Le opportunità offerte dalla stampa 3D nell’ambito medico vanno dalla creazione di ortesi personalizzate, alla riproduzione di organi per fini educativi, dalla realizzazione di bite dentali e occlusali, allineatori e guide chirurgiche con materiali biocompatibili, fino alle applicazioni per aiutare il personale sanitario impegnato nella lotta al Covid-19.
A illustrarle è Gaurav Manchanda, director of healthcare di Formlabs, azienda che produce stampanti 3D stereolitografiche (SLA).
Medici e ricercatori utilizzano sempre più spesso la stampa 3D per svariate funzioni: dalla prototipazione di nuovi prodotti fino alla progettazione di guide chirurgiche personalizzate.
Le tecnologie e materiali per la stampa 3D stanno migliorando l’assistenza ai pazienti, aiutando i medici a lavorare in modo più efficace e supportando nuove ricerche che ridefiniscono gli orizzonti dell’ambito medico.
Secondo Manchanda in medicina, in particolare quando si tratta di impianti e protesi, non esiste una taglia adatta a tutti. Le situazioni e gli organi, nonché le fratture ossee e i profili delle malattie, sono altamente individuali, rendendo le soluzioni e gli interventi medici e chirurgici spesso molto complessi, e richiedono molte conoscenze specifiche relative al singolo paziente. Nuove possibilità in ambito medico, come nuove tecnologie per la stampa 3D ultra precise e materiali per la stampa 3D eccezionalmente realistici, offrono opportunità completamente nuove in questo settore.
Personalizzazione
Manchanda cita a esempio la chirurgia tracheale, dove è richiesta molta cautela e precisione. Per aprire le vie aeree dei pazienti con difficoltà respiratorie, i medici di solito usano stent tracheali che sono standardizzati e adatti a quasi tutti, per questo di solito non si adattano perfettamente alla trachea e possono muoversi e ciò può portare a complicazioni.
La stampa 3D consente a medici e tecnici di creare stent personalizzati. Viene stampato uno stampo personalizzato basato sui dati derivanti dalle radiografie del paziente e viene poi utilizzato il silicone per realizzare il modello finale. Contrariamente agli stent standard, questi stent su misura sono progettati per il corpo del singolo paziente e non si muovono nella trachea, riducendo in modo significativo le complicazioni. Inoltre, è anche possibile stampare stent speciali che non esistono, per interventi chirurgici specifici come quelli che riguardano aneurismi complessi.
Stampa 3D e scetticismo
Un certo numero di discipline molto arretrate, spiega Manchanda, sembra però non aver ancora beneficiato di nuove scoperte e opportunità. Una di queste è il settore delle ortesi, che vengono prodotte allo stesso modo dagli anni 50.
Mentre le ortesi standard prefabbricate non sono sempre adatte o confortevoli, le ortesi individuali di solito sono piuttosto costose e richiedono settimane o mesi per essere completate.
Soprattutto con le ortesi per bambini in rapida crescita, un processo di produzione e consegna così lungo e costoso è problematico. Dopotutto, l’ortesi su misura in breve tempo diventerà troppo piccola e quindi inutilizzabile.
La possibilità di stampare un’ortesi individuale e relativamente economica in 3D in loco, senza esternalizzazione, complessi processi di produzione o lunghi tempi di consegna, cambia completamente le cose.
Rendendo le ortesi che si adattano perfettamente disponibili a tutti, la stampa 3D aumenta enormemente il comfort e la qualità della vita di coloro che fanno affidamento su questi dispositivi. Inoltre, consente regolazioni e ottimizzazioni rapide e continue senza indebitarsi.
Un aspetto importante, per Manchanda, oltre a tecnologie di stampa precise e di alta qualità, sono le proprietà dei materiali utilizzati. Nuovi materiali per la stampa 3D elastomerici e trasparenti aprono una gamma completamente nuova di possibilità per esperti e ingegneri in ambito medico, come la stampa sul posto di modelli individuali e realistici di organi.
Con i modelli elastici, trasparenti e opachi, le cavità interne possono essere ben illuminate, mentre la loro durata consente a docenti, tirocinanti e medici di gestire ed esaminare i modelli senza paura di fratture. Questi materiali, che sono anche relativamente economici, offrono diverse nuove possibilità, soprattutto per i chirurghi cardiovascolari e i medici radiologi interventisti, così come per coloro che conducono studi di fluidodinamica e lavorano nei laboratori di cateterizzazione.
I medici possono eseguire in anticipo operazioni complesse su un modello realistico e personalizzato dell’organo del paziente realizzato tramite la stampa 3D e simulare tutti i possibili scenari. Ciò riduce il rischio di complicanze, nonché il tempo trascorso in sala operatoria e i relativi costi.
Inoltre, i modelli di stampa 3D offrono un grande potenziale per la produzione e il pre-test di impianti personalizzati, garantendo una vestibilità migliore e più confortevole e riducendo il rischio di complicanze.
Molteplici sono inoltre i benefici anche nell’ambito educativo, sia per gli studenti di medicina, che nel contesto della raccolta di informazioni sui pazienti e nella ricerca di soluzioni, per visualizzare realisticamente strutture complesse e renderle tangibili.
Per Manchanda la stampa 3D offre anche vantaggi per ambiti come la prototipazione di dispositivi medici, la fluidica, la medicina preventiva e la chirurgia dentale ed estetica.
Ad esempio, la stampa 3D consente agli ingegneri medici di prototipare i dispositivi medici in loco in pochi giorni anziché in settimane, riducendo i costi fino al 96%. I processi di esternalizzazione e i lunghi tempi di attesa diventano obsoleti e le modifiche possono essere fatte direttamente. I sistemi millifluidici possono essere stampati in 3D per prototipare comunità microbiche simili a quella dell’intestino umano.
Sono molteplici inoltre le possibili applicazioni in ambito dentale: dalla realizzazione di modelli di restaurazione ai bite dentali e occlusali, allineatori e guide chirurgiche con i materiali biocompatibili. Grazie alle ultime resine avanzate, è ormai possibile stampare direttamente corone e ponti provvisori, ma anche protesi permanente per i pazienti.
Altri esempi includono stampe in 3D realizzate a partire dai dati ricavati dagli esami di diagnostica per immagini eseguiti sui pazienti, che vengono utilizzate per visualizzare anomalie come i tumori e per aiutare nell’istruzione degli operatori sanitari. Inoltre, le protesi facciali stampate in 3D per le persone sopravvissute ai tumori facciali e ai traumi sono più comode, più realistiche, meno invasive per il paziente e meno complicate da produrre.
Per Manchanda soluzioni e metodologie avanzate in ambito medico personalizzate, efficienti ed evolute per l’ingegneria medica, l’applicazione nel trattamento e cura dei pazienti, l’educazione e la ricerca, che permettono di risparmiare tempo e denaro, minimizzando il rischio di complicazioni e migliorando le opportunità dei pazienti e la qualità della vita non sono più una visione del futuro. Processi all’avanguardia come tecnologie e materiali per la stampa 3D avanzati stanno rendendo tutto questo possibile già oggi, permettendo l’avvento dell’era della trasformazione e del progresso in ambito medico.
Durante l’emergenza Covid-19 la stampa 3D ha permesso inoltre di produrre tamponi nasali e supporti per le visiere, indispensabili per i lavoratori impegnati in prima linea, o trasformare le maschere per immersioni subacquee in dispositivi di protezioni individuale.
