Политехники научно-образовательного центра «Современные производственные технологии» Томского политехнического университета инициировали проект по 3D-печати человеческого сердца для томского НИИ кардиологии, хирурги которого уже применяют 3D-модели сердца в своей работе.

Напечатанный на 3D-принтере «тренажер», помогает кардиохирургам изучить аномалии в строении сердца пациента, уточнить диагноз и спланировать операцию.

Сначала врачи с помощью рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии, ультразвуковых исследований, эндоскопии и термографии получают изображения, которые позволяют им увидеть структуру сердца пациента изнутри. Полученные данные медики передают политехникам для создания осязаемой модели больного органа, с помощью которой хирург сможет подробнее изучить дефекты и выбрать подходящий способ оперативного лечения.

Это особенно важно, когда речь идет о кардиохирургии, так как в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными. К сожалению, не все из них можно увидеть на экранах мониторов.

«Сегодня ни один кардиохирург не идет просто так на плановую операцию. Предварительно с помощью визуализации и других диагностических технологий он получает подробную информацию о пациенте и его патологии, чтобы спланировать операцию», - рассказал «Российской науке» заместитель директора по научной и лечебной работе, руководитель отделения неотложной кардиологии, доктор медицинских наук, профессор кафедры кардиологии СибГМУ Вячеслав Рябов.

По его словам, с помощью 3D-моделей сердца, напечатанных из различных материалов (твердых и эластичных), кардиохирург может фактически выполнить симуляцию операции.

«Пороки сердца, особенно редкие, так устроены, что хирургу для планирования операции нужно посмотреть на патологию изнутри. То есть нам нужен макет, который бы полностью повторял строение сердца пациента с патологией», - пояснил медик, отметив, что у врачей нет времени на ожидание, так как в палатах лежат пациенты, и каждый день нужно решать, как им помочь.

Сейчас 3D-сердце в Томском политехническом университете печатают из пластика. Над каждым экземпляром работает целая команда — программисты, инженеры, медики.

Специалисты превращают послойную томографию, полученную из НИИ кардиологии, в объемную 3D-модель. Сотрудники центра буквально вручную отделяют изображение сердца от других внутренних органов, сосудов и тканей, которые мешают обзору.

Итоговую модель сердца, особенно когда речь идет о прототипе сердца ребенка, увеличивают в несколько раз, чтобы хирургам было удобнее с ней работать. На весь процесс печати одного сердца уходит две недели. Специалисты Томского политеха рассчитывают отработать эту технологию таким образом, чтобы она занимала один-два дня.

Следующим шагом, по мнению кардиохирургов, должны стать 3D-модели сердца из материала, который позволит врачам отработать практические навыки, например из эластичного материала или биоматериала.

«Если ТПУ удастся воспроизвести сердце из эластичного материала, затем из биоматериала, сохранив при этом электромеханические свойства сердца, то следующий шаг — создание искусственного сердца», — считает Вячеслав Рябов.

Томские ученые уже начали работать над поиском материала для сердца, который будет по своим характеристикам близок к живой ткани.