Beth Ripley futott végig a folyosón a kardiológus felé, friss szívvel a kezében.
Megmutatta neki, és elvette, és kezdett átadni, ellenőrizve és vizsgálva. A kardiológus azonnal felismerte, hogy a tervezés hónapjait félre kell vetni. Vissza a rajztáblához.
A szóban forgó szív a beteg tényleges tickerének teljes méretű 3D-s modellje volt, amely a massachusettsi Bostoni Brigham- és Női Kórház sajtológépeinél volt. Ripley, a radiológus, valamint a részt vevő radiológus, Mike Steigner, elkészítette a kardiológiai csoport modelljét, miután a digitális modellek nem voltak hatékonyak a műtéti megközelítés megjelenítésében. Miután a kardiológus a CT-vizsgálatok adatai alapján makettre kezdett, a probléma nap mint nap nyilvánvalóvá vált.
A modell áttekintésével rájött, hogy az eljárás megközelítését valószínűleg a minimálisan invazív katéterezésről a teljes körű nyitott szívműtétet kell átváltani. Valójában csapata elkerülte a lehetséges komplikációkat, amelyeket a fizikai modell nélkül nem lehetett előre látni.
Ripley és Tatiana Kelil, a Brigham és a nők radiológusa, a 3D Print For Health nevű új erőfeszítés részei, amelyet csak öt hónappal ezelőtt kezdtek el. Ez a szeretet munkája, amelyet szabadidejükben folytatnak annak érdekében, hogy ösztönözzék a biomedicinális 3D nyomtatás közösségében zajló vitákat. A Brigham és a Női Kórházban több sebészekkel és radiológusokkal is dolgoznak, és tanulmányozzák, hogy a betegek valós anatómiáinak részletes 3D modelljei hogyan tudják csökkenteni a műtét és kezelés okozta szövődményeket, és javítják a betegek képességét arra, hogy saját maguk legjobb támogatói legyenek.
"Olyan helyet akartunk építeni, amelyen a betegek és a kutatók megoszthatják ötleteiket arról, hogyan tudjuk a legjobban használni a 3D nyomtatást az orvostudományban" - mondja Ripley. "A megfelelő emberek kezében rendkívül hatékony eszköz lehet."
Szív 3D-s letapogatása (3D nyomtatás az egészségért) 
Agyi stroke 3D vizsgálata (3D Print For Health) 
Vese 3D vizsgálata (3D nyomtatás az egészségért) A csapatot a betegek motiválják és a vágy, hogy valódi változást hozzanak számukra. Néha ez azt jelenti, hogy segít a betegnek jobban megérteni betegségét vagy patológiáját; néha segít a sebésznek egy szorosan koreográfált játék-készítés kidolgozásában egy közelgő eljáráshoz.
"Megkérdeztük a sebészeket, hogy mi tartja fel őket éjjel" - mondja Kelil. „Szüksége van-e segítségre a páciens anatómiájának megjelenítésében vagy az eljárás közlésében a beteggel? Nem akarunk modellt kinyomtatni, csak azért, mert nyomtatható - ennek segédprogramnak kell lennie. ”
A Brigham and Women nem az első olyan egészségügyi intézmény, amely ilyen módon használja a 3D nyomtatást. Az orvosi ellátó társaságok 3D-s nyomtatott anatómiai modelleket használnak az eszközök jobb prototípusainak megtervezésére, ideértve a szívszelepeket és a protéziseket; a Nemzeti Egészségügyi Intézetek nyomtatási csereprogramot tartanak fenn, ahol a modellek szabadon letölthetők. A Brigham és a Női Kórház erőfeszítései különböznek az a tény, hogy tanulmányokat készítenek és futtatnak arról, hogy az eljárás előtti nyomtatott modellek hogyan változtatják meg a műtét idejét és a szövődményeket.
A csapat a Brigham és a Női Kórház többi orvosával együtt két eljárásra összpontosít - egy minimálisan invazív aorta szeleppótlásra és egy robot által támogatott vesedaganat-reszekcióra, ahol minden második a véredények befogása után számít. A beteg aortájának 3D-s modellje a műtét előtt lehetővé teszi az orvosoknak, hogy pontosan illeszkedő szelepet válasszanak; egy vese esetében a modell jobb sebzést ad a sebészeknek a tumor helyéről, minimalizálva a szövetek károsodását a műtét során a szervbe történő csökkent véráramlás miatt.
"A minimálisan invazív szelepcsere mellett az intervenciós orvosok nem nyitják meg a mellkasukat, és fizikailag megmérik a szelepet, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy illeszkedik-e" - mondja Ripley. "Jelenleg ez a mérés egyetlen módja egy 2D-s kép, de még a legjobb képek esetén sem mindig könnyű."
Szoros együttműködésben James Weaverrel és Ahmed Hosny-vel, a Harvard Egyetem Wyss Biológiailag Inspirált Mérnöki Intézet nagy felbontású 3D nyomtatás szakértőivel, a csoport megvizsgálja, hogy a digitális adatok pontosan hogyan alakulnak át fizikai modellekbe, és hogyan lehet a lehető legjobban kihasználni meglévő vizsgálatok a betegek szükségtelen kiegészítő sugárzásnak való kitettségének csökkentésére.
A fogorvosok évek óta csinálják. Ha elveszíti a foga koronáját, akkor pótlást készítenek; bármi kevésbé, mint egy tökéletes illeszkedés, károsíthatja a környező fogakat és a csontot. A 3D-s nyomtatás révén a csapat látja, hogy a személyre szabott orvostudomány elindul a mainstreamben.
„Nagyon érdekli a beteg-specifikus kezelések létrehozása” - mondja Hosny. "Szeretnénk létrehozni az Ön számára legmegfelelőbb megoldást, és ideális esetben ez azt jelenti, hogy elvégzik a méréseket, eljuttatják azokat az orvostechnikai eszközök gyártójához, és visszaadnak valamit, amely pontosan illeszkedik az egyes betegek számára."
És a csoport úgy gondolja, hogy az orvosi 3D modelleknek közös betegségeik vannak alkalmazásai, nemcsak a ritka vagy bonyolult eljárásokhoz.
Beth Ripley (balra) és Tatiana Kelil (jobbra) elmagyarázza az anatómiai modellek 3D nyomtatásának folyamatát a múlt hétvégén, Washington DC-ben (Országos Maker Tündér) résztvevőknek (3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
(3D nyomtatás az egészségért) 
Kelilhez (balról balra) és Ripleyhez (balról második) csatlakoztak a csapattársak, James Weaver (jobbról a második) és Ahmed Hosny (szélsőjobb) a Harvard Egyetem Wyss Biológiailag Inspirált Mérnöki Intézetéből. (3D nyomtatás az egészségért) Kialakítottak egy sor modellt, amely bemutatja a „Top 10 gyilkos” hatásait, hogy bemutassák, hogy a 3D-s nyomtatás hogyan használható fel a szív- és érrendszeri betegségek, rák, COPD, trauma, stroke, Alzheimer-kór, cukorbetegség, tüdőgyulladás és influenza, vesebetegség és öngyilkosság megközelítéséhez. . A nemrégiben, Washington DC-ben megrendezett Nemzeti Maker-tündérnél a résztvevők a kijelző asztal körül hámoztak, és az agyaikat, a lábaikat és a szívüket vették fel, míg Ripley, Kelil, Hosny és Weaver felváltva magyarázta a modellek készítésének folyamatát és az egészségügyi ellátás lehetséges előnyeit.
A csapat reméli, hogy erőfeszítéseik a beteg-specifikus kezeléshez vezetnek. Például Steven Keating-re, az MIT kutatójára utalnak, akit 2014-ben nagy agydaganat diagnosztizáltak. Keating aktívan együttműködött Weaver-rel és Hosny-val a daganat 3D-s megjelenítésében, míg sebészete, Ennio Chiocca arra kérte őket, hogy nyomtassanak ki egy speciális textúrájú másolatot.
A 3D-s modellek hihetetlenül hasznosak voltak abban, hogy Keating-nak jobban megértse a daganat terjedelmét, és hatékony vizuális segédeszközökkel szolgáltak a diagnózis kommunikációjához családja, barátai és tudományos munkatársai között. Tapasztalata elősegítette a nyilvánosság figyelmének felkeltését az orvosbiológiai 3D nyomtatás oktatási erejével kapcsolatban.
Ideális esetben a csoport úgy látja, hogy a beteg képes beolvasni az adatokat orvoshoz, és elkészít egy modellt ebből a szervből vagy szövetből - bármilyen eljáráshoz. Jelenleg a legtöbb biztosítási terv nem fedezi a modellek előállításának költségeit, de Kelil szerint, ha folytatjuk a diagnosztika, a kezelés és a költségcsökkentés hasznosságának bizonyítását, akkor a közeljövőben megváltozhat. A Ripley szívében előállított szív körülbelül 200 dollárba kerül anyagokból és munkaerőből.
Legalább, ha a beteg érdekel egy 3D-s nyomtatott modell megszerzése, akkor azonnal kérnie kell a digitális képeket - tanácsolja Ripley. Ezek a képek hasznosak lehetnek az úton.
"A betegeknek hozzáférni kell a saját adataikhoz" - mondja Kelil. "Ez a saját anatómiája."
Joseph Madsen, a Harvard Medical School idegsebészeti egyetemi docens és a Bostoni Gyermekkórház epilepsziás műtéti programjának igazgatója a közelmúltban szintén kihasználta a beteg agyának fizikai modelljét, amelyen működni fog. A műtétet szárazon futtatta, amely bonyolult nyomon követési eljárás volt a modellben.
"Még nem vagyunk ott a szokásos műtéti célokra, de mindennap dolgoznunk kell rajta" - mondja Madsen. Úgy gondolja, hogy időbe telik, amíg a gyakorlat éretté válik.
Madsennek speciális ismerete van a 3D-s modellező világról: Magas iskoláztatóként az első laboratóriumi tanácsadója egy számítógépes tudományok doktori hallgatója volt Utahban, aki számítógépes animációval kísérletezett. Abban az időben, a 70-es évek elején, ez a számítástechnika mélységes új felhasználása volt, abban az időben, amikor a számítógépek még mindig lassú behemótok voltak. Közel két évtizeddel később, a Madsen tanácsadója, Ed Catmull társalapítója a Pixar Animation Studiosnak.
"Ednek látványa volt a szórakoztatásban használható 3D-s tárgyakról, és a Toy Story elkészítése között még 20 év telt el" - mondja Madsen. „Ami a [3D nyomtatás] alkalmazásának elképzelését illeti, fontos. Ez az, amit csinálsz vele, hogyan manipulálod. Nagyon támogatom a technológia kibővítését, de ehhez nagyon sok átgondolt értékelés és hasznosság szükséges a sebészek részéről. ”
