Хирурги тестируют быстрый и недорогой 3D-печатный шаблон для улучшения персонализированных стент-графтов
Группа сосудистых хирургов из Медельина, Колумбия, продемонстрировала, что сочетание ИИ-обработки снимков с недорогой 3D-печатью может упростить и сделать безопаснее создание персонализированных стент-графтов для пациентов. Их исследование, опубликованное в журнале Cureus, решает давнюю проблему сосудистой хирургии: как точно модифицировать стент-графты для пациентов, чья анатомия не соответствует стандартным коммерческим устройствам. Для решения этой задачи хирурги разработали индивидуальный цилиндрический пластиковый шаблон, напечатанный на настольном FDM-принтере, который позволяет «наметить» точное расположение отверстий (фенестраций) на реальном медицинском стент-графте до операции.
ИИ-планирование и хирургическая разметка персонализированного фенестрированного эндографта.
При восстановлении аневризм или других заболеваний брюшной аорты врачи часто используют эндографты — трубчатые стенты, покрытые тканью, которые укрепляют ослабленный сосуд. Однако аорта имеет сложное строение. От неё отходят критические ветви, снабжающие кровью почки, желудок, печень и кишечник. Если стандартный стент перекрывает эти артерии, кровоток может быть нарушен.
Проблема стандартных решений
Производители предлагают индивидуальные «фенестрированные» или «браншированные» графты со встроенными отверстиями, но такие устройства дороги и могут изготавливаться недели или месяцы. Многие клиники не могут ждать так долго. Поэтому хирурги часто вручную модифицируют готовые графты, когда полностью кастомное устройство недоступно или его производство занимает слишком много времени. Это ювелирная работа. Если фенестрация смещена даже на несколько миллиметров, хирург рискует заблокировать артерии, питающие почки, печень или кишечник. Более того, для успеха требуется опыт, тщательные замеры, а иногда и догадки. Малейшая ошибка может привести к серьёзным осложнениям.
Новый метод на основе 3D-печати
Команда, стоящая за этим новым методом, хотела упростить процесс. Группа из Clínica Medellín, включающая Хуана Карлоса Гомеса-Родригеса, Хесуса Россо, Барбару Диек, Эдисона Пенью и Андреса Кадавида, предложила невероятно простую идею. Сначала они используют ПО с поддержкой ИИ для быстрого построения модели аорты пациента и её ответвлений. Затем эти данные преобразуются в цилиндрическую модель и печатаются на Creality Ender 3 V2. Готовое изделие представляет собой полую PLA-гильзу, повторяющую форму аорты пациента, с точными метками, указывающими на место отхождения каждой ветви артерии. Непосредственно перед операцией коммерческий графт надевается на этот цилиндр, и на нём отмечаются точные места для фенестраций.
Разумеется, пластиковый шаблон никогда не попадает в тело; это всего лишь инструмент планирования, который заменяет старые догадки реальной геометрией. Поскольку хирурги выполняют модификацию графта в операционной, напечатанный шаблон необходимо стерилизовать для безопасной работы рядом со стерильным графтом. Сам шаблон дёшев, печатается менее чем за час и изготавливается непосредственно хирургической командой с использованием Creality Slicer и стандартного PLA. После печати он стерилизуется низкотемпературной плазмой перекиси водорода, чтобы команда могла использовать его в операционной при подготовке кастомного стент-графта для пациента.
Скриншот модуля 3D Slicer Segmentation, показывающего модель фенестрированной аорты.
Поскольку напечатанная гильза соответствует анатомии пациента, она упрощает понимание всего процесса и помогает избежать ошибок при разметке графта. В своём отчёте хирурги описывают успешное применение этого метода у первого пациента — 78-летнего мужчины с инфраренальной аневризмой брюшной аорты и ранее неудачной эндоваскулярной операцией по её устранению.
Доказательство концепции
Этот «пилотный случай» показывает, что настольный 3D-принтер может производить точное и прочное руководство для кастомизации фенестрированного стент-графта прямо в больнице, без ожидания дорогостоящего промышленного изготовления. Более того, напечатанный шаблон даёт хирургам простой способ разметки графтов с гораздо более высокой точностью. Поскольку процесс не требует специализированной инженерной поддержки, он может быть широко внедрён, что является важным преимуществом в неотложных случаях, где важен каждый миллиметр.
Создание и укрепление фенестраций на хирургически модифицированном эндографте.
Тренды в области стент-графтов и 3D-печати
Для более широкой области стент-графтов эта работа отражает явный сдвиг. Спрос на сложные операции по устранению аневризм продолжает расти, но полностью индивидуальные устройства остаются дорогими, а в таких регионах, как Латинская Америка, могут идти недели или месяцы. Эти задержки — одна из причин, по которой хирургически модифицированные графты стали так важны.
Работа Clínica Medellín также вписывается в общий тренд, связывающий 3D-печать и сосудистую хирургию. Печать целых стентов всё ещё находится на ранних стадиях, но несколько групп уже расширяют границы возможного. Программы в Cleveland Clinic и Mayo Clinic использовали индивидуальные 3D-печатные стенты для дыхательных путей. В Барселоне программа QuirofAM вместе с партнёрами создала ранние прототипы напрямую печатаемых силиконовых трахеальных стентов. В Австралии Lab22 и Medical Innovation Hub создали первый 3D-печатный нитиноловый стент с использованием лазерного сплавления порошкового слоя. Обещание во всех этих проектах одинаково: более персонализированные устройства, которые подходят пациентам, не соответствующим стандартному каталогу продуктов, доступных сегодня.
Послеоперационная 3D-визуализация реконструкции фенестрированного эндографта.
В совокупности эти усилия показывают, что персонализация становится центральной идеей в дизайне имплантов следующего поколения, даже несмотря на то, что базовые технологии развиваются с разной скоростью. Это исследование также напоминает индустрии о том, что инновации не всегда исходят от крупных производителей. Иногда они приходят от исследовательских групп, решающих насущные проблемы своих пациентов.
Изображения предоставлены Gómez-Rodríguez et al., Cureus (2025). CC BY 4.0
