В октябре 2011 года, когда Эйприл и Брайан Джионфриддо (April and Bryan Gionfriddo) принесли домой их новорожденного сына, Каиба (Kaiba), он казался вполне здоровым ребенком. Но однажды вечером, когда семья ужинала, Каиба перестал дышать и посинел. Брайан положил Каиба, всего в шестинедель от роду, на стол и стал делать ему непрямой массаж сердца, вплоть до того момента, как ребенка доставили в больницу.
Через 10 дней Каиба выписали домой, но прошло два дня, и история повторилась. Только тогда врачи поняли, что у Каиба страдает от редкого врожденного заболевания – трахеобронхомаляции: размягчения хрящей трахеи и бронхов, при котором дыхательное горло настолько слабое, что оно не дает воздуху попасть в легкие.
Состояние Каиба было очень тяжелым. Его сердце могло перестать биться. Даже после того, как хирурги поставили трубку в трахею ребенка, чтобы помочь ему дышать, и положили его на искусственную вентиляцию легких, опасность для жизни сохранялась. «Мы были напуганы», – рассказала Эйприл Джионфриддо. «Мы не думали, что он покинет стены больницы».
Исследователи из Мичиганского университета работали над решением этой проблемы. С помощью новой технологии 3D-печати они решили создать шину, которая будет закреплена вокруг дыхательных путей Каиба и обеспечивать поступление воздуха. 3D-принтеры, как известно, «печатают» объект путем очень тонкого наслаивания, один слой за один раз.
«Как только шина была введена, легкие впервые начали работать нормально, и мы знали, что с ним все будет в порядке», – рассказал доктор Гленн Грин (Glenn Green), адъюнкт-профессор педиатрической отоларингологии в университете. Традиционно, шины для дыхательных путей вырезали вручную, но это занимает много времени, и шины не полностью совпадают с дыхательными путями пациента.
«Я хотел бы думать, что я хороший художник, но я не могу достичь полного совпадения с картиной», – сказал Грин. Случай Каиба – первый прецедент использования 3D-печати для создания устройства медицинского назначения, которое спасло чью-то жизнь.
В течение многих лет, Грин хотел улучшить процесс лечения для пациентов, страдающих от трахеобронхомаляция. Тогда исследователи начали работу над 3D-печатной шиной и планировали протестировать ее в клинических испытаниях. Но когда они слышали о случае Каиба, они поняли, что технология может спасти жизнь ребенка, и Каиба стал первым пациентом, с которым проделали данную процедуру. Устройство в срочном порядке получило лицензию от Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США.
Для построения шины, врачи сделали точный снимок трахеи и бронхов Каиба, используя компьютерную томографию. Затем, с помощью компьютерного моделирования, они создали шину, которая точно совпадала с дыхательными путями, рассказывает исследователь Скотт Холистер (Scott Hollister), профессор биомедицинской инженерии в университете. Затем модель была воспроизведена на 3D-принтере.
Устройство выполнено из поликапролактона, и растворится примерно через три года. К тому времени трахея Каиба вырастет, уменьшится давление на орган, и в шине больше не будет необходимости. Такая шина, как установлена у Каиба, может быть выполнена в течение 24 часов и стоит около одной трети цены экземпляра, выполненного вручную, сообщил Грин.
Холистер и коллеги также работают над созданием 3D-печатных устройств, которые помогут при восстановлении хирургическим путем уха, носа и костей. Для этих устройств 3D-принтеру необходима основа, которая может быть заполнена стволовыми клетками из жира или кости. Затем вокруг основы образовывается ткань. Исследователи проверили эти устройства на примере животных.
Эйприл Джионфриддо рассказала, что ее терзали сомнения по поводу использования непроверенного устройства для лечения ее сына, но она и ее муж были в отчаянии. «В этот момент, мы были готовы на все, лишь бы это сработало», – сказала она.
Спустя двадцать один день после операции, Каиба больше не требуется аппарат искусственного дыхания. В общей сложности он провел в больнице четыре месяца. В настоящее время Каибу 20 месяцев, и у него все «замечательно», говорит семья Джионфриддо, которая живет в Янгстаун, штат Огайо. «Мы так благодарны, что что-то может быть сделано для него. Это так важно для нас!».
Врачи, вылечившие Каиба, рассказали о своей работе в статье, опубликованной в New England Journal of Medicine от 23 мая.