Studenci medycyny nie muszą już przekopywać cmentarzy. Dzięki trzem Polakom [WYWIAD]

Chcesz poznać tajniki budowy ludzkiej czaszki? Nie ma problemu – wykop sobie jakąś z cmentarza. Albo zgłoś się do zespołu Sculo. To dzięki nim studenci medycyny nie muszą myśleć o tej pierwszej opcji.

Wojciech Bojanowicz, Mikołaj Centkowski i Mikołaj Basza stworzyli Sculo – modele ludzkich czaszek drukowane metodą 3d. Okazało się, że można na tym zarobić. I bardzo pomóc studentom medycyny, którzy muszą uczyć się na trzydziestoletnich, rozsypujących się w – nomen omen - proch preparatach.

Mikołaj Basza: W Polsce mamy bardzo niski odsetek donacji zwłok na cele naukowe. Preparaty na uczelniach są eksploatowane przez 30 czy 40 lat. A czasem jest ich po prostu za mało.

Wojciech Bojanowicz: Na studiach medycznych jest coś takiego jak egzamin "szpilki". Polega on na tym, że podchodzimy do preparatu (czyli fragmentu szczątek), w których umieszczone są szpilki z numerkiem i ma się 30-40 sekund, żeby rozpoznać dokładnie wskazaną strukturę i zapisać jej nazwę po polsku i po łacinie (ewentualnie po angielsku). Czaszki, które dostajemy na egzaminie, są rzadziej używane – i różnią się od tych, których używamy na zajęciach. Struktur anatomicznych można wyodrębnić… Myślę, że minimum około dwustu, ale można też znacznie więcej. Czaszka ma bardzo dużo istotnie anatomicznych otworów, przez które przechodzą nerwy i naczynia.

Na swojej uczelni mieliśmy trzy czaszki na dziesięć grup po dwadzieścia siedem osób. Te grupy mają codziennie zajęcia - jedna po drugiej. Czaszki są coraz bardziej wyeksploatowane. To jest dosyć delikatna tkanka. Im bardziej są eksploatowane, tym bardziej zacierają się na nich istotne anatomiczne szczegóły.

Mikołaj: Na dodatek student w domu musi uczyć się struktury trójwymiarowej czaszki z… dwuwymiarowego atlasu. No i przełożyć to na egzaminie, w stresie, kiedy ma się te pół minuty na napisanie dwóch konkretnych nazw po polsku i po łacinie, jest bardzo trudno.

Wojciech: Bo zwłok, z których można takie czaszki pozyskać, po prostu nie ma skąd wziąć.

Mikołaj: Na początku roku akademickiego na grupach dla studentów medycyny pojawia się bardzo dużo ogłoszeń typu "sprzedam pomoc anatomiczną". Ewentualnie studenci, często z rodzin lekarskich, otrzymują taką czaszkę od swojego dziadka, od swojej babci, rodziców, którzy używali tej czaszki w czasach, kiedy sami się uczyli. Ale kiedy i takie źródła zawodzą, to… zdarza się, że studenci chodzą po cmentarzach i pytają, czy jest możliwość wykopania czaszki. Albo czy są jakieś zwłoki, z których można by było ją pozyskać.

Mikołaj: Tak, bo posiadanie preparatu czaszki jest koniecznie, żeby się nauczyć jej struktur anatomicznych. Tymczasem nie dość, że budzi to wątpliwości natury etycznej, no to jest to po prostu niezgodne z prawem.

Wojciech: Większy problem jest z tak zwanymi preparatami mokrymi, czyli po prostu tkankami miękkimi. Jeśli do ich przechowywania używana jest formalina, (od której się już odchodzi z powodu rakotwórczego działania) to zapach jest nie do wytrzymania.

Mikołaj: Kiedyś pewna dziewczyna chciała polecieć na ferie zimowe samolotem. Zamierzała się tam uczyć. No i przywiozła ze sobą ludzką czaszkę na lotnisko…

Mikołaj: Nie. Ale największym absurdem jest to, że studenci często muszą w swoim domu posiadać ludzkie zwłoki. Najczęściej bezprawnie.

Wojciech: Większość preparatów, na których się uczymy, ma średnio 100 lat.

Mikołaj: Większość preparatów pochodzi od ludzi starszych. Na pierwszym roku jest nauka prawidłowej anatomii człowieka, tymczasem czaszka człowieka 70-letniego, to jest czaszka, która uległa licznym modyfikacjom w ciągu życia, związanym z osteoporozą lub naturalną deformacją kości. To jest zupełnie inny preparat, niż czaszka 35-latka. Właściwości obydwu łatwo pomylić w 30 sekund na „szpilkach”. Albo niestety na operacji na stole, gdzie każda sekunda ma znaczenie.

Dlatego postanowiliśmy, że zrobimy czaszkę. W 3D. Taką, jaka jest przedstawiana w atlasach anatomicznych, w podręcznikach, taką, która pozwoli studentowi nauczyć się prawidłowej anatomii. Dopiero jak to będzie umiał, to będzie mógł zdobywać wiedzę o patologicznych zmianach.

Wojciech: Modele czaszek, które nam odpowiadały, kosztowały około 900zł albo nawet więcej. A student najczęściej nie ma tyle pieniędzy.

Mikołaj: Znaleźliśmy tańsze czaszki z Chin. Ale modele z taką ilością detali, żeby odpowiadały wymaganiom egzaminu, zaczynały się od 1000zł w górę.

Druk 3d okazał się technologią, która była w stanie nam zapewnić odwzorowanie każdego szczegółu anatomicznego przy niskiej cenie i niskim zużyciu materiałów.

Proste drukarki 3d, a takiej użyliśmy do zrobienia naszego prototypu, można kupić już za tysiąc zł.

Wojciech: Oczywiście zrobiliśmy wtedy tylko prototyp, który nie miał odpowiedniej dokładności i dopiero zaczynaliśmy się uczyć tej technologii. Od początku cały projekt nie skupiał się na druku 3d, ale na projektowaniu modelu czaszki.

Mikołaj: Żeby przygotować taki model, który teraz realizujemy w Sculo, musieliśmy zdobyć odpowiednią wiedzę poprzez analizę wielu zdjęć radiologicznych i oglądanie prawdziwych czaszek. Później korzystaliśmy też z wytycznych antropologicznych jeśli chodzi rozmiary czaszki.

Wojciech: Ja, przystępując do wykonywania samego projektu, nie potrafiłem kompletnie nic w tym kierunku. Wszystkiego musiałem się nauczyć. Musieliśmy używać programów, które oferują rzeźbienie modelu, bo te, w których korzysta się z brył geometrycznych jako podstaw, oczywiście odpadały – czaszka ma zbyt nieregularny kształt.

Mikołaj: Najlepsze, że wiele programów, na których bazowaliśmy na początku, to były programy darmowe. Więc da się zrobić porządny model czaszki naprawdę tanio.

Wojciech: Przede wszystkim pomocne okazały się programy Meshmixer i Blender.

Mikołaj: Technologią, która nam bardzo pomogła w tym procesie, jest też transformacja zdjęć radiologicznych. Polega to na używaniu zdjęć pacjenta do generowania trójwymiarowych modeli. Takie modele stanowiły dobrą podstawę do dalszego rzeźbienia detali. Cały proces, trwał około roku.

Mikołaj: Naszym celem było jak najlepsze odwzorowanie kości. Najpopularniejsze materiały wykorzystywane w druku 3d to PLA i ABS. PLA nie nadaje się za bardzo do obróbki chemicznej i wymaga szlifowania, co przy wielu malutkich strukturach mogłoby spowodować bardzo duże szkody, jeśli chodzi o dokładność modelu. Zdecydowaliśmy się więc na ABS, to jest jeden z najpopularniejszych plastików świata, klocki Lego są zrobione właśnie z tego materiału.

Głównie obrabialiśmy go za pomocą acetonu. Dokładnie - oparami acetonu. Potrzebne było bardzo dużo czasu, żeby znaleźć odpowiedni roztwór. Ostatecznie wypracowaliśmy całą linię produkcyjną, która składa się z czterech etapów i w każdym z nich mamy określony czas obróbki i stężenie.

Teraz inwestujemy też w nową technologię – SLA – która polega na utwardzaniu wiązką światła żywicy fotopolimerowej. Chcemy jej użyć do produkcji modeli, które będą miały zastosowanie kliniczne. To wymaga dużo większej dokładności, niż zastosowanie edukacyjne. O ile technologia ABS przy jednej warstwie ma dokładność do 0,1mm, to w SLA jest to 25 mikronów. I żeby można było to sobie lepiej wyobrazić – to jest wysokość trzech czerwonych krwinek ustawionych na sobie.

Za ile można nabyć wasze czaszki i ile studentów dzięki wam nie przekopuje cmentarzy?
Wojciech: Cena jednej czaszki to 349 zł. Oczywiście najwięcej sprzedajemy wtedy, kiedy zaczyna się nowy rok akademicki, ale nie mogę podać dokładnych danych. Zaopatrujemy sporą liczbę studentów chyba na wszystkich uniwersytetach medycznych w kraju.

Opowiem pewną historię. Kiedy występowaliśmy z prezentacją, w której wspominaliśmy nieco o zastosowaniu druku 3d - ale była to prezentacja na inny temat, zrobiona na zaliczenie konkretnego fakultetu – pewien profesor powiedział nam: "Świetna prezentacja o druku 3d. A słyszeliście o waszych starszych kolegach, którzy drukują czaszki?".

Oczywiście wszyscy studenci na sali zaczęli się śmiać, bo profesor mówił o nas, nie zdając sobie z tego sprawy.

Później nawiązaliśmy kontakty z kadrą naukową. Teraz współpracujemy z naszą uczelnią coraz bardziej intensywnie. Tym bardziej, że na uniwersytecie mamy również drukarki 3d, mamy sprzęt do VR-u, do AR-u, więc szkoła zgłosiła się do nas z prośbą współpracy jeśli chodzi o wykorzystanie tego sprzętu w celach edukacyjnych.

Wojciech: Z tym bywa różnie. Zdarza się, że idziemy do jakiegoś lekarza i opowiadamy mu o naszych działaniach, a on "ale jak druk 3d, jak to?".

Mikołaj: Lekarze w Polsce często nie zdają sobie sprawy z możliwości druku 3d. Często traktują to w kategoriach science-fiction i nie wiedzą, że można wprowadzić tego rodzaju rozwiązanie na przykład. u nich w klinice. A jest to bardzo łatwe.

Wojciech: Ale poznaliśmy bardzo inspirującego człowieka, ważną osobę w świecie medycyny – profesora Nawrata. On zorganizował zajęcia, które nazywały się "Sztuczne narządy". To była rozmowa o technologii. Profesor zachęcał nas do realizowania projektów i prac badawczych. I właściwie od tych zajęć zaczęły się nasze pomysły, które potem ewoluowały w Sculo.

Mikołaj: Dzięki prof. Nawratowi mogliśmy na studiach strice medycznych zgłębiać też wiedzę technologiczną. W XXI wieku to w szczególności właśnie profesja lekarza, powinna być bezpośrednio związana z technologią. Myślę, że tak jak kiedyś standardem stała się nauka języka angielskiego, tak teraz powoli standardem stanie się nauka jednego języka programowania. To jest w tego rodzaju zawodach po prostu dziś niezbędne, żeby zrozumieć otaczającą rzeczywistość.

Wojciech: Ostatnio zrobiliśmy akcję charytatywną. W jej ramach w kilku szpitalach młodzi pacjenci, leżący tam od tygodni, za pomocą okularów VR na chwilę wyrwali się z łóżek. Dzięki wirtualnej rzeczywistości moglić powspinać się w górach albo obejrzeć mecz Barcelony z trybun. To jest coś bezcennego i pokazuje, jak ogromne zalety mają nowoczesne technologie.

Mikołaj: Jestem tego pewien. Myślę, że to nie jest nawet bardzo daleka przyszłość. W radiologii sztuczna inteligencja jest w stanie mieć większą skuteczność niż grupa dwudziestu doświadczonych lekarzy – pokazały to badania w USA. Osoby, które nie wierzą w wejście nowoczesnej technologii do świata medycyny zostaną niestety przez ten rozwój zjedzone.

Technologia, ze względu na efektywność kosztową, wchodzi do tego świata już w tej chwili. Mamy problem z coraz bardziej starzejącym się społeczeństwem i z niewystarczającą liczbą lekarzy. Jedynym realnym rozwiązaniem jest wprowadzanie technologii, na początku wspierającej pracę lekarza, a później samodzielnie podejmującej decyzje. Ten ostatni etap to perspektywa tego stulecia.