Un modello di ginocchio stampato in 3D per capire meglio le lesioni del menisco
Alla Iowa State University un gruppo guidato dalla clinica e docente Megan Brady, del Dipartimento di Kinesiologia e Health, ha sviluppato un modello dinamico di ginocchio stampato in 3D pensato per rendere più comprensibile la diagnosi e la spiegazione delle lesioni meniscali durante la formazione di studenti e futuri operatori sanitari. L’obiettivo è colmare il divario tra la rappresentazione statica dell’anatomia – basata su dissezione, modelli rigidi e immagini bidimensionali su libri o schermi – e la realtà di un’articolazione in movimento, dove il menisco si deforma, scorre e interagisce con femore e tibia in modo complesso.
Il problema didattico: menischi difficili da “visualizzare”
Secondo Brady, uno dei nodi critici nella didattica della medicina dello sport è che i diversi pattern di rottura del menisco (radiali, a manico di secchio, flap, complessi, longitudinali) possono sembrare simili nella descrizione verbale, ma differiscono in modo significativo per posizione, traiettoria e conseguenze funzionali. La difficoltà per gli studenti non è solo ricordare la definizione, ma immaginare che cosa accade realmente nel ginocchio durante un pivot, una torsione in carico o un impatto, e come questi movimenti generano o aggravano un certo tipo di lesione.
Nel suo lavoro Brady sottolinea che l’anatomia è stata storicamente insegnata in tre dimensioni con dissezione, anatomia di superficie e modelli statici, e in due dimensioni tramite figure e immagini digitali; il progetto nasce dalla domanda se non si possa offrire “qualcosa di diverso” per migliorare la visualizzazione in modo più vicino alla realtà meccanica del ginocchio. È un approccio coerente con una tendenza più ampia nell’educazione medica: l’uso di modelli fisici stampati in 3D, accanto alla simulazione digitale, per acquisire competenze pratiche e capacità di ragionamento spaziale.
Come è fatto il modello: tibia e menisco stampati in 3D, inserto in Plastisol riformabile
Per passare dall’idea al dispositivo fisico, Brady ha lavorato con l’ISU Student Innovation Center e con l’industrial designer Dan Neubauer, sfruttando la stampa 3D per realizzare le parti rigide dell’articolazione e uno stampo per il menisco. Le componenti ossee, in particolare una tibia stampata in 3D, fungono da supporto strutturale, mentre il menisco viene ottenuto usando un materiale plastico flessibile, il Plastisol, scelto per la capacità di essere modellato, tagliato, riscaldato e riformato più volte.
Dal punto di vista di processo, il Plastisol viene portato allo stato fluido, colato nell’impronta meniscale di uno stampo stampato in 3D e lasciato solidificare fino a ottenere un inserto che può essere montato sulla tibia stampata. Questo consente di creare un menisco “consumabile” ma riutilizzabile: può essere inciso in modi diversi per imitare molteplici tipi di lesione, quindi riscaldato e rimodellato per tornare alla forma iniziale, permettendo agli studenti di eseguire più scenari di training con lo stesso set di componenti.
Dal libro al movimento: cosa cambia per studenti e clinici
Una delle caratteristiche chiave del modello è la sua natura dinamica: non si limita a mostrare il ginocchio in una posizione neutra, ma permette di spostare le superfici articolari e osservare come il menisco si muove tra femore e tibia durante flessione, estensione e rotazioni. Questo aspetto è centrale per Brady, che riferisce come il dispositivo consenta di collegare il “meccanismo” della lesione (la dinamica del movimento che causa il danno) con il “risultato” che si osserva clinicamente sotto forma di pattern di rottura, dolore, blocco articolare o instabilità.
Testimonianze di studenti riportano che un manuale può arrivare solo fino a un certo punto: non potendo “togliere la gamba a qualcuno” per vedere l’interno del ginocchio, avere davanti un modello che mostra il menisco in movimento aiuta a comprendere come i diversi stress generano lesioni e perché alcuni sintomi compaiono o scompaiono, o restano addirittura silenti in caso di rotture meno sintomatiche. Anche la direzione del programma di Athletic Training sottolinea l’importanza di disporre di strumenti didattici che permettano agli studenti non solo di memorizzare definizioni, ma di dimostrare realmente ciò di cui si parla quando si descrive una lesione specifica a un paziente.
Potenziale di riuso e prospettive per la formazione in medicina dello sport
Grazie alla possibilità di tagliare, riscaldare e riformare il Plastisol, il modello è concepito per un utilizzo ripetuto in corsi, laboratori e simulazioni, senza richiedere sostituzioni frequenti del menisco artificiale. Questa caratteristica lo rende interessante in un contesto di formazione continuativa: la stessa piattaforma può essere usata per mostrare decine di varianti di rottura, dal piccolo strappo periferico al danno complesso che coinvolge più regioni, e per collegare ciascun pattern a strategie diverse di valutazione e trattamento, ad esempio gestione conservativa, fisioterapia o intervento artroscopico.
Nella visione di Brady, strumenti didattici innovativi di questo tipo possono portare l’apprendimento a un nuovo livello, preparando meglio gli studenti a comunicare con i pazienti e a prendere decisioni informate sulla base di una comprensione meccanica più intuitiva del ginocchio. Il progetto si inserisce in un filone in crescita in cui la stampa 3D viene usata per creare modelli anatomici dedicati alla formazione e alla pianificazione chirurgica, come nel caso di modelli cranio‑facciali o di tumori testa‑collo, dove l’integrazione fra imaging 3D, modellazione digitale e stampa consente di “portare in mano” l’anatomia complessa prima di intervenire.
