Аннотация:

Введение: развитие программных и аппаратных возможностей современных вычислительных систем позволило технологии цифрового 3D-моделирования и 3D-печати в медицине (медицинского прототипирования) стать доступной для широкого круга работников здравоохранения. Коммерческое программное обеспечение, используемое для данных целей, остаётся недоступным для частных специалистов и небольших учреждений по причине высокой стоимости. Однако существуют некоммерческие приложения (в том числе с открытым исходным кодом) и низкобюджетные 3D-принтеры, которые могут быть использованы для создания медицинских прототипов.

Цель: описать этапы создания физических 3D-моделей на основе данных лучевых исследований с краткой характеристикой применяемого программного обеспечения и обзором основных типов 3D-печати, используемых в медицине.

Материалы и методы: в статье приведено описание процесса создания медицинского прототипа, который может быть разделeн на три основных этапа:

1) получение набора цифровых изображений интересующей области или органа методами «объeмного» сканирования (компьютерной томографии (КТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ), 3D-ультразвуковых исследований (3D-УЗИ));

2) создание виртуальной 3D-модели на основе данных лучевой диагностики путем сегментации, полигонизации и последующего редактирования;

3) непосредственного изготовления изделия выбранной методикой 3D-печати с последующей (при необходимости) постобработкой.

Заключение: использование свободно распространяемого программного обеспеченияи бюджетных 3D-принтеров позволяет получить медицинские прототипы с достаточной детализацией и физическими свойствами (цвет, прозрачность, эластичность), необходимыми для более наглядного представления анатомической структуры области интереса и проведения тренировочных хирургических манипуляций.

Список литературы

1.     Luo H., Meyer-Szary О., Wang Z., Sabiniewicz R. et al. Three-dimensional printing in cardiology: current applications and future challenges. Cardiol. J. 2017; 24 (4): 436–444.

2.     Vukicevic M., Mosadegh B., Min J. K. et al. Cardiac 3D printing and its future directions. JACC Cardiovasc. Imaging. 2017; 10 (2): 171–184.

3.     Meier L.M., Meineri ·M., Hiansen J. Q. et al. Structural and congenital heart disease interventions: the role of three-dimensional printing. Neth Heart J. 2017; 25 (2): 65–75.

4.     Witschey W.T., Pouch A.M., McGarvey J. R. et al. Three-dimensional ultrasound-derived physical mitral valve modeling. Ann. Thorac. Surg. 2014; 98 (2): 691–694.

5.     Vukicevic M., Puperi D.S., Grande-Allen K. J. et al. 3D Printed Modeling of the Mitral Valve for Catheter-Based Structural Interventions. Ann. Biomed. Eng. 2017; 45 (2): 508–519.

6.     Parimi M., Buelter J., Thanugundla V. et al. Feasibility and Validity of Printing 3D Heart Models from Rotational Angiography. Pediatr. Cardiol. 2018; Vol. 39 (4): 653–658.

7.     Abudayyeh I., Gordon B., Ansari M.M. et al. A practical guide to cardiovascular 3D printing in clinical practice: Overview and examples. J. Interv. Cardiol. 2018; 31 (3): 375–383.

8.     Ripley B., Levin D., Kelil T. et al. 3D printing from MRI Data: Harnessing strengths and minimizing weaknesses. J. of Magnetic Resonance Imaging. 2016; 45 (3): 1–11.

9.     Wang J., Coles-Black J., Matalanis G. et al. Innovations in cardiac surgery: techniques and applications of 3D printing. J. 3D Print. Med. 2018; 2 (4): 179–186.

10.   Нагибович О.А., Свистов Д. В., Пелешок С. А. и др. Применение технологии 3D-печати в медицине. Клин. патофиз. 2017; 23 (3): 14–22.

11.   Багатурия Г.О. Перспективы использования 3D-печати при планировании хирургических операций. Мед.: теория и практика. 2016; 1 (1): 26–35.

12.   Kim G. B., Lee S., Kim H. et al. Three-Dimensional Printing: Basic Principles and Applications in Medicine and Radiology. Korean J. of Radiol. 2016; 17(2): 182–197.

13.   Shi D., Liu K., Zhang X. et al. Applications of three-dimensional printing technology in the cardiovascular field. Inter. and Emergency Med. 2015; 10: 769–780.

14.   Byrne N., Forte M. V., Tandon A. et al. A systematic review of image segmentation methodology, used in the additive manufacture of patient-specific 3D printed models of the cardiovascular system. JRSM Cardiovasc. Disease. 2016; 5 (0): 1–9.

15.   Valverde I. Three-dimensional printed cardiac models: applications in the field of medical education, cardiovascular surgery, and structural heart interventions. Revista Espaсola de Cardiologнa (English Edition). 2017; 70 (4): 282–291.

16.   Карякин Н.Н., Шубняков И.И., Денисов А.О. и др. Правовое регулирование изготовления изделий медицинского назначения с использованием 3D-печати: современное состояние проблемы. Травматология и ортопедия России. 2018; 24 (4): 129–136.