Медицинские шины, напечатанные на 3D-принтере, помогают детям нормально дышать

Глен Грин, педиатр-отоларинголог и исследователь из Мичиганского университета, добился значительных успехов в использовании 3D-печати. С помощью 3D-принтера он изготавливает индивидуально подобранные маленькие шины-распорки для того, чтобы детям, родившимся с дефектами дыхательных путей, было легче дышать.

Примерно один из 2000 детей рождается с ослабленными бронхами, которые могут разрушиться и препятствовать нормальному дыханию. К счастью, у большинства таких детей заболевание само проходит к трем годам, по мере того как развиваются и укрепляются дыхательные пути. Тем не менее, если бронхи затронуты в значительной степени, это может угрожать жизни ребенка. Именно поэтому Грин и его коллеги разработали уникальную шину для дыхательных путей, которая производится на 3D-принтере. Шина изготавливается из специального материала, который расширяется вместе с ростом организма, а затем растворяется, когда в нем больше нет необходимости.

В 2013 году команда Грина впервые добилась успеха, применив свою разработку для помощи Кайбе Джонфридо. Мальчику, который родился с ослабленными бронхами, уже три года, и он прекрасно дышит самостоятельно. Шина, которая помогала ему дышать, постепенно растворяется, как и было задумано учеными. После успешного опыта с Кайбой шины, разработанные Грином, были установлены еще двум новорожденным и, возможно, помогли спасти им жизнь.

В пятимесячном возрасте Йен Орбич лежал в реанимации, и его дыхание постоянно останавливалось. Специалисты в Питтсбурге уже не знали, как лечить мальчика, но его мама Меган Орбич прочитала статью об исследованиях, которые проводятся в Мичигане, и связалась с Грином. Установить распорки внутри дыхательных путей Йена не удалось, поэтому совместно с биомедицинским инженером Скоттом Холлистером Грин разработал внешнюю шину, которая крепится снаружи для расширения дыхательных путей мальчика.

Для создания шин с индивидуальной конструкцией Грин и Холлистер измеряют снимки компьютерной томографии каждого пациента и создают с помощью лазерного спекания трубки с отверстиями по одной стороне. Распорка готова уже в течение дня, а материал, из которого она создается – биоразлагаемый и начинает растворяться примерно через три года, как раз, когда дыхательные пути пациента достаточно укрепляются. После 3D-печати распорки она стерилизуется для проведения операции. Затем хирурги устанавливают шину на ослабленный участок дыхательных путей и, таким образом, расширяют его. Удивительно, что издержки на материал для уникальных шин составляют всего $10 за штуку.

Остается надеяться, что низкая стоимость материала в результате позволит также снизить цену операции и сделать ее доступной для большего количества семей. Помимо Кайбы и Йена, команда Грина в Мичиганском университете работает еще с одним ребенком, Гарретом. Состояние всех трех пациентов значительно улучшилось, двое из них уже живут без искусственной вентиляции легких. Йен все еще нуждается в этой процедуре, однако его мама надеется, что благодаря операции его состояние продолжит улучшаться. «Он очень хорошо держится. Этот шанс для нас – просто чудо», – говорит она.

Когда речь идет о маленьких детях, особенно важным становится фактор времени. Теперь, когда медицинская 3D-печать становится доступной благодаря инновационным материалам и технологиям, открывается широчайший спектр возможностей. Грин очень воодушевлен успехами, которых удалось достичь команде ученых. «Мы используем лазерные лучи для преобразования порошка в медицинские устройства, которые влияют на процесс развития организма. Только подумайте об этом – ведь еще недавно такую концепцию невозможно было даже себе представить», – говорит Грин.

Для проведения операций команде исследователей во главе с Грином потребовалось получить особое разрешение от Управления по контролю качества пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Тем не менее, ученые надеются, что в ходе клинических испытаний будет доказано, что имплантаты, изготовленные с помощью 3D-печати, соответствуют тем же стандартам, что и обычные. Сейчас, перед началом клинических испытаний, ученые находятся в процессе урегулирований с FDA для проведения операций по установке шин еще 30 детям.