Благодаря постоянному развитию науки и техники современная медицина может справляться со многими ранее недоступными задачами. Изобретение аппаратуры, роботизированной техники и биологических материалов помогает докторам и пациентам справляться со многими недугами и делает жизнь больного человека более полноценной.
В этой статье мы ознакомим вас с 4-мя удивительными техническими достижениями в медицине. Эта информация может быть полезна для вас или ваших близких, ищущих наиболее эффективный вариант лечения того или иного заболевания.
Печать органов и тканей на 3D принтере
Биопечать – это новое направление в развитии медицинской науки, появившееся благодаря стремительному техническому прогрессу. Напряженная работа в этом направлении ведется и сейчас, и ее цель — создание новых органов и тканей для человеческого организма. Уже сегодня опытные образцы биопринтеров могут воссоздать для человека биологические продукты питания, обогащенные необходимыми витаминами, белками, жирами и углеводами, мочевые пузыри для трансплантации, имплантаты из костной или хрящевой ткани и пр.
Впервые для биопринтинга использовался обычный струйный принтер, который воссоздал участок ДНК. Эту работу в 2000 году провел биоинженер Томас Боланд. Позднее он усовершенствовал 3D принтер, и в 2003 году запатентовал свою работу. С тех пор ученым удалось наладить биопринтинг трубок сосудов, сердечных клапанов, ушных раковин, кожной и костной ткани для последующей имплантации.
Как все это может воспроизводиться? Для создания органов применяется специальная жидкость, фоточувствительный гидрогель и порошковый наполнитель. В зависимости от используемого аппарата необходимые материалы подаются из диспенсера каплями или постоянной струей. Такая методика применяется для воссоздания мягких тканей: хрящей или кожи. Для воспроизведения костной ткани используется способ послойного нанесения натуральных полимеров, которые способны повторить необходимые для имплантата очертания.
Первый удачный эксперимент по 3D-биопечати органа – мочевого пузыря для мышей – был проведен исследователями из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine в 2006 году. Позднее они сумели воспроизвести мочевые пузыри и для 7 пациентов.
Для 3D-биопечати применялись стволовые клетки. При помощи экструдера донорские ткани, находящиеся в герметичной камере, нанесли на макет мочевого пузыря, который был подогрет до естественной температуры. А спустя 6-8 недель, благодаря интенсивному делению и росту клеток, был воссоздан человеческий орган. Все эти мочевые пузыри, созданные для людей, были успешно трансплантированы и качественно функционируют и сейчас.
Сегодня 3D-биопечать органов проводится несколькими компаниями, и наибольших успехов на этом поприще смогли достичь биоинженеры из компании Organovo (США). Они воссоздали печеночную ткань, используемую сейчас некоторыми лабораториями для тестирования лекарственных препаратов.
В 2014 году компания RCC и исследователи из Nano3D Biosciences выпустили 3D-биопринтер, который стал продаваться. Этот аппарат не может воссоздавать органы, но с успехом применяется некоторыми фармакологическими концернами для изучения медицинских препаратов.
В 2014 году российскими биоинженерами было проведено успешное 3D моделирование щитовидной железы, которая была имплантирована подопытной мыши. Для воспроизведения этого органа ученые использовали отечественный биопринтер 3D-Bio.
В 2014 году биоинженерам из компании Organovo удалось воспроизвести на 3D-биопринтере печень. Это уже был функционирующий орган, который сохранял свою жизнеспособность на протяжении 37 дней. Он использовался для тестирования лекарств, но исследователи предполагают, что они смогут воссоздать и печень, предназначенную для трансплантации. Пока же полученный орган применяют для изучения таких фармакологических средств как антибиотики.
Теперь биопечать стала развиваться еще быстрее, чем ожидалось. Биоинженеры воссоздают самые разные «детали» тела человека: части грудной клетки, тазобедренные суставы, искусственные фаланги пальцев. Имплантаты из костной ткани производятся при помощи методики лазерного спекания из никилида титана, который по своему биохимическому составу напоминает естественную костную ткань. Для этого в печатном процессе применяются 3D модели, полученные при помощи томографии.
Ряд протезов воспроизводится из полимеров. Примером такой инновации являются протезы кисти, позволяющие вернуть многих людей с ограниченными способностями к нормальному образу жизни.
В дальнейшем ученые планируют не только развитие существующих проектов, но и хотят изобрести принтер, который будет способен «печатать» органы или ткани прямо в теле пациента. В настоящее время доктор Атала ведет работу по производству аппарата, способного «печатать» кожу непосредственно на необходимом участке.
Доктор Форжак полагает, что в будущем воспроизведенные при помощи биопечати органы могут иметь непривычный вид, но они будут способны выполнять возложенные на них функции. И эта «несостыковка» с естественным видом несущественна для пациента, т. к. для больного с отсутствующей почкой не важно, как она будет выглядеть. Главное, что орган будет работать, производить мочу и очищать кровь, а человек будет себя чувствовать лучше.
Роботы в кардиохирургии
Уже на протяжении более десятка лет кардиохирурги используют для выполнения шунтирования сосудов микророботов. Для этого применяется специальная робототехническая система Да Винчи. Операцию могут выполнять два хирурга. Один из них находится возле больного в основном блоке и выполняет вмешательство при помощи рук робота, находящихся в грудной клетке больного, ориентируясь на трехмерное изображение на мониторе. Эти «роботизированные инструменты» вводятся в тело через небольшие разрезы. Второй доктор следит за необходимостью замены инструментов на руках робота и отвечает за другие необходимые во время операции действия.
Система Да Винчи может выполнять все действия, которые ранее проводились руками хирурга. При помощи такого робота-хирурга могут проводиться операции по аортокоронарному шунтированию, пластике митральных клапанов и устранению аритмий. Благодаря этой малоинвазивной методике существенно улучшается качество выполнения всех хирургических манипуляций и ускоряется процесс реабилитации больного после выполненного вмешательства.
В кардиохирургии система Да Винчи используется во многих странах мира. Не стала исключением во введении этой инновации и Россия. Такие роботы-хирурги применяются для лечения больных в Москве, Тюмени, Ростове-на-Дону, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Краснодаре, Новосибирске, Ханты-Мансийске и на острове Русский.
Надувной инкубатор для спасения недоношенных новорожденных
Более миллиона новорожденных ранее умирали из-за наступления преждевременных родов. Обычно такие фатальные осложнения происходят в странах или населенных пунктах с низким уровнем медицины. Новое изобретение выпускника Британского Университета, получившее название «МОМ», может дать шанс детям и их родителям на благоприятный исход даже при преждевременном рождении. На создание этого недорогого приспособления изобретателя Джеймса Роберта вдохновил фильм о недоношенных младенцах в лагерях военных беженцев.
В МОМ – надувной инкубатор – встроены сенсоры, которые в режиме реального времени отслеживают показатели температуры и влажности. Другие комплектующие части позволяют врачу контролировать и регулировать среду в инкубаторе таким образом, чтобы она максимально соответствовала потребностям недоношенного ребенка. МОМ включает в себя систему для терапии желтухи новорожденных. Кроме этого, надувной инкубатор снабжен портативной системой электропитания, которая может использоваться при перебоях в централизованной сети подачи электричества, и дает системе возможность работать на протяжении суток.
В отличие от стационарных инкубаторов, стоящих около 45 тыс. долларов, МОМ стоит намного дешевле. Он не такой громоздкий, как обычный инкубатор, мобилен, легко разбирается и компактно складывается. Для сборки его необходимо надуть и подключить к электрической розетке.
Управляемая видеокапсула для комфортной эндоскопии
Для точной диагностики таких заболеваний как язва желудка или двенадцатиперстной кишки, гастриты, рак желудка и др. необходимо проведение фиброгастродуоденоскопии (ФГДС). Эта процедура часто доставляет неприятные ощущения и пугает многих пациентов предстоящими неудобствами, связанными с проглатыванием эндоскопического зонда. Благодаря изобретению управляемой видеокапсулы MiroCam Navi (Южная Корея, компания IntroMedic) все эти неудобства могут полностью устраняться.
Применение этой инновации позволяет провести обследование не только желудка и двенадцатиперстной кишки, но и «осмотреть» тощую и подвздошную кишки. Для выполнения этой процедуры больному достаточно проглотить видеокапсулу. Она естественным образом попадает в необходимые для обследования отделы пищеварительного тракта и «выполняет» все нужные снимки, передавая их по беспроводному каналу в специальное устройство, которое закрепляется на поясе больного. Через 12 часов устройство передается доктору, делающему заключение по полученным результатам.
При необходимости врач может управлять видеокапсулой, используя специальные магнитный контролер, прикладываемый к телу пациента. После завершения обследования видеокапсула MiroCam Navi выходит наружу естественным путем.
(голосов - 1, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
