Beth Ripley juoksi käytävältä kohti kardiologia, tuoreella sydämellä käsissään.
Näyttämällä hänelle hän otti sen ja alkoi luovuttaa sitä tarkastamalla ja luotaamalla sitä. Sydäntautilääkäri totesi heti, että kuukausisuunnittelu oli hylättävä. Takaisin piirustuspöydän ääreen.
Kyseinen sydän oli täysikokoinen 3D-malli potilaan todellisesta tikasta, joka oli puristettu puristimista Brighamissa ja naisten sairaalassa Bostonissa, Massachusettsissa. Radiologi Ripley yhdessä hoitavan radiologin Mike Steignerin kanssa oli luonut mallin kardiologiryhmälle sen jälkeen, kun digitaaliset mallit olivat osoittautuneet tehottomiksi kirurgisen lähestymistavan visualisoinnissa. Kun kardiologi sai kätensä mallin CT-skannausten tietojen perusteella, ongelma oli selvä kuin päivä.
Vain katsomalla mallia, hän huomasi, että lähestymistapa menettelyyn on todennäköisesti muutettava minimaalisesti invasiivisesta katetroinnista täyspuhalliseen avoimeen sydänleikkaukseen. Itse asiassa hänen tiiminsä oli kiertänyt potentiaalisia komplikaatioita, joita ei voitu ennakoida ilman fyysistä mallia.
Ripley ja Tatjana Kelil, toinen Brighamin ja naisten radiologi, ovat osa uutta pyrkimystä, nimeltään 3D Print For Health, joka aloitettiin vasta viisi kuukautta sitten. Se on rakkauden työ, joka suoritetaan heidän vapaa-ajallaan pyrkimyksenä herättää keskusteluja biolääketieteellisessä 3D-tulostuksen yhteisössä. He työskentelevät myös useiden kirurgien ja radiologien kanssa Brighamin ja naisten sairaalassa, tutkien kuinka yksityiskohtaiset 3D-mallit potilaiden todellisista anatomioista voivat auttaa vähentämään leikkauksen ja hoidon aiheuttamia komplikaatioita ja parantavat myös potilaiden kykyä olla omia parhaita avustajia.
"Halusimme rakentaa potilaille ja tutkijoille paikan, jolla jaettaisiin ideoita siitä, kuinka 3D-tulostusta voidaan parhaiten käyttää lääketieteessä", Ripley sanoo. "Oikeiden ihmisten käsissä se voi olla erittäin tehokas työkalu."
Sydän 3D-skannaus (3D-tulostus terveydelle) 
3D-kuvaus aivohalvauksesta (3D-tulostus terveydelle) 
Munuaisen 3D-skannaus (3D-tulostus terveydelle) Ryhmää motivoivat potilaat ja halu tehdä heille todellisen muutoksen. Joskus se tarkoittaa potilaan auttamista paremmin ymmärtämään sairauttaan tai patologiaansa; Joskus se auttaa kirurgia kehittämään tiukasti koreografisoidun pelaamisen tulevaa toimenpidettä varten.
"Kysyimme kirurgilta, mikä heitä ylläsi yöllä", Kelil kertoo. Tarvitsiko he apua potilaan anatomian visualisointiin tai toimenpiteiden ilmoittamiseen potilaalle? Emme halua tulostaa mallia vain siksi, että se on tulostettava - siinä on oltava apuohjelma. ”
Brigham and Women ei ole ensimmäinen lääketieteellinen laitos, joka käyttää 3D-tulostusta tällä tavalla. Lääketieteellisiä tarvikkeita tarjoavat yritykset käyttävät 3D-painettuja anatomisia malleja suunnitellakseen parempia laitteiden prototyyppejä, mukaan lukien sydänventtiilit ja proteesit; Kansalliset terveysinstituutit ylläpitävät painovaihtoa, jossa mallit ovat vapaasti ladattavissa. Brighamin ja naisten sairaalan ponnistelut eroavat siitä, että he suunnittelevat ja suorittavat tutkimuksia siitä, kuinka ennen prosessia painetut mallit vähentävät leikkausaikaa ja komplikaatioita.
Ryhmä keskittyy kahteen toimenpiteeseen yhdessä muiden Brighamin ja naissairaalan lääkäreiden kanssa - minimaalisesti invasiivisen aortan venttiilin korvaamisen ja robotti-avusteisen munuaiskasvaimen resektion, jossa joka toinen sekunti lasketaan verisuonten kiinnityksen jälkeen. Potilaan aortan 3D-mallin saaminen ennen leikkausta antaa lääkärille mahdollisuuden valita tarkkaan sopiva venttiili; munuaisen osalta malli antaa kirurgille paremman kuvan kasvaimen sijainnista, minimoimalla kudosvauriot vähentyneestä verenvirtauksesta elimeen leikkauksen aikana.
"Vähintään invasiivisella venttiilin vaihdolla interventioasiantuntijat eivät pääse avaamaan rintaasi ja mittaavat venttiilin fyysisesti varmistaakseen, että se sopii", Ripley sanoo. "Tällä hetkellä ainoa tapa mitata tämä on 2D-kuvalla, mutta jopa parhaimmilla kuvilla se ei ole aina helppoa."
Yhteistyössä tiiviissä yhteistyössä Harvardin yliopiston Wyssin biologisesti inspiroidun tekniikan tutkimuslaitoksen korkearesoluutioisten 3D-tulostuksen asiantuntijoiden James Weaverin ja Ahmed Hosnyn kanssa tutkitaan, kuinka tarkasti digitaalinen tieto muuntuu fyysisiksi malleiksi ja kuinka hyödyntää olemassa olevat skannaukset potilaiden altistumisen vähentämiseksi tarpeettomalle lisäsäteilylle.
Hammaslääkärit ovat tehneet sitä jo vuosia. Kun menetät hampaan kruunun, ne valmistavat korvauksen; mitään muuta kuin täydellinen istuvuus voi vahingoittaa ympäröivää hampaita ja alla olevaa luuta. 3D-tulostamisen avulla joukkue näkee henkilökohtaisen lääketieteen aloittamisen valtavirtaan.
"Olemme todella kiinnostuneita potilaskohtaisen hoidon luomisesta", Hosny sanoo. "Haluamme luoda sinulle sopivimman ratkaisun. Ihannetapauksessa se tarkoittaa mittausten lähettämistä, lähettämistä lääkinnällisten laitteiden valmistajalle ja palauttamista jokaiselle potilaalle sopivaksi."
Ja ryhmän mielestä lääketieteellisillä 3D-malleilla on sovelluksia yhteisiin sairauksiin, ei vain harvinaisiin tai monimutkaisiin toimenpiteisiin.
Beth Ripley (vas.) Ja Tatiana Kelil (oikealla) selittävät anatomisten mallien 3D-tulostuksen prosessin osallistujille viime viikonloppuna National Maker Faire -tapahtumassa Washingtonissa, DC (3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
(3D-tulostus terveydelle) 
Keliliin (vasemmalta vasemmalta) ja Ripleyltä (toinen vasemmalta) liittyivät joukkuetoverit James Weaver (toinen oikealta) ja Ahmed Hosny (äärioikealla) Harvardin yliopiston Wyss-instituutista biologisesti inspiroidulle tekniikalle. (3D-tulostus terveydelle) He ovat luoneet joukon malleja, jotka näyttävät "Top 10 tappajan" vaikutukset osoittamaan, kuinka 3D-tulostaminen olisi hyödyllistä lähestyessä sydän- ja verisuonisairauksia, syöpää, COPD: tä, traumaa, aivohalvausta, Alzheimeria, diabetesta, keuhkokuumetta ja flunssaa, munuaissairauksia ja itsemurhia . Äskettäisessä National Maker Faire -tapahtumassa Washingtonissa, DC, osallistujat hiottuvat näyttöpöydän ympärille ja ottivat aivot, jalat ja sydämet, kun taas Ripley, Kelil, Hosny ja Weaver selvittivät vuorotellen mallien valmistusprosessia ja niiden mahdollisia hyötyjä terveydenhuollolle.
Tiimi toivoo ponnistelujensa johtavan potilaskohtaiseen hoitoon. Esimerkiksi he viittaavat MIT: n tutkijaan Steven Keatingiin, jolla vuonna 2014 todettiin suuri aivokasvain. Keating työskenteli aktiivisesti Weaverin ja Hosnyn kanssa kasvaimen visualisoimiseksi kolmiulotteisesti, kun taas hänen kirurgi Ennio Chiocca pyysi heitä tulostamaan erityisen kuvioidun kopion.
3D-mallit olivat uskomattoman hyödyllisiä auttamalla Keatingia ymmärtämään paremmin kasvaimen laajuutta ja tarjosivat tehokkaita visuaalisia apuvälineitä diagnoosin ilmoittamiseen perheelleen, ystävilleen ja tutkijoilleen. Hänen kokemuksensa on myös auttanut lisäämään suuren yleisön tietoisuutta biolääketieteellisen 3D-tulostuksen koulutusvoimasta.
Ihannetapauksessa ryhmä kuvittelee potilaan pystyvän viemään skannaustietoja lääkärille ja saamaan mallin kyseisestä elimestä tai kudoksesta mitä tahansa toimenpidettä varten. Tällä hetkellä suurin osa vakuutussuunnitelmista ei kata mallien tuotantokustannuksia, mutta Kelil sanoo, että jos todistamme edelleen sen hyödyllisyyttä diagnoosissa, hoidossa ja kustannusten vähentämisessä, se saattaa muuttua lähitulevaisuudessa. Ripleyn tuottama sydän maksoi noin 200 dollaria materiaaleista ja työvoimasta.
Jos potilas on kiinnostunut saamaan 3D-tulostetun mallin, hänen tulee ainakin pyytää digitaalisia kuvia heti, Ripley neuvoo. Nuo kuvat voivat olla hyödyllisiä tiellä.
"Potilailla tulisi olla pääsy omaan tietoonsa", Kelil sanoo. "Se on heidän oma anatomiansa."
Joseph Madsen, Harvard Medical Schoolin neurokirurgian apulaisprofessori ja Bostonin lastensairaalan epilepsialeikkausohjelman johtaja, käytti äskettäin myös potilaan aivojen fyysistä mallia, jota hän käyttää. Hän pystyi suorittamaan mallilla kuivan leikkauksen, joka oli monimutkainen jatkotoimenpide.
"Emme ole vielä aivan siellä rutiinikäyttöä varten leikkauksessa, mutta meidän on työskenneltävä sen parissa joka päivä", Madsen sanoo. Hänen mukaan harjoittelun kypsyminen vie jonkin aikaa.
Madsenilla on erityinen käsitys 3D-mallinnusmaailmasta: Korkeana kouluttajana hänen aivan ensimmäinen laboratorion neuvonantaja oli tietotekniikan jatko-opiskelija Utahissa, joka kokeili tietokoneanimointia. Tuolloin, 70-luvun alkupuolella, tämä oli syvällinen uusi laskentatehon käyttö ajallaan, jolloin tietokoneet olivat vielä hitaita behemotteja. Melkein kaksi vuosikymmentä myöhemmin Madsenin neuvonantaja Ed Catmull perusti Pixar Animation Studiosin.
"Edillä oli visio 3D-objekteista, joita voitaisiin käyttää viihteessä, ja sen ja Toy Storyn tuotannon välillä kului silti 20 vuotta", Madsen sanoo. ”Tärkeää on visio siitä, kuinka [3D-tulostaminen] tehdään. Se on se mitä teet sen kanssa, miten manipuloit sitä. Kannatan suuresti tekniikan laajentamista, mutta se vaatii kirurgilta paljon todella harkittuja arviointeja ja hyödyllisyyttä. "
