Аддитивные технологии в медицине: как снизить риски для здоровья пациентов

Упражнения для легких

Первое упражнение – растяжка мышц грудной клетки

1. Принимаем исходное положение стоя, ноги вместе, руки прямые, ладони прижаты к бедрам.

2. Разворачиваем ладони вперед и, одновременно совершая вдох через нос, поднимаем руки над головой. Каждая рука должна как бы нарисовать в воздухе полукруг.

3. Разворачиваем ладони в стороны и, одновременно совершая выдох через сжатые губы, опускаем прямые руки в исходное положение.

Сделайте это упражнение 10 – 15 раз.

Важно!

Второе упражнение – раскрытие груди

1. Исходное положение – сидя на стуле, ноги вместе, прямые руки вытянуты вперед, ладонями друг к другу.

2. Одновременно вдыхая через нос, отводим прямые руки назад настолько, насколько это возможно.

3. Выдыхая воздух через сжатые губы, возвращаем прямые руки в исходное положение по той же траектории.

Если Вам тяжело держать руки прямо перед собой, их можно немного опустить вниз и делать упражнение в таком положении рук.

Сделайте это упражнение 10 – 15 раз.

Третье упражнение – кузнечные меха

Оно очень полезно для тренировки диафрагмы.

1. Исходное положение – сидя на стуле, спина прямая, ноги вместе, руки на бедрах.

2. С закрытым ртом совершаем быстрые неглубокие вдохи и выдохи через нос. Дышим настолько быстро, насколько это возможно.

Во время упражнения Вы должны ощущать, как диафрагма быстро движется вверх и вниз.

Упражнение может поначалу даваться с трудом. Начните с 15 секунд, постепенно доведя время его выполнения до одной минуты.

Интересный факт!

Четвертое упражнение – вращение локтями

1. Исходное положение – сидя на стуле с прямой спиной, ноги вместе. Прикасаемся пальцами к плечам, при этом направив локти вниз, а тыльные стороны запястий – в стороны.

2. Вдыхая воздух через нос, одновременно поднимаем локти максимально высоко, по пути сводя их вместе перед собой, а затем снова разводя в стороны.

3. Выдыхая через сомкнутые губы, опускаем локти, по пути отводя их максимально назад, а затем возвращаясь в исходное положение. Повторяем 10 раз. С вдохом поднимаем локти, с выдохом – опускаем.

4. Теперь делаем то же самое наоборот – с вдохом поднимаем локти, по пути отводя их назад, и с выдохом опускаем, сводя их вместе перед собой, а затем возвращаясь в исходное положение. Делаем 10 раз.

Важно!

Пятое упражнение – подъем плеч

1. Исходное положение – сидя на стуле, спина прямая, ноги вместе, прямые руки направлены вниз, ладони развернуты вперед. Грудь раскрыта.

2. С вдохом поднимаем плечи как можно выше, по пути выдвигая их вперед, а затем снова разводя в стороны.

3. С выдохом опускаем плечи в исходное положение, по пути отводя их максимально назад. Повторяем упражнение 10 раз. Вдох – поднимаем плечи, выдох – опускаем.

Для удобства представьте, что Вы рисуете плечами две окружности в воздухе.

4. Теперь делаем то же упражнение наоборот – с вдохом поднимаем плечи, по пути отводя их назад, и с выдохом опускаем плечи в исходное положение, по пути выдвигая их вперед. Также делаем 10 раз.

Важно!

Шестое упражнение – крылья бабочки

1. Исходное положение – ладони закрывают уши, пальцы направлены назад и обхватывают голову, локти в стороны, предплечья параллельно земле.

Для удобства можете просто сплести пальцы на затылке.

2. Вдыхая через нос, сводим локти вместе перед собой.

3. Выдыхая через сомкнутые губы, возвращаем локти в исходное положение. Делаем 10 повторений. Вдох – локти вперед, выдох – локти назад.

Седьмое и последнее упражнение – мельница

Оно самое полезное, поскольку задействует целую группу дыхательных мышц одновременно.

1. Исходное положение – сидя на стуле, спина прямая, ноги вместе, сплетаем пальцы рук, держим кисти перед собой на уровне чуть ниже груди.

2. Представим, что мы вращаем ручную мельницу. Рисуя в воздухе окружность, параллельную земле, по часовой стрелке отводим руки максимально далеко от себя и возвращаем их в исходное положение.

3. Паттерн дыхания здесь будет такой – вдыхаем через нос, перемещая руки из исходного положения в самую дальнюю точку окружности, затем выдыхаем, возвращая руки в исходное положение. Повторяем 10 раз.

4. Теперь делаем то же самое, вращая руки против часовой стрелки. Повторяем еще 10 раз.

Важно!

Помощь IT-индустрии в период пандемии коронавируса

Множество компаний поддерживают медицинские учреждения в период пандемии COVID-19. Поставщики медицинского оборудования не справляются с нагрузкой, особенно это связано с защитными средствами (респираторы, маски, экраны). Во всем мире трехмерная печать стала оказывать реальную помощь, выражающуюся в производстве прототипа клапана, который устанавливается в респиратор. Поставщик Lonati SPA в Италии смог напечатать клапан из PA12. Производительность составляла от 100 штук в сутки, а цена была минимальная.

В Великобритании многие производители перестроились на изготовление оборудования для вентиляции легких. Одна из компаний изготавливала детали из металлов и полимеров, которые помогли в производстве зажимов, креплений и корпусов. Благодаря лазерному спеканию можно производить одновременно десятки деталей, не требующих обработки.

Компанией ProtoFab была разработана защитная маска из мягкого полипропилена высокого качества. Она имеет особую конструкцию, которая разделяет дыхание через рот и нос, удобна в использовании и устойчива к любой температуре. Благодаря сменным фильтрам маска прослужит долго.

В нашем блоге мы продолжим знакомить вас с темой внедрения 3d-печати в медицине. Следите за публикациями!

Статья опубликована 15.11.2019 , обновлена 01.06.2022

Актуальность 3d-моделирования в будущем

Благодаря инновациям, о которых мы рассказали в этой статье, удается повысить надежность операций, сэкономить время, снизить производственные расходы и стоимость конечных изделий, а главное – улучшить и продлить жизнь пациентов.

Наряду с совершенствованием аддитивного оборудования ведется активная работа по созданию новых материалов для медицинских целей. С помощью аддитивных технологий можно будет, к примеру, напрямую печатать изделия из керамики, а также создавать цельные зубные протезы, включая зубы и десны, из биосовместимых материалов.

В 2019 году израильские ученые впервые создали на 3D-принтере человеческое сердце с кровеносными сосудами и клеткам. Сделано оно было в миниатюре, но, по словам исследователей, для печати сердца обычного размера может быть использована та же самая технология. Напечатанный орган состоит из жировых клеток пациента, которые были преобразованы в стволовые клетки сердечно-сосудистой мышцы, а затем смешаны с соединительной тканью и помещены в 3D-принтер / Фото: jta.org

Направление современной медицины, с которым связывают прорыв в лечении болезней и патологий в обозримом будущем, – трехмерная печать тканей, кровеносных сосудов и органов, или 3D-биопринтинг. Ведущие научные и медицинские центры разрабатывают новые технологии и проводят клинические исследования в этой области.

Достижения аддитивных и биомедицинских технологий будут способствовать развитию бионического моделирования и 3d-печати тканей и органов, что позволит сохранить здоровье и спасти жизни огромному числу людей.

Протезы и имплантаты

Трехмерная печать металлами позволяет создать изделие с заданной сложной геометрией, идеально подходящее конкретному пациенту. Топологическая оптимизация решает такие важные для протезирования задачи, как:

• создание цельнометаллической конструкции любой необходимой формы;
• облегчение веса протеза;
• повышение прочности изделий за счет микроскопических полостей, которые обеспечивают миграцию собственных клеток костной тканей больного;
• создание протезов с пористой структурой, способствующей более быстрому вживлению.

Благодаря индивидуальному протезу тазобедренного сустава пациент смог вернуться к нормальной жизни / Фото: Materialise

Использование из металлических сплавов (в первую очередь – титановых) используется при протезировании костей челюстно-лицевой области, межпозвоночных дисков, ключиц, коленных суставов, лопаток, тазобедренных костей. В стоматологии эти материалы применяются для изготовления цельных имплантатов, а также металлических основ коронок и мостов из титана, кобальт-хрома и других сплавов.

Наиболее важными особенностями напечатанных металлических протезов являются идеальная точность их соединения с телом и отсутствие реакции отторжения.

3DLAM Mini

Российский производитель SLM‑машин развеивает мифы о технологии

Проверяем состояние позвоночника

Самый простой тест – это встать возле стенки. Если под стенкой плинтус – встаньте у двери или найдите другой вариант. Прижмитесь к вертикальной поверхности так, чтобы одновременно касаться ее пятками, икрами, ягодицами, лопатками и затылком.

• Если получается, и вы можете зафиксироваться так хотя бы на минуту, значит, все не слишком критично, и для исправления осанки понадобится всего лишь делать специальную гимнастику, и учиться контролировать себя.
• Если вы не можете коснуться какой-то частью тела, или это вызывает явную боль, лучше проконсультироваться с врачом, возможно – сделать рентген и подобрать специальное лечение для выпрямления позвоночника.

Преимущества аддитивных технологий для медицины

Главные и бесспорные преимущества:

1. Высокая точность, позволяющая учесть индивидуальные особенности человека.
2. Возможность создания конструкций любой сложности.
3. Облегчение веса напечатанных изделий.
4. Сокращение сроков производства (в том числе за счет отсутствия оснастки), и как следствие – ускорение оказания медицинской помощи.
5. Экономия трудовых и материальных ресурсов.
6. Снижение себестоимости изделий.
7. Большой выбор инновационных материалов.

«Можно сделать индивидуальный протез для каждого конкретного пациента, – говорит Павел Вопиловский, Директор НТК «Машиностроительные технологии» СПбПУ Петра Великого, – это наиболее значимый фактор в использовании именно этой технологии (3D-печати – ред.) для медицины. Нет двух одинаковых человек, и, даже если взять тазобедренный сустав, справа и слева, это будут разные кости».

Ваше медицинское учреждение заинтересовано во внедрении 3D-технологий? Закажите бесплатные тестовые услуги 3D-сканирования и 3D-печати!

Планирование успешной операции с помощью точных макетов

Создание точных 3D-моделей костей, частей тела, тканей или органов позволяет провести наглядную демонстрацию патологий в масштабе 1:1. Врач может точно оценить размер патологии и расположение прилегающих тканей перед началом операции. В случае пересадки трехмерные модели помогают разработать подробные и индивидуальные планы операций и подобрать точно подходящие органы.

Типичный пример 3D-печати в медицине: предоперационный макет из фотополимера, изготовленный в нашем демозале на принтере ProtoFab SLA600 DLC / Фото: iQB Technologies

Детализированная модель, напечатанная на 3D-принтере, и ее анатомически оптимальное положение помогают хирургу при сверке на всех ключевых этапах операции. Точное позиционирование патологии и кровеносных сосудов в режиме реального времени дает возможность повысить эффективность операции и снизить риски.

Изменение напечатанных анатомических моделей в соответствии с фактическим состоянием органов – один из важнейших методов применения аддитивных технологий. Такая возможность не только экономит ценное время хирургов, но и повышает точность прогнозирования болезней.

Макеты, модели, прототипы из пластиков

Создание кастомизированных стелек с помощью 3D-принтера Sharebot Q, который помог достичь великолепных результатов со сложными в использовании гибкими эластомерами

Существует несколько технологий пластиковой печати, в том числе (FDM), лазерная стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS). Первая из них использует в качестве расходного материала термопластиковую нить или гранулы, вторая – фотополимерную смолу, третья – полиамидные или модифицированные порошки. 

Пластик творит чудеса: как 3D-принтер имитирует органы человека

Процесс 3d-печати в медицинских целях

Создание печатного продукта происходит в несколько этапов:

1. Сбор данных пациента с использованием различных методик (КТ, МРТ, УЗИ, ПЭТ, 3D-сканирование).
2. По результатам исследований выбирается целевая область и создается 3D-модель в программном обеспечении.
3. На базе созданной 3D-модели печатается точная копия объекта.
4. На напечатанной модели моделируется хирургическая операция.

Мост, напечатанный на SLM-установке российского производителя 3DLAM. Такие решения могут существенно расширить возможности любой стоматологической лаборатории / Фото: 3DLAM

Почему вообще возникает сутулость и что с этим делать?

В этом абзаце мы не будем касаться врожденных причин: если у человека разная длина ног, нарушено строение межпозвонковых дисков, аномальное развитие мышц – упражнениями этого не исправить, или же они слишком специфичны. Поговорим о приобретенной болезни.

В детстве

У детей сутулость проявляется обычно после 6-7 лет, когда окончательно формируется грудной отдел позвоночника. Причина – долгие часы, проведенные с планшетом или телефоном в руках, когда ребенок наклоняется к экрану, или ношение тяжелого рюкзака на одном плече.

Если ничего не замечать, у ребенка может развиться кифоз или сколиоз, но в этом возрасте все легко исправляется: суставы и позвонки гибкие, а для укрепления мышц достаточно ежедневной 20-минутной зарядки.

Впрочем, иногда причины бывают психологические. Бесполезно кричать «Не сутулься!», если причина в страхе, неуверенности, эмоциональной зажатости. В таком случае чтобы убрать сутулость, лучше вместе заниматься гимнастикой, или разобраться в причинах внутренней зажатости.

В подростковом возрасте

Юный организм начинает быстро расти, и иногда кости развиваются быстрее, чем мышцы. Именно поэтому подростка стоит отдать на плавание или приобщить к какому-то спорту, это поможет сделать фигуру гармоничной.

Иногда дети стесняются своего высокого роста, и не могут перестать горбиться, как бы стараясь быть поменьше. Это решается психологически. Тело все еще растет, и, если вовремя взяться, все поправимо.

У взрослых

Здесь проблема, чаще всего, в сидячем образе жизни или работе, где нужно наклоняться над столом, станком, приборами и т.д. Как исправить сутулую спину? Зарядка, специальные упражнения от сутулости, и постоянный контроль.

• Мужчине часто бывает комфортнее заниматься в тренажерном зале, где он накачивает мышцы так, чтобы они держали позвоночник ровно.
• Девушке, скорее всего, подойдет домашняя гимнастика. Женщины по своей природе более гибкие, с удовольствием ходят на йогу, стараются держать осанку, чтобы животик не выпирал, а грудь казалась привлекательнее.
• У пожилых людей проблемы с осанкой часто возникают на фоне других заболеваний позвоночника или внутренних органов, и чаще всего, требуется общее лечение. Но щадящая разминка, потягивания и простые упражнения без надрыва могут снять боли и позволить выпрямиться.

3d-сканирование и программное обеспечение в медицине

Медицинское ПО Materialise Mimics позволяет создавать анатомически точные 3D-модели / Фото: Materialise

С помощью 3D-сканера можно за считанные минуты получить точную трехмерную модель нужного объекта (кости, стоматологического слепка и т.д.), затем обработать полученные данные в специальном программном обеспечении и напечатать модель или готовое изделие на 3D-принтере, либо изготовить его традиционным способом. При этом отпадает необходимость хранить слепки и образцы – все 3D-модели сохраняются в цифровом архиве. При необходимости их можно оперативно откорректировать и переслать по интернету коллегам в любую точку Земного шара.