Возможно, ничего и не было, но несколько месяцев назад Скотт удалила ей щитовидную железу, поэтому пара особенно внимательно следила за всем, что могло указывать на осложнение. Бальцер уговаривал жену пройти МРТ, и когда она наконец согласилась, сканирование выявило внутри ее черепа образование - трехсантиметровую опухоль, расположенную за левым глазом. Понятно, что они были напуганы, но неврологи, читавшие отчет о радиологии, не проявили никакого беспокойства, объяснив, что такие образования часто встречаются среди женщин, и предложили Скотту провериться еще раз через год.
Бальцеру это не понравилось. Недавняя операция Скотта на щитовидной железе научила их тому, что для получения наилучшего лечения необходимо проявлять инициативу и быть чрезвычайно хорошо информированными. Типичное удаление щитовидной железы выполняется через большой разрез на горле, что требует длительного и неудобного восстановления и оставляет большой шрам, но когда он и Скотт начали искать альтернативы, они обнаружили, что она могла бы избежать всего этого, если бы они поехали из дома. в Калифорнии в Центр роботизированной хирургии головы и шеи Медицинского центра Университета Питтсбурга. Там хирурги выполняют деликатные процедуры с помощью роботизированной руки, которая уменьшает их движения, делая их меньше и точнее, чем то, на что способна одна человеческая рука. Этот опыт познакомил Бальцера и Скотта как с новейшими достижениями медицинских технологий, так и с важностью проведения собственных исследований. Поэтому, хотя первые врачи посоветовали им подождать, Бальцер и Скотт отправили результаты МРТ нескольким неврологам по всей стране. Почти все они согласились, что Скотту необходима операция.
В этот момент Бальцер запросил у Скотта файлы DICOM (стандартный цифровой формат для данных медицинских изображений), чтобы он мог работать с ними дома. Это был решающий шаг. Несколько месяцев спустя Скотту сделали еще одну МРТ, и рентгенолог вернулся с ужасающим сообщением: опухоль значительно выросла, что указывало на гораздо более серьезное состояние, чем было первоначально диагностировано. Но, вернувшись домой, Бальцер воспользовался Photoshop, чтобы наложить новые файлы DICOM поверх старых изображений, и понял, что опухоль вообще не выросла - рентгенолог только что провел измерения из другой точки изображения. Как только его облегчение утихло, Бальцер пришел в ярость и стал более решительным, чем когда-либо, продолжать контролировать лечение Скотта. «Я подумал: почему бы нам не перейти на новый уровень?» - говорит Бальцер. «Давайте посмотрим, какие инструменты доступны, чтобы я мог взять DICOM, представляющие собой 2D-срезы, и преобразовать их в 3D-модель. Это решение изменило всё.
Бальцер, бывший технический инструктор и инженер-программист ВВС, а также страстный поклонник 3D-визуализации, вероятно, лучше других подготовлен к тому, чтобы взять технологию медицинской диагностики в свои руки, но для этого не обязательно обладать его уровнем знаний. использовать 3D-изображения для лучшего понимания диагноза и возможных методов лечения, и это становится все проще. Революционные достижения в области здравоохранения достигаются с использованием базовых инструментов и программного обеспечения, а это означает, что современное здравоохранение становится дешевле, быстрее и более широко доступным, но также – и, возможно, более важно – это означает, что мы можем использовать те же самые инструменты, чтобы убедиться, что наше собственное здравоохранение находится на должном уровне.
3D-печать уже внесла некоторые удивительные изменения в медицинскую помощь, не связанную с самодельными технологиями, и эта область все еще находится в зачаточном состоянии. В Китае и Австралии, где были одобрены имплантаты, напечатанные на 3D-принтере, врачи заменили раковые и деформированные кости сделанными на заказ титановыми тазами, плечами и лодыжками, которые производятся с невообразимой до сих пор скоростью, точностью и силой. Команда британских и малазийских исследователей использовала 3D-принтер, работающий из нескольких материалов, для создания моделей голов с реалистично текстурированной кожей, костями черепа, мозговым веществом и опухолями, чтобы студенты могли безопасно практиковать операции высокого риска. В США пара врачей из Мичиганского университета напечатала индивидуальные трахеальные каппы для двух маленьких детей с заболеванием, называемым трахеобронхомаляцией, или размягчением трахеи и бронхов, которое приводит к коллапсу дыхательных путей. Шины позволят мышцам трахеи развиваться, и при этом опоры будут безопасно впитываться в тело ребенка. Но одно из наиболее широко полезных применений - одно из самых простых: использование компьютерной томографии пациентов для 3D-печати точных моделей органов, чтобы врачи могли планировать и готовиться к хирургическим процедурам. Необходимое программное обеспечение и оборудование легко доступны любому: один хирург из Университета Айовы разыскал местного ювелира с помощью 3D-принтера и убедил его в свободное время изготавливать индивидуальные модели сердец для университета.
Бальцеру нужна была осязаемая модель черепа Скотта, чтобы он мог получить представление о местоположении и размере опухоли и подумать о том, какое лечение следует проводить. Стандартный процесс удаления такой опухоли, как опухоль Скотта, известной как менингиома, представляет собой краниотомию, при которой череп распиливают. Ее опухоль располагалась под мозгом, поэтому, чтобы удалить ее, врачам пришлось бы физически убрать мозг. Это так же рискованно, как кажется. Нервы могут быть смещены, и пациенты могут потерять обоняние, вкус или даже зрение. Размышляя об операции на щитовидной железе, она и Бальцер задавались вопросом, возможна ли подобная неинвазивная процедура.
Разрез переднего черепа с удаленной опухолью.
от создателей slo 3D
на Sketchfab
Бальцер загрузил бесплатную программу под названием InVesalius, разработанную исследовательским центром в Бразилии для преобразования данных МРТ и КТ в 3D-изображения. Он использовал его для создания объемной 3D-рендеринга на основе изображений Скотта DICOM, что позволило ему взглянуть на опухоль под любым углом. Затем он загрузил файлы в Sketchfab и поделился ими с нейрохирургами по всей стране в надежде найти того, кто захочет попробовать новый тип процедуры. Возможно, неудивительно, что он нашел врача, которого искал, в UPMC, где Скотт удалила ей щитовидную железу. Нейрохирург согласился рассмотреть возможность минимально инвазивной операции, в ходе которой он получит доступ к опухоли через левое веко Скотта и удалит ее с помощью микросверла. Бальцер адаптировал объемную визуализацию для 3D-печати и создал несколько полноразмерных моделей передней части черепа Скотта на своем MakerBot. Чтобы помочь хирургу проверить свою идею микросверления и спланировать процедуру, Бальцер упаковал одну из моделей и отправил ее в Питтсбург.
Бальцер, сам того не зная, стал пионером того, что, по прогнозам исследователей из новой лаборатории медицинских инноваций в Остине, штат Техас, вскоре станет стандартом медицинской помощи. Использование 3D-печати для планирования процедур и объяснения диагнозов пациентам «станет новой нормой», говорит доктор. Майкл Паттон, генеральный директор лаборатории, которая была открыта в октябре 2014 года с целью вывода на рынок новых идей для медицинских устройств и технологий. Паттон говорит, что ее двери открыты для таких творческих мыслителей, как Бальцер, и отмечает, что 3D-печать может ускорить процесс разработки продуктов, инструментов и устройств в медицине. «То, что вы теперь можете делать с помощью 3D-печати, похоже на то, что вы можете делать в мире программного обеспечения: быстрая итерация, быстрая неудача, быстрый вывод чего-то на рынок», - говорит Паттон. «Вы можете распечатать прототипы, а затем распечатать модели органов, на которых можно будет протестировать продукцию. Потенциально вы можете избежать необходимости проведения некоторых исследований на животных и провести проверку концепции до проведения обширных испытаний на пациентах».
Испытания, тесты и исследования - это ключевой момент: одна из важных ролей лабораторий медицинских инноваций - помогать изобретениям проходить через процесс регулирования. «Это обширно и обременительно», - говорит Паттон, и именно по этой причине многие великие идеи никогда не выходят за рамки салфеток для коктейлей. Но Паттон не ожидает каких-либо нормативных проблем, связанных с использованием 3D-печатных моделей для хирургического планирования, и предсказывает, что другие достижения, включающие простое сканирование и печать, будут относительно легко выведены на рынок. «Это часть нового рубежа сканирования и 3D-печати, и мы не видим нормативных препятствий, которые можно увидеть при использовании имплантатов», - говорит Паттон. Он с нетерпением ждет возможности отсканировать сломанную кость дома и распечатать дышащую гипсовую повязку.
Ближе под рукой, но не менее фантастическое портативное устройство медицинской визуализации, которое будет использовать ультразвуковые сканеры для создания 3D-изображений (МРТ не требуется) и отправлять их в облачный сервис, где к ним смогут получить доступ врачи со всего мира мир. Стартап под названием Butterfly Network недавно получил финансирование в размере 100 миллионов долларов на создание устройства и облачного инструмента, который будет распознавать и автоматически диагностировать определенные нарушения, такие как расщелина неба у нерожденного плода, и обучаться с течением времени. По мере загрузки большего количества сканирований он сможет автоматизировать больше диагнозов.
Паттон говорит, что ему даже больше нравится работать с изобретателями и производителями, чем с экспертами в области медицины. «Так много людей приучены не поднимать голову и концентрироваться на медицинской практике, - говорит он, - и иногда они не задумываются о том, почему они поступают определенным образом или как они могли бы поступать по-другому». Бальцер – яркий тому пример. 3D-сканирование и печать сделали для него доступным высокотехнологичное здравоохранение, но также позволили ему влиять на прогресс медицинского истеблишмента. По словам Паттона, это радикально новая модель медицинских инноваций.
Balzer фактически разрабатывает продукт для медицинского использования, аналогичный устройству Butterfly Network, сочетающий портативное 3D-сканирование с платформой, позволяющей врачам и пациентам обмениваться изображениями через безопасный (совместимый с HIPAA) облачный сервер.. Он также стал больше уделять внимания образованию и ведет подкаст All Things 3D, на котором часто приглашает выступить врачей. Недавно он организовал бесплатный семинар по 3D в медицине. «Мой главный посыл сейчас заключается в том, что эти вещи уже существуют, и многие из них бесплатны», - говорит он. «Первое, что нужно сделать, - это сообщить, что у вас не связаны руки. У твоего приятеля есть 3D-принтер? Используй это.»
Скотт удалили опухоль в UPMC в мае 2014 года через небольшое отверстие над левым глазом. Нейрохирург обнаружил, что опухоль начинает опутывать ее зрительные нервы, и сказал ей, что, если бы она подождала шесть месяцев, у нее произошло бы серьезное и, возможно, необратимое ухудшение зрения. Процедура заняла восемь часов, и 95% опухоли было удалено. Через три недели она вернулась на работу. Ее шрамы, говорит Бальцер, видны только ей.
Распечатайте
Хотите распечатать свое медицинское изображение? Попросите у своего врача файлы DICOM и загрузите 3D Slicer. Затем используйте инструмент «Расширение региона», чтобы сегментировать изображение. Извлеките 3D-сетку поверхности, сохраните ее в формате STL и используйте ParaView, чтобы упростить ее до управляемого количества треугольников. Чтобы получить более подробную информацию, ознакомьтесь с разделом «Как распечатать медицинское сканирование на 3D-принтере» прямо здесь, на сайте Make:.