Stampa 3D e medicina: il futuro è adesso

Stampa 3D e medicina: il futuro è adesso
29 maggio 2015 3dPrototyping

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Stampa 3D e medicina: Tutori che quasi azzerano i costi. Sostituti di teca cranica rivoluzionari
La collaborazione fra Wasp e Istituto Ortopedico Rizzoli

 

Tutori per Pronto soccorso più funzionali degli attuali il cui costo viene drasticamente abbattuto, quasi azzerato. E in futuro sostituti di teca cranica che ne riproducono quasi perfettamente le caratteristiche, con lo scopo di favorire la rigenerazione ossea e provocare una straordinaria bio-integrazione. Questo grazie a tecniche di stampa 3D in campo medico all’avanguardia nel mondo.

L’applicazione della manifattura digitale in ambito sanitario può modificare l’approccio assistenziale, rendendolo economicamente alla portata di tutti e personalizzando sempre di più le terapie. Dalla collaborazione tra WASP, azienda leader nella stampa 3D e la Banca delle Cellule e del Tessuto Muscoloscheletrico della Regione Emilia-Romagna, con sede all’Istituto Ortopedico Rizzoli, scaturiscono progetti in grado di sgretolare muri che fino a poco tempo fa si ritenevano inattaccabili.

I primi tutori per Pronto soccorso ottenuti con la stampa 3D sono pronti e stanno per essere sperimentati e utilizzati proprio al Rizzoli. Serviranno in caso di contusioni, distorsioni, ma anche fratture. Si tratta di tutori per il polso in Pla, i cui costi si aggirano sui 2 euro, contro i 30 circa di quelli attualmente utilizzati. Inoltre sono perforati e quindi traspiranti. E consentono l’elettrostimolazione per favorire i processi di guarigione. Dopo il polso si passerà ad altre parti del corpo, a partire dal gomito e dal ginocchio.

L’altro progetto, molto ambizioso e davvero rivoluzionario, prevede la possibilità di produrre sostituti di teca cranica direttamente dalla Tac del paziente attraverso la stampa 3D. Si tratterà di tasselli delle stesse dimensioni della parte di teca mancante, ma soprattutto che ne dovranno rispettare fedelmente l’anatomia e la fisiologia. L’obiettivo è quello di permettere una rigenerazione ossea senza precedenti. Qui si sta completando la fase di messa a punto e standardizzazione. Entro alcuni mesi si prevede siano disponibili i prototipi. I primi impianti su pazienti sono attesi nel 2016.

La collaborazione tra un ente di ricerca e una struttura del territorio è resa possibile anche grazie a progetti finanziati dalla Regione Emilia-Romagna.

Tutori per Pronto soccorso

I tutori realizzati con la stampa 3D per essere applicati al Pronto soccorso del Rizzoli vengono stampati in piano e sono di tre differenti taglie. Successivamente vengono modellati sul polso del paziente. Peraltro, come spiega Massimo Moretti, fondatore di WASP, azienda con sede a Massa Lombarda (Ravenna) conosciuta in tutto il mondo, “stiamo sviluppando stampanti 3D con ugelli estrusori di maggiori dimensioni. Sarà quindi possibile, grazie all’inserimento di alcuni parametri dimensionali o a una vera e propria scansione 3D della mano del paziente, stampare tutori su misura e in tempi molto rapidi: 10-20 minuti. Si potrà così intervenire ogni volta direttamente sul posto, a seconda delle singole esigenze”.

Per arrivare ai tutori si è partiti da un modello studiato dal PiuLab del Politecnico di Milano, laboratorio che collabora con WASP nella ricerca. La scelta di utilizzare il Pla è dovuta principalmente al fatto che si tratta di materiale termoplastico a base di mais che viene estruso dalle stampanti fino a 180 gradi, ma a 60 gradi circa diventa già malleabile e deformabile. Il tutore stampato in piano, in seguito viene riscaldato in modo da essere modellato a seconda delle esigenze e infine raffreddato per mantenere la forma richiesta.

I tutori termoformabili non sono una novità nei Pronto soccorso. La novità è la stampa 3D, che permette di abbattere i costi di circa il 90%. Inoltre non è più necessario bendare il paziente. La struttura è particolarmente resistente, modellabile a seconda delle esigenze e perforabile, in modo tale da consentire la traspirazione.

Alla progettazione dei tutori ha contribuito direttamente, e con grande entusiasmo, il personale del Pronto soccorso del Rizzoli. Sono stati indispensabili i suggerimenti e le osservazioni di chi quotidianamente è a contatto con i pazienti. Alcune modifiche sono state apportate in corso d’opera, tra le quali l’inserimento di tre linee esterne che si possono eventualmente tagliare con le forbici, per potersi adeguare all’infinita variabilità di forma del polso di ogni individuo. Si trovano nel palmo della mano sotto le dita, attorno alla base del pollice, nel punto di chiusura verso l’avambraccio. La chiusura avviene con delle stringhe auto regolabili. Peraltro la possibilità di realizzare tutori “su misura” a breve renderà non più necessarie queste linee di taglio.

Un’evoluzione ulteriore è la possibilità di utilizzare una stampa in doppio materiale, con un Pla normale e un Pla conduttivo elettricamente. Questo consentirà di distribuire degli elettrodi nella struttura del tutore, in modo da poter effettuare un’elettrostimolazione (tens) o creare campi elettromagnetici che accelerino i processi di guarigione in caso di frattura.

3D PRINTING IN MEDICAL: THE FUTURE IS NOW
Lowering the cost of custom tutors. Revolutionary cranial implants.
The partnership between WASP and the Rizzoli Orthopedic Institute

Tutors for to make First Aid centers more functional, whose cost is drastically reduced, almost entirely eliminated. In the future, cranial implants that almost entirely reproduce the skull’s characteristics, with the goal of facilitating bone regeneration and favoring an extraordinary bio-integration. This is possible through the adoption of world leading 3D printing technology in the medical field.

The use of digital manufacturing in the health sector can radically modify patient care, making it economically accessible to all and implementing personalized therapies. The collaboration between WASP, a leading company in the 3D printing sector, and the Banca delle Cellule e del Tessuto Muscoloscheletrico (Bank of Cells and Muscular-Skeletal Tissue), of the Emilia Romagna Region, based within the Rizzoli Orthopedic Institute, is spawning projects to tear down walls that were considered untouchable until just a short time ago.

The first tutors for First aid produced by 3D printing are ready and will begin the experimental phase at the Rizzoli Institute. They will be used to treat contusions, sprains and even fractures. At first they will be used for the wrist area and they will be made of PLA, with a cost of about 2 euro instead of the current 30 euro. Furthermore they are perforated for transpiration, while also allowing electro-stimulation to favor the healing process. After the wrist the project is set to move on to other body parts, starting from the elbow and the knee.

Another ambitious and revolutionary project is related to the possibility of producing replacements for the cranial bone, directly from the patient’s CT scan data, using 3D printing. These will be 3D dowels of the same size as the missing bone parts, of which they will have to accurately mimic the anatomy and physiology. The goal is to facilitate an unprecedented bone regeneration. We are completing the development, testing and standardization phase. Within a few months we expect that the first prototypes will become available and that the first implants on patients may take place as early as 2016.

The partnership between a research institutions and a local structure is made possible in part through projects financed by the Emilia Romagna Region.

3D printed tutors for First Aid Centres

3D printed tutors are employed in Rizzoli’s First Aid center. Tutors are printed in three different sizes, after that they’re shaped on the patient’s wrist. Massimo Moretti, WASP’s founder, affirms “we’re developing 3D printers with bigger sizes and bigger nozzles. It will be possible – thanks to the addiction of several dimensional parameter or the patient hand’s scan, to print tailored tutors in a very short time: 10-20 minutes. In that way there will be the chance to operate live on the place, depending on the situations”.

To develope tutors we started from a prototype which was studied by PiuLab, an internal laboratory of Politecnico in Milan which collaborate with WASP in research. The choice of using PLA is because it is a thermoplastic material derivative of corn which is extruded at the temperature of 180°, but it is already malleable at 60°. The tutor is printed as it was flat, than it is heated and shaped according to the patient necessity and it is cooled down to keep the prearranged form.

Heal-shaped tutors are not new in the First Aid field. The real news is 3D print, which allows to reduce costs till 90%. Moreover, bandaging the patient is no longer needed. The structure is particulary resistant, malleable for the different needs and pierceable, so it consents transpiration.

Rizzoli’s First Aid centre staff has been indispensable for the developement of the project: we needed the advices of somebody who is near to the patients everyday.

Some revisions were made during construction, just like the integration of three external lines that can be cut with scissors, to make the tutors adaptable to every kind of wrist. These lines are in the palm of the hand under the fingers, around the toe base and in the closure point, in the foreharm. The closure is made by self-adjustable strings. The chance of realizing tailored tutors will make the cut lines no longer needed.

Another evolution is represented by the chance of a double material print, with a normal PLA and an electrical conductive one. This will permit to distribute electrons in the tutor’s structure, in that way it is possible to accomplish a tens, an electro stimulation or to create electromagnetic fields wich accelerate the healing process in case of fracture.

Fonte: WASP