Università di Hong Kong: tassi di sterilizzazione e infezione in modelli e guide stampati in 3D utilizzati a livello intraoperatorio
I ricercatori di Hong Kong esplorano l’uso di modelli medici stampati in 3D, ma avanzano in una direzione più unica con preoccupazioni sull’infezione. Descrivendo in dettaglio le loro scoperte nella recente pubblicazione ” Una revisione del processo di fabbricazione e del tasso di infezione dei modelli e delle guide stampati in 3D sterilizzati con plasma di perossido di idrogeno e utilizzati intraoperatoriamente “, gli autori discutono l’uso di innovativi dispositivi personalizzati per la pianificazione chirurgica.
Poiché la stampa 3D ha avuto un impatto nel campo medico, i professionisti medici, i pazienti e le loro famiglie traggono beneficio grazie a percorsi migliori per la diagnosi , il trattamento e l’ educazione per tutti i soggetti coinvolti. Ma oggi ci sono usi ancora più specifici per i modelli medici stampati in 3D nella promozione del trattamento specifico per il paziente con migliori procedure di pianificazione preoperatoria e persino processi intraoperatori.
“Nella specialità dell’ortopedia, i modelli 3D possono consentire la visualizzazione di anatomia ossea e contornatura dell’impianto, mentre possono essere create guide per dirigere le osteotomie e i siti di entrata delle viti”, hanno spiegato i ricercatori.
Molta attenzione viene prestata ai passi da compiere a causa della stampa 3D, ma anche questioni esterne come la sterilità sono fondamentali per la salute dei pazienti. I metodi tipici includono l’ossido di etilene (EtO) e il plasma di perossido di idrogeno, che è il risultato di un’eccitazione oltre la fase gassosa, con formazione di radicali liberi che consente la sterilità.
Idoneità ed esclusione del paziente. Più di 300 modelli sono stati resi da software per computer dal 2015 al 2019. Il numero di modelli che procedono alla produzione, alla sterilizzazione e all’uso intraoperatorio è stato di 124. Altri dieci pazienti sono stati esclusi dall’analisi a causa dell’uso di materiali diversi dall’ABS (7 pazienti) così come il mancato raggiungimento di 3 mesi di follow-up dopo l’intervento chirurgico (3 pazienti), lasciando un totale di 114 pazienti eleggibili per l’analisi.
Ad oggi, l’ Università di Hong Kong ha prodotto oltre 300 modelli e guide 3D. A partire dal 2015, la loro unità accademica ortopedica ha avviato sul posto modelli e guide di stampa 3D; e mentre inizialmente costruivano modelli esclusivamente per ortopedia, nel tempo hanno anche iniziato a stampare in 3D anche per “altri contesti chirurgici”. Gli autori confermano che dei 300 modelli prodotti, 114 sono stati utilizzati per scopi intraoperatori. La loro revisione continua citando i dettagli relativi ai casi usando modelli e guide, identificando quelli in cui si sono verificate le infezioni ed evidenziando i fattori di rischio.
I modelli e le guide stampati in 3D sono stati progettati utilizzando Meshmixer e stampati su una stampante 3D Fortus 450mc con ABS-M30i.
Aspetti della produzione di modelli / guide unici per l’uso intraoperatorio. un rendering 3D del modello pelvico con iniziali incise sull’ileo sinistro per consentire la corretta identificazione del paziente. b Foto scattate dall’infermiera dello strumento che dimostrano il corretto raggruppamento e assemblaggio di una guida chirurgica per il posizionamento della vite peduncolare in modo che i componenti corrispondenti possano essere confezionati e sterilizzati insieme. La guida assemblata è stata sagomata per adattarsi ai punti di riferimento della superficie ossea della vertebra spinale posteriore, come dimostrato durante i test su un modello 3D dello stesso paziente c e durante la chirurgia definitiva (d)
Le stampe 3D sono state sterilizzate con plasma di perossido di idrogeno e basse temperature hanno impedito la deformazione del materiale.
“Una procedura chirurgica di timeout ha assicurato che la stampa fosse utilizzata per il paziente, la regione anatomica e la procedura corrette, secondo le iniziali sulla superficie”, hanno spiegato gli autori. “Post-operatoria, le stampe erano analogamente soggette a disinfezione a bassa temperatura, quindi restituite al chirurgo responsabile.”
Applicazione di stampe 3D. uno scopo previsto della stampa 3D che mostra il 59/114 (51,8%) delle stampe utilizzate come modelli anatomici e il 55/114 (48,2%) come guide / maschere intraoperatoriamente. b I 124 casi utilizzati hanno riguardato intraoperatoriamente diverse regioni del corpo e specialità chirurgiche. Vengono mostrati i numeri relativi a ciascuna regione e le loro percentuali in relazione all’intera coorte di pazienti
I ricercatori hanno esaminato le stampe 3D di 124 pazienti con modelli utilizzati intraoperatoriamente durante la pianificazione e la gestione chirurgiche.
“Sono stati esclusi sette casi in quanto le stampe non erano costruite in ABS, di cui quattro con nylon, due con polieterimide (Ultem1010 CG) e un caso con cromo cobalto”, hanno spiegato gli autori.
“Tre casi sono stati esclusi a causa di un follow-up inadeguato. Sono rimasti in totale 114 modelli per le successive analisi. Cinquantanove su 114 (51,8%) erano modelli anatomici utilizzati sul tavolo per la pianificazione e / o il contouring dell’impianto. I restanti 55/114 (48,2%) sono stati utilizzati come guide o maschere specifiche per l’anatomia del paziente per facilitare le osteotomie correttive, l’inserimento delle viti o il posizionamento dei perni. “
Alla fine, il 10,9 percento delle guide o delle maschere ha sviluppato infezioni, mentre il 3,3 percento dei modelli ha sviluppato infezioni nei siti chirurgici.
“Tutti e sei i casi di guide / maschere con infezione sono stati utilizzati per facilitare le osteotomie. Entrambi i modelli con infezione sono stati utilizzati per il contouring dell’impianto, uno durante la fissazione di una frattura del pilone e l’altro per una frattura del soffio del pavimento orbitale ”, hanno affermato i ricercatori.
Sottolineando che mentre il tasso di infezione del 7 percento era paragonabile alla precedente letteratura pubblicata sulle tecniche tradizionali, gli autori comprendono l’importanza degli utenti di “essere consapevoli di potenziali avvertimenti”, nonostante la sicurezza generale dell’applicazione. Esistono anche sfide intrinseche nella fabbricazione di dispositivi specifici per il paziente e nel garantire la sicurezza della biocompatibilità dei tessuti.
Sezione trasversale del modello 3D del bacino che mostra spazi luminali irregolari. a Le frecce indicano aperture superficiali sull’ileo posteriore su un modello 3D del bacino. La linea tratteggiata e la freccia indicano il livello di sezionamento trasversale successivamente eseguito. Aspetto della sezione trasversale dopo il rendering del software b e il sezionamento fisico c dello stesso modello di bacino che mostra spazi trabecolari irregolari contenuti
Uso intraoperatorio della guida dell’osteotomia. un software ha reso l’immagine della guida destinata all’osteotomia correttiva e mostrata sull’asta tibiale (b) con il sito dell’osteotomia contrassegnato in verde acqua. c Foto intraoperatoria con la guida fissata e sega oscillante impegnata nella preparazione per l’osteotomia e (d) al completamento. e Radiografia intraoperatoria che dimostra la riduzione e la fissazione dell’albero tibiale dopo osteotomia correttiva. f Guida analoga recuperata post-operatoria che dimostra danni all’ABS sulla fessura dell’osteotomia con possibilità di rilasciare detriti
“Vale la pena notare che studi precedenti che descrivono dettagliatamente i risultati delle stampe 3D correlati alle infezioni non li hanno utilizzati esplicitamente durante l’intervento, e questo è uno dei primi studi ad averlo fatto come tale. La nostra impressione generale è stata che il nostro processo di sterilizzazione e di utilizzo sul tavolo sia sicuro e che la complessità chirurgica e la manipolazione dei tessuti, rispecchiate dall’aumento del tempo di funzionamento, siano state le principali cause di infezione “, hanno concluso gli autori.
“Nel dettaglio la progettazione, la stampa e la sterilizzazione delle stampe 3D, nonché i risultati relativi alle infezioni tra questa coorte considerevole, dimostriamo che il nostro processo di produzione è sicuro per la continuazione e può essere adottato altrove.”