Druk 3D w leczeniu chorób serca

Jeśli chodzi o zastosowania druku 3D w medycynie, nie zawsze musi być to równoznaczne z wydrukowanym, biokompatybilnym implantem wykonanym z certyfikowanego stopu tytanu lub narzędzi chirurgicznych wykonanych z żywicy światłoutwardzalnej. W tej dziedzinie znajdzie swoje miejsce również druk 3D w technologii FDM.

Niedokrwienie mięśnia sercowego jest spowodowane zwykle niedrożnością którejś z tętnic wieńcowych. Niedrożność ta najczęściej jest spowodowana zwężeniem lub całkowitym zamknięciem światła naczynia przez blaszkę miażdżycową. Do tej pory leczenie zawału serca sprowadzało się w większości przypadków do dwóch rodzajów zabiegów: angioplastyki naczyń wieńcowych z założeniem stentu, lub pomostowania aortalno-wieńcowego (tzw. by-pass).

By-pass polega na zastąpieniu zamkniętej tętnicy wieńcowej tętnicą pobraną z innego miejsca. Operacja ta wiąże się ze stosunkowo dużym ryzykiem powikłań. Angioplastykę z kolei wykonuje się bez znieczulenia ogólnego i bez otwierania klatki piersiowej, powikłania są rzadsze i mniej poważne niż po pomostowaniu. Standardowo do udrożnienia naczynia używa się balonika, który lekarz wprowadza za pomocą cewnika do zwężonej tętnicy. Balonik jest następnie pompowany płynem, co „rozpycha” naczynie. Zwykle potem wprowadza się stent – specjalną sprężynkę, która zapobiega zapadaniu się tętnicy. Blaszka miażdżycowa może jednak ulec zwapnieniu. Staje się ona wtedy twarda i niepodatna na rozszerzenie balonikiem. Tutaj znajduje zastosowanie aterektomia – czyli zabieg usuwający złogi. Wykonuje się ją coraz częściej, nie tylko ze względu na twarde zwapnienia, ale też dlatego, że w obrębie stentu często dochodzi do ponownego zwężenia.

A gdzie w tym wszystkim miejsce dla druku 3D?

Otóż, jak udowodnili specjaliści z Cardiovascular Systems Inc., można udoskonalić zabieg aterektomii. Stworzony przez nich system aterektomii orbitalnej „ściera” zwapnienia umożliwiając bezpieczne założenie stentu. Wykorzystanie tej techniki ograniczają koszty i czas produkcji prototypów: narzędzie złożone jest z ponad 30 ruchomych części, które muszą pasować do siebie idealnie. Twórcy początkowo wykorzystywali maszyny CNC – wówczas stworzenie jednego prototypu kosztowało 12 tys. USD i zajmowało trzy tygodnie. CSI przyznało, że właśnie dlatego musieli porzucić prace nad kilkoma pomysłami związanymi z produktem.

Jeden z ostatnich prototypów powstałych z użyciem FDM

Kolejnym etapem było skorzystanie z usług drukarni 3D: to obniżyło cenę za prototyp do 4,5 tys. USD i czas realizacji do tygodnia. Zainspirowało to CSI do zakupienia drukarek 3D i samodzielnej produkcji prototypów. Obecnie egzemplarz są w stanie stworzyć w ciągu 2 dni, mieszcząc się w 500 USD. Wykorzystują PolyJet dla części elastycznych i przejrzystych oraz FDM dla części, które muszą być wytrzymałe.

Forma do odlewu anatomicznego modelu jednej z tętnic wieńcowych

Co więcej, CSI360 zaczęło drukować z użyciem PolyJet modele anatomiczne, powstałe na podstawie obrazów z tomografii komputerowej i angiogramów. Służą one testom, dzięki którym inżynierowie są w stanie sprawdzić, jak w danym przypadku sprawdzi się ich aterektom. Chirurdzy mogą również na modelach uczyć się obsługi urządzenia.

Pierwsze próby użycia aterektomu na pacjentach wskazują na bardzo wysoką skuteczność.

Źródło: www.stratasys.com