Медицинская 3D-печать титановых имплантов

Репортаж научно-популярного youtube-канала «Техникум» о работе компании TEN.MedPrint из группы «ТехноСпарк», входящей в инвестиционную сеть Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО

Посмотрели (и удивились), как одна российская компания печатает на 3D-принтере челюсти, позвонки и другие части скелета, да к тому же из титана. Показываем, как все это делается и рассказываем, можно ли напечатать титановый человеческий скелет в полный рост.

Всем привет. А вы знаете что находится за моей спиной? Это 3D-принтер, который титаном печатает части человеческого скелета и сейчас, кстати, тоже идет печать. С вами «Техникум», сегодня мы расскажем вам о биоимплантах.

Мы приехали в город Троицк, где уже три года существует компания TEN.MedPrint. Ребята используют аддитивные технологии, то есть они послойно печатают эндопротезы — внутренние протезы из мелкодисперсного титанового порошка.

Александр Нарчук, директор аддитивного контрактного производства TEN.MedPrint группы компаний «ТехноСпарк»:

— Врач пациента делает КТ, описывает техническое задание, вот мы сейчас на видео видим КТ пациента с отсутствием тазобедренного сустава. Дальше биоинженер согласовывает с врачами область, необходимую для замещения костного дефекта, определяется область выборки ткани и после этого начинается процесс проектирования сферы чашки. Сейчас мы видим, как происходит процесс определение мест для фиксации винтов.

— А винты, они сдерживать будут или просто они зафиксировали, какое-то время подержали и вытащили? 

— Нет, они полностью фиксируют чашку.

— То есть они там и останутся.

— Там и останутся. И сейчас процесс проектирования был ячейки структуры и вот показано как эта чашка будет установлена в той части таза, вертлужной впадине.

— То есть этим занимаются медики?

— Нет.

— Медики и инженеры. 

— Есть такая функция, как биоинженер. И это некий, я бы сказал, мостик между медициной и технологиями. Эта 3D-модель приходит к нам вот в таком виде. Наша задача — сделать так, чтобы эта чашка напечаталась качественно, с правильной геометрией, без отклонений.

Сейчас руках у оператора титановая платформа, он ее кладет в бункер. Кстати, эта платформа весит 20 кг. Он ее закрепляет и эта платформа в дальнейшем станет подложкой, на которой будет изготавливаться медицинское изделие. 

Как подсказывает Алексей, сейчас начинается процесс калибровки ракеля. Ракель — это то устройство, с помощью которого будет наноситься порошок, из которого будет сделать эндопротез. Оператор работает в специальном защитном костюме, потому что в момент, когда идет печать эндопротеза, там, внутри вот этой камеры, газ аргон и он очень опасен для человека, а также сама вот эта пыль — она тонкодисперсная, и вот эти вот тонкодисперсные титановые частицы — они легко воспламеняются. Поэтому чтобы защитить дыхательные пути и вообще в принципе человека, он должен работать в специальном защитном костюме. Я здесь не навсегда, так что я тоже и все будет безопасно. 

Сейчас идет засыпание титанового порошка в кабину. Обратите внимание, что сейчас уже прям видно, как насыпается вот этот мелкодисперсный порошок. Кстати, его размеры от 15 до 45 микрон, поэтому я вот надел маску, потому что здесь, в принципе, все безопасно, но на всякий случай это нужно сделать. А вообще чувствуется ответственность, когда вот работает? Да, говорит, чувствуется. 

— Как понимаю, ваша компания занимается именно с медицинской сферой? 

Александр Нарчук, директор аддитивного контрактного производства TEN.MedPrint группы компаний "Техноспарк":

— Да, основными направлениями в медицине являются челюстно-лицевая хирургия, травматология, ортопедия, онкология, ветеринария и челюстно-лицевая хирургия. 

— Ветеринария тоже да, то есть животным.

— Да, конечно.

— Что из себя представляет имплант, когда он уже напечатан, и какая у него структура?

— Есть два типа различных структур. Первые относятся к первичной стабильности, а второй — к вторичной стабильности. Вот ячеистая структура, которая печатается на эндопротеза виде решетки и сетки — это второй тип, для улучшения интеграции костной ткани. 

— Можно ли напечатать полностью скелет человека? 

— Да, действительно. Любую часть человеческого скелета можно напечатать, начиная от головы, заканчивают пяткой. 

— Будет ли человек в аэропорту «звенеть» с таким имплантом? 

— Да, безусловно. Рамка металлоискателя будет определять металл внутри человека.

Процесс продуман до мелочей: оставшаяся пыль, которая останется после того, как будет напечатан имплант, она загоняется в отдельный бункер, извлекается из принтера и ставится вот здесь вот сверху на рассеивающую станцию. И вот эта та самая станция, она начинает трястись и как сито отделяет уже спекшийся порошок от хорошего, который можно будет еще раз использовать и напечатать новый эндопротез. Здесь даже есть специальный огнетушитель для титана. Видите туда, короче, как и понимаю, жидкость распределяется и обволакивает, можно сказать, то есть большая площадь гашения. 

Прямо сейчас свою работу начинает лазер. На платформу наносится несколько частиц мелкодисперсного титанового порошка и лазер начинает формировать геометрию будущего изделия.

Друзья, ну такие технологии действительно поражают, будущее уже наступило. И теперь пробитый череп не будет для человека приговором, его часть можно напечатать на этом самом принтере. С вами был «Техникум», не болейте.

Источник: Youtube-канала «Техникум» , 15 августа 2020

---