на аортата на пациента преди операцията позволява на лекарите да изберат клапан, който точно пасва; за бъбрек, моделът дава на хирурзите по-добра визуализация на местоположението на тумора, като свежда до минимум увреждането на тъканите от намален приток на кръв към органа по време на операцията.
„С минимално инвазивната подмяна на клапаните интервенционалистите не могат да отворят гърдите ви и физически да измерват клапана, за да се уверят, че той пасва“, казва Рипли. "В момента единственият начин да се измери това е с 2D изображение, но дори и с най-добрите изображения, това не винаги е лесно."
Работейки в тясно сътрудничество с Джеймс Уивър и Ахмед Хосни, експерти в 3D-печатането с висока разделителна способност от Университета за биологично вдъхновение от Университета на Харвард, екипът изследва колко точно цифровите данни се превеждат във физически модели, както и как да се използва най-добре съществуващи сканирания за намаляване на излагането на пациента на ненужна допълнителна радиация.
Зъболекарите го правят от години. Когато загубите коронката на зъб, те изработват заместител; нищо по-малко от перфектното прилягане може да повреди околните зъби и подлежащата кост. С 3D печат екипът вижда персонализирано лекарство да излита в основния поток.
„Ние наистина сме заинтересовани от създаването на специфични за пациента лечения“, казва Хосни. „Искаме да създадем най-подходящото решение за вас и в идеалния случай това означава да направите измервания, да ги изпратите на производителя на медицински изделия и да получите обратно нещо, което е точно подходящо за всеки пациент.“
И групата смята, че медицинските 3D модели имат приложения при общи заболявания, а не само за редки или сложни процедури.
Бет Рипли (вляво) и Татяна Келил (вдясно) обясняват процеса на 3D отпечатване на анатомични модели на присъстващите на Националния производител на производители миналия уикенд във Вашингтон, DC (3D Print For Health) 
(3D печат за здраве) 
(3D печат за здраве) 
(3D печат за здраве) 
(3D печат за здраве) 
(3D печат за здраве) 
(3D печат за здраве) 
Кейлил (крайно вляво) и Рипли (втори отляво) се присъединиха от съотборниците Джеймс Уивър (втори отдясно) и Ахмед Хосни (вдясно отдясно), от Уис-Института за биологично вдъхновение от Университета на Харвард. (3D печат за здраве) Те са създали масив от модели, показващи ефекти на „Топ 10 убийци“, за да демонстрират как 3D печатът би бил полезен за приближаване на сърдечно-съдови заболявания, рак, ХОББ, травма, инсулт, Алцхаймер, диабет, пневмония и грип, бъбречни заболявания и самоубийства, На неотдавнашния Национален производител във Вашингтон, Окръг Колумбия, присъстващите се мелеха около дисплейната маса, вдигайки мозъци и крака и сърца, докато Рипли, Келил, Хосни и Уивър се обръщаха, обяснявайки процеса на производство на модели и техните потенциални ползи за здравеопазването.
Екипът се надява техните усилия да доведат до специфично за пациента лечение. Като конкретен случай те се позовават на Стивън Китинг, изследовател в MIT, който през 2014 г. е диагностициран с голям мозъчен тумор. Китинг активно работеше с Уивър и Хосни за визуализиране на тумора в 3D, докато неговият хирург Енио Чиока ги помоли да отпечатват специално текстурирана реплика.
3D моделите бяха невероятно полезни, за да помогнат на Китинг да разбере по-добре обхвата на тумора и предоставиха мощни визуални помагала за предаване на диагнозата на неговото семейство, приятели и колеги учени. Опитът му също помогна за повишаване на осведомеността сред широката общественост относно образователната сила на биомедицинския 3D печат.
В идеалния случай групата предвижда пациентът да може да вземе данни от сканиране при лекар и да има модел, направен от този орган или тъкан - за всяка процедура. В момента повечето застрахователни планове не покриват разходите за производство на модели, но Келил казва, ако продължим да доказваме полезността му в диагностиката, лечението и намаляването на разходите, което може да се промени в близко бъдеще. Произведеното сърце Рипли струва около 200 долара за материали и труд.
Като минимум, ако пациентът се интересува от получаване на 3D отпечатан модел, той трябва веднага да поиска цифровите изображения, съветва Рипли. Тези изображения могат да ви бъдат полезни по пътя.
„Пациентите трябва да имат достъп до собствените си данни“, казва Келил. "Това е тяхната собствена анатомия."
Джоузеф Мадсън, доцент по неврохирургия в Медицинското училище в Харвард и директор на програмата за хирургична епилепсия в Бостънската детска болница, също наскоро се възползва от физически модел на мозъка на пациента, на който ще оперира. Той беше в състояние да извърши суха операция на операцията, която беше сложна последваща процедура по модела.
"Все още не сме дошли за рутинна употреба в хирургията, но трябва да продължаваме да работим върху нея всеки ден", казва Мадсен. Той смята, че ще отнеме известно време, докато практиката отлежава.
Мадсен има специално разбиране за света на 3D моделирането: Като висш ученик първият му лаборант е бил аспирант по компютърни науки в Юта, който експериментира с компютърна анимация. По онова време, в началото на 70-те, това беше дълбока нова употреба на изчислителната мощност, във време, когато компютрите все още бяха бавни бегемоти. Близо две десетилетия по-късно съветникът на Мадсен, Ед Катмул, съосновател на Pixar Animation Studios.
„Ед имаше визията на 3D обекти, които биха могли да се използват в развлеченията и все още отне 20 години между това и производството на Toy Story “, казва Мадсън. „Важното е визията за това как ще бъде направено приложението [на 3D печат]. Това е какво правиш с него, как го манипулираш. Аз съм много за разширяването на технологията, но това ще изисква много внимателна оценка и полезност от хирурзите. "
