תמיר (שם בדוי), חייל מילואים, בן 26, גויס בצו 8 ב-7 באוקטובר והצטרף לחבריו בחיל ההנדסה ללחימה בעזה. באחת ממשימות החבלה לפיצוץ מנהרה, נפצע קשה בראשו ובפניו ואיבד את ההכרה. צוותי הרפואה והחילוץ ייצבו את מצבו, ופינו אותו במסוק לבית החולים איכילוב. מהמנחת התל אביבי, הועבר בדחיפות לניתוח מציל חיים ומשם לטיפול נמרץ כשהוא מורדם ומונשם. בחלוף ימים אחדים, כשהתעורר, גילה שחלק מהגולגולת שלו חסרה וחשופה והלסת שלו מרוסקת. הרופאים הסבירו לו על הצורך בניתוחים נוספים כדי להשלים את החסר בעצם הגולגולת ובתיקון הלסת. "את החסר בגולגולת נשלים באמצעות משתלים עשויים מפולימר שיודפסו בהתאמה למבנה האנטומי שלך במדפסת תלת ממד", כך הבטיחו.
זה היה רגע מכונן עבור תמיר, רגע בו הבין שהתקווה והחזרה לשגרה, אינן חלום. הרגע הזה גם מתמצת באחת את מהותה של רפואה חכמה, ואת ליבת פעילותו של מרכז לוין לחדשנות כירורגית והדפסה תלת ממד במרכז הרפואי איכילוב.
מרכז לוין הוקם בשנת 2016 כמרכז לקידום חדשנות בתחום הכירורגי, והוא הראשון מסוגו בישראל ומהבודדים בעולם. המרכז עושה שימוש בטכנולוגיות מתקדמות, ובכללן מדפסות תלת ממד, משקפי מציאות רבודה, ומשתלים מתקדמים לשיקום פגיעות וחסרים בעצמות. על רקע הצורך להתמודד עם פציעות מורכבות של חיילים לוחמים ברצועת עזה, כמו זו של תמיר, בוצעו בחודשים האחרונים באיכילוב ניתוחים פורצי דרך בתמיכת מרכז לוין להחדרת שתלים ייחודיים לפצועי המלחמה, שהודפסו במדפסות תלת ממד בהתאמה אישית, באופן שמשפר משמעותית את היכולות השיקומיות.
מודלים מודפסים בהתאמה אישית
קידום החדשנות הכירורגית במרכז לוין מתבצע ב-3 זרועות מרכזיות, כפי שמסביר ד"ר שלמה דדיה מנהל המרכז, מומחה בכירורגיה אורתופדית מהמחלקה לאורתופדיה אונקולוגית באיכילוב, ושותף בתהליכי פיתוח של טכנולוגיות ניתוחיות ראשונות מסוגן: "אנחנו מספקים שירות כירורגי מתקדם למנתחים, הפועלים בכל בתי החולים בשיתוף חברת Synergy3DMed; מקדמים מחקרים בשיתוף מוסדות אקדמיים, בין השאר עם אוניברסיטת תל אביב, הטכניון, אוניברסיטת בן גוריון ואוניברסיטת רייכמן; וכן פועלים בחיבור לתעשייה בשיתוף עם חברות סטארטאפ שעוסקות בפיתוח טכנולוגיות מתקדמות בכירורגיה. בחלק מהמקרים אנו משתפים פעולה בביצוע מחקרים על פיתוחים חדשים, ולעתים אנו שותפים בפיתוח הראשוני של המוצר, ומסייעים לאפיון טכנולוגיות בשלב התכנון".
המרכז פועל בגישה מולטי דיסציפלינארית, ומשולבים בו מומחים מתחומים שונים המעורבים בפיתוח כלים ניתוחיים עתידניים, ובכללם רופאים; מעצבים תעשייתיים שהוסבו לתחום הרפואה; מהנדסים המומחים לעבודה עם חומרים שונים; מומחי שחזור תלת ממד; טכנולוגים רפואיים; ואנשי מחקר ביולוגי בסיסי.
"המומחים מהדיסציפלינות השונות פועלים במרכז יחד, זה לצד זה, ומייצרים שפה חדשה שמתקשרת עם עולמות הכירורגיה, במטרה לקדם את ניתוחי העתיד. התוצאה היא פתרונות מיטביים למנתחים ולמנותחים", מדגיש ד"ר דדיה.
מאז הקמתו צבר המרכז ניסיון רב בייצור מודלים מודפסים בתלת ממד שמאפשרים לכירורגים ביצוע ניתוחים מורכבים בבית החולים.
"בשונה מהגישות המקובלות בכירורגיה, כשהמנתחים מתבססים על צילומי הדמיה שונים לצורך תכנון הניתוח, פיתחנו יכולת לשלב בין ההדמיות השונות, כגון סריקות CT, MRI והדמיות ברפואה גרעינית, כדי להפיק מהן קבצים תלת ממדיים שמשוגרים למדפסות תלת ממד לצורך יצירת מודל מותאם אישית של איבר היעד לניתוח".
מודלים אלה הם מודלים פלסטיים העשויים מפולימרים, שמסייעים כיום לתכנון ניתוחים מורכבים רבים בתחומים כמו: כירורגיה כללית, ניתוחי לב, נוירוכירורגיה, כירורגיה פלסטית ועוד. "מדובר בכלי חשוב בתכנון הניתוח, שכן גם אדם עם מוח מפותח ככל שיהיה, לא מסוגל לחבר עשרות רבות של צילומי הדמיה כדי להבין מהם כיצד נראה במדויק איבר היעד. המודלים התלת ממדיים מאפשרים לכירורגים לתכנן מראש את הניתוח בצורה מדויקת ובטוחה יותר עבור המטופלים", מבהיר ד"ר דדיה.
בתהליך התכנון של ניתוחים מורכבים נעשה גם שימוש בתוכנות שפותחו במרכז לוין שמאפשרות "עיצוב מקדים" של הניתוח, כפי שמתאר ד"ר דדיה: "אנחנו מלווים את הכירורגים בתכנון הניתוח, באמצעות המודלים המודפסים והתוכנות העיצוביות. אלה מאפשרים לבחון היכן כדאי להכניס את הכלים הכירורגים. כך למשל לצורך חיתוך עצמות או רקמות רכות, ניתן לתכנן באיזה מיקום נכון להיכנס עם מחט לצריבה (אבלציה) באזור רגיש, ואיך לתכנן החדרה של משתל אורתופדי למיקום מדויק, בהתאמה אישית, ובהתחשב באנטומיה הייחודית של כל מטופל".
ניתוחים לחולי סרטן הם העיקריים בהם נעשה באיכילוב שימוש במודלים המודפסים של מרכז לוין: "בניתוחים אלה יש צורך להתמודד עם אתגר משמעותי של הבנת הגבולות והממשקים בין הגידול לאיברים הסמוכים. בעבר הגישה הייתה לאפשר כריתה נרחבת יותר של אזור הגידול כדי להבטיח שהוא יוסר במלואו, גם במחיר של סיבוכים. כיום, התכנון המקדים בעזרת המודלים המודפסים מאפשר למנתחים להסיר רקמה גידולית באופן מדויק יותר, תוך הפחתה בסיכון לסיבוכים", מדגיש ד"ר דדיה שמנתח ניתוחי אורתופדיה אונקולוגית במסגרת המחלקה באיכילוב המהווה מוקד ארצי לניתוחים כאלה.
משקפיים חכמים
פיתוח נוסף שקודם במרכז לוין מאפשר למנתחים להשתמש במשקפיים חכמות שמציגות את איברי היעד, על בסיס המודלים התלת ממדיים שהוכנו, שוב במטרה להשיג בניתוח רמות דיוק גבוהות במיוחד. בין השאר פותחו במרכז משקפי מציאות מדומה, שמאפשרים לבצע התנסויות מקדימות בעזרת המודלים המודפסים בתלת ממד, כהכנה לניתוחים מורכבים.
לא רק מדומה, גם רבודה
כבר כ-3 שנים, מקדם מרכז לוין גם את השימוש במשקפי מציאות רבודה – מעין "משקפיים חכמים" ופתוחים, אותם הכירורגים מרכיבים במהלך הניתוח, ודרכם מוצגים המודלים התלת ממדיים של איבר היעד, כדי לשפר דיוק בניתוח בזמן אמת. טכנולוגיית המציאות הרבודה עשויה למנוע סיבוכים רפואיים בניתוחים מורכבים, ובמקרים מסוימים למנוע אפילו קטיעות גפיים. "במקרה של ניתוח בכבד למשל, הכירורג שמשתמש במשקפי מציאות רבודה יכול לשמר רקמת כבד גדולה יותר, לצמצם את הכריתה ולשמר תפקודים חיוניים", מדגיש ד"ר דדיה.
משתלים מתקדמים
תחום אחר ונוסף שמקודם במרכז לוין, כולל הדפסה מותאמת אישית של משתלים מתקדמים להחלפת ולהשלמת עצמות פגועות ועצמות שהוסרו בעקבות גידולים.
חלק ממשתלי העצם החכמים עשויים מטיטניום, מתוכננים בהתאמה אישית לאנטומיה של המטופל, ומודפסים בהדפסת מתכת ייחודית.
משתלים מותאמים אישית כבר הושתלו באיכילוב להחלפת עצמות ברבים מאזורי הגוף, לרבות עצמות האגן, הגפיים, עצמות הפנים, לסתות ועצמות גולגולת. בעקבות השתלות אלה מתבצעים מחקרים בההיבט הביו-מכאני של פעילות משתלי הטיטניום, כדי לאמוד בין השאר כמה משקל הם מסוגלים לשאת. כמו כן, מתבצעים מחקרים בהיבטים ביולוגיים של המשתלים, מאחר והם מיוצרים במבנה סריגי הכולל חללים פנימיים, באופן דומה למבנה של עצם אנושית. כך מתאפשר לעצמות הסמוכות סביב למשתל לצמוח לתוך החללים בתהליך שמכונה אוסטאו-אינטגרציה ובאופן שמעגן בפועל את המשתל ומחזק אותו, מצב שמוביל לשיפור ביכולות התפקודיות השיקומיות של המטופלים. באיכילוב נצבר בשנים האחרונות ניסיון אצל מעל 100 מטופלים שהוכנסו לגופם משתלי הטיטניום החדשים.
"אחת הבעיות בשימוש במשתלים גדולים בשיטות המסורתיות, היא העובדה שאינם מתחברים ביולוגית לגוף ועם הזמן נוטים להישבר, כי העצמות מסביב לא גדלות לתוכם. משתלי הטיטניום החדשים מעודדים את צמיחת העצמות לתוכם, ונקלטים בגוף באופן מוצלח. במעקב של 5 שנים אחר משתלים אלה, ניתן לראות שהעצמות מסביב גדלות לתוכם יפה ומחזקות אותם, והמטופלים מציגים הצלחות תפקודיות מרשימות".
משתלים מיוחדים נוספים להשלמת עצמות גולגולת מיוצרים מפולימר קשיח בשם peek, ובמרכז לוין בשיתוף עם חברה גרמנית, פותחה יכולת ראשונה מסוגה בישראל להדפיס שתלים אלה בתוך איכילוב. "מדובר בהדפסה מורכבת מאוד שדורשת תנאים של מעל ל-500 מעלות צלזיוס. לפני כשנה התחלנו בהטמעת המערכת שמאפשרת הדפסות משתלים מהסוג הזה בתוך בית החולים, והמלחמה אפילו האיצה את התהליך, המערכת נכנסה לשירות מלא, ומסייעת כיום להדפסת משתלים לטיפול בחיילים נפגעים", מדגיש ד"ר דדיה.
איכילוב הוא המרכז הרפואי היחיד בישראל ומהבודדים בעולם שיש בו אפשרות לבצע הדפסת משתלי גולגולת מסוג peek. במרכז לוין מתכננים להוסיף בהמשך יכולות למדפסת הייחודית שהותקנה, כדי לאפשר בה שימוש בחומרים נוספים ליצירת משתלים חכמים, בין השאר משתלים לשחזור עצמות פנים ולסתות וכן משתלים מסיסים שיאפשרו חדירה של עצמות מסביב לקליטה מיטבית והתמוססות כעבור מספר חודשים.
בקרוב מתוכנן גם שימוש במשתלים חדשים העשויים חומרים קרמיים לשחזור עצמות לסתות, משתלים במבנה שמעודד גם צמיחה של עצמות סמוכות לקליטה טובה יותר בגוף.
"מרכז לוין שואף לצבור ניסיון כמרכז ידע לכלל החומרים שניתן להשתמש בהם להכנת משתלים לטיפול ולשיקום של חולים ונפגעים", קובע ד"ר דדיה.
חיישנים ואווטארים
פרויקט הדגל של מרכז לוין הוא תכנון חדר הניתוח העתידני, בו ישולבו מערכות טכנולוגיות מתקדמות שיתמכו במנתחים ויסייעו לשפר את יכולות הדיוק בניתוח ולהעלות משמעותית את שיעור הניתוחים המוצלחים.
"חדרי ניתוח עתידניים ירושתו בחיישנים (סנסורים) שיוכלו לעבד את כל המידע באינטגרציה של כלל המערכות: ההדמיות המקדימות של אזור הניתוח, הרשומה הרפואית של המטופל, נתונים מהרופאים המרדימים, ותכנון וירטואלי של מהלך הניתוח עצמו. כל המידע ישודר למשקפי מציאות רבודה שירכיבו המנתחים, ואלה יוכלו לנהל את הניתוח כמו טייסים שמקבלים תשדורות של נתונים, תוך ניווט מדויק לאיבר היעד כל המידע ישודר למשקפי מציאות רבודה שירכיבו המנתחים, ואלה יוכלו לנהל את הניתוח כמו טייסים שמקבלים תשדורות של נתונים, תוך ניווט מדויק לאיבר היעד. מיפוי חדר הניתוח יאפשר לייצר 'אווטאר' של מנתח, שיוכל להשתתף בניתוח, לעבד את המידע הרב שמשוגר ממערכות החיישנים הרבות, ולסייע למנתח האנושי בביצוע ניתוח מדויק יותר".
גם בתחום המשתלים צפויה התקדמות לקראת פיתוח שתלים ביולוגיים שיוכלו להחליף איברים פגומים. מחקרים בהנדסת רקמות אמנם כבר הצליחו בשנים האחרונות לייצר תאי לב פועם מתאי גזע, אך המרחק ליצירת לב ביולוגי במעבדה או כל איבר ביולוגי אחר עודנו רחוק. יחד עם זאת, קרובה מכולם הדרך ליצירת שתלי עצם ביולוגיים, שעשויים להחליף בעתיד עצמות פגועות או הרוסות. במרכז לוין מקודם בימים אלה פרויקט משותף עם הטכניון כדי לשלב את היכולות הקליניות שנצברו בבית החולים לקראת שלב הניסויים הקליניים בבני אדם.
"המדע מתקדם לעולמות של הדפסת רקמות, אמנם בצעדים קטנים, אבל בכיוון מבטיח. לפני 8 שנים, כשהקמנו את המרכז, לא הייתה לנו יכולת להדפיס משתלי עצמות, וכיום הדבר נעשה כחלק משגרת הטיפול בפצועים. לא ירחק היום שבו נוכל גם להשתיל עצמות ביולוגיות שיודפסו במעבדה, וייצורם יהיה מתאים של המטופל עצמו, למשל מתאי עור או שומן שיוסבו לתאי גזע, ובהמשך גודלו מחדש לייצר תאי עצם חדשים. כל זאת תוך התאמה למידות האנטומיות האישיות של המטופל והשתלה בגוף באופן שיוכל לשפר עוד יותר את הטיפול והשיקום בפגיעות עצם מורכבות", מתאר ד"ר דדיה.
באיכילוב בוצעו בחודשים האחרונים עשרות ניתוחים פורצי דרך להחדרת משתלים מתקדמים, מותאמים אישית, לחיילים פצועים עם עצמות מרוטשות וחסרות. כך, למשל, שוחזרה לאחד החיילים הפצועים כ—1/3 מעצם השוק באמצעות משתל טיטניום מותאם אישית למידותיו. בנוסף בוצעו ניתוחים בפצועים להחדרת משתלים באזורי עצמות הפנים, הלסת, ארובות העיניים והגולגולת.
לאחר תהליך הייצוב הראשוני ובמקרים בהם עלה הצורך להתמודד עם פציעות מורכבות בעצמות, מרכז לוין סייע ומסייע בתכנון ובהתאמה אישית של המשתלים. גם בתהליך השיקום, מרכז לוין מסייע בהכנת סדים מותאמים אישית כתחליף לגבס. תוכנה שפותחה במרכז בשיתוף עם חברה בלגית מאפשרת לסרוק גפיים פגועות עם שברים בעצמות, ולייצר על סמך הסריקה סד פולימרי שמקבע את שורש העצם לגוף. ייצור סדים מותאמים אישית החל לאחרונה במסגרת פרויקט משותף עם מחלקת השיקום במשרד הבריאות לצורך ייצור אביזרים מותאמים לגפיים תחתונות לילדים שמתמודדים עם שיתוק מוחין.
"המלחמה תפסה אותנו באמצע הפרויקט, והחלטנו להסב את היכולות שפיתחנו כדי לייצר סדים לחיילים פצועים ולתרום למאמץ המלחמתי גם בהיבט זה. מכאן נמשיך כל הדרך לייצר ולעצב רפואה חכמה ומותאמת אישית", מבטיח ד"ר דדיה.
לאתר >>> מרכז לוין לחדשנות כירורגית והדפסת תלת-מימדית
בשיתוף מרכז לוין לחדשנות כירורגית, איכילוב
