Împreună cu grafica digitală, printarea 3D joacă un rol esenţial în domeniul medical, oferind soluţii moderne, precise și din ce în ce mai accesibile pentru educaţie medicală, tratament personalizat, cercetare medicală. De aici și interesul crescut al UMFCD pentru acest domeniu.
Prima dată când doctorul Eduard Liciu, medic specialist Ortopedie pediatrică la Spitalul Clinic de Copii „Dr. Victor Gomoiu”, a luat contact cu printarea 3D a fost la începutul rezidenţiatului, când începuse să participe la intervenţiile chirurgicale pentru scolioză. Nu a înţeles nimic din ceea ce se întâmpla acolo. Nu înţelegea cum coordonatorul său a reușit să introducă cu mâna liberă un șurub printr-un pedicul îngust, deformat, la pacientul scoliotic, astfel încât să fixeze dispozitivele de corecţie, dar și să protejeze măduva. La ce a apelat pentru a-și explica aceste lucruri? La printarea 3D.
Primul său model printat 3D a fost un cot, realizat în urmă cu șapte-opt ani, dar nu de el – a fost printat de o companie care la acel moment făcea printing 3D. L-a costat mai mult decât salariul său de medic rezident pe o lună, la vremea aceea: „Eu aveam 1.100 de lei pe lună, iar modelul a costat 1.200 de lei”, spune acesta. Din păcate, nici măcar nu a fost printat bine. Modelul făcea obiectul unei prezentări pe care acesta urma să o aibă la Congresul Naţional de Ortopedie Pediatrică: „Nu a fost postprocesat, nu mi-au îndepărtat suporţii, care erau foarte rezistenţi și greu de îndepărtat, încât eu chiar cu o noapte înainte de prezentarea proiectului la congres stăteam și șlefuiam un model care n-ar fi trebuit să fie șlefuit”.
Aceasta l-a determinat să se intereseze mai mult de partea de printare 3D: „Scopul meu era să printez la un moment dat o coloană vertebrală și să vedem dacă ne poate ajuta sau nu pentru planningul preoperator”. Și, având în vedere că modelul amintit l-a costat 1.200 de lei, s-a gândit că o coloană l-ar costa cu mult mai mult. „Am zis că nu se poate așa ceva și m-am uitat să văd cât costă o imprimantă 3D. Și am decis: mai degrabă îmi printez singur obiectul decât să-l cumpăr.”
Imprimanta achiziţionată de el încă există... se află în laboratorul de printare 3D al Centrului de Inovaţie și eHealth (CieH) din cadru Universităţii de Medicină și Farmacie „Carol Davila” București (UMFCD). „Acum e doar o veioză. Nu i se mai aprinde decât un bec, dar face parte din istoria noastră”, explică doctorul Liciu, care este și coordonatorul acestui laborator.
Proiectul care a permis dezvoltarea laboratorului
Recent, am avut bucuria să mă aflu, vreme de câteva ore, în laboratorul mai sus amintit, unde am auzit și povestea cu care am început materialul de faţă, dar am și văzut la lucru mai multe imprimante 3D pe diferite tehnologii de printare.
Așa am aflat că acest laborator a fost înfiinţat în urmă cu doi ani, ca urmare a unei colaborări în cadrul unui proiect de printare 3D a unor echipamente de protecţie (viziere, mai exact) pentru cadrele medicale și auxiliare, în perioada pandemică. La acel moment, Universitatea de Medicină și Farmacie „Carol Davila” împreună cu Societatea Studenţilor Mediciniști și Asociaţia Medicală de Biomodelare 3D (înfiinţată chiar de doctorul Liciu) au desfășurat acest proiect, în care s-au obţinut finanţări private pentru achiziţionarea de imprimante 3D și a materialelor necesare. S-au fabricat, în acest fel, 27.000 de viziere, ce au fost distribuite în mod gratuit cadrelor medicale de spital.
„Acela a fost momentul în care am reușit să achiziţionăm mai multe imprimante 3D și ne-am dezvoltat”, spune Eduard Liciu. În prezent, în cadrul laboratorului sunt peste 70 de imprimante 3D pe diferite tehnologii de printare, dimensiuni și utilităţi, care folosesc diferite materiale în procesul de printare.
Tehnologii și materiale
Laboratorul dispune de tehnologii care folosesc materiale plastice sub formă solidă de filament. Filamentul este angrenat în montajul imprimantei, încălzit la o anumită temperatură, iar apoi imprimanta desenează cu acest plastic încălzit, fluid, fiecare strat al obiectului final. Aceasta este, de altfel, cea mai răspândită tehnologie de printare 3D și cea mai utilizată în prezent. Dispune, de asemenea, și de imprimante care folosesc ca material de printare rășini, un material lichid, vâscos, care sub efectul razelor UV sau al laserului sunt fotopolimerizate, creând astfel straturile fiecărui obiect în parte.
Totodată, în acest laborator sunt și imprimante ce folosesc materiale sub formă de pulbere. Aceasta, sub acţiunea temperaturii și a unui laser, este sintetizată creând fiecare strat al obiectului final. „Practic, avem o gamă largă de tehnologii disponibile în laborator, fiecare tehnologie având palierul său de aplicativitate în diferite domenii, mai ales în medicină, iar fiecare tehnologie în parte poate utiliza diferite tipuri de materiale”, adaugă dr. Liciu.
Potrivit acestuia, laboratorul dispune și de tehnologii care pot printa cu materiale biocompatibile, sterilizabile, precum PEEK: „O astfel de imprimantă este proaspăt venită în cadrul laboratorului. În acest moment facem testele și studiile, astfel încât să învăţăm cum să lucrăm cu acest material care este extrem de pretenţios”. Urmează dotarea laboratorului cu o imprimantă ce poate printa cu pulbere de titan și poate crea dispozitive personalizate. Acestea pot fi utilizate în studiile ce ţin de biointegrarea implanturilor. Practic, aceasta este o direcţie viitoare de dezvoltare.
Este nevoie de bani pentru toate acestea
Printarea 3D, la nivelul la care se desfășoară în cadrul laboratorului UMFCD, nu este o activitate care se poate realiza fără investiţii serioase. Este o activitate costisitoare ca timp, dar și ca bani. De aceea, echipei laboratorului i s-a alăturat și dr. Gabriela Paleru, medic de sănătate publică, ce și-a propus să gândească niște mecanisme de strângere de fonduri pentru a ajuta centrul să se dezvolte prin Fundaţia Împreună pentru Educaţie și Sănătate pe care o conduce. „E nevoie de bani, e nevoie de timp, de resurse umane și fundaţia asta vrea să facă, să dezvolte mecanisme de finanţare, de fundraising, care să ajute centrul să crească”, spune Gabriela Paleru.
Am întrebat-o dacă a reușit să aducă centrului ceva bani și mi-a răspuns că a reușit să obţină câteva sponsorizări, „dar suntem în lucru cu un plan de fundraising pe care îl vom discuta și îl vom articula cu toţi colegii, nu numai cu departamentul de simulare”. De altfel, și fundaţia este nouă, a fost constituită tot în 2020, după înfiinţarea CieH.
Toate tehnologiile de printare 3D creează un model tridimensional prin suprapunerea de straturi de material. Acest material este diferit, iar metodele de fabricare a straturilor diferă de la o tehnologie la alta, principiul fiind același. Modelarea strat cu strat permite controlul nu doar al suprafeţei exterioare a modelului, ci și al structurii interioare. Acest lucru permite crearea de geometrii complexe în interiorul modelului, ce pot influenţa comportamentul mecanic al acestuia.
În plus, pentru modele ce nu necesită rezistenţă mecanică mare, se pot realiza structuri interioare minime ce oferă rezistenţa necesară, dar cu o economie semnificativă a materialului utilizat și a timpului de producţie. În producţia unui model printat 3D se pot utiliza, simultan, multiple materiale cu proprietăţi diferite, lucru imposibil sau foarte dificil în alte tehnici de fabricaţie. Modelele printate 3D necesită frecvent structuri de suport, asemănătoare unor schele, al căror rol este să susţină straturile pe măsură ce acestea sunt printate.
Instruim studenţii să urmărească pacientul ca entitate unică și să-i adapteze tratamentul. Alegem să tratăm pacientul, nu boala, și o putem face mai precis prin implementarea printării 3D și a digitalizării medicale în practica medicală curentă. (Dr. Eduard Liciu)
Activităţile laboratorului au printre obiective și proiectele educaţionale, în care sunt printate modele de studiu pentru studenţi – studenţii de la Medicină generală, de la Medicină dentară. Sunt modele ce pot fi utilizate atât pentru studiu vizual, pentru studiu comparativ, cât și pentru a realiza diferite manevre pe aceste manechine. De exemplu, la stomatologie, în frezarea unui dinte.
Pe lângă aceste modele educaţionale – numai în acest an fost realizate peste 4.500, potrivit interlocutorului meu –, echipa de aici și-a propus ca, pe viitor, prin aceste tehnologii să le creeze studenţilor condiţiile de lucru similare unui cabinet stomatologic, de exemplu, fără a-i lăsa să lucreze încă de la început pe pacient. „Încercăm să aducem cazurile reale ale pacientului, patologia sa dentară, prin scanare, și să îi dăm studentului posibilitatea să lucreze pe același pacient care, să spunem, a fost tratat de cadrele universitare ce îi predau acestuia.”
Asta presupune o scanare digitală intraorală a pacientului, realizată de cadrele universitare, scanarea respectivă este postprocesată cu diferite softuri, adaptată pentru procesul de printare. Adaptat va fi și modelul, astfel încât fiecare arcadă să se poată potrivi în simulatoare – manechinele disponibile în cadrul universităţii. Studentul va putea exersa manevra în cavitatea bucală a manechinului, simulând condiţiile dintr-un cabinet stomatologic.
Planning preoperator
O altă aplicaţie a printării 3D este în tratamentul personalizat – planningul preoperator. Practic, este vorba de implementarea modelelor printate în medicină, unde beneficiarul este fie medicul, care înţelege mai bine patologia respectivă, fie chiar pacientul. De această dată, se folosește ca punct de plecare imagistica pe care pacientul o face în cadrul procesului de diagnosticare: CT, RMN. Pe baza acestor investigaţii, se realizează niște reconstrucţii tridimensionale, care vor fi trecute prin diferite softuri, astfel încât să se poată crea coduri ce pot fi printate 3D. În final, se obţine segmentul de interes patologic ce urmează să fie abordat, de exemplu, printr-o intervenţie chirurgicală.
„Toate aceste lucruri aduc un beneficiu real pacientului prin faptul că intrăm în sală pregătiţi, înţelegem bine modificările anatomice înainte de intervenţia chirurgicală, știm la ce ne putem aștepta, de ce instrumentar avem nevoie, care sunt limitările cauzate de modificările anatomopatologice și ce rezultate putem avea în final în cadrul acelei operaţii. Se scurtează timpul operator, pentru că ne pregătim mai bine pașii intervenţionali. Toate acestea conduc la o administrare mai redusă de radiaţii, de medicamente în cadrul intervenţiei chirurgicale și, practic, la costuri reduse pentru unitatea spitalicească”, explică dr. Eduard Liciu.
O altă utilizare medicală unde printarea 3D joacă un rol important este realizarea de ghiduri chirurgicale printate. Adică, dispozitive personalizate, specifice pacientului și patologiei sale, ce au ca rol facilitarea unor gesturi chirurgicale precise, ghidate de acestea. „De exemplu, în cazul pacientului scoliotic, acolo unde trebuie să plasăm șuruburile pediculare la nivel vertebral, de-o parte și de alta a canalului vertebral, fără a provoca alte leziuni pacientului, realizarea unor ghiduri care stabilesc perfect entry-pointul șurubului pedicular și traiectoria acestuia reprezintă un mare beneficiu pentru echipa chirurgicală și pentru pacient.”
Bioprintarea, cap de afiș în cercetarea medicală
Printarea 3D ocupă o poziţie importantă și în cercetarea medicală, unde bioprintarea reprezintă capul de afiș. Provocările cercetării medicale au determinat dezvoltarea printării 3D către domenii precum micro- și nanoprintare 3D, printare 4D cu materiale inteligente sau reactive a căror geometrie și/sau proprietăţi se modifică sub influenţa unui stimul (termic, luminos, umiditate, chimic, electromagnetic).
Nu în ultimul rând, activitatea laboratorului cuprinde, pe partea de educaţie, și realizarea de workshopuri gratuite pentru studenţii UMFCD, prin care aceștia sunt instruiţi cu privire la tehnologia de printare 3D, materialele disponibile, aplicaţiile pentru diferite specialităţi: „Avem workshopuri dedicate domeniului ortopedic, domeniului cardiovascular, dar și domeniului segmentării, ceea ce înseamnă trecerea de la CT, RMN, care oferă informaţii în format DICOM [imagistica digitală și comunicaţii în medicină] la modele grafice, virtuale, digitale în format STL, format ce poate fi printat 3D”.
Echipa laboratorului
Direcţii de dezvoltare viitoare
Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața Medicală”, publicația profesională, socială și culturală a profesioniștilor în Sănătate din România!
Titularii abonamentelor pe 12 luni sunt creditați astfel de:
Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața Medicală”, publicația profesională, socială și culturală a profesioniștilor în Sănătate din România!
Află mai multe informații despre oferta de abonare.
Cookie-urile ne ajută să vă îmbunătățim experiența pe site-ul nostru. Prin continuarea navigării pe site-ul www.viata-medicala.ro, veți accepta implicit folosirea de cookie-uri pe parcursul vizitei dumneavoastră.
Da, sunt de acord Aflați mai multe
