3D tištěné modely orgánů pomáhají lékařům i pacientům

Zobrazovací metody mají v medicíně své jedinečné místo a jsou hojně využívány zejména v chirurgických oborech. Jednak při základním vyšetření pacienta, například k vyloučení akutních příhod břišních, ale i při plánování chirurgických výkonů a následné péči. Osvědčenými zobrazovacími metodami jsou rentgenové vyšetření (RTG), výpočetní tomografie (CT), magnetická rezonance (MR) a ultrazvukové vyšetření. Hlavní nevýhodou těchto technologií jsou výstupy ve dvou rozměrech. 

3D je lepší než 2D

2D snímky jsou někdy obtížně pochopitelné i pro mladší lékaře a velmi obtížně pochopitelné pro pacienty. Přitom, zapojení pacienta do procesu léčby je dnes už naprostou nutností. Klienti musí být důkladně poučeni o rizicích a dávají souhlas ke každému chirurgickému zákroku, proto je nutné využívat technologie, které zpřístupní medicínu i laikům. Velmi přínosné tak je trojrozměrné zobrazování výsledků vyšetření. Přestože se 3D technologie implementují do medicínské praxe pomalu, poskytují dosud nejlepší prostorovou představu o dotčeném orgánu. Pochopení plánovaného operačního postupu pak usnadní rozhodování všem zúčastněným. 

3D tisk nabízí řešení

Modely vyrobené pomocí 3D tisku poskytují jasnou představu o anatomii postiženého orgánu, vztahu k ostatním strukturám a dovolují lépe pochopit průběh a cíl operace. To se jeví přínosné pro lékaře, studenty medicíny i pacienty. Technologie 3D tisku se staly v posledních letech dostupnější, a tak na I. chirurgické klinice FN Olomouc mohli otestovat hned dvě nejběžnější metody – FDM a SLS. V rámci pilotní práce se lékaři Pavel Zbořil a Tomáš Řezáč neorientovali jen na jednu anatomickou oblast, ale cílem bylo otestování tisku jednotlivých orgánů a struktur napříč celým lidským tělem. Bez ohledu na anatomickou složitost, či na to, zda se jedná o tvrdé nebo měkké tkáně, chtěli zkrátka otestovat limity výše uvedených metod. 

Tisk orgánů technologií FDM

Modelování pomocí taveného vlákna (FDM) spojuje bezkonkurenční volnost 3D tisku a rychlost tvorby modelů. Tato technologie je ideální pro funkční prototypy či odolné nástroje. Hlavní nevýhodou je nutnost tisku podpěr, které se pak z výsledného dílu někdy obtížně odstraňují. FDM si v nemocnici našel své místo a vyzkoušený je zatím pro tisk pevných modelů z materiálů PLA či PETG. Do budoucna je plánovaný také tisk z pružných či měkkých materiálů, aby se vlastnosti modelu blížily původnímu orgánu. 

SLS pro složité modely 

Laserové spékání nylonového prášku (SLS) umožňuje vyrábět díly bez potřeby podpěr, což je výhodné zejména u složitých tvarů. Přínosem je i vysoká přesnost pod 0,1 mm. Nevyřešeným problémem u SLS tisku je dosud tisk uzavřených dutých modelů, v nichž z principu metody zůstává prášek. Pro testování byl s úspěchem využíván materiál PA12 Smooth, který nabízí ideální vyváženost mezi pevností a pružností. I u této metody je v plánu otestovat plastičtější materiály. 

Proč netisknout přímo tkáně?

Dosavadní 3D tisk přesných anatomických modelů a vodítek pro chirurgické výkony se v olomoucké nemocnici osvědčil a potvrzuje značný potenciál této technologie. V budoucnu by se mohl stát revolucí 3D tisk z biologických materiálů, který by umožnil vývoj biokompatibilních produktů s možností regenerace tkání. 

Autoři: Pavel Zbořil a Tomáš Řezáč