3D-друк персональних імплантів для поранених в Україні — що є наразі та як долучитись

Привіт! Мене звати Андрій Кузьменко, я — Medical Software Department Manager в компанії Materialise. В березні 2022-го разом з колегами ми запустили волонтерський проєкт, в рамках якого допомагаємо в лікуванні військових та цивільних, які постраждали внаслідок військових дій.

У цій статті хочу розповісти, як ми розпочали співпрацю з українськими лікарями: ми пропонуємо їм сучасні підходи в лікуванні пацієнтів з використанням 3D-візуалізації, віртуальним плануванням операцій та 3D-друку. Станом на жовтень 2022-го ми пройшли складний шлях, долаючи численні перепони, і взяли участь у лікуванні 47 пацієнтів.

Як все починалось

Останній тиждень лютого був суцільним жахом для багатьох людей в нашій країні, я та мої колеги не були виключенням. Подолавши початковий шок від подій, багато наших колег включились в різні волонтерські ініціативи. Саме в цей момент з’явилась ідея спробувати знайти лікарів, яким би була корисна наша професійна допомога в медичній області.

Ми розуміли, що з подальшим перебігом військових дій кількість поранених буде постійно зростати. У багатьох пацієнтів будуть поранення, що потребуватимуть відновлення кісток, і які важко, а інколи навіть неможливо якісно лікувати з використанням стандартних засобів. Як альтернатива — розробляти персональні рішення під конкретного пацієнта.

Водночас ми роками використовуємо свої знання і навички для лікування пацієнтів на заході, це — десятки тисяч людей щороку. З початком же повномасштабної війни ми захотіли направити наші зусилля на лікування українських поранених військових і цивільних на безкоштовній основі.

Що ми пропонуємо хірургам

З моменту запуску ініціативи і по даний момент мій колега, Олександр Закорчений, встиг провести понад 200 дзвінків і демонстрацій наших послуг хірургам, які займаються реконструктивною хірургією. Ось, що ми їм пропонуємо:

1. 3D-візуалізація поранення

На основі КТ-знімків ми робимо 3D-візуалізацію анатомії, яка включає кістки, судини, нерви і різні артефакти. З цією інформацією хірург може краще зрозуміти поточний стан та продумати наступні кроки.

2. Віртуальне планування

Використовуючи 3D-моделі, наші медичні інженери разом з хірургом проводять онлайн-сесію планування операції. Під час дзвінка проговорюється подальший план дій, виконується віртуальна репозиція фрагментів та їх розміщення в анатомічно правильну позицію, виконуються необхідні вимірювання.

В цей момент хірург приймає рішення, чи достатньо йому стандартних засобів для лікування пацієнта, або ж краще використати пацієнт-специфічний імплант.

3. Дизайн персонального імпланту

Якщо лікар вибирає розробку пацієнт-специфічного імпланту, то під час планування інженери додатково проговорюють форму, розмір конструкції, місця і тип кріплення, яким імплант буде фіксуватись.

На основі домовленостей з хірургом створюється початковий дизайн імпланту. В наступних дзвінках дизайн імпланту коригується та фіналізується відповідно до пропозицій і коментарів хірурга.

За необхідності, додатково до імпланту обговорюється створення пластикових направляючих, які можуть бути використані для виконання розрізів, репозиції кісток і точного встановлення імпланту в заплановану позицію.

4. 3D-друк імпланту

Коли 3D-моделі імпланту і направляючих фіналізовані, вони надсилаються на 3D-друк.

5. Післяопераційний аналіз

Якщо хірург зацікавлений в тому, щоб порівняти результати операції з планом, ми також можемо зробити післяопераційний аналіз.

Перші результати

Майже весь березень був проведений у пошуках контактів лікарів і дзвінках з демонстрацією наших можливостей. Ірпінський військовий шпиталь став першим медичним закладом, лікарі якого зацікавились у співпраці.

В той момент вони шукали рішення для військового з ураженням плечової кістки. Ось так виглядала візуалізація поранення:

Разом з хірургом під час віртуального планування було визначено анатомічно правильне положення кістки:

Також хірург надав побажання щодо дизайну імпланту. У нього вже був попередній досвід подібних реконструкцій з 2021 року, коли подібну конструкцію використовували для заміщення дефекту стегнової кістки. Після декількох ітерацій з коригування імпланту була затверджена фінальна версія, яку вже можна було б відправляти на друк.

На жаль, даний імплант так і не було роздруковано. Як виявилось, через війну всі компанії, які ми знайшли в той момент, не працювали. Хтось просто зупинив виробництво, а хтось вивіз обладнання на захід в надії перезапуститись там.

З робочих варіантів залишилась тільки компанія Ортофьюжен Україна в Одесі, яка займалась лише друком в PEEK-матеріалі (PolyEther Ether Ketone). Після консультацій з лікарем було прийнято рішення використати PEEK замість титану. Наші інженери для цього переробили дизайн імпланту наступним чином:

3Д Друк Максим Рябополов (Ортофьюжен Україна)

Клітка в цьому випадку використовується разом зі стандартною ортопедичною пластиною і слугує свого роду контейнером, який наповнюється автографтом (подрібнена пересаджена кістка пацієнта).

Ось як виглядав результат під час операції, яку проводила операційна бригада Ірпінського військового госпіталю на чолі з к.м.н. Беспаленком Артемом Анатолійовичем та професором Бур’яновим Олександром Анатолійовичем. В неї входили також Смик Олег Олегович, Базаров Мурат Омарович, Пікуль Наталя Леонідівна та анестезіологічна бригада у складі Андронова Якова Вікторовича та Булгакової Анни Володимирівни.

Реальне фото під час проведення операції
Надалі даний метод лікування поранених використовувався іншими лікарями.

3D-друк в Україні

До початку літа єдиним доступним варіантом друку для нас був лише PEEK, який ми використовували в основному для відновлення уражень плечових кісток.

З червня в Києві відновила роботу компанія 3D Metal Tech, і ми змогли нарешті друкувати в титані.

Якщо говорити про ціну друку в Україні, то вона дуже сильно залежить від матеріалу і розміру самого імпланту. Друк в титані може обійтись від 200 до 1500 євро, у PEEK — від 250 до 550 доларів.

Кошти на друк для перших поранених ми збирали в компанії, щось нам друкували безкоштовно. Наразі намагаємось залучати волонтерські організації та шукаємо фонди.

Труднощі, з якими ми зіштовхнулись

На початку розповіді я писав, що ми долучились до лікування 47 пацієнтів. Ця цифра могла б бути набагато більшою, адже у нашій команді є достатньо інженерів, які на волонтерських засадах готові допомагати з плануванням операцій та дизайном конструкцій.

Однак, реалії української медицини вносять свої корективи. Наведу ключові моменти, з якими ми зіштовхнулись, і які ускладнювали процес.

1. Технічне оснащення у лікарнях

Частина лікарень, які надають допомогу пораненим, не обладнана КТ-сканерами (комп’ютерна томографія). Наше залучення можливе лише за наявності КТ-знімків.

Звичайно, лікарі могли б направити пацієнта в найближче відділення, щоб отримати КТ, але не завжди легко транспортувати пацієнтів.

2. Час, необхідний для виготовлення імпланту

Одне з базових питань, яке ми отримуємо: «Як швидко ви можете виготовити імплант?». Це дійсно важливий момент, оскільки у випадку, коли ми говоримо про час, пацієнт-специфічні конструкції суттєво програють стандартним рішенням.

Виготовлення пацієнт-специфічного імпланту вимагає поєднання медичних та інженерних знань, і певного часу (до двох тижнів) на сумісну роботу лікарів та інженерів, щоб їх виготовити. Стандартні ж імпланти доступні тут і зараз, і є лише питання підібрати з уже наявних елементів ті конструкції, які більш-менш підходять під той чи інший тип поранення.

Відсутність часу є однією з головних причин повторних операцій. Далеко не завжди, а особливо в умовах бойових дій, у лікарів є можливість приділити достатньо часу і уваги, щоб підготувати максимально ефективне рішення для пацієнта. Доволі часто саме потік нових пацієнтів змушує зробити для пацієнта «те, що можливо зробити швидко і зараз» ... І перейти до наступного пораненого.

Частина пацієнтів, з якими ми працювали, саме потребували заміни стандартних рішень на пацієнт-специфічні.

Розповім на прикладі нашого колеги Олександра. Бувши мобілізованим у перший день повномасштабного вторгнення, він проходив службу безпосередньо у зоні бойових дій на сході України. У травні від вибуху снаряда він отримав ушкодження щелепи, легені, руки і хребта. Після цього були декілька операцій, зокрема і операція на щелепі.

На жаль, в той момент у нас не було змоги втрутитись в процес, тому Олександру збирали щелепу за допомогою стандартних пластин. Через деякий час довелось робити повторну операцію, уже з використанням персонального імпланту.

В результаті маємо дві операції і подвійний процес реабілітації. Олександру, якоюсь мірою, «пощастило», що він має безпосередній зв’язок з сучасними методами лікування. Але ж скільком людям при цьому такі речі не є доступними?!

Примітка: за іронією долі, Олександр є аналітиком в команді, яка безпосередньо розробляє програмне забезпечення для планування операцій для щелепно-лицевої хірургії.

3. Використання перевірених методів

Більшість лікарів віддають перевагу старим перевіреним методам. Значно швидше і простіше зробити те, що ти уже робив десятки чи навіть сотні разів до цього.

На додачу до цього, є ще «лікарі старої школи». Для яких всі ці нововведення і покращення — абсолютно зайві речі, примха молодшого покоління. Вони звикли використовувати анатомічний манекен, на якому можна зігнути пластину до необхідної форми, і на цьому зупинитись.

В Україні не так багато хірургів, які розуміються на перевагах пацієнт-специфічних імплантів, і ще менше тих, хто їх уже використовував на практиці. Хтось уже бачив таке десь на конференціях, може, чув від колег, але ж особисто ніколи з цим не працював.

І звісно ж, є певний бар’єр невідомості, який також стримує від їхнього використання у своїй практиці. А особливо зараз, в умовах війни, не кожному вистачить наснаги пересилити себе і спробувати опанувати щось нове. Саме тут ми пропонуємо свою допомогу. Використовуючи свій багаторічний досвід співпраці з європейськими і американськими лікарями, ми разом з лікарями, крок за кроком, проходимо через процес навчання, обговорення та побудови необхідних імплантів та направляючих, які максимально підійдуть саме цьому конкретному пацієнту. Показуємо їм приклади українських колег, хто вже працював з пораненими, ділимось можливими варіантами рішень.

Одночасно також зазначу, що є у нас і лікарі, які самостійно вже роками освоюють роботу з пацієнт-специфічними імплантами і використовують їх у своїй практиці. І це дійсно неймовірно — бачити, якого рівня вони вже досягли самотужки.

На сьогодні ми вже працювали з наступними медичними закладами:

• Івано-Франківська обласна клінічна лікарня;
• Інститут нейрохірургії ім. акад. А. П. Ромоданова;
• Ірпінський військовий шпиталь (спільно з ДУ Інститут травматології та ортопедії НАМН України);
• Військово-медичний клінічний центр західного регіону;
• Вінницький військовий шпиталь;
• Львівська Обласна Дитяча Клінічна Лікарня Охматдит;
• Національний Медичний Університет імені О.О.Богомольця (м. Київ);
• Національний військово-медичний клінічний центр «Головний військовий клінічний госпіталь»;
• Харківський військовий шпиталь.

Приклади пацієнтів, над якими ми працювали

Плани на найближче майбутнє

Коли ми розпочинали нашу ініціативу 8 місяців тому, то важко було уявити, що з цього вийде, і чи зможемо ми принести хоч якусь користь. Проте з кожним новим пацієнтом, з кожним новим відгуком від хірурга після операції, ми поступово впевнювались у важливості того, що ми робимо.

Наразі плануємо продовжувати це робити без будь-якої кінцевої дати, намагаючись долучитись до лікування максимальної кількості пацієнтів.

З найближчих планів у фокусі маємо наступні задачі:

1. Пошук зацікавлених хірургів. Наш список контактів вже давно перейшов за 200. Однак ми будемо продовжувати через різні канали контактувати нових хірургів, щоб показати, які можливості в лікуванні пацієнтів вони мають в Україні.
2. Пошук фондів. У нас все ще немає системного рішення, як покривати оплату друку. Кожен раз доводиться в ручному режимі знаходити кошти. В ідеалі хотілось би мати фонд, який би закривав ці питання, а ми могли більше фокусуватись безпосередньо на роботі з хірургами. По деяких пацієнтах ми вже співпрацюємо з Healthpatrons, але тут є складнощі з тим, що даному фонду потрібно біля місяця для знаходження потрібної суми коштів, нам же доволі часто потрібно закрити питання протягом 2 тижнів максимум.

Наостанок: якщо ви маєте ідеї стосовно співпраці чи можете нас познайомити з хірургами або фондами, які будуть зацікавлені у нашому проєкті допомоги пораненим, залишу контакти для зв’язку:

Telegram: +380 93 594 39 52