Nell’analisi comparativa recentemente pubblicata degli attuali impianti in titanio acetabolare stampati in 3D , i ricercatori hanno analizzato dispositivi medici innovativi sotto forma di coppe acetabolari, intesi a migliorare la fissazione ossea e prevenire la necessità di procedure aggiuntive per affrontare l’allentamento dopo artroplastiche totali dell’anca.
Con oltre 60.000 coppe acetabolari stampate in 3D prodotte per i pazienti oggi tramite EBM (e valutate clinicamente), il team di ricerca ha completato un’analisi indipendente, confrontando tre diversi design in titanio:
Delta TT (Lima Corporate, Italia) – Stampa 3D con fusione a fascio di elettroni (EBM), a partire dalla polvere di Ti6Al4V
Trident II Tritanium (Stryker, USA) – Stampato in 3D con produzione rapida laser (LRM), utilizzando polvere di lega di titanio-alluminio-vanadio (Ti6Al4V)
Mpact 3D Metal (Medacta, Svizzera) – Stampa 3D con fusione a fascio di elettroni (EBM), a partire dalla polvere di Ti6Al4V
Diagramma di flusso del disegno dello studio
Le caratteristiche delle superfici esterne sono state misurate per quanto segue:
Porosità
Dimensione dei pori
Spessore del puntone
Le pareti sono state misurate anche per:
Spessore solido
Spessore della grata
Spessore complessivo
I ricercatori hanno scoperto differenze nel confronto delle superfici esterne delle tazze, relative al processo di stampa 3D, sia EBM che LRM. Sono state scoperte perline parzialmente fuse, insieme a variazioni delle strutture reticolari e dimensioni dei pori, porosità della coppa e pareti della coppa.
“L’analisi della morfologia della superficie esterna delle coppe dalle immagini SEM ha rivelato la presenza di microsfere parzialmente fuse sui montanti delle strutture porose. Perle più piccole e maggiore densità delle perle (perline / mm2) sono state trovate sulla coppa prodotta da LRM (Trident II) rispetto alle coppe prodotte da EBM; questo potrebbe essere dovuto alle perle di polvere di titanio più piccole usate con la prima rispetto alla seconda ”, hanno affermato i ricercatori.
Questi tipi di perline non sono infrequenti nella stampa 3D, ma il team di ricerca ha notato quanto fosse insolito trovarli nei “componenti acetabolari di costruzione finale”, nonché la necessità critica di comprendere l’impatto clinico a causa del potenziale rilascio di titanio dagli impianti. Nonostante la “biocompatibilità superiore” del titanio, sono possibili effetti negativi, con ulteriori studi necessari per scoprire se le perle di titanio e i componenti acetabolari potrebbero essere un problema. L’osteointegrazione è possibile, specialmente in connessione con la superficie ruvida risultante.
La “struttura altamente porosa” delle coppe ha dimostrato la somiglianza con l’osso umano ma offre anche il potenziale per la protezione dallo stress a causa della rigidità non corrispondente evidente nel confronto tra impianti e tessuto osseo.
“La struttura porosa a forma esagonale, Trabecular Titanium (TT), è stata precedentemente caratterizzata utilizzando campioni cubici e cilindrici. I valori di porosità, dimensione dei pori e spessore del montante erano paragonabili ai nostri risultati. Allo stesso modo, i valori di porosità e dimensione dei pori della coppa Trident II e Mpact erano paragonabili alle specifiche fornite dai produttori “, hanno affermato i ricercatori. “La libertà di progettazione della stampa 3D consente di realizzare pareti a tazza più sottili per un diametro della tazza specifico. Ciò significa che è possibile scegliere una coppetta più piccola per una specifica dimensione della testa, risparmiando quindi più calcio osseo. Le tre tazze hanno mostrato dimensioni diverse sia nello spessore della parete della tazza che nella profondità della struttura porosa.
“Questo confronto tra diversi design di tazze stampate in 3D fornisce a produttori e regolatori, come Food and Drug Administration (FDA), Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA) e British Standards Institution (BSI) con prove che potrebbero aiutare a costruire solidi metodi di indagine per questo tipo di componenti e monitorare gli impianti già presenti sul mercato. Ulteriori studi di laboratorio, analisi dei componenti recuperati e risultati clinici a lungo termine aiuteranno a prevenire il verificarsi di un’altra esperienza metallo-metallo. “
Diagrammi a scatola che mostrano la distribuzione delle misure di (a) porosità, (b) dimensione dei pori e (c) spessore del montante della struttura reticolare delletre coppe. Differenze significative (*) sono state trovate tra le tazze Immagine che riassume i parametri misurati relativi alla struttura reticolare e alla parete della coppa: (a) la porosità è il volume dello spazio vuoto nella regione porosa di interesse mostrato nell’area ingrandita; la dimensione dei pori è il diametro equivalente della forma rossa e lo spessore del puntone è indicato dalla freccia rossa; (b) lo spessore del reticolo, lo spessore del solido e lo spessore complessivo della parete della coppa sono indicati rispettivamente dalle frecce gialle solide, tratteggiate e tratteggiate nell’area ingrandita della sezione trasversale dell’impianto. Il rendering del volume e la sezione trasversale sono della coppa Delta TT. 
Immagini che mostrano sezioni trasversali delle tre coppe (a) Delta TT, (b) Mpact 3D Metal e (c) Trident TT Tritanium. Differenze significative sono state rilevate nel solido, reticolo e spessore complessivo della parete della coppa 