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La stampa 3D in traumatologia

La stampa 3D sta vedendo un'adozione sempre più diffusa in campo medico, con numerosi esempi di applicazioni che aiutano i chirurghi a pianificare accuratamente la chirurgia estetica. Ora, il potenziale della stampa 3D viene esaminato dagli ospedali per curare i pazienti che stanno lottando per la propria vita.

L'ETZ (Elisabeth-TweeSteden Ziekenhuis) è uno degli undici centri traumatologici nei Paesi Bassi. Essendo l'unico centro del paese con chirurghi di traumatologia in loco 24 ore al giorno, funge da sede principale per i pazienti di emergenza nel Brabant Settentrionale. La stampa 3D è già stata utilizzata per visualizzare le fratture ossee, ma i ricercatori pionieri ritengono che possa essere utilizzata anche per aiutare a curare i pazienti traumatizzati.

Mike Bemelman, MD, chirurgo di traumatologia presso l'ETZ, aveva già intuito il potenziale della stampa 3D nel 2016. Insieme a Lars Brouwers, MD, candidato PhD e Koen Lansink, MD, chirurgo di traumatologia, ha iniziato a condurre ricerche sui vantaggi e sull'efficacia della stampa 3D rispetto alle tecnologie tradizionali e ad altre nuove. La loro idea è quella di stampare in 3D fratture ossee scannerizzate al fine di fornire a chirurghi e pazienti una chiara comprensione di ogni situazione, prima di operare.

 

Prima della stampa 3D

Al fine di preparare un'operazione, i chirurghi analizzeranno la TAC del paziente. Ottenere un'idea esatta di ogni situazione è una sfida, anche per un chirurgo esperto. Le TAC vengono convertite in una ricostruzione 3D, consentendo ai chirurghi di esaminarla virtualmente sullo schermo di un computer. Sebbene ciò abbia migliorato la facilità di comprensione di ogni situazione, presenta dei limiti: a volte i chirurghi trovano difficile orientare il modello e le ricostruzioni 3D sono visualizzate su uno schermo 2D, privo di un realistico senso di profondità.

TAC di un paziente


Stampa 3D di ossa fratturate

Lars ha iniziato a utilizzare la Ultimaker per stampare strutture ossee fratturate, consentendo ai chirurghi di analizzare una frattura non solo osservandola, ma anche toccandola e ruotandola, il che conferisce un importante valore aggiunto al processo di pianificazione dell'operazione. Utilizzando materiale di supporto PVA solubile in acqua, geometrie organiche complesse possono essere riprodotte accuratamente con piccole cavità e importanti dettagli inclusi.

Adattamento della stampa 3D al processo

Una sfida per l'adozione della stampa 3D era trovare un modo semplice ed efficiente per convertire i file DICOM, il formato di file proprietario delle Tomografie, in file STL stampabili in 3D. Utilizzando Philips IntelliSpace Portal, Lars è in grado di esportare direttamente un modello 3D della scansione, che può preparare in Ultimaker Cura e inviare alla Ultimaker 3.

Printing a 3D model of a bone fracture from CT scan data.


Vantaggi per il paziente

Dopo che il paziente è in condizioni stabili, viene prodotta una TAC in modo che i medici possano fare una diagnosi. Le informazioni della TAC sono immediatamente disponibili per Lars nello studio di stampa 3D, dove può iniziare a stampare la struttura ossea fratturata del paziente. La stampa 3D sarà pronta entro un giorno e verrà utilizzata dai chirurghi per pianificare l'operazione e spiegare il processo al paziente prima che accada.

Il nostro obiettivo era indagare se la stampa 3D potesse essere un valore aggiunto nella classificazione delle fratture acetabolari. La conclusione più importante della nostra ricerca è che la stampa 3D è quel valore aggiunto.


Risultati della ricerca di Lars

Quando un paziente ha una frattura, i medici analizzeranno le radiografie o le scansioni 2DCT e decideranno su un trattamento adeguato. Migliore è la comprensione della situazione, più precisamente può essere determinata la procedura corretta. I chirurghi raggiungeranno una soluzione utilizzando un sistema di punteggio concordato, noto come punteggio kappa. In media, i chirurghi con poca esperienza hanno un punteggio kappa di circa 0,2, usando immagini tradizionali 2DCT. I chirurghi con più anni di esperienza hanno un punteggio kappa intorno allo 0,4. Lars ha studiato il punteggio concordato quando i chirurghi hanno utilizzato altre tecniche come 3DCT, stampa 3D e visualizzazione VR. Utilizzando un modello stampato in 3D, sia i chirurghi nuovi che quelli esperti hanno ottenuto un kappa compreso tra 0,6 e 0,7, che è il punteggio più alto tra tutti i metodi.

Il coefficiente kappa viene utilizzato per misurare l'accordo tra i chirurghi.


L'aumento del punteggio kappa dimostra il valore aggiunto della stampa 3D nel processo decisionale. Conducendo questa ricerca, Lars spera di dimostrare che la stampa 3D può essere un valore aggiunto per la soddisfazione del paziente, la soddisfazione chirurgica, i tempi di intervento e la qualità della vita correlata alla salute del paziente.

Disclaimer: Le stampanti 3D Ultimaker sono progettate e costruite per la Fabbricazione a Filamento Fuso con materiali termoplastici tecnici Ultimaker in un ambiente commerciale/aziendale. Precisione e velocità rendono le stampanti 3D Ultimaker la macchina perfetta per modelli concettuali, prototipi funzionali e produzione di piccole serie. Sebbene abbiamo raggiunto uno standard molto elevato nella riproduzione di modelli 3D con l'utilizzo di Ultimaker Cura, l'utente rimane responsabile per qualificare e convalidare le applicazioni dell'oggetto stampato per l'uso previsto, particolarmente critico per le applicazioni in aree strettamente regolamentate come i dispositivi medici e l'aeronautica.

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