Использование 3D-принтеров в хирургии (обзор литературы)


https://doi.org/10.21626/vestnik/2018-4/10

Полный текст:


Аннотация

Развитие 3D-технологий, повсеместное распространение и усовершенствование 3D-принтеров, а также разработка и применение новых материалов и их комбинаций способствовали широкому внедрению 3D-принтеров в медицину. Использование 3D-технологий в хирургии возможно по следующим направлениям. Во-первых, это создание различных имплантатов, широко применяемых в стоматологии, травматологии и реконструктивной хирургии. Во-вторых, использование 3D-моделей подходит для имитации хода операций в сложных случаях. В-третьих, полным ходом идет разработка сканирования и печати органов и тканей живыми клетками, так называемый биопринтинг. В четвертых, существует опыт применения 3D-принтеров для создания медицинских инструментов. И наконец, активно исследуется использование 3D-принтеров для создания различных эндопротезов. Таким образом, перспективы 3D-технологий огромны, и в ближайшем будущем они, несомненно, станут одним из самых динамичных направлений в медицине и в хирургии в частности.

Об авторах

В. А. Лазаренко
Курский государственный медицинский университет
Россия


С. В. Иванов
Курский государственный медицинский университет
Россия


И. С. Иванов
Курский государственный медицинский университет
Россия


Е. Г. Объедков
Курский государственный медицинский университет
Россия


Л. Н. Беликов
Курский государственный медицинский университет
Россия


Н. Ю. Объедкова
Курский государственный медицинский университет
Россия


А. И. Денисенко
Курский государственный медицинский университет
Россия


Список литературы

1. Багатурия Г.О. Перспективы использования 3D-печати при планировании хирургических операций // Медицина: теория и практика. - 2016. - Т. 1, № 1. - C. 47-59. [Bagaturija G.O. Prospects for the use of 3D-printing when planning surgery. Meditsina: teoriya i praktika. 2016; 1(1): 47-59 (in Russ.)].

2. Баиндурашвили А.Г., Басков В.Е., Филиппова А.В., Бортулев П.И., Барсуков Д.Б., Поздникин И.Ю., Волошин С.Ю., Баскаева Т.В., Познович М.С. Планирование корригирующей остеотомии бедренной кости с использованием 3d-моделирования. Часть I // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. - 2016. - Т. 4, № 3. - С. 52-58. [Baindurashvili A.G., Baskov VE., Filippova A.V., Bortulev P.I., Barsukov D.B., Pozdnikin I.Y., Voloshin S.Y., Baskaeva T.V., Poznovich M.S. Planning for corrective osteotomy of the femoral bone using 3D-modeling. Part I. Ortopediya, travmatologiya i vosstanovitel’naya khirurgiya detskogo vozrasta. 2016; 4(3): 52-58 (in Russ.)].

3. Волова Т.Г., Шишацкая Е.И. Разрушаемые биополимеры: получение, свойства, применение. - Красноярск : Красноярский писатель, 2011. - 389 с. [Volova T.G., Shishatskaya E.I. Destructible biopolymers: production, properties, application. Krasnoyarsk : Krasnoyarskiy pisatel’; 2011: 389 (in Russ.)].

4. Горбатов Р.О., Романов А.Д. Создание органов и тканей с помощью биопечати // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. - 2017. - Т. 63, № 3. - С. 3-9. - DOI 10.19163/1994-9480-2017-3(63)-3-9. [Gorbatov R.O., Romanov A.D. Bioprinting of organs and tissues. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2017; 63(3): 3-9 (in Russ.)].

5. Джен Д.Й., Коновалов А.Н., Попов В.К., Ченг Ю.Л., Шафикова Р. Проекционная стереолитография биосовместимых полимерных структур // Перспективные материалы. - 2016. - № 6. - С. 30-36. [Jeng J.-Y., Konovalov A.N., Popov V.K., Cheng Y.-L., Shafikova R. Projection stereolithography of biocompatible polymer structures. Perspektivnyye materialy. 2016; (6): 30-36. (in Russ.)].

6. Жорова А.А. Возможности существующих технологий 3d-печати в медицине // Смоленский медицинский альманах. - 2018. - № 1. - С. 106-109. [Zhorova A.A. Possibilities of existing 3D printing technologies in medicine. Smolenskiy meditsinskiy al’manakh. 2018; (1): 106-109 (in Russ.)].

7. Зиновьев С.В., Селиверстов С.С., Целуйко С.С., Кушнарев В.А. Графическая модель для биопечати структурного аппарата каудальной борозды корня диафрагмальной доли левого легкого аутбредных белых крыс // Амурский медицинский журнал. - 2016. - Т. 2, № 14. - С. 56-59. [Zinoviev S.V., Seliverstov S.S., Tseluyko S.S., Kushnarev V.A. Graphic model for machine structural bioprinting caudal furrow root diaphragmatic lobe of left lung outbred white rats. Amurskiy meditsinskiy zhurnal. 2016; 2(14): 56-59 (in Russ.)].

8. Коровин А.Е., Нагибович О.А., Пелешок С.А., Копыленкова Т.И., Шилин В.П., Ольховик А.Ю., Шевченко В.А. 3D-моделирование и биопрототипирование в военной медицине // Клиническая патофизиология. - 2015. - № 3. - С. 17-23. [Korovin A.E., Nagibovich O.A., Peleshok S.A., Kopylenkova T.I., SHilin V.P., Ol’khovik A.Yu., SHevchenko V.A. 3d-modeling and bioprotyping in military medicine; Klinicheskaya patofiziologiya. 2015; (3): 17-23 (in Russ.)].

9. Медведев М.П., Фомина М.А. 3D-печать как новая эпоха в медицине // Новая наука: От идеи к результату. - 2016. - Т. 11, № 4. - С. 16-19. [Medvedev M.P., Fomina M.A. 3D printing as a new era in medicine. Novaya nauka: Ot idei k rezul’tatu. 2016; 11(4): 16-19 (in Russ.)].

10. Сафонов М.Г., Строгий В.В. Применение 3d-печати в медицине // Международный студенческий научный вестник. - 2015. - № 3-3. - С. 394-395. [Safonov M.G., Strogiy V.V. The use of 3D printing in medicine. Mezhdunarodnyy studencheskiy nauchnyy vestnik. 2015; (3-3): 394-395 (in Russ.)].

11. Arai K., Murata D., Verissimo A.R., Mukae Y., Itoh M., Nakamura A., Morita S., Nakayama K. Fabrication of scaffold-free tubular cardiac constructs using a Bio-3D printer // PLoS One. - 2018. - Vol. 13, N 12. - P. e0209162. - DOI: 10.1371/journal.pone.0209162.

12. Bagaria V., Chaudhary K. A paradigm shift in surgical planning and simulation using 3Dgraphy: Experience of first 50 surgeries done using 3D-printed biomodels // Injury. - 2017. - Vol. 48, N 11. - P. 2501-2508. - DOI: 10.1016/j.injury.2017.08.058.

13. Ballard D.H., Weisman J.A., Jammalamadaka U., Tappa K., Alexander J.S., Griffen F.D. Three-dimensional printing of bioactive hernia meshes: In vitro proof of principle // Surgery. - 2017. - Vol. 161, N 6. - P. 1479-1481. - DOI: 10.1016/j.surg.2016.08.033.

14. Bishop E.S., Mostafa S., Pakvasa M., Luu H.H., Lee M.J., Wolf J.M., Ameer G.A., He T.C., Reid R.R. 3-D bioprinting technologies in tissue engineering and regenerative medicine: Current and future trends // Genes Dis. - 2018. - Vol. 4, N 4. - P. 185-195. - DOI: 10.1016/j.gendis.2017.10.002.

15. Chwalek K., Sood D., Cantley W.L., White J.D., Tang-Schomer M., Kaplan D.L. Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue // J Vis Exp. - 2015. - N 105. - P. e52970. - DOI: 10.3791/52970.

16. Dawood A., Marti Marti B., Sauret-Jackson V., Darwood A. 3D printing in dentistry // Br Dent J. - 2015. - Vol. 219, N 11. - P. 521-529. - DOI: 10.1038/sj.bdj.2015.914.

17. de Mel A., Yap T., Cittadella G., Hale L.R., Maghsoudlou P., de Coppi P., Birchall M.A., Seifalian A.M. A potential platform for developing 3D tubular scaffolds for paediatric organ development // J Mater Sci Mater Med. - 2015. - Vol. 26, N 3. - P. 141. - DOI: 10.1007/s10856-015-5477-4.

18. George M., Aroom K.R., Hawes H.G., Gill B.S., Love J. 3D Printed Surgical Instruments: The Design and Fabrication Process // World J Surg. - 2017. - Vol. 41, N 1. - P. 314-319. - DOI: 10.1007/s00268-016-3814-5.

19. Graf S., Vasudavan S., Wilmes B. CAD-CAM design and 3-dimensional printing of mini-implant retained orthodontic appliances // Am J Orthod Dentofacial Orthop - 2018. - Vol. 154, N 6. - P. 877-882. - DOI: 10.1016/j.ajodo.2018.07.013

20. Michalski M.H., Ross J.S. The shape of things to come: 3D printing in medicine // JAMA. - 2014. -Vol. 312, N 21. - P. 2213-2214. - DOI: 10.1001/jama.2014.9542.

21. Moisenovich M.M., Arkhipova A.Y., Orlova A.A., Drutskaya M.S., Volkova S.V., Zacharov S.E., Agapov I.I., Kirpichnikov M.P. Composite Scaffolds Containing Silk Fibroin, Gelatin, and Hydroxyapatite for Bone Tissue Regeneration and 3D Cell Culturing // Acta Naturae. - 2014. - Vol. 6, N 1. - P. 96-101.

22. Murphy S.V., Atala A. 3D bioprinting of tissues and organs // Nat Biotechnol. - 2014. - Vol. 32, N 8. - P. 773-785. - DOI: 10.1038/nbt.2958.

23. Stansbury J.W., Idacavage M.J. 3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities // Dental Materials. - 2016. - Vol. 32, N 1. - P. 54-64. - DOI: 10.1016/j.dental.2015.09.018.

24. Tappa K., Jammalamadaka U., Ballard D.H., Bruno T., Israel M.R., Vemula H., Meacham J.M., Mills D.K., Woodard P.K., Weisman J.A. Medication eluting devices for the field of OBGYN (MEDOBGYN): 3D printed biodegradable hormone eluting constructs; a proof of concept study // PLoS ONE. - 2017. - Vol. 12, N 8. - P. 1-17. - DOI: 10.1371/journal.pone.0182929.

25. Tappa K., Jammalamadaka U. Novel Biomaterials Used in Medical 3D Printing Techniques // Funct Biomater. - 2018. - Vol. 9, N 1. - P. 1-16. - DOI: 10.3390/jfb9010017.

26. Warsi M.H., Yusuf M., Al Robaian M., Khan M., Alsaab H., Muheem A., Khan S. 3D Printing Methods for Pharmaceutical Manufacturing: Opportunity and Challenges // Current Pharmaceutical Design. - 2018. - DOI: 10.2174/1381612825666181206121701. [Epub ahead of print].

27. Weisman J.A., Nicholson J.C., Tappa K., Jammalamadaka U., Wilson C.G., Mills D.K. Antibiotic and chemotherapeutic enhanced three-dimensional printer filaments and constructs for biomedical applications // Int J. Nanomedicine. - 2015. - Vol. 10. - P 357-370. - DOI: 10.2147/IJN.S74811.

28. Wodajo F.M., Jakus A.E. Nanopatterning and Bioprinting in Orthopedic Surgery // Orthop Clin North Am. - 2019. - Vol. 50, N 1. - P. 21-33. - DOI: 10.1016/j.ocl.2018.08.013.

29. Zeng S., Liu L., Shi Y., Qiu J., Fang W., Rong M., Guo Z., Gao W. Characterization of silk fibroin/chitosan 3D porous scaffold and in vitro cytology // PLoS One. - 2015. - Vol. 10, N 6. - e0128658. - DOI: 10.1371/journal.pone.0128658.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Лазаренко В.А., Иванов С.В., Иванов И.С., Объедков Е.Г., Беликов Л.Н., Объедкова Н.Ю., Денисенко А.И. Использование 3D-принтеров в хирургии (обзор литературы). Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2018;(4):61-65. https://doi.org/10.21626/vestnik/2018-4/10

For citation: Lazarenko V.A., Ivanov S.V., Ivanov I.S., Ob’Edkov E.G., Belikov L.N., Ob’Edkova N.J., Denisenko A.I. Using 3D printers in surgery (literature review). Kursk Scientific and Practical Bulletin "Man and His Health". 2018;(4):61-65. (In Russ.) https://doi.org/10.21626/vestnik/2018-4/10

Просмотров: 51

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-5746 (Print)