Druk 3D w chirurgii guza wątroby

Druk 3D w chirurgii guza wątroby

Rak wątroby to coraz rzadziej wyrok śmierci. Dzięki osiągnięciom w dziedzinach farmakologii, radiologii, czy chirurgii możemy skutecznie pokonać bytujący w organizmie nowotwór. Na tym ostatnim polu sięgamy między innymi po zdobycze druku 3D.

Miąższ i naczynia
Wątroba to na pierwszy rzut oka lity, mięsisty narząd. Tymczasem kryje w sobie sieć stosunkowo dużych naczyń krwionośnych. Podobnie jak każdy z nas różni się cechami zewnętrznymi budowy ciała (np. wzrost, kształt nosa, rysy twarzy), tak sieć naczyń w wątrobie ma inną budowę u każdego człowieka. Te różnice mogą być naprawdę spore. Dodatkowo naczynia w wątrobie są na tyle duże, że ich przecięcie może doprowadzić do katastrofalnych skutków. Dlaczego ktokolwiek miałby je przecinać?

Druk 3D w chirurgii guza wątroby

Po omacku w wątrobie
Niestety guzy lokalizują się często w obrębie miąższu wątroby, daleko od jej powierzchni i są widoczne wyłącznie dzięki technikom obrazowania. To oznacza, że chirurg podczas operacji usuwając zmianę musi polegać na obrazie 2D przedstawiającym kolejne przekroje przez wątrobę lub wizualizację narządu w 3D na ekranie. Bazując na tym, co widzi na monitorze, tnie tkankę pomiędzy niewidocznymi w miąższu naczyniami. Podczas operacji laparoskopowej (w której przez kilka otworów w skórze wprowadza się narzędzia chirurgiczne), pole manewru i widoczność jest dodatkowo mocno ograniczona.

zaprojektujemy szkolenie z druku 3d dla twojej firmy

Zobacz inne tematy: Medycyna

Operator tnąc miąższ może w każdej chwili przeciąć naczynie, które widząc na obrazie 2D nie zawsze jest w stanie odnieść do trójwymiarowego, rzeczywistego narządu. Takie działanie powoduje również, że może wykonać zbyt głębokie lub zbyt płytkie cięcie, przez co niedokładnie wyciąć zmianę lub asekuracyjnie wyciąć ją z odpowiednio dużym marginesem, ale powodując przy tym zniszczenie większej ilości zdrowej tkanki.

Jak pomaga druk 3D
Mając na co dzień do czynienia z tymi niedogodnościami, chirurdzy II Katedry Chirurgii CM UJ w Krakowie zwrócili się do Garażu Złożoności – akademickiego makerspace na UJ – z prośbą o pomoc. Projekt zakłada przygotowywanie dla każdego pacjenta zakwalifikowanego do operacyjnego usunięcia guza spersonalizowanego modelu 3D wątroby.
Model taki, dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów posiada przeźroczysty, plastyczny miąższ w którym wyraźnie widoczne są naczynia i guz. Całość wydrukowana jest w 3D.

Jeszcze przed operacją zespół może zapoznać się z odwzorowanym 1:1 modelem wątroby, zaplanować kolejne kroki i cięcia. Dzięki temu, że dysponują trójwymiarowym modelem mogą jasno określić jak głęboko i w pobliżu jakich struktur znajduje się guz. W czasie operacji nie ma czasu na próby i błędy, które skutecznie można wyeliminować „operując” model narządu.

Oczywiście, jest to możliwe przy wykorzystaniu wirtualnych obrazów, jednak sięgnięcie po rzeczywisty model, który każdy z operatorów może wziąć do ręki, znacząco ułatwia manewrowanie, ocenę odległości i lokalizacji poszczególnych elementów. Daje też dokładniejsze wyobrażenie wewnętrznej budowy narządu później, w czasie operacji, gdy te szczegóły są niewidoczne.

Druk 3D w chirurgii guza wątroby medycyna 4

DICOM
Model wątroby przygotowywany jest na podstawie obrazów uzyskanych z tomografii komputerowej. Dzięki specjalnym algorytmom z serii obrazów 2D, zapisanych w medycznym formacie DICOM, możemy uzyskać trójwymiarowy kształt. Następnie wyodrębnione zostają naczynia oraz zmiana, które drukowane są w 3D. Tak przygotowane elementy są umieszczane w sztucznym, przeźroczystym miąższu wątroby, również przygotowanym dzięki drukowi 3D. Całość idealnie odwzorowuje kształt organu i szczegóły budowy anatomicznej danego pacjenta. (Zobacz: Voxelizer)

To już nie science-fiction
Już teraz w szpitalu uniwersyteckim Collegium Medicum UJ w II Katedrze Chirurgii kwalifikowani są chorzy do laparoskopowego usunięcia guza wątroby. Pozostaje kwestią ostatnich testów (a to oznacza góra kilka tygodni), kiedy na sali operacyjnej pojawi się pierwszy pacjent z prywatnym modelem wątroby, gwarantującym mniejsze ryzyko krwawienia, wznowy nowotworu, czy zgonu.

Autor: Maciej Dorotniak

Autor grafik: Jan Witowski