LA RICERCA UWE UTILIZZA LA STAMPA 3D PER CREARE SIMULATORI DI ORGANI
Un team accademico del Center for Fine Print Research (CFPR) dell’Università dell’Inghilterra occidentale sta utilizzando la stampa 3D per produrre organi realistici da utilizzare nella formazione chirurgica.
Secondo i ricercatori, lo scopo del progetto è creare organi modello che imitino “l’aspetto, l’elasticità e la consistenza” del tessuto umano. Creando simulatori di organi che sembrano reali, la formazione chirurgica diventa più rappresentativa della vita reale e può in definitiva aiutare a ridurre il rischio per il paziente.
Il dottor James Clark, chirurgo generale presso il Royal Cornwall Hospital e co-supervisore del progetto, spiega come i simulatori chirurgici siano diventati una parte essenziale dell’educazione chirurgica nei tempi moderni. Sottolinea che le operazioni chirurgiche complesse spesso richiedono “modelli riproducibili di buona qualità che consentano al tirocinante di avere una sensazione realistica per l’operazione”.
Il progetto triennale è finanziato dalla Appearance Printing European Advanced Research School (ApPEARS) presso la Norwegian University of Science and Technology (NTNU).
La stampa 3D di modelli medici a basso costo e ad alta fedeltà
Guidato da David Huson, Senior Research Fellow presso CFPR, il lavoro è un’estensione di precedenti studi pilota, che si basano su come la stampa 3D può sviluppare prodotti medici a basso costo e ad alta fedeltà. Huson lo descrive come “un progetto interdisciplinare” in quanto unisce scienziati, artisti e chirurghi per sviluppare e testare un prototipo funzionante. Un vantaggio dell’utilizzo di simulatori di organi, spiega, è che offrono un’alternativa più etica ai cadaveri umani o ai soggetti animali “che sono spesso costosi da ottenere e di difficile accesso”.
Marine Shao, un Associate presso CFPR, sottolinea che questo progetto sarà diverso dai simulatori di organi commerciali già esistenti, che “tendono a riprodurre solo le procedure più comuni e non replicano accuratamente le proprietà e la sensazione del tessuto umano”. Grazie alla sua relativa efficienza in termini di costi, il simulatore UWE può essere prodotto ovunque ed è molto più accessibile. Shao spiega che uno degli obiettivi principali è affrontare i limiti presenti negli attuali simulatori di organi. In questo modo è possibile sviluppare un prodotto più economico e più realistico.
Quali organi sono stati replicati?
Il team di Huson ha deciso di creare un prototipo in grado di facilitare l’esplorazione del dotto biliare laparoscopica, una procedura chirurgica complessa utilizzata per rimuovere i calcoli depositati nel dotto biliare. Per fare ciò, hanno replicato i tessuti interconnessi e le strutture interne di più organi tra cui il duodeno, la cistifellea, il fegato, il pancreas e il dotto biliare.
A differenza dei modelli preesistenti sul mercato, tipicamente realizzati in silicio, questi simulatori di organi erano costituiti da una combinazione di materiali non divulgati. Combinando la stampa 3D con i metodi di fusione tradizionali, il team è stato in grado di combinare questi materiali insieme, il risultato è un prodotto rappresentativo del complesso sistema gastrointestinale umano.
Oltre alle geometrie degli organi gastrointestinali, i ricercatori hanno anche replicato le proprietà acustiche dei tessuti molli. Poiché la procedura laparoscopica del dotto biliare prevede l’uso di ultrasuoni per esaminare il dotto biliare alla ricerca di calcoli, effettuare la delineazione anatomica e rilevare le anomalie. È quindi una caratteristica fondamentale che i simulatori di organi replichino le proprietà acustiche dei tessuti molli, poiché ciò consente ai chirurghi di eseguire esami ecografici realistici in un ambiente monitorato.
Stampa 3D nella ricerca sanitaria
Ci sono prove che, a livello educativo, la formazione con simulatori di organi si è dimostrata efficace. In una recente revisione della letteratura relativa alla stampa 3D in urologia , agli studenti di medicina è stato chiesto di individuare con precisione i tumori, prima esclusivamente con la risonanza magnetica e poi con l’aiuto di modelli di prostata stampati in 3D. Con la risonanza magnetica, c’era una differenza del 47% tra le percentuali di successo di studenti ed esperti mentre con la stampa 3D, questo è precipitato al 17%.
Un’altra prospettiva arriva dal lavoro della UC Davis Health, dove i chirurghi utilizzano sia modelli anatomici stampati in 3D che organi realistici . La combinazione di quest’ultimo con “un modello 3D ad alta risoluzione della lesione” ha permesso ai chirurghi di aumentare la loro precisione poiché avevano accesso alle misurazioni esatte dei loro pazienti. Allo stesso modo, i ricercatori dell’Università di Tampere hanno anche scoperto che i modelli stampati in 3D, in particolare dei canali nasali, sono un metodo promettente ea basso costo per migliorare la chirurgia nasale. La vasta ricerca nel campo indica la potenzialità che i simulatori di organi hanno nel migliorare le operazioni chirurgiche così come i progressi medici.
