Докторант Таллинского технологического университета украинец Ярослав Головенько смоделировал и напечатал уникальную решетчатую структуру, которую вживили 29-летней Карин Калев вместо удаленной кости. Благодаря этому Карин не только избежала ампутации, но сможет ходить и даже бегать
.Ранее «ФАКТЫ» рассказывали о разработке ученых Сумского государственного университета, которые на 3D-принтере распечатали протез руки, выполняющий команды мозга.
О том, что правая нога Карин Калев (на фото в заголовке) из Таллина воспалена и требует немедленного лечения, женщина даже не догадывалась. Она просто-напросто подвернула лодыжку и, как ей тогда казалось, отделалась синяком. У Карин поначалу ничего не болело. Но когда женщина обратилась к врачу, ее состояние было настолько тяжелым, что потребовалась реанимация.
— У нашей пациентки и раньше были проблемы с костями и суставами на фоне сахарного диабета, — рассказывает «ФАКТАМ» ортопед, ведущий врач Восточно-Таллинской центральной больницы Дмитрий Кулак. — Например, однажды она сломала кость пятки, пришлось делать операцию, а потом еще долго лечиться. А когда подвернула голеностоп, не обратила на травму особого внимания. Как и у многих других людей, страдающих диабетом, болевых ощущений у нее сначала не было, и Карин не почувствовала, что началось воспаление. Это ведь в человеческой натуре: не болит — значит, к врачу идти не нужно. Тем временем у нее развилась бактериальная инфекция в кости. К нам она обратилась уже в очень тяжелом состоянии, когда начался сепсис.
Карин сразу же забрали в реанимацию. Чтобы спасти ее ногу, врачам пришлось удалить четыре сантиметра таранной кости, очистить поверхности суставов и залить туда специальный ортопедический цемент с антибиотиком. А когда воспаление прошло, перед ортопедами встал вопрос: что делать дальше?
Читайте также: «Часть лица, „съеденного“ опухолью, мне отпечатали… на специальном принтере»
— Сначала мы пытались заказать специальные цельные импланты, которые можно было бы поставить на место удаленной кости, — продолжает Дмитрий Кулак. — Но оказалось, их уже сняли с производства. Слишком редко они нужны, и получается, производить их нерентабельно. Что было делать? Не гвоздем же две кости скреплять между собой — там было пространство, которое требовалось чем-то заполнить. Есть, конечно, известная в медицинской практике технология сращивания пяточной кости с большой берцовой, но из-за этого нога уменьшилась бы как минимум на четыре-пять сантиметров, что привело бы к хромоте. Этого хотелось избежать. И вдруг мне в голову пришла идея, что недостающий участок ноги можно было бы… напечатать на 3D-принтере. В мире было несколько подобных случаев, но в Эстонии такого еще никто не делал. Я обратился в лабораторию Таллинского технологического университета, которая специализируется на 3D-принтинге металлических структур, и специалисты, среди которых был докторант из Украины Ярослав Головенько, согласились взяться за эту работу — изготовить так называемый спейсер (от английского space — пространство), то есть решетчатую структуру, которая заполняет пространство между костями.
В Таллинском технологическом университете работают несколько молодых украинских ученых. Один из них — выпускник Киевского политехнического института, уроженец Дубно Ривненской области Ярослав Головенько. Еще на шестом курсе инженерно-физического факультета КПИ Ярослав мечтал продолжить учебу за границей и получить международный опыт. Несколько раз подавал документы на стажировку в европейские и американские компании, которые занимались материаловедением и инженерией — то есть именно тем, на чем специализировался Ярослав. Но зарубежные компании не спешили брать на стажировку украинского студента. А в 2015 году, когда в Политехнический институт с презентационной программой приехали представители эстонских вузов, Ярослав загорелся идеей стать докторантом одного из них — Таллинского технологического. Он блестяще прошел собеседование, победил в конкурсном отборе, и его приняли в аспирантуру. Из нескольких предложенных тем для работы он выбрал 3D-печать, заслуженно считая ее передовой технологией с большим будущим.
— Наша исследовательская группа занимается 3D-печатью из разных материалов, в том числе из металла, керамики, сплавов, — объясняет докторант Таллинского технологического университета Ярослав Головенько. — Часто она используется, когда нужно изготовить небольшую партию изделий и нерентабельно запускать для этого производство, делать пресс-формы, настраивать оборудование. 3D-печать из металла популярна в аэрокосмической сфере и, конечно, в медицине. Например, на 3D-принтере можно напечатать идеально подходящие зубные имплантаты, совершенно точно повторяющие форму зубов пациента. Или вот такой спейсер, который нам предстояло сделать для Карин.
Читайте также: «Сосуд сердца для малышки хотим вырастить сами»: в Украине будут создавать искусственные органы из плаценты
Изготовить цельную решетчатую структуру такой сложной формы невозможно другими способами. А если использовать цельный кусок металла, вставленный в кость, со временем он бы стирал и разрушал костную ткань, так как гораздо плотнее и тверже. Это одна из причин, почему у цельнометаллических имплантатов ограниченный срок эксплуатации. А наша титановая решетчатая структура будет служить вечно, ведь по плотности и свойствам она похожа на человеческую кость. Кроме того, благодаря тоненьким перепонкам у костной ткани есть возможность прорастать сквозь пустоты и образовывать крепчайшую монолитную конструкцию.
— Я отдал в лабораторию Таллинского технологического университета все параметры, размеры и схему того, что мне нужно было распечатать, а также ссылки на подобные работы, которые проводились в мире, — говорит Дмитрий Кулак. — Сначала мне показали проект в электронном виде. Его нельзя было потрогать, зато, как в компьютерных играх, можно было что-то поменять, подогнать, модифицировать. В общем, поиграться с ним, довести до ума. И только потом распечатать.
— Много времени ушло на изготовление и печать 3D-кости? — спрашиваю у Ярослава Головенько.
— Примерно полтора месяца на все — разработку, моделирование и печать. Я моделировал, а мой научный руководитель Лаури Колло совершенствовал, так как по мере изготовления спейсера вносилось много изменений. Потом Колло еще предстояла очень кропотливая работа — удаление поддерживающих элементов, которые нужны были только для процесса печати. Когда мы отдали нашу работу хирургу, оказалось… что ее нужно переделывать. Ведь чтобы спейсер идеально подошел пациентке, требовалось бы удалить еще кусочек кости. Мы несколько изменили модель и напечатали еще раз. На этот раз она отлично подошла.
Читайте также: К протезу я привыкал на разбитых тротуарах и в метро, — ветеран АТО
— Сколько стоит такая распечатанная 3D-кость?
— В этом конкретном случае все работы были проведены бесплатно. Но я думаю, что цена может варьироваться от двухсот до тысячи долларов — в зависимости от сложности имплантата. Это недорого. Спейсер позволил женщине встать на ноги и вести полноценный образ жизни. К тому же, повторюсь, он не требует обслуживания или замены.
— Когда мне предложили напечатать кость на 3D-принтере, я согласилась, потому что никаких других вариантов спасти ногу у меня не было, — рассказала Карин Калев журналистам «1+1». — Кстати, я не знала, что кость ноги для меня изготовили украинские ученые…
— Наша пациентка доверяла нам, хотя и понимала, что определенные риски есть, — уточняет Дмитрий Кулак. — Во-первых, любое оперативное вмешательство — вещь рискованная, во-вторых, конкретно эта операция и для меня, и для сотрудников лаборатории первая. Но Карин согласилась — она понимала, что иначе ее может ждать ампутация. Операция длилась пять часов и прошла благополучно. Сейчас Карин дома, приезжает к нам наблюдаться, сдавать анализы. Ходит пока с ортезом — специальным приспособлением, фиксирующим ногу. И то, что внешне одна ее нога слегка отличается от второй, Карин не смущает. Она счастлива, ведь теперь может спокойно ходить, наступая на полную стопу, а не передвигаться на инвалидной коляске или с костылями. Если следующее обследование покажет такую же положительную динамику, то Карин сможет нагружать больную ногу по полной программе.
— Я чувствую себя намного лучше, — радуется Карин Калев. — Нога совсем не болит. Наконец исполню свою мечту — поступлю в университет, стану логопедом и буду работать с детками.
— Я тоже рад за Карин и доволен, что первая в Эстонии подобная операция прошла успешно, — говорит Дмитрий Кулак. — И хотя теперь я знаю, что 3D-печать — отличное решение для данных ситуаций, надеюсь, что в будущем мне не придется его применять. Просто потому, что не будет пациентов с такими сложными случаями.
Ранее «ФАКТЫ» сообщали, что уже изобретен 3D-принтер, который печатает новую кожу всего за несколько минут. А израильские ученые впервые напечатали на 3D-принтере живое сердце.