Esplorazione dei vantaggi della stampa 3D per articolazioni dell’anca
Nelle recenti applicazioni cliniche della tecnologia di stampa tridimensionale nell’articolazione dell’anca , gli autori Run ‐ zhi Xia BS, Zan ‐ jing Zhai MD, Yong ‐ yun Chang BS e Hui ‐ wu Li MD esplorano le attuali ricerche sulle tecniche di stampa 3D per le articolazioni dell’anca. Guardando articoli risalenti al 2015, hanno identificato oltre 50 pubblicazioni riguardanti modelli in scala ossea stampati in 3D, protesi personalizzate e strumenti specifici per il paziente (PSI).
Mentre gli autori esaminano gli usi della stampa 3D e della prototipazione rapida in campo medico, si concentrano sui benefici che potrebbero essere ulteriormente offerti nel trattamento dei disturbi dell’anca. Per la creazione di modelli 3D, le immagini vengono ottenute tramite scansioni CT e quindi importate in software di elaborazione di immagini mediche. Le ossa vengono differenziate attraverso il limite di immagine e viene quindi creata un’immagine per la parte dell’anatomia in questione.
“La segmentazione accurata delle ossa è la chiave per la riproduzione dell’anatomia rilevante nel modello 3D”, hanno affermato i ricercatori. “Richiede competenza tecnica e esperienza da parte del radiologo con gli strumenti di segmentazione del software. La gabbia personalizzata e il PSI possono essere progettati utilizzando il software MIMICS. “
Poiché le immagini 2D possono essere limitanti, i modelli stampati in 3D vengono utilizzati per una comprensione più approfondita del bacino. I modelli stanno aiutando a diagnosticare, curare, educare i pazienti e consentire migliori procedure di pianificazione preoperatoria.
I modelli ossei stampati in 3D vengono utilizzati per quanto segue:
Frattura acetabolare
Artroplastica totale dell’anca
Osteotomia periacetabolare
Epifisi femorale maiuscola
Le protesi stampate in 3D sono create per:
fratture
Deformità dell’anca
tumori
Osteonecrosi della testa del femore
Vengono inoltre fabbricati strumenti specifici per il paziente per l’assistenza intraoperatoria:
“Per migliorare l’accuratezza del PSI, dovrebbero essere presi in considerazione diversi aspetti, tra cui la risoluzione delle immagini CT, l’idoneità della marcatura anatomica del terreno e gli errori di fabbricazione. Di recente, uno studio sperimentale in vitro su 60 casi di Lee et al . ha dimostrato che un sistema di navigazione basato su CT con PSI era più accurato e coerente della tecnica convenzionale per la valutazione della posizione della componente femorale “.
I PSI sono utilizzati nel trattamento di fratture, displasia dell’anca, tumori, osteonecrosi della testa del femore e displasia fibrosa. Nel discutere i vantaggi dell’utilizzo della stampa 3D per realizzare modelli, i ricercatori sottolineano che forniscono una visione completa per i chirurghi, consentono la simulazione delle procedure e hanno la capacità di migliorare sostanzialmente l’esperienza in sala operatoria. Le protesi possono essere personalizzate per ridurre il riassorbimento osseo e la perdita ossea, anche lavorando con alcuni impianti che possono anche fungere da veicoli controllati per la consegna dei farmaci.
Vi sono anche limitazioni, poiché la stampa 3D potrebbe non offrire la risoluzione richiesta, con qualsiasi deviazione che destano notevoli preoccupazioni. La convenienza è un problema anche con gli attuali modelli 3D che costano da $ 200 a $ 1,000.
“Tuttavia, alcuni autori mantengono una visione positiva; credono che non dobbiamo più dipendere da intermediari per l’utilizzo della tecnologia di stampa 3D. Escludendo l’investimento nella stampante, i costi per modello preprogrammato sono relativamente economici. Inoltre, nella produzione di protesi personalizzate, il materiale clinicamente utile è limitato a metallo, ceramica e plastica ”, hanno concluso gli autori.
“La ricerca su altri materiali come collagene, condroitin solfato, acido ialuronico e idrossiapatite è ancora in fase di laboratorio. Tuttavia, con lo sviluppo dell’ingegneria dei tessuti e della medicina digitale, nuovi materiali e tecnologie, prevediamo che la tecnologia di stampa 3D sarà ampiamente utilizzata nel campo della chirurgia articolare “.
I modelli stampati in 3D stanno avendo un impatto in campo medico e sono di ampia portata, insieme all’uso di dispositivi di pianificazione preoperatoria e protesi .
Intero processo di stampa tridimensionale (3D). La TAC ottenuta dai pazienti deve essere salvata come formato di imaging digitale e comunicazione in medicina (DICOM) e importata in un software compatibile DICOM per condurre soglie e segmentazione dell’anatomia di interesse. Quindi, il file deve essere salvato in formato stereolitografico (.STL) per essere comunicato al software di postelaborazione compatibile con STL per ulteriori operazioni di modifica, pulizia, correzione e uniformità della mesh. Possiamo anche progettare protesi personalizzate o strumenti specifici per il paziente (PSI) per la pianificazione chirurgica virtuale, se necessario. Infine, il. Il file STL viene importato in una stampante 3D per provocare la formazione di strutture 3D. 
A, La soglia delle immagini è stata eseguita utilizzando un software, che ha permesso di differenziare l’osso dai tessuti molli circostanti in base alla densità ossea e dei tessuti molli sulla scansione TC; B, Utilizzando il processo di crescita della regione, entrambi i femori sono stati segmentati digitalmente dal bacino corrispondente. Il bacino rosso verrà trattenuto, mentre i femori viola saranno rimossi; C, Una volta cancellati entrambi i femori, è stata creata l’immagine 3D isolata del bacino (ovvero l’anatomia di interesse); D, L’ultimo modello pelvico stampato in 3D a grandezza naturale, che fornisce al chirurgo un apprezzamento visivo e tattile dei difetti; E, dimensioni della coppa acetabolare, aumento e contrafforte, nonché dimensioni della gabbia sono state selezionate e testate nella stimolazione chirurgica preoperatoria usando un bacino stampato in 3D; F,