Бет Рипли побежала по коридору к кардиологу со свежим сердцем в руках.
Показав это ему, он взял его и начал переворачивать, осматривать и проверять. Кардиолог сразу понял, что месяцы планирования должны быть отброшены. Вернуться к доске для рисования.
Речь шла о полноразмерной трехмерной модели реального тикера пациента, снятой с прессов в Бригаме и женской больнице в Бостоне, штат Массачусетс. Рипли, радиолог, наряду с лечащим радиологом Майком Стейгером, создали модель для кардиологической команды после того, как цифровые модели оказались неэффективными для визуализации хирургического доступа. Как только кардиолог получил макет, основанный на данных компьютерной томографии, проблема была ясна как день.
Просто взглянув на модель, он понял, что подход к процедуре, вероятно, придется изменить с минимально инвазивной катетеризации на полномасштабную операцию на открытом сердце. По сути, его команда избежала потенциального осложнения, которое было бы непредсказуемо без физической модели.
Рипли и Татьяна Келил, еще одна врач-радиолог Бригама и женщины, являются частью нового проекта «3D Print For Health», начатого всего пять месяцев назад. Это труд любви, проводимый в свободное время, чтобы стимулировать дискуссии в сообществе биомедицинской 3D-печати. Они также работают со множеством хирургов и рентгенологов в Бригаме и Женской больнице, изучая, как детальные трехмерные модели реальных анатомий пациентов могут помочь уменьшить осложнения после операции и лечения, а также улучшить способность пациентов быть их лучшими сторонниками.
«Мы хотели создать место, где пациенты и исследователи могли бы поделиться идеями о том, как лучше всего использовать 3D-печать в медицине», - говорит Рипли. «В руках правильных людей, это может быть чрезвычайно мощный инструмент».
3D сканирование сердца (3D Print For Health) 
3D сканирование инсульта в мозге (3D Print For Health) 
3D сканирование почки (3D Print For Health) Командой руководят их пациенты и желание изменить ситуацию к ним. Иногда это означает помочь пациенту лучше понять его болезнь или патологию; иногда это помогает хирургу разработать игру для предстоящей процедуры.
«Мы спросили хирургов о том, что держало их ночью», - говорит Келил. «Им нужна была помощь в визуализации анатомии пациента или в сообщении пациенту о процедуре? Мы не хотим печатать модель только потому, что она пригодна для печати - она должна иметь полезность ».
Brigham and Women - не первое медицинское учреждение, использующее 3D-печать таким образом. Медицинские компании используют анатомические модели с 3D-печатью для создания лучших прототипов устройств, включая сердечные клапаны и протезы; Национальный институт здравоохранения поддерживает обмен печатными изданиями, где модели свободно доступны для скачивания. Что отличает усилия Бригама и Женской больницы, так это то, что они разрабатывают и проводят исследования того, как печатные модели перед процедурой помогают сократить время операции и осложнения.
Команда фокусируется на двух процедурах в сочетании с другими врачами в Бригаме и женской больнице - минимально инвазивной замене аортального клапана и роботизированной резекции почечной опухоли, где каждая секунда считается после того, как сосуды зажаты. Наличие 3D-модели аорты пациента до операции позволяет врачам выбрать клапан, который точно подходит; для почек модель дает хирургам лучшую визуализацию локализации опухоли, сводя к минимуму повреждение тканей из-за уменьшения притока крови к органу во время операции.
«С минимально инвазивной заменой клапана, интервенционисты не могут открыть свою грудь и физически измерить клапан, чтобы убедиться, что он подходит», - говорит Рипли. «В настоящее время единственный способ измерить это с помощью 2D-изображения, но даже с лучшими изображениями это не всегда легко».
Работая в тесном сотрудничестве с Джеймсом Уивером и Ахмедом Хосни, экспертами в области 3D-печати с высоким разрешением в Институте биологического вдохновения при Гарвардском университете, команда изучает, насколько точно цифровые данные преобразуются в физические модели, а также как наилучшим образом использовать существующие сканы, чтобы уменьшить облучение пациентов ненужным дополнительным излучением.
Стоматологи занимаются этим годами. Когда вы теряете зубную коронку, они изготовляют замену; все, что не идеально подходит, может повредить окружающие зубы и основную кость. С 3D-печатью команда видит, как персонализированные лекарства набирают популярность.
«Мы действительно заинтересованы в создании специфических для пациента методов лечения», - говорит Хосни. «Мы хотим создать наиболее подходящее для вас решение, в идеале это означает проведение измерений, отправку их производителю медицинского оборудования и получение того, что точно подходит для каждого пациента».
Кроме того, группа считает, что медицинские 3D-модели применяются при общих недугах, а не только для редких или сложных процедур.
Бет Рипли (слева) и Татьяна Келил (справа) рассказывают о том, как на прошлых выходных в Вашингтоне, округ Колумбия, в Вашингтоне, в округе Колумбия, проходила 3D-печать анатомических моделей. 
(3D-печать для здоровья) 
(3D-печать для здоровья) 
(3D-печать для здоровья) 
(3D-печать для здоровья) 
(3D-печать для здоровья) 
(3D-печать для здоровья) 
К Келилу (крайний слева) и Рипли (второй слева) присоединились товарищи по команде Джеймс Уивер (второй справа) и Ахмед Хосни (крайний справа) из Института биологического вдохновения Гарвардского университета. (3D-печать для здоровья) Они создали множество моделей, показывающих эффекты «Топ-10 убийц», чтобы продемонстрировать, как 3D-печать будет полезна для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, рака, ХОБЛ, травм, инсультов, болезни Альцгеймера, диабета, пневмонии и гриппа, заболеваний почек и самоубийств., На недавнем мероприятии National Maker Faire в Вашингтоне, округ Колумбия, участники собрались вокруг стола, подбирая мозги, ступни и сердца, а Рипли, Келил, Хосни и Уивер по очереди объясняли процесс производства моделей и их потенциальные преимущества для здравоохранения.
Команда надеется, что их усилия приведут к конкретному лечению пациента. В качестве примера можно привести Стивена Китинга, исследователя из Массачусетского технологического института, у которого в 2014 году была диагностирована большая опухоль головного мозга. Китинг активно работал с Уивером и Хосни над визуализацией опухоли в 3D, а его хирург Эннио Чиокка попросил их напечатать специально текстурированную копию.
3D-модели были невероятно полезны, помогая Китингу лучше понять масштабы опухоли, и предоставили мощные наглядные пособия для передачи его диагноза его семье, друзьям и коллегам-ученым. Его опыт также помог повысить осведомленность широкой общественности в отношении образовательной силы биомедицинской 3D-печати.
В идеале группа предполагает, что пациент может передавать данные сканирования врачу и иметь модель, сделанную из этого органа или ткани, для любой процедуры. В настоящее время большинство планов страхования не покрывают стоимость производства моделей, но Келил говорит, что если мы продолжим доказывать его полезность в диагностике, лечении и снижении затрат, это может измениться в ближайшем будущем. Сердце, произведенное Рипли, стоило около 200 долларов на материалы и труд.
Как минимум, если пациент заинтересован в приобретении 3D-модели, он должен немедленно запросить цифровые изображения, советует Рипли. Эти изображения могут пригодиться в будущем.
«Пациенты должны иметь доступ к своим данным», - говорит Келил. «Это их собственная анатомия».
Джозеф Мэдсен, адъюнкт-профессор нейрохирургии в Гарвардской медицинской школе и директор программы хирургии эпилепсии в Бостонской детской больнице, также недавно воспользовался физической моделью мозга пациента, на которой он будет оперировать. Он был в состоянии выполнить пробную операцию, которая была сложной процедурой наблюдения на модели.
«Мы еще не совсем готовы для рутинного использования в хирургии, но мы должны продолжать работать над этим каждый день», - говорит Мэдсен. Он думает, что для зрелости практики потребуется некоторое время.
У Мэдсена есть особое понимание мира трехмерного моделирования: будучи старшеклассником, его самый первый научный руководитель был аспирантом в области компьютерных наук в Юте, который экспериментировал с компьютерной анимацией. В то время, в начале 70-х годов, это было совершенно новое использование вычислительной мощности, в то время как компьютеры все еще были медлительными бегемотами. Спустя почти два десятилетия советник Мэдсена Эд Кэтмалл стал одним из основателей студии Pixar Animation.
«У Эда было видение трехмерных объектов, которые можно было бы использовать в развлечениях, и между тем и созданием « Истории игрушек » прошло еще 20 лет , - говорит Мэдсен. «Важно то, как будет реализовано приложение [3D-печати]. Это то, что вы делаете с этим, как вы манипулируете этим. Я очень за расширение этой технологии, но она потребует от хирургов много действительно вдумчивой оценки и полезности ».
