Il leader della stampa 3D Stratasys Ltd. (NASDAQ: SSYS) ha potenziato la sua stampante 3D J750 Digital Anatomy™ con funzionalità avanzate per le ossa che non solo sembrano reali, ma sono in realtà biomeccanicamente realistiche, supportate dalla ricerca clinica. L'aggiornamento del software consente ai sistemi di imitare le strutture ossee porose, il tessuto fibrotico e i legamenti in modo che i professionisti del settore medico possano creare modelli che si comportano proprio come l'osso umano.
La stampante Digital Anatomy è stata introdotta per la prima volta un anno fa, con l'obiettivo iniziale di imitare i tessuti molli della cardiologia, come i cuori e i vasi sanguigni, utilizzando potenti software di anatomia digitale e materiali come GelMatrix™ e TissueMatrix™. La tecnologia ha aiutato gli operatori sanitari a migliorare la preparazione chirurgica e i produttori di dispositivi medici a condurre test e a formare professionisti medici sui nuovi dispositivi. Il materiale BoneMatrix™ con le capacità del software potenziato estende questi vantaggi alle applicazioni ortopediche.
"Crediamo che una migliore preparazione porti a risultati clinici migliori", ha dichiarato il Vice Presidente Osnat Philipp, che guida il team sanitario globale di Stratasys. "Le proprietà meccaniche dell'osso sono così fondamentali per la capacità dei nostri scheletri di sostenere il movimento, fornire protezione ai nostri organi vitali e, in ultima analisi, influire sulla nostra qualità di vita". Essere in grado di stampare modelli 3D che sono biomeccanicamente accurati e unici per ogni paziente è fondamentale per questa preparazione".
Nonostante l'elevata richiesta di modelli ossei, le opzioni di modelli tradizionali presentano gravi lacune. L'industria medica ha tradizionalmente utilizzato ossa umane provenienti da cadaveri, o soluzioni di stampa 3D ereditate, che si sono tutte dimostrate inadeguate. L'osso umano è costoso, difficile da ottenere e difficile da acquisire con le precise caratteristiche patologiche necessarie, ad esempio con i tumori o che riflettono le diverse età. Anche i modelli ossei prodotti in serie mancano di quelle caratteristiche specifiche del paziente e altre soluzioni tradizionali di stampa 3D sono biomeccanicamente irrealistiche. Al contrario, sia che si inserisca una vite o che si fori o si seghi un osso, i professionisti del settore medico possono aspettarsi un feedback tattile molto realistico dai modelli di anatomia digitale, e ogni modello può essere creato da una vera e propria scansione del paziente.
I modelli 3D stampati del cranio e della colonna vertebrale per i workshop di formazione dei medici permettono ai medici di praticare il taglio e la perforazione delle ossa, ha detto un direttore medico in un ospedale pediatrico in Florida. La sua attenzione si è concentrata sull'utilizzo di simulazioni all'avanguardia per trasformare la formazione e l'istruzione pediatrica. "Le opportunità mi sembrano infinite perché i medici possono 'operare prima di operare'. "Diminuirà il tempo chirurgico, diminuirà la morbilità e la mortalità, e ci aiuterà a diminuire il tempo di anestesia, che è migliore per lo sviluppo del cervello".
Mentre la stampante 3D è di per sé una tecnologia all'avanguardia, è il software di Anatomia Digitale che sblocca la sua potenza. Più di 100 sofisticate preimpostazioni sono state sviluppate e perfezionate attraverso anni di test di esperti, in collaborazione con i migliori centri medici accademici e ospedali di tutto il mondo. Ad esempio, i dischi intervertebrali possono essere stampati normali o degenerati. Le articolazioni tra le vertebre possono essere stampate con vari gradi di rigidità. La struttura più densa dell'osso del cranio si differenzia dalle ossa generali. Le ossa lunghe possono essere stampate con quantità variabili di midollo. Diverse combinazioni di materiali sono prodotte a livello di voxel 3D per garantire le giuste proprietà biomeccaniche.
I ricercatori del Laboratorio di Meccanica Computazionale e Biomeccanica Sperimentale dell'Università di Tel Aviv hanno condotto una valutazione clinica delle caratteristiche dei modelli ossei che sono stati stampati in 3D sul sistema di Anatomia Digitale, concentrandosi in particolare su come hanno replicato con precisione la forza di estrazione della vite e la coppia motrice utilizzando viti corticali e viti cancellose. Lo studio del 2020 ha concluso che la forza di estrazione delle viti ortopediche nei modelli stampati in 3D aveva una risposta tattile simile all'osso del cadavere umano.
Un secondo studio condotto quest'anno dai ricercatori del Technion Institute of Technology's Materials Science and Engineering Laboratory in Israele ha dimostrato l'accuratezza meccanica dei modelli di spina dorsale stampati in 3D rispetto alle spine di cadavere. Lo studio è stato in grado di dimostrare che i modelli stampati in 3D delle vertebre lombari rappresentavano accuratamente la gamma di movimento rispetto alla letteratura pubblicata sulle spine umane.
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