Ne parliamo con Nils Winkes, Sales Manager Medical EMEA di Stratasys, che ringraziamo per la sua collaborazione a questa nuova Bio3DNews.

Considerando il contributo concreto della stampa 3D nella produzione di materiale medico, è bene iniziare notando la differenza fra i modelli ad uso chirurgico preoperatorio – o per la formazione medica – i prototipi 3D per la preparazione di strumenti clinici e la produzione finale di supporti al trattamento postoperatorio o al recupero.

I modelli

I primi sono modelli tridimensionali ultra realistici e anatomicamente perfetti, che riproducono arti o organi umani, realizzati a partire da immagini diagnostiche (TAC o RM) sull’esatta conformazione del paziente e della sua patologia. Questi modelli 3D sono capaci di riprodurre la consistenza tissutale del corpo umano, possono essere incisi, perforati o suturati. Possono riprodurre parti a lume cavo, quali sezioni venose o arteriose, consentendo il passaggio di fluidi e sono fondamentali per la pratica preoperatoria in quanto consentono di testare l’intervento prima di entrare in sala, aumentando sensibilmente le possibilità di esito positivo.

I secondi sono invece riproduzioni 3D utili a valutare la struttura dello strumento clinico, prima che questo venga messo in produzione. Si noti tuttavia, che le stampanti 3D oggi consentono anche la produzione diretta (senza la necessità di passare dal prototipo) di strumenti sterilizzabili e/o monouso per chirurgia mininvasiva, dime e guide chirurgiche, grazie alla loro capacità di lavorare con materiali biocompatibili e autoclavabili.

Per il settore ortopedico e dentale, esiste infine la possibilità di stampare in 3D protesi e impianti personalizzati, che migliorano il recupero postoperatorio intervenendo in qualità di supporti custom, elaborati – anche qui – sull’esatta fisionomia e sulle esigenze del singolo paziente.

Modelli ad uso chirurgico preoperatorio

Ma vogliamo ora concentrarci sui modelli ad uso chirurgico preoperatorio ed entriamo quindi nel dettaglio insieme a Nils Winkes, Sales Manager Medical EMEA di Stratasys.

Quali tecnologie di stampa 3D Stratasys suggerisce di scegliere per creare in modo rapido ed efficiente modelli 3D adatti al training chirurgico preoperatorio?

“Sicuramente bisogna optare per una delle stampanti 3D sviluppate da Stratasys per la riproduzione anatomica digitale. A seconda delle dimensioni di stampa necessarie, dello spazio a disposizione e delle esigenze di combinazione colore/materiale, si può optare per una stampante 3D J5 o una soluzione J850, entrambe con tecnologia DAP – Digital Anatomy Printer“.

Come avviene il processo di produzione additiva, in particolare per i modelli 3D ad uso chirurgico preoperatorio, con le tecnologie indicate sopra?

“Buona domanda: iniziamo a dire che con l’ampia gamma di soluzioni disponibili, sia in termini di materiali che di tecnologie, possiamo coprire quasi ogni fase di sviluppo del modello 3D.

Partiamo dalla progettazione e della preparazione: questa fase inizia con la creazione di un modello digitale della struttura anatomica, utilizzando dati di imaging medico come scansioni CT o MRI. Il modello viene poi perfezionato con l’uso di software specializzati per garantire precisione e dettaglio.
Si passa poi alla selezione dei materiali e qui Stratasys offre una gamma di materiali che imitano perfettamente le proprietà dei tessuti umani. Questi materiali vengono selezionati in base all’applicazione clinica specifica, differenziando quindi la scelta qualora si tratti di modelli per la pianificazione chirurgica, di protesi oppure di dispositivi medici personalizzati.

Poi si passa alla stampa 3D, ovvero la parte in cui il modello digitale perfezionato viene inviato alla stampante Digital Anatomy di Stratasys, basata sulla tecnologia PolyJet. Questa stampante ‘costruisce’ il modello strato per strato, depositando il materiale con alta precisione per creare strutture anatomiche dettagliate e realistiche.

E si termina con la fase del post processing: una volta completata la stampa, il modello viene sottoposto a fasi di post processing come pulizia ed eventuale lucidatura, dove applicabile, per migliorarne l’aspetto. Questo garantisce che il modello sia pronto per l’uso clinico.

A questo punto il modello 3D stampato è pronto per essere utilizzato per vari scopi clinici, tra cui pianificazione chirurgica e formazione medica. Questi modelli aiutano a migliorare i risultati chirurgici, a potenziare l’educazione e a fornire soluzioni sanitarie sempre più personalizzate.
Questo processo consente la creazione di modelli medici altamente accurati e funzionali che possono apportare significativi benefici alla cura dei pazienti e alle pratiche cliniche.

Quali materiali sono più funzionali per la creazione di modelli 3D ad uso chirurgico preoperatorio? E quali le combinazioni di materiali possibili, parlando di un processo di multi-stampa?

“Possiamo stampare ad esempio in trasparente, fullcolor, biocompatibile, fullcolor flessibile o single color flessibile. Oppure con i materiali Matrix, che mimano proprietà biomeccaniche in maniera eccellente. Si può arrivare fino a combinare fino a 5 + 1 (un materiale di supporto) materiali diversi sulla stampante 3D J5 DAP o fino a 7 +1 materiali diversi in un unico processo di stampa con la soluzione J850 DAP“.

Quali sono le normative a cui deve conformarsi un modello ad uso medico stampato in 3D? Quali caratteristiche del modello 3D sono necessarie affinché risponda in modo efficace ai test? E a quali normative garantisce di conformarsi il modello stampato con i sistemi Stratasys?

“In generale, un modello 3D serve in questo caso solo per verificare determinate condizioni o testare la rispondenza a certe necessità, quindi non ci sono requisiti specifici cui rispondere. Ma come Stratasys possiamo aggiungere valore in questo processo perché abbiamo ad esempio materiali come la resina MED 610 o la soluzione Vero Contact Clear, che hanno biocompatibilità da ISO 10-993 e quindi si possono usare per guide chirurgiche, a contatto esterno non permanente con pelle e mucose. Le nostre stampanti 3D hanno inoltre certificazioni Medical Product Standard come la ISO 13485″.

Conclusione

Concludiamo quindi notando come la stampa 3D nel settore medicale e chirurgico continui ad evolvere rapidamente, offrendo opportunità sempre più avanzate per la personalizzazione dei trattamenti, l’efficientamento della pratica chirurgica e la riduzione dei costi. Tutto questo con un impatto significativo sull’efficacia della cura e sulla qualità del lavoro in clinica.