I RICERCATORI FINLANDESI UTILIZZANO LA STAMPA 3D PER MIGLIORARE LA PIANIFICAZIONE DELLA CHIRURGIA NASALE
Un team di ricercatori dell’Università di Tampere , in Finlandia, ha sperimentato un nuovo metodo di preparazione della chirurgia nasale usando la stampa 3D. Allo scopo di determinare se la stampa 3D potesse replicare realisticamente l’anatomia di una cavità nasale e il flusso d’aria attraverso di essa, il team ha intrapreso la scansione e la stampa di una serie di canali nasali interni. Un’ampia analisi delle stampe ha dimostrato che forse la tecnologia potrebbe essere utilizzata come metodo più rapido ed economico per la valutazione della rinomanometria.
La modellazione e la stampa di vari arti e organi sono stati precedentemente utilizzati da professionisti medici durante la pianificazione di un’operazione ad alto rischio. L’uso di questi modelli nella fase pre-chirurgica cruciale può aiutare ad aumentare il tasso di successo della procedura in quanto aiuta con la visualizzazione. In alternativa, i modelli stampati in 3D possono essere utilizzati anche in classe come strumento didattico per studenti di medicina in erba.
Secondo i ricercatori, tuttavia, la stampa 3D non è stata ancora utilizzata per la modellizzazione dei canali nasali interni. Lo attribuiscono alla relativa complessità del naso, rendendo difficile mantenere la precisione che è fondamentale quando si esamina qualcosa di sensibile come il flusso d’aria. Invece, i modelli 3D del naso tendono ad essere tradizionalmente proiettati in silicone, con la velocimetria dell’immagine delle particelle (PIV) e la fluidodinamica computazionale (CFD) utilizzate come strumenti di analisi tecnica. Sfortunatamente, la produzione e l’analisi di questi modelli è un processo lento, laborioso e spesso costoso, che la stampa 3D spera di sostituire.
Il team ha iniziato prendendo le scansioni con tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) di cinque pazienti adulti con congestione nasale cronica. La CBCT è stata scelta a causa della sua dose relativamente bassa di radiazioni rispetto alle scansioni CT convenzionali. I dati di scansione sono stati convertiti in un formato stampabile 3D utilizzando MATLAB , che è stato quindi preparato e suddiviso utilizzando Slic3r . Per mantenere la precisione dimensionale ove possibile, i supporti sono stati omessi e tutta la stampa è stata eseguita su una stampante 3D Lulzbot Taz 4 con PLA.
Al fine di confrontare accuratamente le stampe con il naso dei pazienti, sono state eseguite scansioni CBCT di tutte le parti del PLA. Osservando i volumi del seno mascellare dei due gruppi di scansione, le parti stampate in 3D erano leggermente distanti di circa 1,05 millimetri cubi, sebbene questo fosse considerato molto vicino all’intervallo di valori effettivo.
Infine, la resistenza al flusso d’aria delle parti stampate è stata confrontata con la resistenza al flusso d’aria dei nasi del paziente. Ciò è stato fatto utilizzando uno strumento chiamato rinomanometro, un dispositivo appositamente progettato per lo scopo. Usarlo sui pazienti era semplice, ma le parti stampate richiedevano un po ‘di ingegnosità fai-da-te, quindi i ricercatori hanno collegato i tubi al retro delle stampe e bloccato l’altro finiscono per farsi il naso per la scienza. Con valori di resistenza simili in entrambi i gruppi, il team ha concluso che il loro metodo mai visto prima di stampa 3D dei canali nasali ha mostrato grandi promesse per l’uso clinico.
La scansione CBCT di un paziente e il corrispondente modello PLA con misure di rinomanometria. Immagine tramite l’Università di Tampere.
La scansione CBCT di un paziente e il corrispondente modello PLA con misure di rinomanometria. Immagine tramite l’Università di Tampere.
Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Stampa tridimensionale delle cavità nasali per esperimenti clinici “. È co-autore di Olli Valtonen, Jaakko Ormiskangas, Ilkka Kivekäs, Ville Rantanen, Marc Dean, Dennis Poe, Jorma Järnstedt, Jukka Lekkala, Pentti Saarenrinne e Markus Rautiainen.
La stampa 3D di modelli medici va oltre il mondo accademico. Fornitore di servizi di produzione digitale veloce Radius e Axial3D , una società di tecnologia medica sede nel Regno Unito, ha recentemente annunciato un nuovo ‘DICOM-to-print’ servizio volto a chirurghi e ospedali in tutto il Nord America. Il duo prevede di migliorare la pianificazione chirurgica fornendo modelli anatomici precisi per micron, specifici per il paziente.
Altrove, nel Queensland, i ricercatori hanno pubblicato uno studio che mette alla prova l’idoneità della FDM per la produzione di ricostruzioni anatomiche. Il team afferma che inesattezze e difetti nelle repliche possono potenzialmente causare danni ai pazienti attraverso una pianificazione del trattamento non ottimale e vorrebbero ottimizzare il processo attraverso il loro lavoro.
