Возможности существующих технологий 3D-печати в медицине

чувствовали потребности в познавательной деятельности (63,3%), с удовольствием реализовали себя в игре (73,3%), что оказывалось недостаточным для их полного развития. Они имели слабо развитую познавательную активность (53,3%), большинство детей оказались неуспешными на занятиях (50,0%), что в свою очередь отталкивало их от дальнейшего развития. Они демонстрировали невысокие интеллектуальные показатели (43,3%), имеет плохое воображение (36,7%). Дети 2 основной группы сохраняли высокую мотивацию к обучению (60,0%, p<0,05), но быстро испытывали утомление (53,3%), хуже адаптировались к коллективу (46,7%). У них чаще возникала тревожность (86,7%), раздражительность (73,3%) и плаксивость (53,3%), чего не наблюдалось в 1 основной группе наблюдения.

Заключение: Родители оказывает существенное влияние на развитие ребенка. Активное участие родителей, при правильном психолого-педагогическом сопровождении, учитывая индивидуальные особенности ребенка, оказывает положительное влияние не только на его развитие, но и на обучение, общение. При работе с одаренными детьми необходимо соблюдать педагогические, медицинские показания к специализированному обучению. Все программы должны быть направлены на сохранение и укрепление всех компонентов здоровья. Индивидуально подобранные программы способствуют развитию ребенка и сохранению его здоровья. Литература:

1. Баранов А.А. Состояние здоровья детей дошкольного возраста //Дошкольное воспитание. - 2009. - №9. - С.6-10.

2. Окко Н.И., Шестакова В.Н., Чижова Ж.Г. Сравнительная характеристика динамики состояния здоровья детей с признаками одаренности. // Вопросы практической педиатрии. - 2012. - №4. С.70-71.

3. Окко Н.И, Чижова Ж.Г., Шестакова В.Н. Профилактическая работа по сохранению и укреплению здоровья одаренных и способных детей // Смоленский медицинский Альманах. - 2016. - №3. С.153-158.

4. Сиваков А.И. Психология личности // Развитие личности. - 2006. - №1. - С.46-60.

5. Шестакова В.Н., Чижова Ж.Г., Тишурова А.Я., Окко Н.И. Одаренный ребенок, подходы и пути его оздоровления. В кн.: Федорова Г.Н. (ред.) Актуальные вопросы педиатрии: Монография. Смоленск: Универсум, 2011 - С. 309-325.

6. Шестакова В.Н. Концептуальные взгляды на здоровье ребенка. Смоленск, 2003. - 591с.

УДК 61+021.66

ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ 3D-ПЕЧАТИ В МЕДИЦИНЕ Жорова А.А.

Научный руководитель - Миронов А.В.

Смоленский государственный медицинский университет,

Россия, 214019, Смоленск, ул.Крупской, 28.

zhorova2016@yandex. ru - Жорова Александра Александровна

Резюме. В статье рассмотрены основные направления SD-технологий, показана возможность и необходимость использования 3Б-моделирования в медицине. Перечислены программы для управления SD-техникой. Указаны требования, предъявляемые к материалам для изготовления iD-моделей. Представлена готовая трехмерная модель, созданная на SD-принтере.

Ключевые слова: биопечать, 3D-принтер,3D-сканер, трехмерная модель, процесс создания трёхмерного изображения, Blender.

POSSIBILITIES OF EXISTING 3D PRINTING TECHNOLOGIES IN MEDICINE

Zhorova A. A.

Scientific adviser -Mironov A. V.

Smolensk State Medical University,

28, Krupskoy St., Smolensk, 214019, Russia

Abstract. In the article the basic directions of 3D technology, the possibility and the necessity of using 3D modelling in medicine are described. The programs for managing 3D technology as well as the requirements for materials for the manufacture of 3D models are given in the article as well. A 3D model created on a 3D printer is presented by the authors. Key words: 3D-bioprinting, 3D-printer, 3D-scanner, 3D-model, 3D-image creation process, Blender. Введение

Биопечать - относительно новое направление развития медицины, которое появилось благодаря стремительному развитию аддитивных технологий. В основе биопечати заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая «выращивается» из определённого биологического материала.

Согласно сложившейся ситуации в медицине исследуемую область классифицируют по двум большим группам: 3D-печать на основе неживых материалов (пластики, металлы) и 3D-клеточная биопечать, в которой в свою очередь принципиальным образом выделяют четыре направления, сильно различающиеся по достигнутым результатам и сложности работ, а именно биофабрикация:

• плоских элементов (например, кожа);

• сосудов (вены, артерии);

• полых органов (мочевой пузырь);

• внутренних объемных органов (печень, почка, селезенка).

3Б-сканеры могут отличаться по многим параметрам: сфере использования, габаритам, форме, технологии. Современные агрегаты применяются в промышленной и бытовой сферах, а также в медицине.

Особое внимание хотелось бы уделить ультразвуковому 3D-CKaHepy, являющемуся настоящей находкой для современной медицины. Устройства снабжаются энергетическими, цветными, тканевыми, непрерывно-волновыми и импульсными допплерами. Данный сканер характеризуется высочайшей разрешающей способностью, поэтому незаменим в маммологии, акушерстве, урологии, исследовании сосудов и мышечных тканей, эхокардиографии, неонатологии, педиатрии. Цель

Изучить биопечать, как одно из направлений в медицине. Изучить и продемонстрировать работу 3D-принтера и 3D-сканера в действии. Освоить навыки работы в программе 3D-моделирования — Blender. Методика

3D-сканирование (трехмерное) сканирование - процесс, при котором происходит перевод физической формы реального объекта, предмета или изделия в цифровую форму, другими словами, получается трехмерная компьютерная модель нужного объекта или предмета. 3D-технологии позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, а также устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.

3D-сканер подсвечивает изделие лазером и получает информацию о расстоянии до поверхности сканируемого объекта. На основе этой информации строится участок поверхностной модели, который представляет собой облако, состоящее из миллионов точек. Это так называемое полигональное моделирование. После получения достаточного количества таких участков встроенная в сканер программа сшивает их в один объект в автоматическом или ручном режиме. При сканировании поверхности 3D-сканер улавливает различные шумы - это могут быть как особенности самого объекта -грязь, движение объекта во время сканирования, метки, так и внешние условия и характеристики самого сканера — освещение, температура, колебания опоры сканера. Образуются лишние неровности, которые удаляются во время обработки полученного сканированного изображения тем же программным обеспечением. В итоге строится готовое трехмерное изображение, которое уже можно выводить на печать. При необходимости полученное трехмерное изображение можно изменить, например, уменьшить при помощи программ трехмерной графики.

Во время печати принтер считывает 3D-печатный файл, содержащий данные трехмерной модели, и наносит последовательные слои жидкого материала, выстраивая трехмерную модель из серии поперечных сечений. Эти слои, соответствующие виртуальным поперечным сечениям в CAD-модели, соединяются или сплавляются вместе для создания объекта заданной формы. При печати принтер использует опоры, которые необходимы для построения фрагментов модели, не соприкасающихся с нижележащими слоями или рабочей платформой. Сами опоры не являются частью заданной модели, и по завершении печати либо отламываются (в случае использования того же материала, что и для печати самой модели), либо растворяются (в воде или ацетоне - в зависимости от используемого для создания опор материала).

Результаты исследования и их обсуждение

Готовая напечатанная модель имеет размеры 0,12*0,10*0,10 м и имеет вес 0,118 кг. При визуальном осмотре готовой модели видны слои нанесения пластика. Также сама молекула не имеет округлых очертаний за счет того, что все трехмерные объекты состоят из треугольных граней.

Программ для создания или редактирования уже созданных трехмерных моделей на рынке прикладного программного обеспечения достаточно много. Часть из них, например, 3D Studio MAX, являются лицензионными, следовательно, распространяемыми на платной основе. Многие из них, как тот же 3D Studio MAX, требуют больших ресурсов аппаратного обеспечения, что может отрицательно сказаться как на скорости работы самого компьютера, так и на времени построения 3D-модели. Среди свободно распространяемых 3D-редакторов довольно популярной является программа Blender, относящаяся к программному обеспечению с открытым кодом (англ. Open-Source Software). Приложение не перегружает технические средства персонального компьютера, позволяет создавать модели с приемлемым качеством, поддерживает экспорт и импорт изображений в специальный формат для последующей трехмерной печати.

Для поддержки управления 3D-печатью используются системы автоматизированного проектирования (САПР). В большинстве случаев модели, подготавливаемые для печати, должны иметь формат STL. Практически все принтеры имеют собственное программное обеспечение для управления печатью, частично коммерческое, частично — с открытым кодом.

При сканировании фрагмента руки человека было получено готовое трехмерное изображение. Но перед печатью необходимо убрать все шумы, которые были зафиксированы 3D-сканером во время работы. В этом помогает встроенное программное обеспечение, в частности, David-3D (осуществляет трехмерное сканирование предметов и преобразование полученных результатов с целью последующего импорта моделей в 3D-редакторы), Artec Studio 10 (профессиональный инструмент для создания объемных моделей) и многие другие. 3D-сканеры позволяют дублировать уже готовые объекты, из чего следует, что процесс моделирования можно ускорить в разы. Они позволяют воссоздать практически идеальную копию модели. Чаще всего производители сканеров обеспечивают пользователя необходимым пакетом программ, но не всегда они оснащены всеми необходимыми инструментами.

Согласно различным источникам информации, в настоящее время в мире изготовлены несколько биопринтеров, которые осваиваются в самых разных областях медицины. Прототипирование уверенно вошло в практику производства и визуализации органов для научных исследований и обучения. Но имплантаты являются всего лишь заменителями элементов человеческих органов, это еще далеко не биопечать, в которую мы вкладываем смысл воспроизводства человеческих органов на основе живых клеток. Области применения 3D-принтеров в медицине не безграничны, но уже на текущий момент времени весьма разнообразны. Мониторинг информационных ресурсов позволил определить следующие направления применения биопечати: отдельные элементы опорно-двигательного аппарата (заменители костей, хрящей, суставов, связок); замена поврежденных или удаленных частей в челюстно-лицевой хирургии; зубные протезы и зубные имплантаты в стоматологии; элементы внутреннего и наружного уха и другие. В ряде крупных городов нашей страны представлена возможность делать 3D-сканирование ротовой полости и печатать 3D-шаблоны для подготовки к установке зубных имплантатов. Биоинженеры уже напечатали на 3D принтере жизнеспособные почки, которые сохраняют свои функции в течение двух недель. Также они печатают коммерческую почечную ткань — ее могут купить фармацевты для изучения перспективных медицинских составов. Биоткань получила название exVive3D tissue.

Сервис 3D Hub позволяет пользователем познакомиться с 3Б-технологией за определенную плату, без покупки собственного устройства. Владелец данного сообщества проанализировал данные об использовании 1163 3D-принтеров, включенных в его состав, и опубликовал свое исследование. Как мы видим, наиболее популярными являются Ultimaker (204 шт — 20,5%), Makerbots (198 шт — 19,9%) и RepRap (109 шт — 11%), которые суммарно занимают более половины эксплуатируемых устройств.

Рис. 1. Распространенность по миру моделей принтеров, используемых в сервисе 3D Hub Как раз на 3D-принтере Ultimaker 3 была напечатана наша 3D-модель — молекула метана. Заключение

SD-печать - направление перспективное и с большим потенциалом. В изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

• скорость, универсальность и снижение трудоемкости. Один принтер может заменить небольшую производственную линию со станками, пресс-формами или формами для литья, и это только начало. Чтобы создать предмет привычными ручными способами, может понадобиться немало времени и усилий по созданию заготовок, обтачиванию, соединению деталей - принтер решает эту задачу гораздо проще и быстрее;

• свобода творчества, ведь принтер может напечатать практически любой объект, созданный в программе;

• разнообразие используемых материалов, и речь не только о пластиках и металле, но и о живых клетках и продуктах питания. Более того, трехмерная печать позволяет полноценно работать с теми материалами, которые другими способами обработать очень сложно или даже невозможно;

• простота в использовании и экономичность, низкая вероятность ошибок;

• возможность использования достижений трехмерной печати в медицине для создания искусственных тканей и органов, протезов, имплантатов;

• создание сложных биологических продуктов питания, состоящих их различных комплексов белков, жиров, углеводов и витаминов.

Существующие минусы:

• построение объекта из слоев означает наличие границ-переходов, поэтому поверхность предмета будет шероховатой и матовой. Если же толщина слоя большая, то переходы между ними будут заметны невооруженным взглядом. Прочность напечатанных объектов, особенно по методу FDM, уступает прочности предметов, выточенных из цельного куска материала;

• ограничение в размерах. Напечатать объект, который будет больше рабочей поверхности, невозможно. Сейчас уже есть принтеры с неограниченной зоной печати, но это пока только разработки;

• высокая цена, включающая стоимость расходных материалов (хотя это лишь вопрос времени). Новые технологии всегда дорогие, а с развитием и популяризацией они стремительно дешевеют;

• сокращение существующих промышленных производств и опасность печати оружия - глобальные проблемы трехмерной печати.

Трехмерная печать - это будущее медицины. Можно предположить, что в будущем эти технологии полностью завоюют области диагностики и протезирования. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы. Так что, вполне возможно, уже через несколько лет напечатанное на 3D-принтере человеческое сердце или желудок никого не удивит.

Литература Книги

1. Прахов А. Blender. 3Б-моделирование и анимация. Руководство для начинающих / А. Прахов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 272 c. Тезисы докладов

1. Землянов Г. С., Ермолаева В. В. 3D-моделирование // Молодой ученый. — 2015. — №11. — С. 186-189. Электронные публикации и базы данных

1. 3DLab. https://3dlab.dimc/technology/3d-printmg-m-medirine

2. Молодой ученый. https ://moluch.ru/archive/91/18642

3. http://b3d.mezon.ru/index.php/Blender Basics 3-rd edition

4. Лаборатория трехмерной печати. https://lab3dprint.ru/news/novosti-kompanii/tatistika-3dhubs

5. База знаний . http://3dwiki.ru

6. Токарев Б.Е., Токарев Р.Б. Анализ рыночных перспектив технологий 3D-биопечати // Интернет-журнал «Науковедение» — 2016 — Т. 8 — №2. https://naukovedenie.ru/PDF/33EVN216.pdf

УДК 616.314.163-08

ЛЕЧЕНИЕ ОСТРОГО АПИКАЛЬНОГО ПЕРИОДОНТИТА С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ДЕПОФОРЕЗА И ХОЛОДНОЙ АРГОНОВОЙ ПЛАЗМЫ Заблоцкая М.В., Митронин А.В., Заблоцкая Н.В. Научный руководитель - д.м.н., профессор Митронин А.В.

ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова, Россия, 127473, Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр.1. zablotskayanv@mail.ru - Заблоцкая Маргарита Вячеславовна

Резюме: данное исследование явилось обоснованием нового метода лечения острого апикального периодонтита зубов с применением современных физико-химических методов. В ходе исследования был разработан алгоритм обработки системы корневых каналов, включающий проведение сеанса депофореза и обработки холодной аргоновой плазмой, а также проведена оценка возможности ускоренного очищения системы корневых каналов зубов при остром апикальном периодонтите с помощью методики депофореза гидроокиси меди-кальция. Провели сравнительную оценку эффективности лечения традиционным и предложенным новым методами у 32 больных с острым апикальным периодонтитом. В статье представлены данные статистического анализ ближайших и отдаленных (спустя 6 месяцев) клинических показателей односеансного метода лечения.

Ключевые слова: острый апикальный периодонтит, эндодонтия, нанотехнология, эффективность лечения.

TREATMENT OF ACUTE APICAL PERIODONTITIS USING DEPOPHORESIS AND COLD ARGON PLASMA

Zablotskaya M. V., Mitronin A. V., Zablotskaya N. V.

Scientific adviser - Doctor of Medicine, professor Mitronin A. V.

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov,

20 Delegatskaya st., building 1, Moscow, 127473, Russia

Abstract: This study is the justification of a new treatment method for acute apical periodontitis with the use of contemporary physicochemical techniques. In the study, an algorithm for preparation of the root canal system including depophoresis session and cold argon plasma treatment was developed; also, an assessment of the possibility of rapid cleansing of the root canal system using depophoresis of copper-calcium hydroxide in acute apical periodontitis was carried out. Comparative evaluation of the effectiveness of traditional treatment and proposed new methods in 32 patients with acute apical periodontitis was carried out. The study presents the statistical analysis of immediate and delayed (after 6 months) clinical results of the one-session treatment. Key words: acute apical periodontitis, endodontics, nanotechnology, effectiveness of treatment

Введение. Острые формы апикального периодонтита зубов характеризуются выраженными признаками острого воспаления: постоянной болью в области зуба (особенно при накусывании на него), гиперемией, отеком десны и