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Stampa 3D in medicina, più personalizzazione, meno costi

Le opportunità offerte dalla stampa 3D nell’ambito medico vanno dalla creazione di ortesi personalizzate, alla riproduzione di organi per fini educativi, dalla realizzazione di bite dentali e occlusali, allineatori e guide chirurgiche con materiali biocompatibili, fino alle applicazioni per aiutare il personale sanitario impegnato nella lotta al Covid-19.

A illustrarle è Gaurav Manchanda, director of healthcare di Formlabs, azienda che produce stampanti 3D stereolitografiche (SLA).

Medici e ricercatori utilizzano sempre più spesso la stampa 3D per svariate funzioni: dalla prototipazione di nuovi prodotti fino alla progettazione di guide chirurgiche personalizzate.

Le tecnologie e materiali per la stampa 3D stanno migliorando l’assistenza ai pazienti, aiutando i medici a lavorare in modo più efficace e supportando nuove ricerche che ridefiniscono gli orizzonti dell’ambito medico.

Secondo Manchanda in medicina, in particolare quando si tratta di impianti e protesi, non esiste una taglia adatta a tutti. Le situazioni e gli organi, nonché le fratture ossee e i profili delle malattie, sono altamente individuali, rendendo le soluzioni e gli interventi medici e chirurgici spesso molto complessi, e richiedono molte conoscenze specifiche relative al singolo paziente. Nuove possibilità in ambito medico, come nuove tecnologie per la stampa 3D ultra precise e materiali per la stampa 3D eccezionalmente realistici, offrono opportunità completamente nuove in questo settore.

Personalizzazione

Manchanda cita a esempio la chirurgia tracheale, dove è richiesta molta cautela e precisione. Per aprire le vie aeree dei pazienti con difficoltà respiratorie, i medici di solito usano stent tracheali che sono standardizzati e adatti a quasi tutti, per questo di solito non si adattano perfettamente alla trachea e possono muoversi e ciò può portare a complicazioni.

La stampa 3D consente a medici e tecnici di creare stent personalizzati. Viene stampato uno stampo personalizzato basato sui dati derivanti dalle radiografie del paziente e viene poi utilizzato il silicone per realizzare il modello finale. Contrariamente agli stent standard, questi stent su misura sono progettati per il corpo del singolo paziente e non si muovono nella trachea, riducendo in modo significativo le complicazioni. Inoltre, è anche possibile stampare stent speciali che non esistono, per interventi chirurgici specifici come quelli che riguardano aneurismi complessi. 

stampa 3D

 

Stampa 3D e scetticismo

Un certo numero di discipline molto arretrate, spiega Manchanda, sembra però non aver ancora beneficiato di nuove scoperte e opportunità. Una di queste è il settore delle ortesi, che vengono prodotte allo stesso modo dagli anni 50.

Mentre le ortesi standard prefabbricate non sono sempre adatte o confortevoli, le ortesi individuali di solito sono piuttosto costose e richiedono settimane o mesi per essere completate.

Soprattutto con le ortesi per bambini in rapida crescita, un processo di produzione e consegna così lungo e costoso è problematico. Dopotutto, l’ortesi su misura in breve tempo diventerà troppo piccola e quindi inutilizzabile.

La possibilità di stampare un’ortesi individuale e relativamente economica in 3D in loco, senza esternalizzazione, complessi processi di produzione o lunghi tempi di consegna, cambia completamente le cose.

Rendendo le ortesi che si adattano perfettamente disponibili a tutti, la stampa 3D aumenta enormemente il comfort e la qualità della vita di coloro che fanno affidamento su questi dispositivi. Inoltre, consente regolazioni e ottimizzazioni rapide e continue senza indebitarsi.

Un aspetto importante, per Manchanda, oltre a tecnologie di stampa precise e di alta qualità, sono le proprietà dei materiali utilizzati. Nuovi materiali per la stampa 3D elastomerici e trasparenti aprono una gamma completamente nuova di possibilità per esperti e ingegneri in ambito medico, come la stampa sul posto di modelli individuali e realistici di organi.

Con i modelli elastici, trasparenti e opachi, le cavità interne possono essere ben illuminate, mentre la loro durata consente a docenti, tirocinanti e medici di gestire ed esaminare i modelli senza paura di fratture. Questi materiali, che sono anche relativamente economici, offrono diverse nuove possibilità, soprattutto per i chirurghi cardiovascolari e i medici radiologi interventisti, così come per coloro che conducono studi di fluidodinamica e lavorano nei laboratori di cateterizzazione.

I medici possono eseguire in anticipo operazioni complesse su un modello realistico e personalizzato dell’organo del paziente realizzato tramite la stampa 3D e simulare tutti i possibili scenari. Ciò riduce il rischio di complicanze, nonché il tempo trascorso in sala operatoria e i relativi costi.

Gaurav Manchanda, director of healthcare di Formlabs

Inoltre, i modelli di stampa 3D offrono un grande potenziale per la produzione e il pre-test di impianti personalizzati, garantendo una vestibilità migliore e più confortevole e riducendo il rischio di complicanze.

Molteplici sono inoltre i benefici anche nell’ambito educativo, sia per gli studenti di medicina, che nel contesto della raccolta di informazioni sui pazienti e nella ricerca di soluzioni, per visualizzare realisticamente strutture complesse e renderle tangibili.

Per Manchanda la stampa 3D offre anche vantaggi per ambiti come la prototipazione di dispositivi medici, la fluidica, la medicina preventiva e la chirurgia dentale ed estetica.

Ad esempio, la stampa 3D consente agli ingegneri medici di prototipare i dispositivi medici in loco in pochi giorni anziché in settimane, riducendo i costi fino al 96%. I processi di esternalizzazione e i lunghi tempi di attesa diventano obsoleti e le modifiche possono essere fatte direttamente. I sistemi millifluidici possono essere stampati in 3D per prototipare comunità microbiche simili a quella dell’intestino umano.

Sono molteplici inoltre le possibili applicazioni in ambito dentale: dalla realizzazione di modelli di restaurazione ai bite dentali e occlusali, allineatori e guide chirurgiche con i materiali biocompatibili. Grazie alle ultime resine avanzate, è ormai possibile stampare direttamente corone e ponti provvisori, ma anche protesi permanente per i pazienti.

Altri esempi includono stampe in 3D realizzate a partire dai dati ricavati dagli esami di diagnostica per immagini eseguiti sui pazienti, che vengono utilizzate per visualizzare anomalie come i tumori e per aiutare nell’istruzione degli operatori sanitari. Inoltre, le protesi facciali stampate in 3D per le persone sopravvissute ai tumori facciali e ai traumi sono più comode, più realistiche, meno invasive per il paziente e meno complicate da produrre.

Per Manchanda soluzioni e metodologie avanzate in ambito medico personalizzate, efficienti ed evolute per l’ingegneria medica, l’applicazione nel trattamento e cura dei pazienti, l’educazione e la ricerca, che permettono di risparmiare tempo e denaro, minimizzando il rischio di complicazioni e migliorando le opportunità dei pazienti e la qualità della vita non sono più una visione del futuro. Processi all’avanguardia come tecnologie e materiali per la stampa 3D avanzati stanno rendendo tutto questo possibile già oggi, permettendo l’avvento dell’era della trasformazione e del progresso in ambito medico.

Durante l’emergenza Covid-19 la stampa 3D ha permesso inoltre di produrre tamponi nasali e supporti per le visiere, indispensabili per i lavoratori impegnati in prima linea, o trasformare le maschere per immersioni subacquee in dispositivi di protezioni individuale.

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