Stampa 3D in Corea: Ricercatori che perfezionano strumenti e modelli di chirurgia spinale
Ricercatori di Seoul, in Corea, hanno cercato di perfezionare gli strumenti per la chirurgia della colonna vertebrale tramite la stampa 3D, sottolineando il loro lavoro nella recente pubblicazione ” Applicazione di stampa 3D per lo sviluppo di strumenti per la chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio: dagli strumenti prototipali ai modelli 3D specifici per il paziente “.
Esplorando il regno dello sviluppo di strumenti chirurgici con tecnologia innovativa, i ricercatori hanno utilizzato il loro studio per andare oltre i precedenti tentativi “limitati”, producendo sia un prototipo per uno strumento sia un modello stampato in 3D funzionale. Comprendendo i vantaggi della stampa 3D in termini di flessibilità nella produzione, convenienza e capacità di creare modelli e dispositivi specifici per il paziente, gli scienziati hanno progettato un nuovo sistema che può essere utilizzato con uno strumento chirurgico per interventi chirurgici endoscopici.
Sono stati necessari quattro passaggi per creare un nuovo strumento:
Sviluppare un concetto
Progettare un prototipo basato sul nuovo concetto e sulle idee di accompagnamento
Stampa 3D di un modello di colonna vertebrale specifico per il paziente
Valutare l’accuratezza e l’efficacia di nuovi strumenti chirurgici
“La tecnica di stampa 3D è stata principalmente applicata in due parti: realizzare lo strumento prototipo e il modello specifico del paziente per testare il nuovo strumento”, hanno affermato gli scienziati nel loro documento di ricerca.
I ricercatori hanno creato un sistema con cannula combinata, caratterizzato da una cannula per l’endoscopio e l’altra per strumenti chirurgici, con diametro dell’asse maggiore e minore rispettivamente di 10,34 mm e 9,16 mm.
Per creare il modello della colonna vertebrale, i ricercatori:
Utilizzati dati 2D da scansioni MRI e CT per creare un disegno 3D
Componenti del dorso stampati in 3D
Stampi in silicone fabbricati con i componenti del dorso stampati in 3D
Realizzati componenti della colonna vertebrale con le proprietà richieste
Assemblato il modello specifico del paziente
I dati di imaging sono stati importati nel software di slicing, con modelli poi stampati in 3D su Creatable D3 . Il primo gruppo di campioni consisteva di parti che richiedevano una replica esatta:
osso
Fazzoletto di carta
dischi
Nervi
legamenti
Il team ha utilizzato una varietà di siliconi e polimeri e schiuma, per la fabbricazione delle parti spinali, tra cui due serie di modelli di colonna vertebrale specifici per paziente per ernia del disco paramedico 4-5 lombare e ernia del disco foraminale lombare 4-5 a sinistra.
I risultati sono stati valutati quando i ricercatori hanno confrontato strumenti e metodi. Il nuovo sistema creato in questo studio è stato confrontato con un divaricatore tubolare da 16 mm. Sono stati usati due approcci diversi, sia il paramedico che la discectomia foraminale, con risultati confrontati dopo la procedura.
“Il nostro nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio e la sperimentazione con un modello specifico del paziente stampato in 3D hanno comportato molte limitazioni. L’analisi dei risultati postoperatori utilizzando un modello stampato in 3D potrebbe essere diversa dall’uso dei pazienti reali. Inoltre, lo studio chirurgico è stato condotto una sola volta e non è stato confrontato con la chirurgia endoscopica convenzionale della colonna vertebrale. Dal momento che non siamo riusciti a confermare se il connettore magnetico sarebbe adeguatamente legato quando si trova all’interno di un vero essere umano, è necessario un processo di cadavere per confermare questa questione. Tuttavia, lo scopo di questo studio era mostrare l’utilità delle stampanti 3D per lo sviluppo di strumenti chirurgici complessi “, hanno concluso i ricercatori.
“Gli autori sono ben consapevoli del fatto che il nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio necessita di ulteriori miglioramenti e sono necessari studi futuri con patologie spinali degenerative più complicate e modelli deformati specifici del paziente. Tuttavia, siamo stati in grado di realizzare e testare rapidamente una nuova idea sugli strumenti chirurgici, oltre a introdurre la possibilità di un nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio utilizzando la tecnologia di stampa 3D. ”
Discectomia con un divaricatore tubolare. Un approccio paramedico è mostrato sopra, e un approccio foraminale è mostrato sotto. Le frecce indicano la radice del nervo e le punte delle frecce mostrano i dischi. 
Discectomia con il nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio. Un approccio paramedico è mostrato sopra, e un approccio foraminale è mostrato sotto. Le frecce indicano la radice del nervo e le punte delle frecce mostrano i dischi. È stata osservata una minore distruzione ossea con il nuovo sistema, rispetto al divaricatore tubolare convenzionale nell’approccio foraminale. 
Modello basato sul paziente creato con la tecnica di stampa 3D. (A) Modellazione 3D dei componenti della colonna vertebrale utilizzando i dati MRI del paziente (B) Stampa dei componenti del dorso con una stampante 3D. (C) Realizzazione di stampi in silicone per componenti del dorso stampati in 3D basati sul paziente. (D) Realizzazione di componenti spinali considerando le proprietà fisiche (vertebra, dischi, nervi, legamenti) utilizzando stampi per i componenti della colonna vertebrale basati sul paziente. (E) Realizzare un modello paziente dopo aver assemblato la struttura del corpo, i componenti della colonna vertebrale e la pelle con i tessuti molli. Nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio. (A) Sono stati uniti due tubi: uno per un endoscopio e l’altro per una cannula funzionante con uno strumento. La cannula di lavoro dello strumento potrebbe essere bloccata con un cappuccio di gomma per mantenere una corretta pressione salina. (B) prototipi stampati in 3D del nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio. Era necessaria un’incisione di 10 mm per l’applicazione del modello di paziente. (C) Fotografia di un test chirurgico utilizzando il nuovo sistema di chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio. Un trapano endoscopico è stato inserito nella cannula di lavoro. (D) Campo operativo con il nuovo sistema. Viste operative simili con la chirurgia endoscopica convenzionale della colonna vertebrale. La testa della freccia è il legamento flavum nello spazio interlaminare e le frecce indicano la lamina del corpo vertebrale superiore e inferiore. 
Diagramma del flusso di lavoro per lo sviluppo e la valutazione di nuovi strumenti chirurgici. La freccia solida indica l’applicazione convenzionale e la freccia punteggiata indica l’applicazione della chirurgia della colonna vertebrale assistita da endoscopio.