Tecnologia medica: sistemi stereotassici dalla stampante 3D nelle operazioni neurochirurgiche

Tecnologia medica: sistemi stereotassici dalla stampante 3D
 
I sistemi stereotassici sono dispositivi speciali utilizzati nelle operazioni neurochirurgiche. Finora, sono stati complessi da produrre e geometricamente limitati a causa dei metodi di produzione classici. Ma ora un team di ricerca di Fraunhofer IPA, insieme a inomed Medizintechnik GmbH, ha trovato un modo per produrre sistemi stereotassici dalla plastica utilizzando la stampa 3D, in modo economico e con nuove opzioni di progettazione.

A chiunque soffra di Parkinson e utilizzi un pacemaker cerebrale o che sia sospettato di avere un tumore al cervello viene somministrato un campione di tessuto, in sala operatoria viene utilizzato un cosiddetto sistema stereotassico. È un dispositivo che i neurochirurghi usano per bloccare la testa dei loro pazienti. Serve come sistema di riferimento con l’aiuto del quale i medici possono posizionare i loro strumenti esattamente nel punto in cui devono eseguire la procedura minimamente invasiva.

L’accuratezza dimensionale è quindi il requisito più importante che un sistema stereotassico deve soddisfare. Poiché i sistemi stereotassici vengono elaborati come dispositivi medici riutilizzabili, devono essere puliti, disinfettati e sterilizzati dopo la procedura. Sono esposti a pressioni e temperature elevate nonché a valori di pH elevati, che devono sopportare intatti. Gli attuali sistemi stereotassici contengono solitamente elementi in titanio, alluminio e acciaio inossidabile. Tuttavia, questi metalli hanno un grosso svantaggio: interferiscono con l’imaging. Nella tomografia computerizzata , i materiali metallici causano artefatti nell’immagine assorbendo i raggi X o le radiazioni diffuse. I riflessi dell’obiettivo appaiono nell’immagine.

Tre processi di produzione additiva in fase di test
Le singole parti dei sistemi stereotassici sono state finora prodotte utilizzando processi di lavorazione, che sono costosi e richiedono molto tempo. Poiché i sistemi non sono prodotti monouso, ma devono resistere a più di 100 operazioni, i sistemi stereotassici sono fabbricati in piccole serie. Questo aumenta anche i costi di produzione. Un team di ricerca del Center for Additive Manufacturing presso il Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA ha quindi lavorato con inomed Medizintechnik GmbH per trovare modi per produrre sistemi stereotassici di alta qualità realizzati in plastica in modo conveniente utilizzando la stampa 3D.

Karin Chen e Patrick Springer di Fraunhofer IPA e Lea Braun, Thilo Krüger e Oliver Weihberger di inomed Medizintechnik hanno esaminato più da vicino tre possibili processi di produzione additiva: stereolitografia ( SLA ), sinterizzazione laser selettiva ( SLS ) e modellazione a strati fusi ( FLM ). I partner del progetto hanno utilizzato tutti e tre i metodi per testare i singoli componenti di un sistema stereotassico. Hanno quindi verificato in che misura le stampe di prova soddisfacessero i requisiti in sala operatoria.

Ha prevalso il metodo FLM. I cosiddetti polieterchetoni o polieteriimmidi sono particolarmente adatti per l’uso in questa applicazione. “Queste plastiche non interferiscono affatto con l’imaging”, afferma Chen del Center for Additive Manufacturing. “Durante i test, la plastica è stata vista come una superficie trasparente, grigio chiaro ed era facilmente distinguibile dall’osso che abbiamo sottoposto ai raggi X”.

La progettazione del prodotto e i processi di stampa 3D sono ora in fase di ulteriore sviluppo
È stato compiuto il primo passo verso sistemi stereotassici di alta qualità, ma economici, dalla stampante 3D . Ma c’è ancora molta strada da fare prima della produzione in serie. Nei prossimi due anni, il team di ricerca del Centro per la produzione additiva presso Fraunhofer IPA svilupperà la tecnologia di produzione corrispondente insieme a inomed Medizintechnik. Allo stesso tempo, il design del prodotto dei sistemi stereotassici viene ulteriormente sviluppato in modo che possano essere prodotti in modo additivo e siano altrettanto precisi e robusti dei loro predecessori in metallo. Sta emergendo un’intera nuova generazione di sistemi stereotassici con un nuovo design.

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