Лаборатория аддитивных технологий

  • Образовательная деятельность
  • Достижения
  • История
  • Обучение студентов, ординаторов, аспирантов в рамках студенческого научного кружка по 3D-печати в медицине.
  • Создание макетов для обучения студентов, ординаторов, врачей на базе кафедры нормальной анатомии, кафедры травматологии, ортопедии и нейрохирургии им. М.В.Колокольцева, симуляционного стоматологического центра ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России
  • Лекция «3D-печать в травматологии и ортопедии» в рамках обучения врачей на циклах дополнительного профессионального образования по травматологии и ортопедии
  • 7 грантов (1 грант - фонда «Сколково», 5 грантов Фонда содействия инновациям, 1 внутренний грант ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России)
  • Более 60 научных публикаций, в том числе в журналах, рецензируемых ВАК, Web of Science и Scopus.
  • 10 патентов на изобретение, 1 рационализаторское предложение
  • 1 монография, 1 учебно-методическое пособие
  • сотрудники лаборатории участвовали в реализации 9 протоколов клинической апробации
  • На базе лаборатории создана Ассоциация специалистов по 3Д печати в медицине, малое инновационное предприятие ООО «ГИТО-ИННОВАЦИЯ» (резидент Фонда «Сколково»), студенческий научный кружок по 3D-печати в медицине, Координационный центр по взаимодействию производителей 3D-печатных изделий и медицинских учреждений.
Лаборатория аддитивных технологий была создана как самостоятельное структурное подразделение в 2015 году в Институте травматологии и ортопедии Университетской клиники ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России. Благодаря активному развитию медицинской 3D-печати, одновременной реализации более 20 крупных научных проектов уже в 2016 году на базе лаборатории проведена I Всероссийская научно-практическая конференция «3D-инновации в медицине и фармакологии», создана Ассоциация специалистов по 3Д печати в медицине (https://as3dm.ru).
С 2016 года лаборатория аддитивных технологий начинает оказывать услуги по компьютерному моделированию и 3D-печати индивидуальных изделий медицинского назначения, с использованием которых в течение 5 лет было пролечено 714 пациентов. С 2016 по 2021 гг. в лаборатории изготовлено 299 макетов для предоперационного планирования, 265 имплантатов, 78 ортезов, 48 пар ортопедических стелек, 24 направителя для высокоточной остеотомии. Кроме того, за этот период времени реализовано 9 протоколов клинической апробации различных способов лечения пациентов с применением аддитивных технологий, одобренных Министерством здравоохранения РФ.
В 2017 году на базе лаборатории был создан первый в России студенческий научный кружок по 3D-печати в медицине. За время его работы было реализовано более 20 студенческих научных проектов, 5 из них выиграли гранты Фонда содействия инновациям, один проект стал победителем в номинации "Социальнозначимый проект- 2019", по итогам конкурса инновационных молодёжных проектов "РОСТ" и получил финансирование для дальнейшего развития. С 2017 по 2021 год заседания кружка посетили более 700 студентов и ординаторов, включая обучающихся из других образовательных учреждений. Кроме студенческих докладов, с презентациями на СНК периодически выступают врачи из России и из-за рубежа, представители и эксперты Фондов, осуществляющих финансирование научных проектов.
В настоящее время лаборатория аддитивных технологий занимает лидирующие позиции в России в области медицинской 3D-печати среди всех аналогичных структурных подразделений, созданных при медицинских учреждениях. Она оснащена современными FDM и SLA 3D-принтерами, 3D-сканерами, включая высокоточный 3D-сканер для стоматологии, 3D-ручками, компьютерами для трехмерного моделирования с инновационным программным обеспечением, камерой УФ-отверждения, УЗ-ванной для постпечатной обработки изделий, термовакуумным формовщиком и др. Кроме стандартных материалов для 3D-печати имеются уникальные экспериментальные материалы, включая прошедшие исследования на цитотоксичность.
Руководитель лаборатории - к.м.н., доцент кафедры травматологии, ортопедии и нейрохирургии им. М.В.Колокольцева, врач-травматолог-ортопед Горбатов Роман Олегович.
Основная цель лаборатории- разработка и усовершенствование методик компьютерного моделирования и 3D-печати изделий для диагностики и лечения пациентов с различными патологиями, обучения студентов, ординаторов и врачей, проведения научных исследований.
В 2015 году создано малое инновационное предприятие ООО "ГИТО-ИННОВАЦИЯ". Основное направление его деятельности: разработка индивидуальных прецизионных костнозамещающих имплантатов для лечения онкологических больных. С 2015 года ООО "ГИТО-ИННОВАЦИЯ" является резидентом Фонда "Сколково".

Реализуемые проекты

  • Разработка технологии создания индивидуальных элайнеров для лечения пациентов с различными патологиями зубочелюстного аппарата

    Срок реализации: 2019 - 2020 гг.
    Руководитель: Гажва Светлана Иосифовна
    Исполнители: Лаборатория аддитивных технологий, кафедра стоматологии ФДПО, кафедра медицинской физики и информатики
    Основные результаты, публикации: Gazhva S. I., Yakubova E. Yu., Gazhva Yu. V., Gorbatov R., O., Lezhava N. L. The effect of minimally invasive techniques on the microstructure of the enamel in the wedge-shaped defect. Indo american journal of pharmaceutical sciences 2020, 07 (02), 239-246
    Заказчики/грантодатели: ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России

  • Координационный центр по взаимодействию производителей 3D-печатных изделий и медицинских учреждений

    Срок реализации: 2020 г. - …
    Руководитель: Горбатов Роман Олегович
    Исполнители: Лаборатория аддитивных технологий, Ассоциация специалистов по 3Д печати в медицине
    Заказчики/грантодатели: Ассоциация специалистов по 3Д печати в медицине

  • Индивидуальные изделия медицинского назначения, создаваемые с помощью аддитивных технологий 3D-печати (ICON Lab)

    Срок реализации: январь 2020 г -июнь 2020 г
    Руководитель: Горбатов Роман Олегович
    Исполнители: Лаборатория аддитивных технологий, кафедра стоматологии ФДПО
    Заказчики/грантодатели: ООО «ICON Lab»

Основные направления научной деятельности лаборатории

  • Изготовление муляжей неизменных и патологически измененных сегментов конечностей

      • Разработка технологии прецизионного соответствия физических параметров макетов неизменных и патологически измененных сегментов конечностей параметрам различных костей человека (кортикальный, губчатый слой, остеопорозная кость, склерозированная кость)
      • Интеграция муляжей неизменных и патологически измененных сегментов конечностей в обучение студентов, ординаторов, аспирантов, врачей

  • Изготовление индивидуальных макетов костей различных сегментов

      • Повышение точности соответствия индивидуального макета деформированного сегмента его биологическому аналогу.
      • Разработка алгоритма компьютерного моделирования, позволяющего устранить шумы, артефакты металлоконструкций.
      • Разработка технологии создания 3D-модели на основе Dicom файлов КТ и МРТ обследования, позволяющего получить макет кости с мягкими тканями (Например, индивидуальный макет сустава с хрящом, менисками и связками).
      • Разработка технологии создания динамических компьютерных 3D моделей по данным КТ снимков пациента с возможностью последующей их 4D-печати

  • Персонификация стандартных металлоконструкций

      • Изменение формы металлоконструкции для остеосинтеза с помощью индивидуального напечатанного макета

  • Изготовление прецизионных персонифицированных направителей

      • Разработка технологии создания персонифицированных направителей для позиционирования компонентов эндопротеза, выполнения корригирующих остеотомий, пинов резекционных блоков
      • Разработка виртуального создания направителей

  • Изготовление индивидуальных ауто и аллотрансплантатов

      • Разработка алгоритма создания индивидуальных ауто и аллотрансплантатов костной ткани для клиновидных остеотомий, замещения дефектов с использованием напечатанных резекционных блоков или макетов трансплантатов

  • Изготовление пресс-форм/имплантатов для пластики сложных и крупных костных дефектов

      • Применение новых костнозамещающих материалов в создании имплантатов
      • Изготовление пресс-форм для создания аугментов для эндопротезирования
      • Изготовления персонифицированных аугментов для эндопротезирования
      • Персонификация ревизионных эндопротезов (с длинной ножкой) для замещения крупных послеоперационных дефектов длинных трубчатых костей в онкоортопедии

  • Создание макетов для проведения научных исследований

      • Разработка и усовершенствование технологии создание объектов патологически измененных тканей для проведения научных исследований
      • Разработка и усовершенствование технологии создание макетов экспериментальных моделей
      • Разработка технологий создания различных скаффолдов (кость, хрящ, кожа)

  • Создание прототипов медицинских инструментов

      • Разработка технологий создания прототипов различных медицинских инструментов, а также готовых индивидуальных инструментов

  • Создание персонифицированных ортопедических изделий

      • Разработка и усовершенствование технологии создания персонифицированных ортопедических стелек
      • Разработка и усовершенствование технологии создания персонифицированных ортезов

  • Создание индивидуальных титановых имплантатов

      • Разработка алгоритмов создания компьютерных моделей для 3D-печати эндопротезов различных суставов, индивидуальных имплантатов

  • Интеграция технологий 3D-печати в различные медицинские специальности

      • Разработка технологии 3D-печати по данным УЗИ плода, МРТ брюшной полости и др.

Сотрудники

Горбатов Роман Олегович (руководитель лаборатории)

Горбатов Роман Олегович (руководитель лаборатории)

Образование:
  • 2007-2013 гг. - ГБОУ ВПО «НижГМА» Минздрава России, диплом с отличием, квалификация «врач», специальность «лечебное дело».
  • 2013-2015 гг. - ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава России, ординатура по специальности «травматология и ортопедия»
  • 2019 г. - ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, повышение квалификации по специальности «травматология и ортопедия»
  • 2019 г. - ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Педагогика и психология высшей школы в медицинском вузе»
  • 2019 г. - ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Актуальные вопросы трансфузиологии»
  • 2019 г. - ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского», повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Эффективное лидерство и руководство»
  • 2021 г. - ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Организация здравоохранения и общественное здоровье в современных условиях»
Ученая степень: Кандидат медицинских наук
Область научных интересов: Травматология и ортопедия, 3D-печать в медицине, цифровая и персонифицированная медицина.

Достижения

Член Европейской ассоциации хирургов стопы и голеностопного сустава (EFAS), Российской ассоциации хирургов стопы и голеностопного сустава (RUSFAS), член правления Ассоциации специалистов по 3Д печати в медицине, член Ассоциации травматологов-ортопедов России, член международной ассоциации травматологов (AO Trauma).
В 2015 году - победитель международной олимпиады по специальности «травматология и ортопедия», Всероссийского фестиваля молодежных инноваций «Иннофест», конкурса «Умник» Фонда содействия инновациям. Проект Горбатова Романа Олеговича «Разработка индивидуальных прецизионных костнозамещающих биоимплантатов для лечения онкологических больных» был признан лучшим инновационным проектом в России в 2015 году (по итогам конкурса «Онкобиомед 2015»). Награжден сертификатом за участие в открытом конкурсе в резерв управленческих кадров Нижегородской области "Команда Правительства", 2018 г. Автор двух патентов на изобретение, которые заняли призовые места в XII конкурсе объектов интеллектуальной собственности на соискание премии Нижегородской области им. И.П.Кулибина. Автор патента на изобретение («Способ изготовления индивидуальной ортопедической стельки»), который в 2019 году был признан «Лучшим изобретением года в сфере медицины» (по результатам XIII конкурса объектов интеллектуальной собственности на соискание премии Нижегородской области им. И.П.Кулибина).
Участвовал в реализации 6 грантов, из них являлся руководителем 3 грантов (1 грант Фонда «Сколково», 2 гранта Фонда содействия инновациям), ответственным исполнителем 1 гранта (внутренний грант ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава РФ).
Является соавтором двух протоколов клинической апробации, одобренных Министерством здравоохранения РФ.
Имеет опыт коммерциализации результатов научной деятельности, резидент Фонда Сколково (компания ООО «Гито-Инновация»).
Достижения, которые освящены в СМИ:

Наиболее значимые публикации

Наукометрические показатели:
Автор 10 патентов на изобретение, 1 рационализаторского предложения, 1 учебного пособия, 1 монографии и более 60 статей, в том числе в журналах рецензируемых ВАК, Web of Science и Scopus.
Индексы
SPIN-код: 4328-2363
AuthorID (РИНЦ): 756748
Scopus Author ID: 56715987900
Web of Science ResearcherID: AAB-6573-2019

Казаков Александр Александрович (лаборант-исследователь)

Казаков Александр Александрович (лаборант-исследователь)

Образование:
  • 2010-2013 - ГБОУ ВПО «НижГМА» Минздрава России, специальность «зубной техник».
Область научных интересов: Травматология и ортопедия, стоматология, 3D-печать в медицине, цифровая и персонифицированная медицина.

Достижения

Разработал технологию создания трехмерной модели индивидуального ортеза для иммобилизации верхней конечности, а также параметры его 3D-печати, различные методы наложения. При его непосредственном участии была разработана методика создания индивидуального эндопротеза плечевого сустава, персонифицированного спейсера тазобедренного, коленного и лучезапястного суставов. Является соавтором уникальной технологии изготовления прецизионных ортопедических стелек. Разработал технологию редактирования компьютерной модели имплантата для замещения костных дефектов в зависимости от распределения линий нагрузки и направления оси конечности, а также топологической оптимизации матрицы по объемным параметрам отредактированного костного дефекта.
Участвовал в реализации 6 грантов (1 грант Фонда «Сколково», 5 грантов Фонда содействия инновациям).
Достижения, которые освящены в СМИ:

Наиболее значимые публикации

РЕВИЗИОННОЕ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЕ КРУПНЫХ СУСТАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ГИБРИДНЫХ ЭНДОПРОТЕЗОВ Горбатов Р.О., Клеменова И.А., Новиков А.В., Зиновьев С.В., Казаков А.А. Современные проблемы науки и образования. 2019. № 4. С. 50.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ОРТЕЗОВ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ СУСТАВОВ ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ С ПОМОЩЬЮ 3D-ПЕЧАТИ Горбатов Р.О., Казаков А.А., Романов А.Д. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2018. № 3 (67). С. 124-128.