В Санкт-Петербургском Политехе разработана технология, которая позволяет на основании компьютерной томографии создать модель сердца и его магистральных сосудов. Модель отражает патологии сердца пациента и дает возможность кардиохирургам составить наиболее оптимальный индивидуальный план хирургической коррекции.

Сотрудники Политехнического университета разработали алгоритм, который за 20 секунд конвертирует снимок сердца, полученный с помощью компьютерной томографии (КТ), в цифровую модель с высокой точностью. До появления этого алгоритма специалистам требовалось не менее двух часов на ту же самую работу. Далее цифровая модель печатается слой за слоем на 3D-принтере. Через несколько часов на выходе получается готовый прототип сердца.

При 3D-печати используется специальный материал — фотополимерная смола. Благодаря пластичности материала модель сердца похожа на органические ткани как анатомически, так и структурно.

Напечатанная модель поможет хирургам провести точную дооперационную оценку анатомии порока и составить наиболее оптимальный индивидуальный план хирургической коррекции. Кроме того, врачи смогут выполнить запланированную операцию непосредственно на модели и оценить эффективность вмешательства.

По примерным оценкам научных сотрудников СПбПУ, благодаря моделированию важных операций на анатомической модели врачи могут сэкономить до 20 минут при проведении аналогичных вмешательств, а у пациентов снизится риск развития осложнений.

«На рынке существуют агентства 3D-печати, предоставляющие широкий спектр услуг: от печати промышленных изделий до печати различных имплантов. Мы же в своем проекте сфокусировались именно на печати объектов, предназначенных для кардиохирургии: довели алгоритм конвертации снимков КТ в цифровую модель до высокого уровня, подобрали наиболее подходящие материалы, схожие по своей структуре с живым сердцем, отработали технологию печати. Благодаря этому созданная модель сердца в высокой точности соответствует анатомическому органу. Аналогов таким технологиям в России нет», — рассказывает к.ф-м.н., научный сотрудник лаборатории «Моделирование производственных технологий и процессов» Центра НТИ СПбПУ Ольга Лобода.

Также подобные объемные модели сердца являются хорошим дополнением в рамках обучения в медицинских университетах — студенты смогут на примере изучать не только строение органа, но и анатомию порока, а также симулировать базовые хирургические вмешательства и отрабатывать возможные способы лечения.

«Мы намерены создать более совершенные модели и других органов для высокоточной имитации ряда важных хирургических операций. Такой подход позволит улучшить подготовку хирургов», — отмечает Ольга Лобода.

В ближайших планах команда проекта планирует внедрить разработанную технологию трехмерной печати сердца в медицинские учреждения — уже ведутся переговоры с кардиохирургами Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского института.

Проект по разработке модели сердца поддержан программой Минобрнауки России «Приоритет 2030».