3D печать. Мария Дегтярёва 3D печать. Использование 3дтехногий в медицине
 Скачать 112.02 Kb.
|
|
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Липецкий медицинский колледж»    ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ Специальность: 31.02.01 Лечебное дело По учебной дисциплине: Информатика Тема: «Использование 3д-техногий в медицине» Выполнила: Дегтярёва Мария Сергеевна Студентка группы: 2 к 2 леч Руководитель: Орлова Марина Николаевна Ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff 2020-2021 учебный год СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..……………..3 1. Что такое 3D-печать?…….……………………………………………………...5 1.1. Этапы создания 3D-объекта.………………………………….………………5 1.2. 3 преимущества технологии ………………..…………………………..........5 1.3. Чем 3D-печать полезна медицине?………………………………..…………6 2. 5 прорывных шагов в развитии 3D-печати…………………………………….7 3. Пять основных направлений использования 3D-печати в медицине………..9 3.1. Подготовка к операциям и обучение студентов……………………………..9 3.2. Биопечать тканей и органов…………………………………………………..9 3.3. Печать хирургических инструментов……………………………………….10 3.4. «Печать» лекарств…………………………………………………………….10 3.5. Протезирование и стоматология…………………………………………….11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….………….……12 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………….…………………13 Введение Цель: Знакомство с многообразием применения 3D-технологий в современной медицине на примере биопечатания тканей и органов, сканирования органов, создания костей на 3D принтерах и многого другого, чего позволяет современная 3D печать. Задачи: Изучить зарождение 3D печати в медицине; Узнать о том, как технологии меняют повседневную деятельность докторов и жизнь пациентов? Выявить основные направления использования 3D-печати в медицине с примерами. Технология 3D-печати появилась благодаря открытию американского изобретателя Чарльза Халла в 1983 году и постепенно распространилась по всем сферам производства. В медицине 3D-печать применяется с начала 2000-х годов, когда эта технология впервые использовалась для изготовления зубных имплантатов. С тех пор применение 3D-печати в медицине значительно расширилось: врачи со всего мира описывают способы использования 3D-печати для производства ушей, деталей скелета, дыхательных путей, челюстной кости, частей глаза, клеточных культур, стволовых клеток, кровеносных сосудов и сосудистых сетей, тканей и органов, новых лекарственных форм и многого другого. Использование файлов с моделями для 3D-печати дает возможность для обмена работами среди исследователей. Вместо того, чтобы пытаться воспроизвести параметры, описанные в научных журналах, врачи могут использовать и модифицировать готовые 3D-модели. С этой целью в 2014 году Национальные институты здравоохранения учредили биржу 3dprint.nih.gov, чтобы содействовать обмену 3D-моделями с открытым исходным кодом для медицинских и анатомических изделий, нестандартного оборудования и макетов белков, вирусов и бактерий. Что такое 3D-печать? Трехмерная печать, или аддитивные технологии - способ производства, в котором цельные трехмерные объекты создаются путем последовательного послойного нанесения материалов. Используются пластик, металл, керамика, порошок, жидкости и даже живые клетки. Аддитивное производство - противоположность субтрактивному производству и традиционным методам, фрезеровке и резке, где облик изделия формируется за счет удаления лишнего, а не послойного соединения материалов. Этапы создания 3D-объекта: Моделирование объекта в компьютерной программе; Печать; Пост-обработка. 3 преимущества технологии: Скорость печати; Высокая точность ; Построение объекта в желаемой геометрической форме. Создание сложных и анатомически точных медицинских структур и воплощение в трехмерные осязаемые объекты стало возможно благодаря переводу данных двухмерных радиографических изображений, таких как рентгеновские снимки, МРТ (магнитно-резонансная томография) или КТ-снимки (компьютерная томография) в цифровые файлы и дальнейшему преобразованию виртуальной модели в цельное трехмерное изделие. Чем 3D-печать полезна медицине? Высокая точность 3D-печати костей скелета или областей мозга с новообразованиями помогают врачам и студентам медицинских вузов изучать материал, практиковаться и планировать хирургические манипуляции. Изготовление имплантатов и протезов на заказ по индивидуальным анатомическим параметрам пациента упрощает работу врача и повышает приживаемость имплантата или протеза. Создание новых тканей и органов на основе клеток пациента, или биопечать, дает надежду врачам и пациентам на решение проблемы нехватки доноров и материала для пересадки органов и тканей. 5 прорывных шагов в развитии 3D-печати Первые 3D-принтеры. Вскоре после оформления патента на устройство для 3D-печати, компания Чарльза Халла «3D Systems» выпустила в продажу первый 3D-принтер (1988 г.). В связи с высокими затратами на оборудование сначала право на использование технологии зарегистрировали крупные промышленные корпорации, но вложения быстро окупались, и трехмерную печать стали применять в архитектуре, образовании, картографии и в розничной торговле. Технология впервые применена в медицине. В 2000 г. группа ученых и врачей института регенеративной медицины Уэйк Форест (США) имплантировали пациенту орган, выращенный в лаборатории на основе клеток самого пациента. Операция стала прецедентом создания с помощью компьютерной томографии и 3D-принтера точной копии органа пациента - мочевого пузыря. Создана функционирующая печень. Ученые института Уэйк Форест создали функционирующую печень на основе био-чернил. В этот раз они не просто напечатали базу для наложения живой ткани, а точно воспроизвели ткань печени. Хотя орган не подлежал пересадке, эксперимент стал впечатляющим подтверждением концепции печати органов и тканей. Изобретены 3D-печатные инструменты для хирургов С 2006 по 2014 года изобрели и ввели в практику хирургические инструменты: анатомические 3D-модели, учебные пособия, имплантаты и протезы, выполняемые на заказ. Проведена операция по реконструкции лица. В 2014 году хирурги из Суонси восстановили лицо мотоциклиста, который получил серьезные повреждения в дорожной аварии. Стивен Пауэр стал первым в мире пациентом с черепно-лицевой травмой, для лечения которой на каждом этапе врачи использовали 3D-печать. Пять основных направлений использования 3D-печати в медицине Подготовка к операциям и обучение студентов. Учет индивидуальных различий и особенностей анатомии конкретного человеческого тела дают возможность использовать напечатанные 3D-модели для подготовки хирургических операций. Наличие у врача осязаемой модели органа конкретного пациента, сделанной например по результатам КТ (компьютерной томографии) для изучения или для имитации операции, существенно снижает риск врачебных ошибок. Использование 3D-моделей для тренировки хирургов и студентов предпочтительнее, чем обучение на трупах, так как не создает проблем в отношении доступности и стоимости объектов. Трупам часто не хватает соответствующей патологии, поэтому они больше подходят для уроков по анатомии, чем для представления пациента с соответствующим изучаемой теме нарушением. С помощью 3D-печати можно создать модель любого органа с любой известной патологией. Нейроанатомические модели, напечатанные на 3D-принтере, могут быть особенно полезны для нейрохирургов, давая представление о самых сложных структурах в организме человека, которое принципиально невозможно получить, основываясь на двумерных изображениях. Биопечать тканей и органов. Биопечать – один из многих видов 3D-печати, использующихся в области медицины. Вместо того, чтобы печатать с использованием пластика или металла, биопринтеры используют шприц-дозатор для нанесения биочернил (слоев живых клеток или структурирующей основы для них) при создании искусственной живой ткани. Помимо использования в качестве альтернативы донорским тканям, такие тканевые конструкции или органоиды могут быть использованы для медицинских исследований. Хотя системы трехмерной биопечати могут быть лазерными, струйными или экструзионными, биопечать по струйной технологии является наиболее распространенной. Несколько печатающих головок можно использовать для размещения различных типов клеток (органоспецифичных, клеток кровеносных сосудов, мышечных тканей), что является основной задачей при изготовления гетероцеллюлярных тканей и органов. 3D-печать биологическими материалами может быть использована для регенерации тканей, а в перспективе и органов, непосредственно на пациенте. Печать хирургических инструментов. Современные хирурги стараются проводить операции с как можно меньшей травматичностью для пациента, поэтому для них очень часто требуется персонализированный инструмент. Использование 3D-печати позволяет создавать такие инструменты в течение нескольких часов. Теперь врач может самостоятельно модифицировать готовую модель, придав ей необходимые размеры и форму для удобства и эффективности работы. Стоматологи теперь могут прямо при пациенте создать, например, индивидуальные направляющие, исключающие возможность повреждения здоровых зубов при протезировании. «Печать» лекарств Технологии 3D-печати уже используются в фармацевтических исследованиях и персонализированной медицине, сфера их применения постоянно расширяется. 3D-печать дает возможность точного контроля дозы препаратов и производства лекарственных форм со сложными профилями высвобождения медикаментов и пролонгированным действием. Теперь фармацевты могут анализировать фармакогенетический профиль пациента и другие характеристики, такие как возраст, вес или пол, чтобы определить оптимальную дозу лекарственных средств и последовательность их применения. При необходимости доза может быть скорректирована, в зависимости от клинического ответа. С помощью 3D-печати можно производить персонализированные лекарства в совершенно новых рецептурах, таких как таблетки, содержащие несколько активных ингредиентов либо в виде одной смеси, либо в виде сложных многослойных таблеток. Протезирование и стоматология 3D-печать успешно используется в медицине для изготовления сложных индивидуальных протезов или хирургических имплантатов. Имплантаты и протезы любой возможной геометрии могут быть изготовлены переводом рентгеновских, МРТ- или КТ-снимков в модели для 3D-печати с помощью специального программного обеспечения. Быстрое изготовление нестандартных имплантатов и протезов решает насущную проблему в ортопедии, где стандартные имплантаты часто не подходят пациенту. Это верно и для нейрохирургии: черепа имеют индивидуальную форму, поэтому сложно стандартизировать черепной имплантат. Ранее хирургам приходилось использовать различный инструмент для модификации и подгонки имплантатов, иногда и прямо во время операции. Использование 3D-принтеров делает эту процедуру ненужной. Аддитивные технологии особенно востребованы, когда необходимо срочное изготовление имплантатов. Заключение Настоящая революция в стоматологии произошла с появлением 3D-технологий. Во-первых, стало возможно полное и точное трехмерное сканирование полости рта. Во-вторых, использование 3D-печати дало возможность создавать протезы, абсолютно точно соответствующие анатомии пациента, без необходимости долгой и малоприятной подгонки. Радикальное уменьшение доли ручного труда при изготовлении протезов или виниров позволило уменьшить требуемые допуски при производстве, расширить перечень используемых материалов и увеличить удовлетворенность пациентов от результатов работы врача. Я познакомилась с многообразием применения 3D-технологий в современной медицине на примере биопечатания тканей и органов, сканирования органов, создания костей на 3D принтерах и многого другого, чего позволяет современная 3D печать. Изучила зарождение 3D печати в медицине и выявила основные направления использования 3D-печати в медицине, их оказалось 5. Список литературы Н. Н. Карякин, Р. О. Горбатов. 3D-печать в медицине - ГЭОТАР-Медиа, 2019 г. – 240 с. Сайты https://top3dshop.ru/blog/3d-printers-in-medicine.html#pyat-osnovnyh-napravleniy-ispolzovaniya-3d-pechati-v-medicine https://3dlab.clinic/technology/3d-printing-in-medicine |