La stampa 3D al servizio della salute

UN COLLEGAMENTO SEGNATO DALL’INTEGRAZIONE DELLA RICERCA

Lynxter, da diversi anni, ha proseguito la sua partnership con l’Università di Parigi (ex Paris Diderot) al servizio della salute. Un’associazione basata sulla collaborazione e su forti legami sia nella formazione che nella ricerca. L’Università di Parigi è specializzata in un approccio multidisciplinare alla ricerca e alla formazione sanitaria con le sue componenti di Medicina, Odontoiatria, Scienze Farmaceutiche, Maieutica e Scienze infermieristiche, nonché le scienze umane e sociali e le scienze in tutta la loro diversità.

Le applicazioni della stampa 3D per il settore sanitario sono numerose: formazione chirurgica, simulazione didattica, dosaggio farmaceutico, supporto nello sviluppo di dispositivi medici, ecc. e nuovi materiali, come il silicone “medical grade”, consentono lo sviluppo di nuove soluzioni.

L’Health Simulation Center è un centro di simulazione in Francia dotato di una Lynxter S600D e di due teste portautensili, FIL33 e LIQ21. Ciò gli consente di impegnarsi in una ricerca costante e partecipa a importanti progressi nell’attuale settore sanitario utilizzando la stampa 3D. Inizialmente, all’interno di questo centro di simulazione è stata sviluppata l’attività “Modellazione 3D e stampa di organi normali e patologici” per rispondere in pratica ad un problema di locali a standard COP21 senza un settore di trattamento dei rifiuti biologici su fondi europei FESR.
È importante notare che questa stampante ha partecipato attivamente alla creazione di visiere protettive per gli operatori sanitari durante la prima ondata dell’epidemia di COVID19 nel consorzio 3D4care (di docenti-ricercatori dell’Università di Parigi e della Centrale SupElec Engineering School)

LA S600D DEL CENTRO DI SIMULAZIONE SANITARIA DELL’UNIVERSITÀ DI PARIGI

Secondo Vincent Lemarteleur, ricercatore e docente all’Università di Parigi, ci sono due tecniche principali per utilizzare la stampa 3D al loro servizio: gli utensili e la stampa diretta.

L’addestramento al campionamento nasofaringeo o alla simulazione dell’estrazione di un corpo estraneo sono esempi specifici di queste tecniche precise e delicate, rese possibili grazie alla stampa 3D.

Per produrre, testare e progettare tutte queste applicazioni vengono utilizzati diversi materiali, sia rigidi (PLA, compositi cellulosici), flessibili (TPU, PVA, Istroflex) che liquidi (silicone 30 shore A e 30 shore 00). La versatilità dell’S600D e la sua modularità sono risorse preziose per realizzare una così ampia varietà di progetti e partecipare a progressi rivoluzionari nel campo medico.

FOCUS SULL’ADDESTRAMENTO DEL CAMPIONAMENTO NASOFARINGEO MEDIANTE IL SIMULATORE 3D

La crisi del Covid-19 ha sollevato molti interrogativi nel mondo della medicina. Uno di questi consisteva nel testare la popolazione per misurare la progressione delle curve epidemiche e garantire una rapida gestione dei pazienti.

Il simulatore nasofaringeo si è rivelato una soluzione didattica innovativa e idonea per la formazione del personale medico, consentendo di rispondere concretamente a queste due problematiche:

– Come migliorare l’affidabilità del campionamento e il comfort del paziente, quando è impensabile allenarsi su quest’ultimo?
– Come formare in modo rapido e massiccio gli operatori sanitari nelle città e negli ospedali?

L’affidabilità dei test è importante nel controllo della pandemia. Molti caregiver hanno scoperto durante questa pandemia un gesto tecnico che non avevano eseguito o poco prima: il tampone viene introdotto verso l’alto, nell’asse della narice e non in orizzontale.

A causa della mancanza di pratica, il prelievo del campione è complesso da eseguire, aumentando il rischio di falsi negativi. È stato inoltre necessario formare persone che non erano precedentemente autorizzate a prelevare questi campioni, come vigili del fuoco, badanti, soccorritori, ecc.

La stampa 3D di un simulatore si è rivelata la soluzione ideale per formare in modo rapido e massiccio il personale sanitario e migliorare così l’affidabilità del campionamento nel rispetto del benessere delle persone testate.

PERCHE’ USARE LA STAMPA 3D?

Oltre al supporto tecnico offerto dalla Lynxter S600D, e dalla stampa 3D in generale, nella ricerca fondamentale dell’università, ci sono molti vantaggi umani come:

– Preparazione e formazione su interventi con poche o rare occorrenze in chirurgia
– Pratiche più regolari e potenziale riduzione del rischio di complicanze post-operatorie
– Gestione delle situazioni stressanti
– Visualizzazione delle patologie
– Produzione di piccole serie che consentono la ripetizione dell’intervento chirurgico in tutta sicurezza, il più vicino possibile a chirurghi esperti del settore.

Inoltre, vi sono vantaggi economici significativi, come costi di scala ridotti e sviluppo iterativo, che consentono di accelerare la ricerca e di aumentare rapidamente il numero di professionisti formati.

La simulazione nel campo della salute è diventata uno strumento importante nella formazione degli operatori sanitari. I vincoli finanziari ed etici sono fattori chiave nell’esplorazione delle possibilità educative della stampa 3D. Nuovi miglioramenti nella generalizzazione della modellazione 3D basata sui dati di imaging medico possono ridurre queste limitazioni, consentendo ai professionisti di stampare direttamente gli organi a un costo inferiore senza strumenti specifici aggiuntivi (es. stampi, controforme, ecc.).

UN ESEMPIO DI APPLICAZIONE: UN SIMULATORE DI PIELOPLASTICA PEDIATRICA

L’obiettivo generale di questa catena di acquisizione-modellazione-stampa 3D è rendere accessibile una tecnica chirurgica o un gesto preciso o raro e ripeterlo in tutta sicurezza.

In questo studio, l’obiettivo è duplice: progettare e stampare principalmente un simulatore economico ed ecologico che rappresenti il ​​tratto urinario superiore con varianti anatomiche anormali. Richiedono un intervento chirurgico complesso, che richiede un addestramento rigoroso, fedele alla vera chirurgia nell’uomo.

Si tratta di uno studio condotto da esperti chirurghi (1), utilizzando il processo di stampa 3D per progettare, realizzare e valutare un simulatore dedicato alla pieloplastica: tecnica chirurgica per il drenaggio del percorso escretore tra i reni e la vescica. In procedure come la pieloplastica la complessità della curva di apprendimento è principalmente dovuta alle difficoltà nell’acquisizione dell’abilità di suturazione.

Utilizzando software open source e CAD, sono stati creati modelli 3D di parenchima renale, pelvi renale e uretra. La stampante 3D S600D è stata utilizzata per la prototipazione fisica del modello delle vie urinarie superiori grazie alla sua capacità di estrusione (da 2 a 3 materiali). Questo dispositivo renale è stato elaborato e stampato utilizzando materiali polimerici flessibili (TPU). Il materiale PVA è stato utilizzato per stampare i componenti per renderli sezionabili e consentire di valutarne l’uso nell’educazione chirurgica. Alcuni dei materiali di stampa utilizzati sono biodegradabili e non sono stati utilizzati solventi nocivi per la post-elaborazione delle parti stampate o per la pulizia delle macchine.

La valutazione dello studio si concentra su tre elementi: penetrazione dell’ago, slittamento del filo e forza di taglio. La forza della sutura per la pelvi renale e l’uretra è positiva, così come la manipolazione e la mobilità. La principale differenza identificata era una differenza di allungamento tra il materiale PVA e il tessuto biologico effettivo.

Simulatore di pieloplastica nella sua forma definitiva e posizionamento del modello.

È quindi possibile generare e stampare modelli del tratto urinario dall’imaging del paziente utilizzando prodotti di facile utilizzo e rispettosi dell’ambiente che possono essere utilizzati efficacemente nella formazione chirurgica. Il simulatore è in grado di riprodurre le sensazioni associate ai movimenti chirurgici ad un costo inferiore. I modelli di stampa 3D possono offrire nuove opportunità per simulare cure specifiche per diversi campi chirurgici e per democratizzare la pratica.

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(1) Vincent Lemarteleur, Matthieu Peycelon, Jean-Louis Sablayrolles, Patrick Plaisance, Alaa El-Ghoneimi e Pierre-François Ceccaldi Risorse: Journal of Surgical Education – Volume 00 – 06.2020 Vincent Lemarteleur – Health Simulation Center, Università di Parigi