Мужчина спас зрение жены благодаря 3D печати: хирург смог спланировать операцию и извлечь менингиому через небольшое отверстие над глазницей
Специалист в области 3D моделирования Майкл Бэлзер использовал свои навыки, чтобы из результатов МРТ создать модель черепа своей жены с опухолью в нем. Затем он загрузил модель на Sketchfab, где нашел хирурга, согласного на операцию. Распечатанная на 3D принтере модель черепа с опухолью позволила хирургу тщательно спланировать операцию и извлечь менингиому через небольшое отверстие над глазницей, в то время как в обычных случаях для этого требуется вскрыть череп и в прямом смысле приподнять мозг. Модель можно покрутить тут.
Майкл Бэлзер лишился работы из-за длительной болезни, после чего создал карьеру в качестве специалиста по 3D моделированию, а также помогал жене, психотерапевту, разработке процедур для лечения игромании.
Его жена, Памела Шаван Скотт, незадолго до лета 2013 года перенесла операцию по удалению щитовидной железы, а летом у неё начались головные боли. Пара отнеслась к этому серьезно: боли могли быть симптомом новых проблем после операции. МРТ показало наличие в черепе за левым глазом опухоли диаметром около трех сантиметров. Неврологи объяснили, что это сущие пустяки, и что нужно только перепровериться через годик. Бэлзеру на месте не сиделось, он решил от опухоли жены избавиться как можно быстрее и занялся поисками альтернативных способов.
Один из способов — прибегнуть к помощи медицинских роботов-хирургов, для чего пришлось бы ехать из Калифорнии в Медицинский Центр Питтсбурга. Получившие результаты МРТ хирурги в этом центре согласились, что Памеле нужна операция.
Бэлзер запросил DICOM файлы с исследованиями черепа жены, чтобы можно было поработать с ними дома. Этот шаг впоследствии сыграл важное значение, когда спустя несколько месяцев Скотт и Бэлзера напугали врачи: опухоль, по их словам, сильно выросла! То есть ситуация была гораздо хуже, чем врачи думали после первого МРТ. Бэлзер уже дома открыл Photoshop, наложил новые DICOM файлы на старые, и понял — радиолог измерил опухоль под другим углом, на самом деле размеры не поменялись.
Бэлзер принялся искать инструменты, которые позволят сделать из DICOM-овских двумерных изображений трёхмерную модель. Цель работы заключалась в создании модели, которая наглядно продемонстрирует расположение и размеры опухоли. В случае с Памелой это была менингиома. Стандартная операция для этой опухоли включает в себя вскрытие черепной коробки пациента, после чего врачам нужно в прямом смысле приподнять мозг — операция очень опасная. Нервы пациента могут быть смещены, так что он может потерять обоняние, вкус или зрение. Возник вопрос: можно ли сделать такую операцию неинвазивной?
Инструменты были найдены. Во-первых, это бесплатная программа InVesalius, созданная исследовательским центром в Бразилии. Программа конвертировала результаты МРТ в DICOM файлах в 3D изображение. Это позволило крутить опухоль и рассмотреть ее со всех сторон. Результат рендера был загружен на Sketchfab, чтобы поделиться им с нейрохирургами по всей стране в надежде найти кого-то, кто согласится на подобную процедуру. Такой хирург нашелся.
Бэлзер использовал свой MakerBot для печати модели черепа. Эту модель хирург использовал, чтобы тщательно спланировать малоинвазивную операцию. Опухоль была извлечена в мае 2014 года через отверстие над глазницей. Нейрохирурги узнали, что опухоль уже начала спутывать оптические нервы, и всего полгода оставалось до потери зрения. За 8 часов врачи извлекли 95% опухоли. Спустя три недели Скотт вернулась к работе.
Сам того не зная, Бэлзер воссоздал технологию для медицинского использования, похожую на Butterfly Network Device: этот сервис включает в себя 3D сканирование и платформу для докторов и пациентов, чтобы делиться результатами через защищенный облачный сервис. Сейчас Бэлзер ведет подкаст All Things 3D, куда часто приглашает докторов в качестве спикеров, и организовал семинар на тему 3D в медицине.
Шесть разработок будущего: контактные линзы для отслеживания уровня глюкозы в крови, кардиостимулятор нового поколения и 3D-органы
Издание Inhabitat обычно рассказывает о технологиях, которые, как им кажется, могут спасти мир. Однако многие ученые, инженеры, компьютерные гении и конструкторы по всему миру занимаются не только глобальными вопросами спасения планеты, но и более приземленными, то есть, иначе говоря, стараются сделать нас здоровее, а нашу жизнь проще. Вот шесть разработок, у которых по мнению Inhabitat есть шансы когда-нибудь спасти нам жизнь.
1. Шприц, останавливающий кровотечение
Если кто-то получает пулевое ранение, быстрое и эффективное оказание медицинской помощи становится вопросом жизни и смерти. Шприц XStat способен остановить кровотечение из артерии за каких-нибудь 15-20 секунд. Губки, которые вводятся в рану, быстро расширяются и останавливают кровь.
Этот шприц разработала компания Revmedx совместно с медиками Сил специального назначения США. Применение технологии планируют расширить и на другие виды ран.
Начиналась разработка шприца для военных целей. На поле боя сложности вызывали ранения в области, в которых рану нельзя пережать, например, крестца и подмышек. Для остановки кровотечения в этих областях не было специальных средств, и Revmedx взялись за решение проблемы. Технология основана на использовании маленьких губок, которые вводятся в рану при помощи аппликатора диаметром 30 или 120 мм, похожего на шприц. Эти губки при контакте с кровью расширяются, останавливают кровотечение в течение 20 секунд и прижимают раны. На каждой губке есть метка, различимая при рентгеновских лучах. Эту же технологию планируют использовать для применения при других видах ран.
Действия XStat хватает примерно на 4 часа, что дает достаточно времени для перевозки пострадавшего и подготовки к операции. У XStat есть свои недостатки: его нельзя применять в области грудной клетки, брюшной полости, ключиц и др.
2. Линзы от Google следят за здоровьем
Google разрабатывает контактные линзы, которые отслеживают уровень глюкозы в крови. В будущем планируется научить их предупреждать своего обладателя, когда уровень сахара поднимается или опускается за допустимый предел.
В линзу встроен миниатюрный сенсор и крошечный беспроводной чип, которые реагируют на изменение уровня сахара в крови.
Уровень сахара можно определять по слезам, на что и обратили внимание в Google. Встроенные сенсоры и чипы располагаются между двумя слоями самой линзы. Светодиодные индикаторы, также встроенные в линзу, будут мигать, когда уровень сахара достигнет опасной отметки. Прототип линзы, об активной разработке которого сообщалось еще в январе 2014 года, должен был фиксировать уровень сахара в крови раз в секунду.
Помимо самой линзы была запланирована разработка приложения, которое будет одновременно сообщать уровень сахара и диабетику, носящему линзы, и его врачу.
3. Татуировки с наночастицами
Людям с диабетом приходится регулярно прокалывать себе пальцы, что неудобно, неприятно, да и метод не очень точный. В MIT нашли альтернативу: за уровнем глюкозы может следить татуировка. Специально разработанными чернилами можно нанести татуировку, а браслет сообщит о неприятностях.
MIT занимается разработкой устройства, которое можно было бы просто носить на себе. Его действие основано на использовании углеродных нанотрубок, которые не разрушаются под действием дневного света, обернутых в полимер, чувствительный к колебаниям сахара. При взаимодействии с глюкозой сенсор будет светиться, что можно зафиксировать при излучении волн ближнего инфракрасного диапазона. Нанотрубки должны входить в состав чернил, а инфракрасное излучение, направленное на татуировку, обеспечит браслет, похожий на наручные часы. Татуировка потребует обновления примерно раз в полгода. И, конечно, требуются тщательные проверки правильности работы этого устройства, так что разработка может занять долгие годы.
4. Дроны скорой помощи
Медицинский дрон может прилететь на помощь за одну минуту и тем самым спасти чью-то жизнь. С собой он может переносить аптечку, дефибрилятор или приспособление для сердечно-легочной реанимации, а также оборудован камерой, которая позволяет медицинским сотрудникам руководить действиями очевидцев.
Дрон избавлен от неприятностей, которые могут подстерегать по дороге к пострадавшему машину скорой помощи. Его зона действия составляет 12 км2. Автор проекта, Алек Момонт, надеется значительно уменьшить количество смертей, наступающих из-за того, что скорая помощь не успевает к пациенту. Грузоподъемность дрона составляет около четырех килограммов, что позволяет доставить на место происшествия необходимый медицинский аппарат. Люди смогут как обычно звонить в скорую, а через минуту к ним прилетит дрон не только с аптечкой, но и с камерой, которая позволяет оператору наблюдать за ситуацией и говорить оказавшимся по близости людям, как помочь пострадавшему в ожидании скорой.
5. Кардиостимулятор нового поколения
Нынешние кардиостимуляторы далеки от совершенства, но новая технология, разработанная Urbana-Champaign в Иллинойсе может изменить будущее устройств, спасающих жизни. Команда разработчиков создала тонкую мембрану, пронизанную сенсорами и электродами. Этот кардиостимулятор будет подходить по размеру каждому конкретному сердцу и поддерживать его работу.
После этапов, на которых использовалась визуализация с высоким разрешением и компьютерное моделирование, на 3D-принтере была создана модель сердца, на которой мембрана была впервые испробована. Затем были проведены тесты на сердце кролика.
По словам разработчиков, кардиостимулятор похож на околосердечную сумку и плотно облегает сердце. Он сможет постоянно следить за электрической активностью сердца, а при необходимости, применяя электрический импульс к нужному участку сердца, останавливать аритмию и предотвращать сердечные приступы.
Разработчики говорят, что работа над кардиостимулятором может быть закончена через 10 — 15 лет.
6. Organovo и 3D-органы
Ежедневно 79 людям пересаживают какой-нибудь орган, и ежедневно же 18 человек умирают, так и не дождавшись своего донора. Компания Organovo, базирующаяся в Сан Диего, чтобы улучшить эту ситуацию, старается разрабатывать технологию 3D-печати для создания человеческих органов. На нынешний день им удалось распечатать маленькую печень.
Компания Organovo известна печатаемыми тканями, которые уже стали широко доступны и получили признание ученых и исследователей. Целью компании является ускорение и удешевление процесса исследований медикаментов. Отпечатанные на 3D-принтере ткани позволяют непосредственно наблюдать, как и насколько эффективно и безопасно проходит лечение тем или иным препаратом, и, конечно же, эти ткани позволяют избежать обсуждения вопроса о том, насколько этичны опыты в этой области над животными.
Теперь, когда создана миниатюрная печень, немного приблизилась перспектива печатать органы для пересадки.
