Młodą pacjentkę Kliniki Neurochirurgii Dziecięcej Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Krakowie czekała operacja wycięcia większej części guza mózgu, który znajdował się w trudnym do operowania miejscu w obrębie hipokampa. Na podstawie obrazowania z rezonansu magnetycznego przygotowano model mózgowia pięcioletniej pacjentki, który następnie został wydrukowany na drukarce 3D w technologii Stratasys PolyJet.
Projekt rekonstrukcji mózgu zrealizowali: Paweł Ozga (pracownik Wydziału Architektury Wnętrz krakowskiej Akademii Sztuk Pięknych i wolontariusz fundacji e-Nable Polska), Krzysztof Grandys (lekarz anestezjolog i założyciel fundacji e-Nable Polska) oraz zespół lekarzy z Kliniki Neurochirurgii Dziecięcej Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Krakowie.
To pierwszy tego typu wydruk 3D na świecie wykonany na podstawie autentycznego przypadku służący do celów diagnostycznych, gdzie kolory gradientu traktów są zgodne z formą opisu radiologicznego.
Projekt VictoriA
Młodą pacjentkę czekała bardzo ważna operacja wycięcia guza mózgu ulokowanego w dolnej podstawie hipokampa (jest to miejsce gdzie łączą się obie półkule mózgu). Wydruk z drukarki 3D Stratasys J55 Prime został wykorzystany do analizy jednostki chorobowej oraz do weryfikacji wcześniej postawionej diagnozy. Wydrukowane w środku modelu barwne nici to graficzna reprezentacja wyników badań DTI (tensora dyfuzji), zwanych inaczej „połączeniami nerwowymi” lub traktami. W tym wypadku są to trakty odpowiedzialne za czucie oraz motorykę ciała (trakty czuciowo-ruchowe). Ich przebieg jest istotny z powodu możliwości uszkodzenia ich w trakcie zabiegu.
W głębi modelu kolorem czerwonym oznaczono położenie guza oraz jego kształt. Zaprojektowana kolorystyka ma wartość diagnostyczną i ułatwia lekarzom analizę badania radiologicznego mózgu. Dodatkowo model został zaprojektowany w sposób umożliwiający pokazanie istoty szarej (kory mózgu) oraz białej (występującej wewnątrz kory mózgowej) w formie osobnych półkul. Dzięki tym informacjom lekarze mogli upewnić się przed wejściem na salę, jak poprowadzić operację oraz czy nie uszkodzą krytycznych części mózgu.
Nowoczesne technologie i druk 3D w medycynie
Leczenie guza mózgu pięcioletniej pacjentki wymaga specjalistycznej wiedzy, umiejętności oraz doświadczenia. Ze względu na położenie guza w obrębie prawej strony hipokampa, zdecydowano się na leczenie chirurgiczne poprzez subtotalną resekcję guza, czyli wycięcie jak największej jego części. Przed przystąpieniem do operacji zespół lekarzy postanowił wesprzeć się nowoczesnym sposobem obrazowania z użyciem badania DTI-MRI (tzw.: traktografii). Badanie rezonansem magnetycznym wykonano na urządzeniu General Electric – Sigma HDxt. Użyta sekwencja badania strukturalnego: T1 3D FSPGR IR, grubość przekrojów 2mm, sekwencja DTI wykonana w 25 kierunkach.
Segmentacją, czyli procesem przekształcenia płaskich obrazów na model 3D, modelowaniem oraz obróbką zajął się Paweł Ozga, pracownik Wydziału Architektury Wnętrz Akademii Sztuk Pięknych im. Jana Matejki w Krakowie. Proces segmentacji polegający na odseparowaniu i konwersji płaskich obrazów uzyskanych z badania (rezonansem magnetycznym) do cyfrowego modelu mózgu oraz usunięciu zbędnych danych został przeprowadzony w rosyjskim oprogramowaniu Inobitec.
Na koniec przygotowany do druku 3D model mózgu został wydrukowany w technologii PolyJet na drukarce 3D Stratasys J55 Prime. Multimateriałowa technologia drukowania 3D Stratasys PolyJet umożliwia wykonanie bardzo realistycznych i precyzyjnych modeli anatomicznych. Urządzenie drukuje z żywic fotopolimerowych utwardzanych światłem UV.
Pojedyncza warstwa materiału ma zaledwie 18 mikrometrów (0,018 mm) grubości. Drukarka 3D J55 Prime wykorzystuje kolory z palety barw CMYK oraz Pantone. Wielokolorowe i przezroczyste modele powstają jako jeden wydruk, dlatego też nie ma konieczności lakierowania czy późniejszego łączenia innych materiałów dla uzyskania tak realistycznych efektów.
Modele przedoperacyjne z drukarki 3D
Technologia druku 3D umożliwia uzyskanie skomplikowanych geometrycznie modeli, których nie dałoby się wyprodukować innymi metodami lub byłoby to bardzo kosztowne. Dla lekarzy niezmiernie istotna jest dokładność odwzorowania anatomii pacjenta, dlatego w pierwszej kolejności wykonuje się badanie obrazowe (np.: rezonans magnetyczny, tomografia komputerowa i inne).
Zastosowanie wielokolorowej technologii PolyJet umożliwiło odwzorowanie na modelu sieci neuronów – tzw. traktów czuciowo-ruchowych. Ich precyzyjne oznaczenie pozwoliło zweryfikować postawioną diagnozę, a także umożliwiło sprawdzenie, na jakie trakty uciska guz i ostatecznie potwierdziło założenia lekarzy ustalone na podstawie wykonanego wcześniej badania rezonansem magnetycznym.
Wykorzystanie takich wydruków 3D w medycynie daje lekarzom niespotykane dotąd możliwości „zajrzenia” do środka modelu i ujrzenia informacji, których podgląd wcześniej był dostępny jedynie na ekranie komputera. Chirurdzy planujący operację mogą zapoznać się z występującą patologią przed wejściem na salę oraz skonfrontować zaplanowany sposób leczenia, co pozwala na zmniejszenie ryzyka popełnienia błędów. Dzięki temu lekarze skracają czas zabiegu, zmniejszają użycie środka znieczulającego, zapewniają większą skuteczność leczenia oraz bezpieczeństwo pacjenta. A to przekłada się na krótszy czas hospitalizacji i drastycznie obniża koszt leczenia.
Spektakularnie wyglądający model mózgu pięcioletniej dziewczynki może kojarzyć się z abstrakcyjnym dziełem sztuki rodem z Akademii Sztuk Pięknych. Tak naprawdę jednak tego typu modele wydrukowane na podstawie obrazowania MR służą lekarzom do ratowania ludzkiego życia.
Pomyśleliśmy, że przyda ci się nasz poradnik
Porównujemy w nim drukarki, żeby ułatwić ci podjęcie decyzji
o wdrożeniu druku 3D dopasowanego do twojej firmy.
Z myślą o tym stworzyliśmy “Porównanie drukarek 3D. Uniwersalny przewodnik użytkownika”.
Nasz przewodnik pomoże ci w procesie decyzyjnym. To użyteczny materiał, który będziesz mógł przedstawić na zarządzie lub przed komitetem zakupowym. Pomaga ocenić technologie i drukarki 3D pod względem szeregu przydatnych kryteriów.
Co znajdę w poradniku?
- Opisy cech charakterystycznych technologii druku 3D.
- Porównanie drukarek 3D różnych producentów według segmentów rynku.
- Porównanie technologii druku 3D.
- Case study zakupu drukarki 3D.
Podsumowanie
Zespół lekarzy z Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Krakowie wykorzystał model mózgu wydrukowany w technologii 3D do diagnostyki 5-letniej pacjentki z guzem zlokalizowanym w obrębie hipokampa.
Model stworzono na podstawie obrazów z rezonansu magnetycznego i wydrukowano na drukarce Stratasys J55 Prime w technologii PolyJet, co umożliwiło precyzyjne odwzorowanie struktur anatomicznych oraz połączeń nerwowych. Kolorowe oznaczenia na modelu przedstawiały trakty czuciowo-ruchowe oraz lokalizację guza, co pomogło chirurgom w planowaniu operacji i minimalizacji ryzyka uszkodzenia ważnych obszarów mózgu.
Projekt został zrealizowany przez Pawła Ozgę z Akademii Sztuk Pięknych w Krakowie, lekarza anestezjologa Krzysztofa Grandysa oraz zespół neurochirurgów dziecięcych. Jest to pierwszy na świecie przypadek wykorzystania takiego modelu 3D do celów diagnostycznych z zachowaniem zgodności kolorów gradientu traktów z opisem radiologicznym.
Wykorzystanie druku 3D w medycynie pozwala na lepsze przygotowanie do skomplikowanych zabiegów, zwiększając ich bezpieczeństwo i skuteczność.
Prześlij formularz, nasz konsultant skontaktuje się z tobą w ciągu 15 minut
