RICERCATORI UNIVERSITARI TURCHI VALUTANO LE APPLICAZIONI DI STAMPA 3D NELLA CHIRURGIA SPINALE
Un gruppo di ricercatori universitari turchi ha valutato la fattibilità dell’utilizzo della tecnologia di bioprinting 3D per migliorare i tassi di successo nella chirurgia spinale.
Combinando le tecnologie di scansione TC e bioprinting 3D, il team di ricerca è stato in grado di convertire rapidamente immagini anatomiche in una serie di guide e modelli 3D. I nuovi componenti potrebbero consentire nuove applicazioni nella chirurgia spinale, tra cui pianificazione preoperatoria, simulazione chirurgica e dispositivi potenzialmente impiantabili.
Produzione additiva nella chirurgia spinale
Lo sviluppo di una solida conoscenza dell’anatomia umana e della capacità di identificare i punti di riferimento durante l’intervento chirurgico, può comportare una ripida curva di apprendimento, ma questi sono requisiti importanti per un adeguato intervento chirurgico. Secondo i ricercatori, le tradizionali tecniche intraoperatorie come la TC e i metodi basati sulla fluoroscopia possono portare a una durata prolungata dell’intervento chirurgico, esposizione alle radiazioni e costi elevati.
Il team di ricerca suggerisce che l’utilizzo della sensazione tattile piuttosto che delle immagini 2D per valutare i pazienti, potrebbe fornire ai chirurghi spinali dimostrazioni anatomiche più realistiche delle deformità dei pazienti. L’uso di questo approccio più dettagliato potrebbe portare a riduzioni della durata chirurgica, della perdita di sangue e del tempo di fluoroscopia, nonché dei costi, eliminando l’uso della navigazione intraoperatoria in complesse procedure spinali.
Le operazioni per il trattamento delle deformità spinali spesso richiedono la produzione di impianti pronti all’uso per la ricostruzione della colonna anteriore, il che comporta il rischio di spostamento dell’impianto a seguito di un adattamento impreciso. La stampa 3D di queste parti offre una distribuzione uniforme del carico e un’osteointegrazione superiore, consentendo agli impianti di essere realizzati su misura per i pazienti e riducendo il rischio di complicanze. I “modelli DP” prodotti utilizzando questo processo rappresentavano una rappresentazione più accurata dell’anatomia di un paziente e mostravano strutture anatomiche meno comuni.
Il concetto di base strato per strato della stampa 3D ha permesso ai ricercatori di produrre modelli anatomici dettagliati, che non sarebbero stati possibili utilizzando altri metodi, persino sofisticate fresatrici. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che era necessario un numero inferiore di macchine industriali per iniziare la produzione e che era necessaria una scarsa formazione per far funzionare i sistemi. La combinazione della produzione additiva con la tecnologia di scansione CT, quindi, ha permesso la produzione di modelli complessi con geometrie di contorno sia esterne che interne, che potrebbero assomigliare molto a quelle dell’anatomia del paziente.
L’inserimento della vite peduncolare è una procedura comune nella chirurgia spinale, ma è irto di lesioni complicate potenzialmente devastanti e potenzialmente letali della vena cava inferiore, dell’aorta discendente, del midollo spinale e del polmone. I ricercatori coreani hanno scoperto nel 2018 che la stampa 3D potrebbe essere utilizzata per evitare i rischi di tali complicazioni. Nel loro studio, i residenti senza una conoscenza preliminare delle procedure di inserimento sono stati in grado di implementare la procedura su un modello stampato in 3D. Sebbene le imitazioni non potessero imitare completamente la trama dei tessuti umani reali, è stato scoperto che il progetto forniva una migliore rappresentazione dell’anatomia rispetto ai metodi di imaging standard e aveva il potenziale per migliorare le interazioni medico-paziente.
L’uso della stampa 3D potrebbe anche aiutare a ridurre le complicazioni nella chirurgia di inserzione della vite, aiutando i chirurghi a determinare i punti di ingresso del peduncolo e traiettorie accurate per l’inserimento attraverso guide stampate in 3D. Sulla base delle scansioni TC preoperatorie o della risonanza magnetica del paziente, il layout della guida è costituito da un segmento che corrisponde alle strutture ossee vertebrali posteriori e da una traiettoria di perforazione delineata per la strumentazione delle viti. In uno scenario operativo, il componente sterilizzato viene posizionato sulla superficie della vertebra bersaglio, per correggere la direzione della vite peduncolare.
Durante uno studio pilota, la procedura è stata eseguita utilizzando guide 3D su undici pazienti. I componenti hanno consentito la pianificazione preoperatoria, facilitato l’inserimento intraoperatorio della vite peduncolare e il metodo è risultato economico e accessibile. Allo stesso modo, uno studio condotto nel 2019 ha utilizzato guide stampate in 3D su una serie di 15 pazienti con scoliosi congenita grave. Questi ricercatori hanno ipotizzato che l’inserimento delle viti fosse più preciso della tecnica a mano libera più stabile e hanno raccomandato le guide a quei chirurghi che non hanno accesso agli scanner TC o alla navigazione con O-arm. Inoltre, sono stati rilevati cinque peduncoli anomali o varianti. L’utilizzo dei modelli guida ha aiutato i chirurghi a scegliere le viti corrette e a scegliere la traiettoria delle viti più ideale per ogni peduncolo, per gestire efficacemente le variazioni.
I ricercatori turchi hanno concluso che l’uso di guide stampate in 3D porta a una maggiore sicurezza del paziente, consente ai chirurghi di eseguire operazioni più complicate e consente la creazione di impianti personalizzati per difetti ossei. Le applicazioni future potrebbero riguardare la pianificazione preoperatoria, le simulazioni chirurgiche e la guida intraoperatoria. Mentre il team di ricerca ha riconosciuto le preoccupazioni per i detriti prodotti da modelli a base di polimeri, sono stati trovati modelli specifici in titanio per risolvere questo problema, sebbene a un costo più elevato. I ricercatori prevedono ulteriori studi per continuare a sviluppare la tecnologia e trovare diversi aspetti della chirurgia spinale su cui utilizzarla.
Varie altre società di stampa 3D hanno innovato le proprie soluzioni per la produzione di impianti spinali, molti dei quali hanno ottenuto l’approvazione della Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti.
La società texana di dispositivi medici Osseus Fusion Systems ha ottenuto l’approvazione della FDA per la sua gamma di impianti spinali stampati in Ariete nell’agosto 2018. Prodotti con materiale in titanio, i dispositivi di fusione intersomatica lombare dell’Ariete sono progettati per aiutare i chirurghi ad alleviare il mal di schiena e ridurre i tempi di recupero della colonna vertebrale dopo l’intervento chirurgico.
Centinel Spine , una società di sviluppo di dispositivi spinali con sede in Pennsylvania, ha ricevuto l’autorizzazione dalla FDA nel giugno 2018, per commercializzare i suoi dispositivi di impianto stampati in 3D . La piattaforma FLX dell’azienda è costituita da dispositivi interamente in titanio che lavorano per stabilizzare le vertebre nella colonna vertebrale e aumentare il processo di guarigione dei pazienti dopo interventi chirurgici alla colonna vertebrale.
La società medica Emerging Implant Technologies GmbH (EIT) ha ottenuto l’approvazione della FDA nel gennaio 2018 per produrre il primo impianto in 3D con stampa 3D per il trattamento di lesioni multiple . L’uso della stampa 3D selettiva a fusione laser (SLM) ha permesso all’EIT di realizzare impianti con un nucleo che imita la struttura spongiosa (“spugnosa”) e corticale (dura) dell’osso.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Stampa 3D e chirurgia della colonna vertebrale “, pubblicato il 29 maggio 2020 sul Journal of Orthopedic Surgery . La ricerca è stata scritta da Alpaslan Senkoylu, Ismail Daldal e Mehmet Cetinkaya.
