На сегодняшний день аддитивные технологии успешно применяются в медицине, косметологии, стоматологии и других сферах здравоохранения. 3D-печать - один из самых экономически доступных способов получения какого-либо изделия, макета или прототипа. А благодаря тому, что технологии не стоят на месте и постоянно развиваются, появляются новые методики и области использования 3D-оборудования.
О разрабатываемой методике с применением 3D-технологий в области челюстно-лицевого протезирования с целью повышения качества жизни людей, а также в помощь специалистам, помогающим пройти пациенту этот непростой реабилитационный путь, минимизировать сложности и сократить сроки изготовления конструкций, нам рассказал доктор медицинских наук, директор института цифровой стоматологии РУДН, Президент Ассоциации цифровой стоматологии - Самвел Владиславович Апресян.
на фото: Самвел Владиславович Апресян
Наша цель: повысить качество жизни пациентов и уровень лечения
Одним из основных направлений научной деятельности института на сегодня является челюстно-лицевое протезирование. В результате различных факторов, таких как военные конфликты, врожденные дефекты, онкозаболевания и др., человек приобретает дефекты лица, в частности носа, ушей, глаз.
С осени 2022 года мы большой командой специалистов активно работаем в направлении повышения уровня лечения и улучшения качества жизни таких пациентов, в чем успешно нам помогают аддитивные технологии.
Разработанная нами методика лечения затрагивает не только эстетическую сторону, но и функциональную тоже. Например, у пациента с дефектом носовой полости идет сообщение с полостью рта, нарушается функция жевания. У таких пациентов зачастую появляются и психосоматические нарушения.
Адаптация таких пациентов требует не только медицинских, но и психологических подходов. И в целом, реабилитация этих людей является крайне сложной врачебной задачей. На сегодняшний день в России существует ряд специалистов, которые усиленно занимаются ортопедической реабилитацией дефектов пациентов челюстно-лицевой области. Но в большинстве случаев она проходит аналоговым способом, пациенту после операции снимают оттиск с зоны дефекта и далее через несколько недель изготавливают протез, который пациент носит на протяжении жизни и за которым требуется очень тщательный, гигиенический уход.
Оттиск лица изготавливают с помощью силиконовой массы либо гипса. Но в нашем случае, мы можем получить полноценное 3D отображение лица для дальнейшей работы без непосредственно физического контакта с пациентом методом 3D-сканирования, либо с помощью компьютерной томографии.
Перед нашей командой одновременно встало несколько задач
Разработка 3D-программы по моделированию дефектов лица
На данный момент мы находимся в активной стадии разработки ПО, аналогов которому нет в мире. Одно из преимуществ нашего ПО состоит в том, что мы индивидуально моделируем протез под каждого пациента. Помимо автоматического моделирования конструкции непосредственно в самой программе, каждому специалисту доступна ручная корректировка трехмерного объекта, что дает возможность максимально индивидуализировать конструкцию.
на фото: пример 3D-моделирования в ПО
Помимо возможностей моделирования дефектов ПО содержит еще ряд уникальных функций, о которых мы заявим чуть позже. Таким образом, мы не только поможем врачам в реабилитации этой категории людей, но и в значительной степени облегчим страдания пациентов. Потому как получение оттиска лица - крайне затруднительная задача, и пациенты испытывают серьезный дискомфорт. В дальнейшем мы планируем подключать активную работу нейронных сетей, в чем конкретно это будет заключаться, пока рассказать не могу.
Разработка материала
Помимо разработки ПО, очень актуально стоит вопрос, из чего изготавливать эти протезы. На сегодня все изготавливается ручным аналоговым методом и не существует материала, из которого можно было бы изготовить лицевой протез при помощи 3D-печати. Первостепенной нашей задачей была разработка конструкционного материала для изготовления иммедиат (временных протезов). Т.к. это очень актуально при планировании лечения перед и непосредственно в день хирургической операции, когда пациенту провели резекцию носа, ушей, части челюсти, ему не нужно ждать 3-5 недель, пока изготовят протез, в этот же день ему надевают временный.
Совместно с HARZ Labs мы разработали материал для изготовления временных конструкций, добились его уникальных физико-механических свойств. На данный момент материал проходит микробиологические и физико-механические исследования. Но мы уже можем заявить, что этот материал является уникальным в своем роде по характеристикам, мягкости, цветовым показателям.
на фото: напечатанный образец протеза Нос
на фото: напечатанный образец протеза Ухо
Остается ряд открытых вопросов, над которыми мы с командой активно работаем
- Фиксация таких протезов. Одно дело напечатать протез, а другое, как его зафиксировать. В активной стадии сейчас находится разработка уникального адгезионного клея, который не имеет аналогов в России, это будет первая отечественная разработка для фиксации лицевых протезов.
- Гигиена протезов. Мы хотим упростить задачу по уходу и гигиене протезов и разработали 2 очищающих средства с антисептическими свойствами, которые можно использовать в ежедневном уходе.
На фото: образцы средств гигиены протезов
У нас получается целая линейка продуктов для челюстно-лицевого протезирования, которую мы в ближайшее время анонсируем для врачебного сообщества. Каждый этап наших разработок патентуется, и на сегодняшний день мы получили 6 патентов на свои изобретения.
В чем метод 3D-печати так исключительно хорош?
Да, задач и планов много, и теоретически мы всегда можем использовать технологию фрезерования, но тогда идет резкое ограничение по материалам и по объему фрезерованного конечного продукта.
Для наших целей подходит исключительно метод 3D-печати, и не только с точки зрения получения и удовлетворения по всем потребностям конечного продукта, но и с учетом экономической целесообразности. Применяя аддитивные технологии, мы не только упрощаем процесс и улучшаем качество жизни пациентов и труд специалистов, но и в конечном итоге мы сможем привести к значительному снижению себестоимости протеза.
Имея собственную лабораторию, мы можем печатать на разных моделях 3D-принтеров. Мы активно используем 3D-принтеры Phrozen и FormLabs, но вопрос заключается в том, какой из принтеров может наиболее адаптивно работать с разработанными нами материалами. И в нашем случае принтер Phrozen Sonic Mini 8K наиболее успешно справляется с этой задачей.
на фото: Самвел Владиславович Апресян в лаборатории
При планировании лечения мы можем работать в двух направлениях:
1. Мы активно начинаем работать при планировании протезирования еще до хирургического вмешательства, определяя не только зону протезирования (отсекаемых тканей), но и планируя наперед, какой мы можем изготовить протез. А в день операции у пациента уже будет готов временный протез, который он сможет надеть и тем самым не испытывать психологическую травму и дискомфорт которые он испытывает на протяжении нескольких недель, пока ждет конструкцию.
2. Изготовление протеза сразу после операции путем получения трехмерного скана лица, или при помощи компьютерной томографии. Вариант с КТ будет самым распространенным, т.к. не у всех специалистов есть 3D-сканеры в работе.
Снимок челюстно-лицевой области будет импортироваться в наше ПО, далее будут выделяться зоны дефекта с возможностью подбора наиболее оптимального варианта для этой зоны лица из встроенной библиотеки. При необходимости, можно провести корректировки с учетом индивидуальных особенностей пациента, а далее вывод готового объекта на печать. Процесс моделирования займет не более 15 минут.
Особенность наших аддитивных технологий в том, что мы можем за 1-2 дня изготовить несколько видов протезов, и это будет экономически выгодно и для пациента, и для специалиста.
Как профессионалы в своей области мы преследуем цель улучшить качество жизни людей с челюстно-лицевыми дефектами
Этот вопрос является социально значимым и здесь не может быть никакого единоличия. Это серьезная командная работа и мы рады, что в ней принимают участие такие опытные специалисты, как профессор Степанов Александр Геннадьевич, который в силу своего опыта и навыков принимает непосредственное участие во всех разработках; член-корр РАН, Заслуженный деятель науки РФ, Абакаров Садулла Ибрагимович со своим многолетним опытом работы с данной категорией пациентов; доктор Харазян Артавазд Эдуардович, который на протяжении многих лет целенаправленно занимается реабилитацией пациентов с дефектами лица , и множество других специалистов, с которыми мы работаем в команде. Наше стремление носит благотворительный характер и без поддержки нашего университета РУДН мы бы не обошлись. Данное направление очень активно поддерживается руководством нашего университета, профессором Ястребовым Олегом Александровичем и профессором Абрамовым Алексеем Юрьевичем.
Нас активно поддерживает частный бизнес, участвуя во многих разработка. В частности, проект по реабилитации пациентов с дефектами, кроме РУДН, финансово поддержал руководитель компании DRC Global, к.м.н., Матело Светлана Константиновна. Мы искренне рады, что представители частного и крупного бизнеса в России заинтересованы в таких благотворительных проектах.
на фото: доктор медицинских наук Самвел Владиславович Апресян и профессор Степанов Александр Геннадьевич
Официальная презентация и запланированные мероприятия
На ближайшие несколько месяцев у нас запланирован ряд мероприятий по демонстрации текущих разработок. В конце марта в Москве, мы традиционно примем участие с нашим университетом в выставке Архимед, а в апреле, на выставке инноваций HI-TECH в Санкт-Петербурге.
Официальная презентация планируется 22 сентября на конгрессе по цифровой стоматологии РУДН, где примут участие представители научной и клинической индустрии нашей специальности.
на фото: Указ президента РФ о награждении Самвела Владиславовича Апресяна государственными наградами "За многолетнюю плодотворную изобретательскую деятельность".