05:00 
Ди Ван, доктор философии, и Ю. Шрайк Чжан, доктор философии, из инженерного отдела медицинского факультета Массачусетского университета имени Бригама, являются ведущими и старшими авторами статьи, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering, "4D-печатные адаптивные гидрогелевые расширители тканей для реконструкции ушей и груди".
Вопрос: Какие проблемы или неудовлетворенные потребности делают это исследование важно?
Расширение тканей – распространенный метод, используемый в реконструктивной хирургии. Хирурги медленно растягивают близлежащую кожу, чтобы вырастить дополнительную ткань, которую можно использовать для восстановления таких областей, как ухо, грудь или нос.
Сегодня наиболее используемым устройством является силиконовый баллон, который постепенно наполняется соленой водой в течение нескольких недель или месяцев. Хотя этот подход помог многим пациентам, у него есть и недостатки. Повторные инъекции могут быть болезненными и требовать частых посещений клиники. Также могут возникнуть осложнения, такие как кровотечение, смещение устройства или проблемы с инъекционным портом. Во многих случаях пациентам также требуется дополнительная операция по удалению лишней растянутой кожи.
Исследователи рассматривали в качестве альтернативы самонадувающиеся материалы, но более ранние версии расширялись слишком быстро, были недостаточно прочными и могли быть изготовлены только простой формы. Поскольку форма устройства определяет окончательную форму растянутой кожи, это ограничивает то, насколько хорошо хирурги могут соответствовать потребностям пациента.
Вопрос: Какой главный вопрос вы исследовали?
Мы хотели посмотреть, сможет ли новый тип устройства, напечатанного на 4D-принтере, решить все эти проблемы одновременно.
Эти устройства изготовлены с использованием специального материала, который может со временем меняться, попав внутрь тела. В этом случае устройство медленно расширяется самостоятельно без необходимости инъекций.
Мы спросили, могут ли эти устройства: расширяться самостоятельно без инъекций, сохранять форму при натяжении кожи и настраиваться в соответствии с точной анатомией пациента.
Мы также хотели знать, могут ли они работать лучше, чем существующие устройства, как с точки зрения эффективности, так и с точки зрения уменьшения осложнений.
Вопрос: Какие методы или подходы вы использовали?
Мы разработали специальный гелеобразный материал, скорость расширения которого и конечный размер можно тщательно контролировать.
Используя метод световой 3D-печати, мы создали устройства в форме человеческого уха или груди на основе реальных сканирований пациента. Мы также создали модель, позволяющую предсказать, как каждое устройство будет расширяться с течением времени.
Мы протестировали устройства на кроликах, включая полную симуляцию операции по реконструкции уха. Это включало размещение устройства, его расширение внутри тела, его удаление и последующую установку ушного имплантата.
Мы сравнили наши устройства со стандартными силиконовыми расширителями, требующими ежедневных инъекций, проверив, насколько легко их использовать в хирургии и какие осложнения возникают.
Вопрос: Что вы обнаружили?
Новые устройства увеличили объем в 10–30 раз по сравнению с первоначальным, оставаясь при этом мощными. Расширение происходило медленно и постепенно, позволяя коже растягиваться естественным путем.
Мы увидели явные признаки адаптации кожи, включая увеличение площади поверхности, здоровое истончение кожи и рост новых кровеносных сосудов.
По сравнению со стандартными силиконовыми расширителями эти устройства имели ряд преимуществ. Они не требовали повторных инъекций и устраняли необходимость в дополнительной операции по удалению лишней кожи. Они также сократили общее время операции и размер разреза, при этом лучше оставаясь на месте.
Вопрос: Каковы реальные последствия, особенно для пациентов?
Эти устройства можно настроить в соответствии с телом каждого пациента, что помогает хирургам получать более точные результаты для таких процедур, как реконструкция ушей и груди.
Одним из основных преимуществ является то, что пациентам больше не нужны повторные инъекции в течение нескольких недель или месяцев. Вместо этого устройство имплантируется один раз, а затем расширяется само по себе.
Это может означать меньшее количество посещений клиники, меньший дискомфорт, меньшее количество операций и меньший риск осложнений.
Технологию также можно использовать для многих типов реконструктивных процедур и, возможно, для косметической хирургии.
В более широком смысле эта работа показывает, как 4D-печать можно использовать в реальной медицинской помощи, открывая двери для более персонализированного лечения.
Вопрос: А вы? удивлены какими-либо выводами?
Одним из неожиданных открытий было то, что устройство может поглощать небольшое количество кровотечения.
Кровотечение, известное как гематома, является серьезным осложнением в этих операциях, поскольку оно может увеличить давление на ткани и уменьшить кровоток, что может повредить кожу.
В настоящее время хирурги часто устанавливают дренажи для удаления лишней крови, но это может увеличить риск заражения.
В нашем исследовании Устройство самостоятельно поглощало кровь, продолжая нормально расширяться. Это говорит о том, что это может помочь уменьшить одно из наиболее распространенных и серьезных осложнений без необходимости использования дополнительных инструментов, таких как дренажи.
