Τοπογράφοι και γιατροί του ΑΠΘ «εκτυπώνουν» το πρώτο 3D ήπαρ, με στόχο ο χειρουργός που θα κληθεί να τελέσει τη δύσκολη επέμβαση να έχει την καλύτερη δυνατή προετοιμασία

Ας υποθέσουμε ότι ένας ασθενής έχει διαγνωστεί με όγκο στο ήπαρ. Ο γιατρός προκρίνει ως θεραπευτική αγωγή την αφαίρεση του όγκου με χειρουργείο. Είναι μια δύσκολη επέμβαση που απαιτεί τεράστια χειρουργική ακρίβεια, ίσως μεγαλύτερη από οποιοδήποτε άλλο όργανο του ανθρωπίνου σώματος. Εάν ο γιατρός γνωρίζει με ακρίβεια τρισδιάστατης πληροφορίας από πριν την «τοπογραφία» του όγκου, το μέγεθός του, τη διάταξη των αγγείων γύρω απ’ αυτόν μπορεί να πραγματοποιήσει την επέμβαση με μεγαλύτερο ποσοστό επιτυχίας.

Ο Βασίλειος Τσιούκας, καθηγητής στο Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών στο ΑΠΘ, εξηγούσε το 2017 σε ένα συνέδριο γιατρών ότι η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, που θεωρείται μία από τις τεχνολογίες της 4ης βιομηχανικής επανάστασης, μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο στα χέρια των γιατρών. «Στο συνέδριο διαπίστωσα ότι το ενδιαφέρον της ιατρικής κοινότητας για τη 3D εκτύπωση οργάνων είναι μεγάλο. Το να βλέπει κάτι ο γιατρός, να το ακουμπά, να το ‘μυρίζει’, να το αισθάνεται και να φαντάζεται πώς θα το προσεγγίσει στη συνέχεια σαν φυσικό μοντέλο, έχει μεγάλη ανταπόκριση. Έτσι έγραψα την πρόταση για την υλοποίηση ενός ερευνητικού έργου όπως τη φανταζόμουν» εξομολογείται στη «Θ».

Η ιδέα του πήρε σύντομα σάρκα και οστά, έπειτα από κατάθεση σχετικής πρότασης στο πλαίσιο προκήρυξης ερευνητικού προγράμματος της δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ. Η χρηματοδότηση εγκρίθηκε και η αντίστροφη μέτρηση για τη δημιουργία του πρώτου τρισδιάστατου ήπατος άρχισε. «Ξεκινήσαμε με το δυσκολότερο όργανο του ανθρωπίνου σώματος όσον αφορά την αποτύπωσή του Έχει ίσως τη μεγαλύτερη θνησιμότητα σε επεμβάσεις. Επομένως, είναι πολύ χρήσιμο για τον χειρουργό να ξέρει το μέγεθος, τη θέση του όγκου σε σχέση με τα αγγεία, ώστε να μπορεί να αφαιρέσει τον όγκο με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια» εξηγεί ο καθηγητής στο Τμήμα Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών και συμμετέχων στην ερευνητική ομάδα Χρήστος Πικριδάς.

Πώς λειτουργεί

Στην ερευνητική ομάδα του έργου συμμετέχουν ως φορείς η α’ πανεπιστημιακή χειρουργική κλινική της Σχολής Επιστημόνων Υγείας του ΑΠΘ με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Ιατρικής Γιώργο Τσουλφά, το Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών της Πολυτεχνικής σχολής του ΑΠΘ και σε συνεργασία με το Γενικό Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης «Παπαγεωργίου». «Αυτό που κάνουμε ουσιαστικά είναι να δημιουργήσουμε ένα ιατρικό πρωτόκολλο, μέσω του οποίου δημιουργούνται αρχικά οι αξονικές ή οι μαγνητικές τομογραφίες των ασθενών και μέσω ειδικών αλγορίθμων φτιάχνουμε το μοντέλο του ήπατος με τα αιμοφόρα και τα χοληφόρα αγγεία και τον υπόλοιπο ιστό ψηφιακά στον υπολογιστή. Όταν το ολοκληρώσουμε, είναι έτοιμο προς εκτύπωση» περιγράφει. «Παίρνουμε μερικά σημεία στο περίγραμμα του ήπατος, ώστε η αυτοματοποιημένη διαδικασία που στηρίζεται σε αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης να «τρέξει» και να αναγνωρίσει το περίγραμμα του ήπατος, ώστε να μας βγάλει το τρισδιάστατο μοντέλο» αναλύει ο υποψήφιος διδάκτορας και συμμετέχων στο ερευνητικό έργο Ίων-Αναστάσιος Κάρολος. «Είναι πολύ σημαντικό ότι υπάρχει μία τέτοια τεχνογνωσία σε ένα ελληνικό νοσοκομείο. Και το πιο σημαντικό είναι ότι δεν έχουμε πάρει έτοιμη την τεχνογνωσία και τη φέραμε εδώ, αλλά έχουμε αναπτύξει δική μας, ώστε να μην εξαρτιόμαστε από κανέναν» προσθέτει.

Όταν το μοντέλο δημιουργηθεί ψηφιακά, εκτυπώνεται ως ένα διαφανές μοντέλο μέσα στο οποίο φαίνεται ακριβώς το δικτύωμα των αγγείων και η θέση του ηπατικού όγκου. «Αρχικά φτιάχνουμε το καλούπι, το οποίο γεμίζουμε με διαφανές υλικό και φυσικά το δίκτυο αγγείων των φλεβών και αρτηριών. Έχουμε δοκιμάσει υγρό γυαλί και σιλικόνη, για να δούμε τι βολεύει περισσότερο το γιατρό, ώστε να πάρει το νυστέρι, να κόψει και να δει τι τον διευκολύνει περισσότερο» συμπληρώνει ο κ. Τσιούκας.

Ο καθηγητής στο Τμήμα Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών και συμμετέχων στην ερευνητική ομάδα Χρήστος Πικριδάς.

Το επόμενο βήμα ήταν το μοντέλο να υπάρξει και σε επαυξημένη πραγματικότητα. Έτσι μέσω ειδικής εφαρμογής που θα χρησιμοποιεί ο γιατρός, το ηπατικό μοντέλο μπορεί να προβάλλεται δίπλα στο τραπέζι σαν τρισδιάστατο μοντέλο μέσα από την κάμερα ενός κινητού. «Μπορούν να χρησιμοποιηθούν γυαλιά επαυξημένης πραγματικότητας. Είναι στην ουσία κάποια ειδικά συστήματα που σου δίνουν τη δυνατότητα να προβάλλουν πάνω σε γυαλί, το οποίο φοράει ο γιατρός ένα τρισδιάστατο μοντέλο, μια πληροφορία ψηφιακή. Έτσι, εκεί που ο ασθενής είναι ξαπλωμένος, ο γιατρός μπορεί να βλέπει τη θέση του φυσικού μοντέλου του ήπατος που φαίνεται σαν μια διαφάνεια και μέσα υπάρχουν τα αγγεία και ο όγκος, ώστε ο γιατρός να μπορεί να προσεγγίσει καλύτερα το χειρουργείο. Να κάνει στην ουσία μία πιο ασφαλή επέμβαση» συνεχίζει. «Ο γιατρός θα κάνει τη δουλειά του γρηγορότερα, ενώ και ο ασθενής θα ενημερώνεται καλύτερα και φυσικά θα προσεγγίζει καλύτερα τη θεραπεία του» καταλήγει.

Μέχρι στιγμής έχουν φτιαχτεί και δοθεί τρία τρισδιάστατα μοντέλα, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν σε τρεις πραγματικές περιπτώσεις ασθενών του νοσοκομείου Παπαγεωργίου ενώ, όπως αναφέρει η ερευνητική ομάδα, το ποσοστό σφάλματος που μπορεί να προκύψει από τη μη ακριβή αποτύπωση του ήπατος είναι μόλις 1%, δηλαδή εκμηδενίζεται. Πράγματι, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να παίξει καθοριστικό ρόλο για τον προγραμματισμό και την ακρίβεια ενός χειρουργείου, ενώ η δεύτερη πολύ σημαντική εφαρμογή της είναι και στην εκπαίδευση των γιατρών.

Το κόστος

Πόσο κοστίζει η εκτύπωση του 3D μοντέλου ενός ήπατος; Όπως εξηγεί στη «Θ» η ερευνητική ομάδα, το κόστος δεν είναι απαγορευτικό, ενώ εξαρτάται από τον εξοπλισμό και τα υλικά θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία του. «Πάντα με γνώμονα τη δημιουργία ενός αξιόπιστου μοντέλου, προσπαθούμε να ελαχιστοποιήσουμε το κόστος. Θα μπορούσε, παραδείγματος χάρη, σε ειδικές περιπτώσεις να εκτυπώνεται μαζί με την αξονική και ένα μοντέλο, ίσως όχι σε κλίμακα 1/1, δηλαδή πραγματικού μεγέθους, αλλά λίγο μικρότερο. Υπάρχει δυνατότητα 3D εκτύπωσης από ιδιωτικούς φορείς στο εξωτερικό όπου πληρώνεις 2.000 ή και 3.000 ευρώ το μοντέλο. Εμείς προσπαθούμε να μειώσουμε το κόστος. Έτσι σε μια κλίμακα ½ ή 1/3 το κόστος μπορεί να κυμαίνεται από 100 έως 50 ευρώ» επισημαίνει ο κ. Τσιούκας. «Σκοπός είναι να γίνει μεταφορά τεχνογνωσίας και σε άλλα νοσοκομεία. Να γίνονται δηλαδή και παραγγελίες μοντέλων και να αποστέλλονται σε νοσοκομεία σε όλη την Ελλάδα» τονίζει ο κ. Πικριδάς. Μάλιστα η ομάδα έχει ήδη υποβάλει νέα πρόταση, αυτήν τη φορά για τη δημιουργία 3D μοντέλου παγκρέατος.

Το ερευνητικό πρόγραμμα ξεκίνησε τον Ιούλιο του 2018 και διαρκεί τρία χρόνια, ενώ συγχρηματοδοτήθηκε με περίπου 600.000 ευρώ από την Ευρωπαϊκή Ένωση και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ) (κωδικός έργου: T1ΕΔΚ-03599) και στοχεύει στη συνεργασία ερευνητικών πανεπιστημιακών φορέων και εταιρειών για τη μεταφορά τεχνογνωσίας και καινοτομίας.

Ευτυχία Κωνσταντινίδου-makthes.gr
* Δημοσιεύτηκε στη «Θεσσαλονίκη» στις 12/12/2019.