Ближайшие и отдаленные перспективы 3D-printing в акушерстве и гинекологии
https://doi.org/10.52420/2071-5943-2021-20-1-76-81
Аннотация
Введение. Несмотря на заметный быстрый прогресс, достигнутый в развитии медицинской 3D-печати в последние годы, об использовании этой технологии в области акушерства и гинекологии известно не так много.
Целью подготовленного нами обзора научной литературы явилось определение современного уровня развития 3D-печати, обсуждение ближайших и отдаленных перспектив использования этой технологии в акушерстве и гинекологии, анализ ее потенциальных преимуществ и недостатков.
Материалы и методы. Нами был проведен поиск научной литературы. Трехступенчатый скрининг прошли 378 работ, в результате для итогового научного обзора было отобрано 42 источника.
Результаты и обсуждение. Основные области, в которых может использоваться объемная печать в акушерстве и гинекологии — это создание симуляционных моделей и обучение студентов, создание анатомических моделей для предоперационной подготовки, печать хирургических инструментов, создание новых лекарственных форм (в том числе трансвагинальных), биопечать органов и тканей.
Заключение. Представленный литературный обзор позволяет сделать вывод, что 3D-печать в области акушерства и гинекологии — актуальное, набирающее обороты направление. Организация лабораторий 3D моделирования и печати может существенно повысить эффективность обучения студентов и ординаторов. Кроме этого, следует информировать акушеров-гинекологов и хирургов о возможности печати на 3D-принтере хирургических инструментов по индивидуальному дизайну. Это может вдохновить их на воплощение собственных идей и развитие отечественных инновационных разработок. Трехмерная печать лекарственных форм и биопротезов требует более сложных технологических решений и в клинической практике в настоящее время не применяется. Однако, учитывая огромные перспективы данных направлений, следует предусмотреть различные гранты для их развития в России.
При поддержке: Поисково-аналитическая работа проведена на личные средства авторского коллектива.
Об авторах
Е. В. Кудрявцева
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия
Россия
Кудрявцева Елена Владимировна, к.м.н., доцент
г. Екатеринбург
В. В. Ковалев
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия
Россия
Ковалев Владислав Викторович, д.м.н., профессор
г. Екатеринбург
Е. С. Закуринова
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия
Россия
Закуринова Екатерина Сергеевна
г. Екатеринбург
Г. В. Камский
Израильский институт металлов
Израиль
Израиль
Камский Григорий Владимирович
Технион, Хайфа
В. В. Попов
Израильский институт металлов
Израиль
Израиль
Попов Владимир Владимирович, к.т.н.
Технион, Хайфа
Список литературы
1. Powder-bed additive manufacturing for aerospace application: Techniques, metallic and metal/ceramic composite aterials and trends / Katz-Demyanetz A., Popov V. V., Kovalevsky A. [et al.] // Manuf. Rev. – 2019. – Vol. 6. – Doi: 10.1051/mfreview/2019003.
2. Popov, V. V. Hybrid additive manufacturing of steels and alloys / V. V. Popov, A. Fleisher // Manuf. Rev. – 2020. – Vol. 7. – Doi: 10.1051/mfreview/2020005.
3. MakeShaper. Types of 3D Printing. – 2020. – Url: https://makeshaper.com/types-3d-printing/.
4. Selective laser sintering responses of keratin-based bio-polymer composites / S. Singamneni, R. Velu, M. P. Behera [et al.] // Mater. Des. – 2019. – Vol. 183. – Doi: 10.1016/j.matdes.2019.108087
5. Laser-based powder bed fusion of alumina toughened zirconia / F. Verga, M. Borlaf, L. Conti [et al.] // Addit. Manuf. – 2020. – Vol. 31. – Doi: 10.1016/j.addma.2019.100959.
6. Reaction bonding of silicon carbides by Binder Jet 3D-Printing, phenolic resin binder impregnation and capillary liquid silicon infiltration / A. Fleisher, D. Zolotaryov, A. Kovalevsky [et al.] // Ceram. Int. – 2019. – Vol. 45 (14). – Р. 18023-18029. – Doi: 10.1016/j.ceramint.2019.06.021.
7. Ceramic binder jetting additive manufacturing: Particle coating for increasing powder sinterability and part strength / W. Du, X. Ren, C. Ma, Z. Pei // Mater. Lett. – 2019. – Vol. 234. – Р. 327-330. – Doi: 10.1016/j.matlet.2018.09.118.
8. 3D printing of responsive hydrogels for drug-delivery systems / Larush L., Kaner I., Fluksman A. [et al.] // J. 3D Print Med. – 2017. – Vol. 1. – Р. 219-229. – Doi: 10.2217/3dp-2017-0009.
9. Dababneh, A. B. Bioprinting Technology: A Current State-of-the-Art Review / A. B. Dababneh, I. T. Ozbolat // J. Manuf. Sci. Eng. – 2014. – Vol. 136. – Р. 1-11. – Doi: 10.1115/1.4028512.
10. Bioprinted 3D Primary Human Intestinal Tissues Model Aspects of Native Physiology and ADME/Tox Functions / Madden L. R., Nguyen T. V., Garcia-Mjica S. [et al.] // iScience. – 2018. – Vol. 2. – Р. 156–167. – Doi: 10.1016/j.isci.2018.03.015.
11. Design and 3D-printing of titanium bone implants: brief review of approach and clinical case/ Popov V. V., Muller-Kamskii G., Kovalevsky A. [et a.] // Biomed. Eng. Lett. – 2018. – Vol. 8 (4). – Р. 337–344. – Doi: 10.1007/s13534-018-0080-5.
12. Patient-Specific Clavicle Reconstruction Using Digital Design and Additive Manufacturing / Cronskär M., Rännar L. E., Bäckström M. [et al.] // J. Mech. Des. Trans. ASME. – 2015. – Vol. 137 (11). Р. 1-4. – Doi: 10.1115/1.4030992.
13. Additive Manufacturing Technology Applications Targeting Practical Surgery / A. Koptyug, L. E. Rännar, M. Backstorm, S. F. Franzen // Int. J. Life Sci. Med. Res. – 2013. – Vol. 3 (1). Р. 15-24. – Doi: 10.1016/j.proeng.2013.07.037.
14. Custom-Made Ttanium 3-Dimensional Printed Interbody Cages for Treatment of Osteoporotic Fracture–Related Spinal Deformity / Siu T. L., Rogers J. M., Lin K. [et al.] // World Neurosurg. – 2018. – Vol. 111. – Р. 1-5. – Doi: 10.1016/j.wneu.2017.11.160.
15. Sarvankar, S. G. Additive Manufacturing in Automobile Industry / Sarvankar S. G., Yewale S. N. // Int. J. Res. Aeronaut. Mech. Eng. – 2019. – Vol. 7 (4). –Р. 1-10.
16. Scott, C. BMW Impresses with 3D Printed Roof Bracket for BMW i8 Roadster. – 2018. – Url: https://3dprint.com/222268/bmw-3d-printed-roof-bracket/.
17. Ford tests large-scale 3D printing. – 2017. – Vol. 72 (3). – Р. 208–209.
18. Aerospace applications of laser additive manufacturing / Liu R., Wang Z., Sparks T. [et al.] // Elsevier Ltd. – 2017. – Р. 351-371. – Doi: 10.1016/B978-0-08-100433-3.00013-0.
19. Wohlers Associates. Wohlers Report 2020. – Url: https://wohlersassociates.com/.
20. Reconstruction of the temporomandibular joint: a comparison between prefabricated and customized alloplastic prosthetic total joint systems / B. J. Siegmund, K. Winter, P. Meyer-Marcotty, J. Rustemeyer // Int. J. Oral Maxillofac. Surg. – 2019. – Vol. 48 (8). – 1066-1071. – Doi: 10.1016/j.ijom.2019.02.002.
21. Three-dimensional printing in surgery: a review of current surgical applications / Malik H. H., Darwood A. R., Shaunak S. [et al.] // J Surg Res. – 2015. – Vol. 199 (2). – Р. 512-522. – Doi: 10.1016/j.jss.2015.06.051.
22. Three-dimensionally-printed models in reproductive surgery: systematic review and clinical applications / M. Z. Barbosa, D. S. Zylbersztejn, L. A. de Mattos, L. F. Carvalho // Minerva Ginecol. – 2019. – Vol. 71 (3). – 235-244. – Doi: 10.23736/S0026-4784.19.04319-3.
23. 3D Printing in Gynecologic Surgery – an Innovative Tool for Surgical Planning / Cooke C., Flaxman T., Sheikh A. [et al.] // J. Minim. Invasive Gynecol. – 2019. – Vol. 26 (7). – Р. S19-S20. – Doi: 10.1016/j.jmig.2019.09.508.
24. Three-Dimensional-Printed Uterine Model for Surgical Planning of a Cesarean Delivery Complicated by Multiple Myomas / Mackey A., Ng J.I., Core J. [et al.] // Obstet Gynecol. – 2019. – Vol. 133 (4). – Р. 720-724. – Doi: 10.1097/AOG.0000000000003107
25. Three dimensional printing of archived human fetal material for teaching purposes / Young J.C., Quayle M. R., Adams J. W. [et al.] // Anat Sci Educ. – 2019. – Vol. 1. – Р. 90-96. – Doi: 10.1002/ase.1805.
26. Jarvis, D. Demonstration of normal and abnormal fetal brains using 3D printing from in utero MR imaging data / D. Jarvis, P. D. Griffiths, C. Majewski // AJNR Am J Neuroradiol. – 2016. – Vol. 37 (9). – Р. 1757-1761. – Doi: 10.3174/ajnr.A4783.
27. 3D printing from microfocus computed tomography (micro-CT) in human specimens: education and future implications / Shelmerdine S. C., Simcock I. C., Hutchinson J. C. [et al.] // Br J Radiol. – 2018. – Vol. 91 (1088). – 20180306. – Doi: 10.1259/bjr.20180306.
28. 3D Printed Surgical Instruments: The Design and Fabrication Process / George M., Aroom K. R., Hawes H. G. [et al.] // World J Surg. – 2017. – Vol. 41 (1). – Р. 314-319. – Doi: 10.1007/s00268-016-3814-5.
29. Stitely, M. L. Using Three-Dimensional Printing to Fabricate a Tubing Connector for Dilation and Evacuation / M. L. Stitely, H. Paterson // Obstet Gynecol. – 2016. – Vol. 127 (2). – 317-9. – Doi: 10.1097/AOG.0000000000001237.
30. Hoang D., Perrault D. Stevanovic M., Ghiassi A. Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started / D. Hoang, D. Perrault, M. Stevanovic, A. Ghiassi // Ann Transl Med. – 2016. – Vol. 4 (23). – Р. 456. – Doi:10.21037/atm.2016.12.18.
31. Innovative Use of 3D Printers in Pediatric and Adolescent Gynecology / J. Hakim, P. A. Smith, W. E. Cohn, J. E. Dietrich // Journal of Pediatric and Adolescent Gynecology. – 2016. – Vol. 29 (2). – Р. 205–206. – Doi:10.1016/j.jpag.2016.01.108.
32. Can We Improve Vaginal Tissue Healing Using Customized Devices: 3D Printing and Biomechanical Changes in Vaginal Tissue / Hakim J., Smith P. A., Singh M. [et al.] // Gynecologic and Obstetric Investigation. – 2019. – Vol. 84 (2). – Р. 145-153. – Doi:10.1159/000491696.
33. 3D Printed Capsules for Quantitative Regional Absorption Studies in the GI Tract / Smith, D., Kapoor, Y., Hermans, A. [et al.] // International Journal of Pharmaceutics. – 2018. – Vol. 3 (s1). – Р. 58. – Doi: 10.1016/j.ijpharm.
34. Janusziewicz, R. 3466 Innovative 3D Printed Intravaginal Rings: Developing AnelleO PRO, the First Intravaginal Ring for Infertility / R. Janusziewicz, Rahima J. S. Benhabbour // J. Clin. Transl. Sci. – 2019. – Vol. 3 (s1). – Р. 58. – Doi: 10.1017/cts.2019.137.
35. Fu, J. 3D printing of vaginal rings with personalized shapes for controlled release of progesterone / J. Fu, X. Yu, Y. Jin // Int. J. Pharm. – 2018. – Vol. 539 (1-2). – Р. 75-82. – Doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.01.036.
36. Murphy S.V., Atala A. 3D bioprinting of tissues and organs / S. V. Murphy, A. Atala // Nat Biotechnol. – 2014. – Vol. 32 (8). – Р. 73-85. – Doi: 10.1038/nbt.2958.
37. Jakus A.E., Rutz A. L., Shah R.N. Advancing the field of 3D biomaterial printing / A. E. Jakus, A. L. Rutz, R. N. Shah // Biomed Mater. – 2016. – Vol. 11 (1). – Р. 014102. – Doi: 10.1088/1748-6041/11/1/014102.
38. 3D biofabrication strategies for tissue engineering and regenerative medicine / Bajaj P., Schweller R. M., Khademhosseini A. [et al.] // Annu Rev Biomed Eng. – 2014. – Vol. 16. – Р. 247-276. – Doi: 10.1146/annurev-bioeng-071813-105155.
39. Three-dimensional bioprinting of thick vascularized tissues / D. B. Kolesky, K. A. Homan, MA. Skylar-Scott, J. A. Lewis // Proc Natl Acad Sci USA. – 2016. – Vol. 113 (12). – Р. 3179-84. – Doi: 10.1073/pnas.1521342113.
40. Lee, V. K. Printing of Three-Dimensional Tissue Analogs for Regenerative Medicine / V. K. Lee, G. Dai // Ann Biomed Eng. – 2017. – Vol. 45 (1). – 115-131. – Doi: 10.1007/s10439-016-1613-7.
41. 3D bioprinted endometrial stem cells on melt electrospun poly ε-caprolactone mesh for pelvic floor application promote anti-inflammatory responses in mice / Paul K., Darzi S., McPhee G. [et al.] // Acta Biomater. – 2019. – Vol. 97. – Р. 162-176. – Doi: 10.1016/j.actbio.2019.08.003.
42. A bioprosthetic ovary created using 3D printed microporous scaffolds restores ovarian function in sterilized mice / Laronda M. M., Rutz A. L., Xiao S. [et al.] // Nat Commun. – 2017. – Vol. 8. – Р. 15261. – Doi: 10.1038/ncomms15261.
Рецензия
Для цитирования:
Кудрявцева ЕВ, Ковалев ВВ, Закуринова ЕС, Камский ГВ, Попов ВВ. Ближайшие и отдаленные перспективы 3D-printing в акушерстве и гинекологии. Уральский медицинский журнал. 2021;20(1):76-81. https://doi.org/10.52420/2071-5943-2021-20-1-76-81
For citation:
Kudryavtseva EV, Kovalev VV, Zakurinova ES, Muller-Kamskii G, Popov VV. Closest and long-term prospects of 3D-printing for obstetrics and gynecology. Ural Medical Journal. 2021;20(1):76-81. (In Russ.) https://doi.org/10.52420/2071-5943-2021-20-1-76-81
Просмотров:
409
Послать статью по эл. почте 