Профессия будущего: инженер протезов на 3D-принтере

Как арбузы помогают человечеству в борьбе с онкологией, за сколько можно напечатать себе часть тела из титана, и как изменится работа врача в будущем. «Новости малого бизнеса» узнали о тонкостях изготовления имплантов на 3D принтере и о новых специалистах.

«Это только кажется, забавным, но перед нами стояла сложная задача», – предваряют рассказ два молодых новатора. На мониторе компьютера возникают медицинские снимки, сделанные на мультиспиральной компьютерной томографии. На кадрах – клякса круглой формы с трёхконечной звездой посередине. Непосвященному изображение может напомнить чёрно-белый калейдоскоп.

«Это томография арбуза. Его привезли то ли из Турции, то из Таиланда. Было трудно достать в зимнем Питере, в итоге нашли в одном универмаге за тысячу рублей. Но это неважно», – говорит один из парней.

Ягода стала условным пациентом в 2017 году для проведения медицинского эксперимента по «удаленному доступу» до злокачественной опухоли. Внутрь арбуза поместили кусочек свиного сердца, обернув его фольгой. Арбуз-франкенштейн произвёл на медработников впечатление: раньше им приходилось сканировать только себе подобных.

Снимки мне показывают в мастерской «3Д-Возрождение» – стартап появился в Петербурге два года назад силами команды молодых специалистов, двое из которых, Дмитрий Попов и Михаил Дудкин, объясняют суть проекта.

В одном из помещений «3Д-Возрождения» (где также базируется их вторая компания Smart3D) громоздятся, как в грузовом порту, принтеры. Пол забросан пластиковой стружкой, часть аппаратуры томится ещё в коробках – компания только переехала в новое помещение. В соседней комнате – образцово-показательной – стерильно, стеллаж заставлен напечатанными фигурками инопланетных монстров и моделями домов.

DCIM100MEDIA

Создание миникопий и составляет основной заработок бизнесменов, один из которых параллельно работает в фармацевтической отрасли. Основные заказы на 3D печать поступают от инженеров, ювелиров, архитекторов и стоматологов. Иногда приходят обращения, к примеру, по реставрации культурных ценностей.

«В 2015 году я узнал, что в пятой детской городской больнице маленькой девочке установили лобную кость, напечатанную из полимера на 3D принтере в Италии. Начал собирать информацию об этой технологии и решил применять подобное в России. Этот проект заинтересовал врачей из госпиталя МЧС (ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М.Никифорова МЧС России). И мы начали работать», – вспоминает Дмитрий.

Правильный арбуз

Но вернёмся к истории про арбуз. Дмитрий держит в руках один из образцов, который применили в медицинских целях. Хирургический шаблон, изготовленный на 3D-принтере, представляет собой полусферу, напоминающую панцирь черепахи. Из верхней части пластмассовой модели торчат пять трубочек.

«Это – аппликатор, мы его напечатали на 3D принтере. Перед нами стояла задача – разработать доступ к опухоли, которая возникла в брюшной полости человека. Мы симулировали её внутри арбуза в виде свиного кусочка. Туда предстояло проникнуть с помощью пучка троакаров (медицинских инструментов), – рассказывают собеседники. – С этой идеей к нам обратился один знакомый онколог-уролог. Он увидел подобную технологию в Китае, но в открытом доступе об этом не было никакой информации. И захотел внедрить это в свою практику, повторив уже на пациенте с опухолью в почке».

Результат операции с арбузом оказался успешным: фольга проколота, троакары достигли условной опухоли с небольшой погрешностью. Но именно эта погрешность – «недостаточная точность локализации» – всё-таки остановила специалиста. Хирург решил отложить операцию.
В другом случае предприниматели продвинулись дальше – уже прошла операция по восстановлению травмированного плечевого сустава с использованием импланта, напечатанного из медицинского титана. Молодые бизнесмены сообщают пока скупую информацию: мужчина средних лет, получил травму на игре в регби. Больше говорить не позволяет врачебная тайна.

«Пациент дополнительно подписывал соглашение на применение новаторских разработок в операции. Он отнёсся к этой идее с пониманием и интересом, – говорят разработчики. – Прежде чем говорить больше, мы должны дождаться результатов операции. На это может уйти больше года».

Необходимость получения медицинских результатов не даёт проекту обрести коммерческую силу, поясняет Дмитрий. По его словам, на проектирование импланта потребовалось больше полугода (в свободное от основной работы время), затем – получение патента. Всего молодые люди вложили около миллиона рублей собственных средств. Впрочем, заранее гордятся результатом – никто до них не применял печать протезов для плечевого сустава.

«Если посмотрите, одна из сторон аугумента гладкая, другая – пористая. В эту неровность должна врасти костная ткань и обеспечить сцепление. Это было сложно – ведь инструкций, как печатать кости, нигде не найдёте», – добавляет Михаил.

Изготовление обычных имплантов, по описанию Дудкина, оказывается более сложным. Необходимый участок выпиливается из трупной кости. Пациенту делается существенный надрез в районе дефекта, новый участок сустава крепится на двух болтах. Через несколько лет хирургическое вмешательство потребуется вновь – участок кости резорбцируется – уменьшится в размере. В итоге пациенту придётся вновь лечь на операционный стол.

Титан

Чтобы изготовить деталь из титанового сплава (Ti6Al4V), предпринимателям приходится обращаться в столицу. В Москве находится подходящее производство, где обрабатывают металл специальным образом. Материал преобразуется из порошка методом электронно-лучевой плавки. Процесс проходит при высоких температурах в специальной вакуумной камере.
«Стандартные импланты стоят до 140 тысяч рублей, вся государственная квота на операцию достигает 180 тысяч. Наша технология позволяет снизить затраты в разы, как минимум в два раза, – говорит Дмитрий. – Но очень много ресурсов – как финансовых, так и временных – может уйти на создание виртуальной модели. Ведь это сложно – точно сформировать индивидуальный сустав, чтобы он правильно разместился в области дефекта. Цена ошибки очень велика».

По словам собеседников, стоимость специализированного оборудования для 3D печати из титана приближается к 20 млн рублей (вместе с дополнительными комплектующими), при этом печать одного изделия на стороне может достигать 50 тысяч рублей.

Впрочем, предприниматели не теряют надежды приобрести в будущем собственный станок, получив сертификат на печать из медицинского титана. Спустя пять-семь лет, предполагает Попов, технология распространится и подешевеет.

«Четыре года назад один из фотополимерных принтеров, который мы приобретали, стоил 300 тысяч рублей. Теперь аналогичный уже стоит 36 тысяч. Думаю, такое же произойдет с порошковыми сплавами», – поясняет Михаил.

Найти инженера по 3D моделированию медицинских изделий пока не самая лёгкая задача. Предпринимателям пришлось потратить четыре месяца, чтобы провести множество собеседований. В итоге остановились на одном из кандидатов, у которого было незаконченное образование в медицинском вузе и большой опыт работы в геодезии.

«В этом деле есть момент дизайнерской мысли, в некотором роде художественная работа. Одновременно необходимо понимание анатомических особенностей строения человеческого скелета. У многих кандидатов этой комбинации не было», – рассказывает Дмитрий Попов.

Обучение такого специалиста может занимать не меньше четырех лет, подчёркивает собеседник: «Нужно получить профильное образование, а это как минимум три года, например, обучение в медицинском колледже. И не меньше года опыта инженерной работы – практик и стажировок».

Зарплата инженера этого профиля в настоящее время в Петербурге может достигать 100 000 рублей. Но при условии, уточняют собеседники «Новостей малого бизнеса», что проект окупается: «Медицина в нашей стране, как и в остальном мире, достаточно консервативна. Далеко не все готовы на эксперименты. Мы пониманием относимся к тому, что в какой-то степени опережаем время, хотя спустя год эта технология может стать общедоступной. Тогда можно говорить об окупаемости, пока держимся только на энтузиазме».

Алексей СТРЕЛЬНИКОВ