Слуховые косточки среднего уха - лодыжка, incus и stapes - самые крошечные кости в теле человека. Все трое могут уместиться на копейки, с запасом места. Их задача - передавать звуки из барабанной перепонки в жидкость внутреннего уха. Болезни, несчастные случаи и опухоли могут повредить эти кости, вызывая так называемую «кондуктивную потерю слуха». Средство - это деликатная операция, при которой кости заменяются крошечным протезом. Но операция имеет относительно высокую частоту неудач, от 25 до 50 процентов.
Теперь исследователи из Медицинского центра Университета Мэриленда используют 3D-принтеры для изготовления специально подобранных ушных костей. Они надеются, что эти протезы улучшат существующую технологию и повысят вероятность успеха операции.
Команда, состоящая из рентгенолога и двух докторов уха, горла и носа, взяла косточки у трех трупов человека и удалила средние кости или надрезы. Затем они использовали компьютерный томограф, чтобы сделать снимки промежутков, оставленных разрезами, и разработали крошечные протезы, чтобы соответствовать этим промежуткам. Протезы варьировались всего лишь долями миллиметра, с очень немного разными углами.
Затем исследователи дали четырем различным хирургам три протеза и заставили их угадать, какой из них ушёл в какое ухо. Каждый хирург самостоятельно подбирал протезы к нужным ушам.
«Они сказали, что это не так сложно выяснить», - говорит Джеффри Хирш, профессор радиологии, который руководил исследованием. «Это было почти как у Златовласки - этот протез был слишком тугим в этом ухе и слишком рыхлым в этом ухе, но в этом ухе это просто правильно».
Исследование было недавно опубликовано в журнале 3D Printing in Medicine .
Следующим шагом будет проверка протезов на функциональность с использованием трупов или моделей животных. Они могут управлять вибрацией через протез, чтобы увидеть, как он передает звук.
Оказание протеза на месте (Медицинский центр Университета Мэриленда) Перед тем, как протез будет готов для использования человеком, придется преодолеть некоторые серьезные проблемы. КТ-изображения, использованные для создания протезов, были сделаны с помощью черепов трупа, которые были вырезаны, чтобы включить только часть окружающей кости. Для живого человека с неповрежденным черепом эти изображения могут быть более сложными для достижения.
Тогда есть вопрос материала. Прототипы, использованные в исследовании, были сделаны из полимера, который не одобрен FDA для постоянной имплантации людям. Поэтому команде в конечном итоге нужно будет найти биосовместимый материал. Они также экспериментируют с тем, может ли протез иметь вафлеобразную текстуру, чтобы сделать его основой для стволовых клеток. Тогда, теоретически, протезы могут быть сделаны из настоящей кости, что уменьшит риск отторжения.
В последние годы ряд исследователей использовали 3D-печать для создания внешних ушей или частей ушей. Исследователи из Великобритании и Калифорнии использовали стволовые клетки для выращивания ушей на 3D-печатных платформах для лечения детей с микротией, врожденным пороком развития внешнего уха. Исследователи из Университета Уэйк Форест создают детали внешнего уха с помощью 3D-принтера, используя живые клетки и биоразлагаемые полимеры.
«Различные группы исследователей нацелены на печать частей ушей из-за необходимости совершенствования технологий для пациентов с потерей слуха», - говорит Энтони Атала, директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест.
Атала говорит, что исследование Университета Мэриленда «очень многообещающе, так как эти структуры играют неотъемлемую роль в функции слуха внутри уха».
Роль 3D-печати в регенеративной медицине, конечно, не ограничивается ушами. Исследователи, в том числе Атала и его команда, работают над разработкой технологии 3D-печати для всех видов частей тела, от кожи до костей и почек. В 2012 году исследователи имплантировали 3D-печатную временную дыхательную трубку ребенку, который родился с врожденным дефектом, который вызвал разрушение его бронхов.
«Я действительно думаю, что 3D-печать станет стандартом лечения, когда есть необходимость в протезе, будь то сустав или среднее ухо», - говорит Хирш. «Стандарт обслуживания будет не готовым компонентом, а компонентом, специально разработанным для этого конкретного пациента».
