Обзор возможностей 3D-печати в планировании хирургических вмешательств

Наталия Кузнецова

Эксперт по применению 3D-оборудования в медицине

Сегодня многие клиники используют 3D-принтеры, в том числе печатая анатомические модели, направляющие и другие инструменты для подготовки к сложным хирургическим операциям. Часто физические модели применяются вместе с цифровой 3D-реконструкцией. Подробнее о возможностях 3D-печати и реальных российских и зарубежных кейсах читайте в статье.

Возможности 3D-печати

Трехмерные физические модели, созданные на основе данных КТ, МРТ или 3D-сканирования, позволяют заранее оценить расположение опухоли, сосудов, нервов и других анатомических структур, что помогает выбрать оптимальную хирургическую тактику.
Напечатанные модели позволяют предварительно отработать размещение разреза, выполнить пробные распилы кости и смоделировать отдельные этапы вмешательства.

Возможности 3D-печати

Трехмерные физические модели, созданные на основе данных КТ, МРТ или 3D-сканирования, позволяют заранее оценить расположение опухоли, сосудов, нервов и других анатомических структур, что помогает выбрать оптимальную хирургическую тактику.
Напечатанные модели позволяют предварительно отработать размещение разреза, выполнить пробные распилы кости и смоделировать отдельные этапы вмешательства.

3D-печатный направляющий шаблон для резекции таза, изготовленный под конкретного пациента. Источник: Insight Surgery

Создание индивидуальных режущих и сверлильных шаблонов, которые могут задавать запланированные направления и положения распилов или отверстий.
Предоперационное планирование с использованием 3D-моделей и индивидуальных инструментов может сэкономить до двух часов операционного времени, что также уменьшает длительность нахождения пациента под анестезией.

Создание индивидуальных режущих и сверлильных шаблонов, которые могут задавать запланированные направления и положения распилов или отверстий.
Предоперационное планирование с использованием 3D-моделей и индивидуальных инструментов может сэкономить до двух часов операционного времени, что также уменьшает длительность нахождения пациента под анестезией.

Фантом грудной клетки, созданный для конкретного пациента. Предназначен для моделирования и обучения методам вмешательства и подходам к лечению коарктации аорты. Источник: Julia Steiner

Модель детского сердца. Источник: Stratasys

Фантом грудной клетки, созданный для конкретного пациента. Предназначен для моделирования и обучения методам вмешательства и подходам к лечению коарктации аорты. Источник: Julia Steiner

Модель детского сердца. Источник: Stratasys

Физические модели могут использоваться для обсуждения плана операции внутри хирургической бригады, а также для наглядного объяснения пациенту предстоящего вмешательства. Кроме того, 3D-печатные модели также используются как учебные пособия.
3D-печатные анатомические модели, режущие шаблоны и другие индвидуальные изделия создаются на основе данных конкретного пациента и позволяют учитывать особенности его анатомии.

Как и зачем пациентов измеряют 3D-сканерами>>

Физические модели могут использоваться для обсуждения плана операции внутри хирургической бригады, а также для наглядного объяснения пациенту предстоящего вмешательства. Кроме того, 3D-печатные модели также используются как учебные пособия.
3D-печатные анатомические модели, режущие шаблоны и другие индвидуальные изделия создаются на основе данных конкретного пациента и позволяют учитывать особенности его анатомии.

Как и зачем пациентов измеряют 3D-сканерами>>

Слева: компьютерная томография брюшной полости и таза (источник: Mikael Häggström), справа: 3D-модель, созданная для ребенка со сложной опухолью брюшной полости (источник: Julia Steiner)

Технологии

FDM

Пластик расплавляется и послойно экструдируется через сопло. Технологию выбирают, когда требуется быстро и бюджетно напечатать модель со средним уровнем детализации.

SLA/DLP

Жидкий фотополимер отверждается светом. Применяют, когда важны точность, мелкие детали и гладкая поверхность модели.

Как используют SLA-принтеры в медицине >>

PolyJet

Фотополимер отверждается ультрафиолетом. Технология позволяет объединять в одной модели жесткие и эластичные материалы и разные цвета. Подходит для печати сложных моделей с большим количеством деталей и очень гладкой поверхностью.

Технологии

FDM

Пластик расплавляется и послойно экструдируется через сопло. Технологию выбирают, когда требуется быстро и бюджетно напечатать модель со средним уровнем детализации.

SLA/DLP

Жидкий фотополимер отверждается светом. Применяют, когда важны точность, мелкие детали и гладкая поверхность модели.

Как используют SLA-принтеры в медицине >>

PolyJet

Фотополимер отверждается ультрафиолетом. Технология позволяет объединять в одной модели жесткие и эластичные материалы и разные цвета. Подходит для печати сложных моделей с большим количеством деталей и очень гладкой поверхностью.

Источник: medimodel.com

Планирование в нейрохирургии

Детская городская клиническая больниц им. Н. Ф. Филатова (Санкт-Петербург)

Заболевание у 15-летней пациентки дебютировало острыми эпилептическими приступами. Проведенное МРТ-исследование выявило объемное образование в левой теменной доле головного мозга в непосредственной близости от центральных извилин, где расположены функционально значимые зоны.

Планирование в нейрохирургии

Детская городская клиническая больниц им. Н. Ф. Филатова (Санкт-Петербург)

Заболевание у 15-летней пациентки дебютировало острыми эпилептическими приступами. Проведенное МРТ-исследование выявило объемное образование в левой теменной доле головного мозга в непосредственной близости от центральных извилин, где расположены функционально значимые зоны.

МРТ-снимки после операции

Красным выделена зона тотального удаления объемного образования

МРТ-снимки после операции

Красным выделена зона тотального удаления объемного образования

В такой ситуации особенно важно не только определить границы образования, но и максимально точно понимать, какие структуры находятся рядом с ним и где проходят важнейшие нервные волокна.

Для этого пациентке выполнили МР-трактографию — специальное исследование, позволяющее визуализировать проводящие пути головного мозга и оценить их расположение относительно опухоли.

В такой ситуации особенно важно не только определить границы образования, но и максимально точно понимать, какие структуры находятся рядом с ним и где проходят важнейшие нервные волокна.

Для этого пациентке выполнили МР-трактографию — специальное исследование, позволяющее визуализировать проводящие пути головного мозга и оценить их расположение относительно опухоли.

3D-модель опухоли и окружающих ее структур

Печать модели на FDM-принтере

3D-модель опухоли и окружающих ее структур

Печать модели на FDM-принтере

Полученные данные нейровизуализации специалисты использовали для создания индивидуальной 3D-модели. С помощью 3D-принтера была изготовлена физическая модель опухоли и окружающих ее структур.

Получившийся объемный «макет» позволил хирургической команде буквально рассмотреть ситуацию со всех сторон: оценить пространственные взаимоотношения образования и проводящих путей, заранее продумать хирургическую траекторию и выбрать оптимальный доступ с учетом функционально значимых зон.

Источник текста и фото

Полученные данные нейровизуализации специалисты использовали для создания индивидуальной 3D-модели. С помощью 3D-принтера была изготовлена физическая модель опухоли и окружающих ее структур.

Получившийся объемный «макет» позволил хирургической команде буквально рассмотреть ситуацию со всех сторон: оценить пространственные взаимоотношения образования и проводящих путей, заранее продумать хирургическую траекторию и выбрать оптимальный доступ с учетом функционально значимых зон.

Источник текста и фото

Источник: https://on24.media/

Российская детская клиническая больница

В 2025 году нейрохирурги московской РДКБ внедрили в работу технологию 3D-печати. Цель — повышение качества и эффективности специализированной помощи пациентам с посттравматическими дефектами костей свода черепа, врожденными деформациями черепа и лицевого скелета, опухолевых поражений костных структур, новообразований сложной локализации.

Российская детская клиническая больница

В 2025 году нейрохирурги московской РДКБ внедрили в работу технологию 3D-печати. Цель — повышение качества и эффективности специализированной помощи пациентам с посттравматическими дефектами костей свода черепа, врожденными деформациями черепа и лицевого скелета, опухолевых поражений костных структур, новообразований сложной локализации.

Где и как применяют 3D-печать?

Для предоперационного планирования. На основе данных компьютерной томографии пациента создается цифровая, а затем и физическая 3D-модель интересующей анатомической области.
Изготовление индивидуальных шаблонов для моделирования имплантов. Например, при необходимости закрытия дефекта черепа часто используются стандартные титановые сетчатые импланты, которые хирург подгоняет под форму дефекта непосредственно во время вмешательства.

3D-технологии позволяют заранее создать точную модель дефекта. В результате хирург уже к началу операции имеет готовый титановый имплант, подходящий конкретному пациенту.

Где и как применяют 3D-печать?

Для предоперационного планирования. На основе данных компьютерной томографии пациента создается цифровая, а затем и физическая 3D-модель интересующей анатомической области.
Изготовление индивидуальных шаблонов для моделирования имплантов. Например, при необходимости закрытия дефекта черепа часто используются стандартные титановые сетчатые импланты, которые хирург подгоняет под форму дефекта непосредственно во время вмешательства.

3D-технологии позволяют заранее создать точную модель дефекта. В результате хирург уже к началу операции имеет готовый титановый имплант, подходящий конкретному пациенту.

Что дает применение 3D-печати?

Существенно сокращается время хирургического вмешательства и продолжительность анестезии, что снижает нагрузку на организм пациента, уменьшает риски осложнений и способствует более быстрой реабилитации.
Предварительное моделирование имплантов по точным 3D-макетам позволяет достигать лучших косметических результатов, обеспечивая максимальную симметрию при реконструктивных операциях.
Внедрение прогрессивной технологии способствует оптимизации лечебного процесса, повышая его безопасность и предсказуемость.

Что дает применение 3D-печати?

Существенно сокращается время хирургического вмешательства и продолжительность анестезии, что снижает нагрузку на организм пациента, уменьшает риски осложнений и способствует более быстрой реабилитации.
Предварительное моделирование имплантов по точным 3D-макетам позволяет достигать лучших косметических результатов, обеспечивая максимальную симметрию при реконструктивных операциях.
Внедрение прогрессивной технологии способствует оптимизации лечебного процесса, повышая его безопасность и предсказуемость.

Врач-нейрохирург РДКБ Рони Маи Бахаэддин о применении 3D-печати:

Мы получаем возможность до начала вмешательства детально изучить индивидуальные анатомические особенности пациента, отработать оптимальный хирургический доступ, спланировать этапы операции. Это значительно облегчает интраоперационную ориентацию и повышает точность действий хирурга, что особенно важно при сложных реконструкциях черепа или при удалении опухолей, расположенных вблизи функционально значимых зон или крупных сосудов.

Источник текста и фото

Врач-нейрохирург РДКБ Рони Маи Бахаэддин о применении 3D-печати:

Мы получаем возможность до начала вмешательства детально изучить индивидуальные анатомические особенности пациента, отработать оптимальный хирургический доступ, спланировать этапы операции. Это значительно облегчает интраоперационную ориентацию и повышает точность действий хирурга, что особенно важно при сложных реконструкциях черепа или при удалении опухолей, расположенных вблизи функционально значимых зон или крупных сосудов.

Источник текста и фото

Модели черепов и позвоночников

Ежемесячно в лаборатории 3D-печати на базе Свердловского областного клинического психоневрологического госпиталя для ветеранов войн производят 3–4 индивидуальные модели черепа или позвоночника пациентов на основе данных компьютерной томографии. На сегодняшний день напечатано уже 20 таких моделей.

При краниопластике или стабилизации позвоночника 3D-модель позволяет заранее подобрать тип и размер фиксатора или индивидуальный имплантат, а в сложных случаях — отработать ключевые этапы операции еще до начала реального вмешательства.

Отдельное преимущество технология дает при ревизионных операциях, где анатомия уже изменена предшествующим вмешательством.

Источник текста и фото

Модели черепов и позвоночников

Ежемесячно в лаборатории 3D-печати на базе Свердловского областного клинического психоневрологического госпиталя для ветеранов войн производят 3–4 индивидуальные модели черепа или позвоночника пациентов на основе данных компьютерной томографии. На сегодняшний день напечатано уже 20 таких моделей.

При краниопластике или стабилизации позвоночника 3D-модель позволяет заранее подобрать тип и размер фиксатора или индивидуальный имплантат, а в сложных случаях — отработать ключевые этапы операции еще до начала реального вмешательства.

Отдельное преимущество технология дает при ревизионных операциях, где анатомия уже изменена предшествующим вмешательством.

Источник текста и фото

Травматология и ортопедия

Исследователь из Российского университета медицины Минздрава России описал разработку и внедрение метода изготовления полноразмерной 3D-печатной модели перелома пилона (дистального метаэпифиза большеберцовой кости) на основе данных КТ пациента.

В числе результатов: время операции при использовании 3D-модели сократилось на 20,6%. Интраоперационная кровопотеря снизилась на 37%.

Травматология и ортопедия

Исследователь из Российского университета медицины Минздрава России описал разработку и внедрение метода изготовления полноразмерной 3D-печатной модели перелома пилона (дистального метаэпифиза большеберцовой кости) на основе данных КТ пациента.

В числе результатов: время операции при использовании 3D-модели сократилось на 20,6%. Интраоперационная кровопотеря снизилась на 37%.

Печать 3D-модели

На суставную поверхность 3D-модели наносилась разметка из девяти равных квадратов для определения координат ключевых фрагментов

Печать 3D-модели

На суставную поверхность 3D-модели наносилась разметка из девяти равных квадратов для определения координат ключевых фрагментов

Автор пришел к выводу, что 3D-печать и 3D-моделирование являются эффективным инструментом предоперационного планирования, улучшающим качество репозиции, снижающим травматичность операции и частоту осложнений, а также улучшающим функциональные исходы лечения переломов дистального отдела большеберцовой кости.

Источник

Автор пришел к выводу, что 3D-печать и 3D-моделирование являются эффективным инструментом предоперационного планирования, улучшающим качество репозиции, снижающим травматичность операции и частоту осложнений, а также улучшающим функциональные исходы лечения переломов дистального отдела большеберцовой кости.

Источник

Планирование операции при помощи 3D-модели

3D-печать модели сердца

Саманта Родригес родилась с редким врожденным пороком сердца, при котором кровь перекачивает только один желудочек. В связи с этим еще в очень раннем возрасте она перенесла три операции.

Когда девочке исполнилось 12 лет, кардиологи из Детского кардиологического центра больницы Бениофф при Калифорнийском университете в Сан-Франциско приняли решение провести повторную оценку ее состояния.

3D-печать модели сердца

Саманта Родригес родилась с редким врожденным пороком сердца, при котором кровь перекачивает только один желудочек. В связи с этим еще в очень раннем возрасте она перенесла три операции.

Когда девочке исполнилось 12 лет, кардиологи из Детского кардиологического центра больницы Бениофф при Калифорнийском университете в Сан-Франциско приняли решение провести повторную оценку ее состояния.

Специалисты напечатали на 3D-принтере точную копию сердца девочки — на основе данных 3D-визуализации высокого разрешения — и использовали модель для планирования операции.

Оперативное вмешательство прошло успешно, и качество жизни Саманты значительно повысилось.

Как 3D-печать помогает кардиохирургам >>

Специалисты напечатали на 3D-принтере точную копию сердца девочки — на основе данных 3D-визуализации высокого разрешения — и использовали модель для планирования операции.

Оперативное вмешательство прошло успешно, и качество жизни Саманты значительно повысилось.

Как 3D-печать помогает кардиохирургам >>