stampa 3d in medicina

Stampa 3D in medicina: presente o futuro?

La stampa 3D in medicina è ormai una realtà che permette una migliore gestione della malattia e del suo impatto sul paziente anche se ci sono ancora molti aspetti da definire, come la messa a punto degli standard tecnici che ne guidino in modo univoco l’implementazione.

I principali campi di applicazione oggi sono nella chirurgia maxillofacciale, dove la stampa 3D e la modellazione 3D vengono utilizzate per allineare i frammenti ossei, trovare angoli corretti per correzioni chirurgiche e stampare modelli 3D che possono essere utilizzati per pre-piegare piastre in titanio e altre strutture di supporto. In ortopedia la stampa 3D viene impiegata per realizzare guide di taglio personalizzate che si adattano esattamente all’osso del paziente e che indicano con precisione al chirurgo dove tagliare durante l’intervento. Nella chirurgia cardiaca il modello stampato in 3D aiuta la comprensione di interventi chirurgici complicati da parte dei pazienti e dei loro familiari, così come aiuta l’intera squadra operativa e il team di assistenza post-chirurgica a comprendere meglio l’intervento, con evidenti benefici per il paziente. Infine, anche le aziende del settore medicale utilizzano le stampanti 3D per sviluppare dispositivi tarati sempre di più sulle effettive necessità del team medico.

modello anatomico stampa 3d
Modelli di studio stampati in 3D (si ringrazia DISMES, Alma Mater Studiorum Bologna)

Applicazioni della stampa 3D in medicina

La stampa 3D in campo medico rappresenta uno strumento formidabile, grazie alla capacità di simulare tutto.

Con una stampante 3D si possono realizzare modelli anatomici personalizzati utilizzando i dati reali di ogni singolo paziente per intervenire su patologie specifiche; lo specialista grazie al modello ottenuto sulla base delle immagini delle TAC e delle tomografie, può provare interventi difficili prima di eseguirli sul paziente e può discuterne meglio col paziente stesso per conseguire un consenso che diventa così davvero “informato”.

La stampa 3D permette di simulare tessuti molli, muscoli, cartilagine, ossa, riproducendoli in un modello stampato in 3D che può includere tutti gli elementi necessari per formare gli operatori sanitari e tutto il team medico, inclusi dettagli visivi e tattili.

Allo stesso modo, con la stampante 3D si possono produrre allineatori ortodontici, guide chirurgiche, apparecchi acustici, protesi, ortesi, esoscheletri, e molto altro ancora.

 

Stampanti 3D per il settore sanitario

In tutto il mondo le spese mediche crescono velocemente e i pazienti sono sempre più importanti sia dal punto di vista dei costi che delle decisioni in ambito clinico. Adattando rapidamente le proprie strategie e accelerando il passo delle innovazioni è possibile migliorare l’assistenza ai pazienti, mantenendo sotto controllo i costi.

L’introduzione di tecnologie avanzate, come la stampa 3D, nel campo sanitario promette di offrire un’assistenza precisa e personalizzata ai pazienti, oltre a permettere ai medici di studiare a priori una serie di possibili scenari clinici.

Ne è un esempio l’esperienza fatta dai chirurghi dell’ospedale universitario di Basilea che grazie una stampante 3D Stratasys installata nel reparto di chirurgia cranio e maxillo-facciale – dove è stato creato un laboratorio di stampa 3D che ha trasformato i processi di pianificazione chirurgica – , hanno ridotto i tempi operativi di interventi cranio-maxillo-facciali complessi di oltre il 33% con l’uso di guide chirurgiche stampate in 3D, riducendo il rischio di complicanze e migliorando i risultati dei pazienti.

Prima dell’introduzione della stampante 3D ogni intervento richiedeva al team di pianificare le ricostruzioni utilizzando mesh standard in titanio, che dovevano essere tagliate e formate a mano nella sala operatoria per garantire una misura esatta. La stampa 3D ora consente al team di produrre un modello specifico per il paziente prima di ogni intervento, il tutto entro due ore dalla ricezione della scansione TC.

modello bacino stampato in 3D
Modello di bacino stampato in 3D (Casa di Cura Villa S. Apollonia)

Dalla TAC alla stampa 3D: pianificazione chirurgica rapida e precisa

La stampa 3D non richiede strumenti e può riprodurre strutture complesse senza costi aggiuntivi e per questo è una tecnologia formidabile per produrre modelli anatomici hanno diverse applicazioni mediche. Tuttavia, lo sviluppo di questi modelli può essere una sfida dovuta alla complessità e irregolarità dell’anatomia umana. Un punto di partenza è utilizzare i dati disponibili sotto forma di imaging del paziente, scansioni generate da test di risonanza magnetica non invasiva, TC o 3D. Usando queste informazioni, è possibile ricreare la complessità di qualsiasi malattia, anatomia o variazione anormale. La prima sfida con questo approccio è isolare l’anatomia di interesse (indicata come segmentazione) e convertirla in un formato di file leggibile da CAD e software di stampa 3D. Inoltre, gli ospedali hanno bisogno di soluzioni interne economiche e facili da gestire per stampare modelli personalizzati del paziente per la pianificazione della chirurgia con tempi di realizzazione brevi da CT / MRT a modello stampato in 3D.
Medviso, la società svedese di tecnologia medica fondata nel 2007 dal Dr. Einar Heiberg che sviluppa soluzioni software cliniche per RM cardiaca, analisi CT e stampa 3D ha collaborato con Stratasys, leader mondiale nella creazione di stampanti 3D professionali, per dare vita ad una soluzione dedicata alla stampa 3D per la pianificazione chirurgica che accelera il passaggio dall’esame alla riproduzione tridimensionale.

segmentazione clinica medviso stampa 3d
Segmentazione clinica per stampa 3D con software Medviso

Si tratta di una soluzione clinica completa, efficace e certificata che permette di ottenere il modello stampato in 3D di un organo, o di una parte di esso, partendo dall’immagine ottenuta con TAC, risonanza magnetica, ecografia, ecc.

Si chiama Hospital AM Solution ed è un pacchetto che integra il software di segmentazione clinica Segment CT di Medviso con la stampante 3D Stratasys PolyJet Objet30 Prime ad alta precisione, in grado di stampare su 12 diverse tipologie di materiale, comprese soluzioni biocompatibili.

Il valore aggiunto di questa soluzione “all-in-one” consiste nel poter contare su un flusso di lavoro integrato che ne semplifica l’utilizzo, dall’importazione dell’immagine DICOM, alla segmentazione 3D, alla generazione del file STL alla stampa 3D del modello: questo significa che per il personale tecnico dell’ospedale è sufficiente una formazione di base che viene erogata via web direttamente dal produttore per imparare a utilizzare gli strumenti.

Hospital AM Solution è distribuito in Italia da Energy Group.

Bioprinting: la nuova frontiera della stampa 3D in medicina

Il potenziale della stampa tridimensionale per il futuro della medicina è tale che esperti analisti prevedono che in futuro sarà possibile costruire organi funzionanti ed indipendenti per avere un vero e proprio organo al posto di una protesi inanimata.

Questa nuova frontiera della stampa 3D in medicina viene denominata bioprinting e prevede, come nelle applicazioni industriali, che i modelli CAD di partenza vengano resi oggetti reali con la stampante 3D. L’ingegneria tissutale sta attivamente impegnando nella costruzione di un qualcosa che rispetta quello che madre natura ha creato cercando di capire il suo funzionamento per estrapolare gli elementi utili per la costruzione di un organo funzionate.

3D Printing and Biomechanics, il secondo Congresso IDBN – Italian Digital Biomanufacturing Network – che si è tenuto a Pavia dal 5 al 7 settembre 2018 ha affrontato vari argomenti legati all’impiego della stampa 3D in medicina, tra cui l’integrazione tra le varie discipline mediche e le più moderne tecnologie di stampa 3D, e la personalizzazione della diagnosi e del trattamento: dall’imaging medico al modello stampato.

Il congresso è stato organizzato con lo scopo di aggiornare e connettere tutti gli operatori nell’ampio campo della stampa 3D nelle varie discipline mediche con tutte le tecnologie ed i materiali disponibili. In particolare, mira a favorire l’integrazione della stampa 3D nelle analisi in campo biomedicale e biomeccanico: dalla progettazione e realizzazione di protesi impiantabili ed esterne/ortesi, alla caratterizzazione (bio)meccanica dei biomateriali per la stampa 3D.

stampanti3d.it by Energy Group

Energy Group è tra i rivenditori di stampanti 3D per applicazioni professionali più qualificati sul mercato. Una esperienza di oltre 20 anni nel mondo della progettazione ha permesso all'azienda di specializzarsi nella fornitura e nel supporto delle tecnologie 3D per la ottimizzazione del processo di sviluppo dei prodotti. Dal 2005 si occupa di soluzioni di stampa 3D professionale per la prototipazione e la produzione. Energy Group fa parte di THE3DGROUP, il più grande gruppo italiano per la innovazione digitale 3D.

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