Ingegneri meccanici sviluppano un femore stampato in 3D per migliorare le operazioni chirurgiche
Ingegneri meccanici dell’Università del Texas a Dallas hanno progettato un femore stampato in 3D che potrebbe aiutare i medici a prepararsi per gli interventi chirurgici di riparazione ossea e a sviluppare trattamenti per i tumori ossei.
Lo studio si concentra sulla sezione centrale del femore e stabilisce i parametri di stampa 3D per i test biomeccanici.
Stampa 3D per la preparazione chirurgica
“Per pianificare un’operazione, i chirurghi devono conoscere la geometria dell’osso”, afferma il Dott. Wei Li, esperto di tecnologia di stampa 3D presso l’UT di Dallas, assistente professore di ingegneria meccanica presso la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science e autore corrispondente dello studio attuale. “Con la stampa 3D, siamo in grado di stampare il campione del femore con la stessa geometria del femore nel corpo”.
Il processo di ricerca ha coinvolto molteplici iterazioni dell’osso sviluppate dallo studente laureato Kishore Mysore Nagaraja nel Comprehensive Advanced Manufacturing Lab.
Collaborazione tra ingegneri e medici
“Questa esperienza di collaborazione è la cosa migliore che potresti chiedere come studente”, ha affermato Mysore Nagaraja. “Ricevere una valutazione della mia ricerca sui test direttamente dai medici che la utilizzeranno è un’ottima convalida della nostra ricerca”.
Ogni campione di osso artificiale è stato sottoposto a test approfonditi per rendere le proprietà meccaniche e del materiale il più vicino possibile a un femore reale. La replica è realizzata in acido polilattico (PLA), un polimero di origine biologica, a basso costo e biodegradabile comunemente utilizzato nella stampa 3D. Lungo circa 20 cm e poco meno di 2,5 cm di diametro, l’osso stampato è stato equivalente a un femore umano nei test biomeccanici. Il costo di produzione per copia è stimato intorno ai 7 dollari.
Vantaggi rispetto alle tecniche attuali
Attualmente, i chirurghi utilizzano cadaveri donati o ossa sintetiche disponibili in commercio per studi biomeccanici, ma questi sono costosi, richiedono molto tempo e non sono specifici per il paziente. L’osso stampato in 3D offre un’alternativa economica e flessibile che consente la personalizzazione. Il Dott. Li vede una vasta gamma di applicazioni, tra cui la sostituzione di materiali come il titanio nelle riparazioni ossee, la stampa di tumori per testare trattamenti o l’aiuto alla crescita del tessuto osseo umano.
“Ho contattato il Dott. Li e il suo team, e fortunatamente tra noi si è sviluppata un’eccellente collaborazione”, ha affermato il Dott. Obert Weinschenk, oncologo ortopedico. “Con le conoscenze e le competenze che il Dott. Samade ed io come chirurghi – entrambi con un background tecnico – in combinazione con il Dott. Li grazie alla sua vasta conoscenza ed esperienza nei test meccanici e alle sue risorse, il nostro team combinato è in una posizione unica per affrontare questo tipo di sfide”.
Prospettive future
I ricercatori stanno pianificando ulteriori studi per convalidare ulteriormente la tecnologia prima di un uso diffuso. La stampa 3D del femore rappresenta un passo promettente nella chirurgia ortopedica e potrebbe migliorare la precisione e l’efficienza delle procedure future.
