![Ultimaker-S5-Pro-Bundle-Studio_41_4x3[1]](data:image/svg+xml;nitro-empty-id=OTk5OjE5Mw==-1;base64,PHN2ZyB2aWV3Qm94PSIwIDAgMTYwMCAxMjAwIiB3aWR0aD0iMTYwMCIgaGVpZ2h0PSIxMjAwIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==)
![Formlabs-Logo-200x80[1]](data:image/svg+xml;nitro-empty-id=MTA1MzoxMzg1-1;base64,PHN2ZyB2aWV3Qm94PSIwIDAgMjAwIDgwIiB3aWR0aD0iMjAwIiBoZWlnaHQ9IjgwIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==)
![BigRep-logo_200x80[1]](data:image/svg+xml;nitro-empty-id=MTA1MzozMzc0-1;base64,PHN2ZyB2aWV3Qm94PSIwIDAgMjAwIDgwIiB3aWR0aD0iMjAwIiBoZWlnaHQ9IjgwIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==)
![PostProcess-logo_greyscale[1]](data:image/svg+xml;nitro-empty-id=MTA1Mzo0MDU4-1;base64,PHN2ZyB2aWV3Qm94PSIwIDAgMjAwIDgwIiB3aWR0aD0iMjAwIiBoZWlnaHQ9IjgwIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==)
3D tisk pomáhá v IKEM zachraňovat lidské životy
Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM)
Detailní výtisky orgánů umožňují lékařům lépe se rozhodovat v předoperační přípravě i přímo na sále. Jasnější představa o složitém tvaru i rozměrech transplantovaného orgánu přináší chirurgovi větší jistotu, pomáhá zkrátit či zjednodušit zákrok, může přispět k příznivějšímu výsledku operace pro pacienta i k jeho zdárnému zotavení. Každý orgán pro transplantaci je unikátní. Modely v IKEM vznikají pro každý jednotlivý případ, často v časové tísni. Tým zkušených specialistů má dnes k ruce moderní technologie 3D tisku.
Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM) je největším superspecializovaným klinickým a vědecko-výzkumným pracoviště u nás. Déle než 50 let se zaměřuje především na léčbu kardiovaskulárních chorob, transplantace orgánů, diabetologii nebo léčbu poruch metabolismu se spádovostí celé České republiky. Čtyři odborná centra, 8 klinik a 15 odborných pracovišť, základen a laboratoří poskytuje zázemí pro 2100 pracovníků.
Neustálé zlepšování péče o pacienty a snaha o špičkový medicínský přístup, který snese přísná mezinárodní kritéria, motivují lékaře a technické specialisty do neustálých inovací. Jednou z nich je i intenzivnější využití 3D skenování a 3D tisku nejen pro výzkum, ale také přímo pro podporu operačních zákroků. Výsledkem jsou třeba detailní modely jater připravené z práškového nylonu na SLS tiskárně Formlabs Fuse 1 dodané společností 3Dwiser díky Nadačnímu fondu Kapka naděje a společnosti Shell. Využití 3D tisku v IKEM však sahá hlouběji do minulosti.
Cesta k výtisku začíná u 3D modelu orgánu
V IKEM začali 3D tisknout už v roce 2011. Tehdy šlo o drobné mechanické součástky pro magnetickou rezonanci. O tři roky později vznikl zjednodušený model ledviny. Důležitým milníkem však byl rok 2018. „Přednosta Kliniky transplantační chirurgie profesor Froněk přišel s požadavkem na 3D modely ledvin, jater a dalších orgánů pro předoperační přípravu,“ vzpomíná Jan Rydlo, specialista 3D tisku, virtuální reality a biomedicínský inženýr. „Abychom tyto modely získali, museli jsme segmentovat data výpočetní tomografie (CT).“
Pověstné cétéčko, tedy bezkontaktní snímání hlubin lidského organismu s využitím kontrastní látky, kde zobrazení pomyslných řezů tělem zpracovává výkonný počítač, je dnes neocenitelným zdrojem informací pro lékaře napříč specializacemi. Získat z takových dat ucelený a detailní trojrozměrný model orgánu, bez kterého jej nelze vytisknout, vyžadovalo přípravu speciálního postupu segmentování. Zahrnuje pokročilé techniky vyhlazení povrchů bez ztráty potřebných detailů a specialisté z IKEM jsou díky tomuto postupu schopni připravit lékařům virtuální i fyzické modely, včetně řezů odkrývajících vnitřní strukturu orgánů.
„Naším stěžejním programem je 3D tisk modelů jater v programu žijících dárců. Specifický je v tom, že právě tady používáme naši novou SLS tiskárnu; jde o tisk z prášků. Zároveň v našem portfoliu zůstal i tisk na klasických tiskárnách termoplastů metodou FFF. Jedná se o modely ledvin v programu žijících dárců, o tisky srdečních komor a aneurysmat i prototypování součástek a náhradních dílů. Zkoušíme také postupy reverzního inženýrství,“ připomněl široký záběr týmu Milan Bergman, specialista 3D tisku v IKEM.
Jak vzniká model orgánu díky 3D tisku, ukazuje krátké video od specialistů z Institutu klinické a experimentální medicíny (video: IKEM)
Transplantcentrum IKEM je co do počtu transplantací největším centrem v České republice a současně počtem přenesených orgánů na milion obyvatel jedním z největších v rámci celé Evropy. Více než polovina transplantací u nás proběhne právě zde (video: IKEM)
Přednáška o praktickém využití 3D tištěných modelů orgánů v IKEM byla součástí 2. ročníku konference NEXT 3D (video: NEXT 3D)
Vytisknutý model přispívá k lepší přípravě složitých operací
Výtisky orgánů, tisknuté zprvu z termoplastů na stolní 3D tiskárně, ještě neměly u lékařů velký ohlas. Pro plánování operačního výkonu se jako klíčový ukázal přechod na detailnější technologii 3D tisku (z prášků) a názornější provedení modelů s kompletním vnitřním cévním systémem i částí obrysové tkáně. Lékař dopředu vidí, co jej na sále čeká při náročné operaci.
„U 3D výtisků je důležité pochopit, že neukazují nic víc, než lékař vidí na cétéčku. To je ale sada několika desítek dvourozměrných snímků, které si musíte v hlavě poskládat dohromady a mít velkou fantazii. Pokud však chcete mít v ruce praktickou pomůcku – model ve skutečném měřítku – využijete právě 3D tisk,“ připomněl Milan Bergman nezastupitelnou roli detailních výtisků.
Vytisknutý model jater míří nejdříve do ambulance, kde může lékař názorně ukázat postup operace žijícímu dárci, rodičům dětských pacientů apod. Nad snímky z CT by výklad laikům nebyl ani zdaleka tak srozumitelný. Následně výtisk lékař používá pro vlastní předoperační přípravu – v IKEM navíc i ve spojení s virtuální realitou. V den operace si lékař bere model s sebou na operační sál. Aniž by byla operace přerušena, může si operatér (z bezpečné vzdálenosti) na modelu rychle připomenout tvar i vnitřní strukturu orgánu. Při každém výkonu je totiž nutno postupovat s maximální opatrností, játra jsou komplikovaná i kvůli svému unikátnímu cévnímu stromu.
3D tisk se v lékařském prostředí stává nepostradatelným
„Pro každého pacienta jde o unikátní model na základě jeho vyšetření, modelování musí probíhat přesně. Používáme tedy nástroje certifikované jako zdravotnický prostředek, abychom se na výsledek mohli vždy spolehnout. Také u 3D tisku, který z těchto podkladů vychází, hledáme řešení co nejpřesnější, nejrychlejší a dostupné v rozumných ekonomických mezích,“ zmínil cestu k pořízení práškové technologie Formlabs Fuse 1 vedoucí Odboru informatiky Petr Raška.
V IKEM si však netisknou jen modely orgánů. Velmi se osvědčily také praktické výtisky z termoplastů na dvoumateriálové 3D tiskárně UltiMaker pro zdravotnické přístroje – třeba pružné ochranné kryty pro externí kardiostimulátory, příslušenství pro laboratoře, lékárny a mnohé další.
Jak se ukazuje na našem předním lékařském pracovišti, ale také na dalších významných klinikách (nejen) v Evropě, 3D tisk už se pro vědu a výzkum v oblasti zdravotnictví i praktický běh lékařských provozů stal nepostradatelnou výrobní pomůckou. K dispozici je dnes řada různorodých technologií i materiálů, včetně biokompatibilních, každý rok se do praxe dostávají nové metody 3D tisku.
Projektu předoperační přípravy se v IKEM účastní prof. MUDr. Jiří Froněk, Ph.D, MUDr. Matěj Kočík, MUDr. Theodor Adla, MUDr. Darina Cupalá, Bc. Milan Bergman, Ing. Jan Rydlo, Bc. David Sibřina. Projekt se uskutečňuje díky podpoře Nadačního fondu Kapka naděje a společnosti Shell.
připravil Tomáš Vít, managing consultant, 3Dwiser s.r.o.
Další případové studie praktického využití 3D tisku
Pomůžeme vám zefektivnit výrobu
Díky 3D tisku dostanete své produkty dříve do výroby i na trh. Investice do 3D tiskáren se vám může vrátit během jednotek týdnů či měsíců – stejně jako mnoha našim stávajícím zákazníkům. S nasazením aditivní výroby už jsme úspěšně pomohli tisícům českých firem a profesionálů. Rádi pomůžeme také vám, vašemu týmu, vaší firmě.
