Ortopedia

Artroprotesi del ginocchio personalizzate con stampa 3D e intelligenza artificiale

REJOINT, produttore italiano di protesi ortopediche, ha introdotto il concetto di “mass customization” e personalizzazione della terapia, attraverso una combinazione di Additive Manufacturing (AM), tecnologia Electron Beam Melting (EBM) e analisi computerizzata dei dati intra e post operatori collezionati attraverso wearables sensorizzati e connessi IoT.

Un’artroprotesi specifica per ciascun paziente

Il mercato delle artroprotesi di ginocchio è stimato attorno ai cinque milioni di pezzi, a livello mondiale. Nei Paesi avanzati il numero degli interventi è di 150 ogni 100.000 abitanti, con punte che possono arrivare fino a 250 in paesi come Austria e Svizzera. L’incremento più rilevante (7%) si osserva nella fascia di pazienti sotto i 64 anni.

Fino a poco tempo fa, il mercato delle artroprotesi offriva soltanto protesi seriali, con una gamma limitata di dimensioni. Il corretto e preciso dimensionamento e posizionamento è uno dei fattori critici per la riuscita di questo tipo di intervento, ormai routinario dal punto di vista medico, ma pur sempre delicato sotto il profilo della riuscita.

Le articolazioni del ginocchio devono sostenere costantemente carichi che possono raggiungere il livello di oltre 300 chilogrammi e gli impianti possono provocare dolori e infiammazioni. Per il paziente, sovra o sottodimensionamenti si traducono in una permanente consapevolezza di portare un’articolazione artificiale, oltre alla possibilità di decadimento muscolare e legamentoso.

 

Tecnologie di AM e personalizzazione basata sui dati

La REJOINT di Bologna, fondata nel 2015 da un team di persone con pluriennale esperienza nel settore ortopedico, è entrata recentemente nel mercato delle artroprotesi del ginocchio. L’azienda punta all’innovazione offrendo una soluzione medicale personalizzata e sia l’AM che l’Intelligenza Artificiale (IA) fanno parte integrante della sua strategia di crescita.

“In fatto di Additive Manufacturing, siamo stati inizialmente incerti sulla soluzione ottimale per atroprotesi personalizzate in cromo-cobalto, ed abbiamo valutato sia la tecnologia DMLM, sia l’EBM”, afferma Gian Guido Riva, CEO di Rejoint. “In realtà, entrambe le modalità offrono un buon livello di risoluzione e di qualità, ma alla fine abbiamo optato per il sistema Arcam EBM Q10plus. La nostra scelta è stata soprattutto basata sulla conoscenza e sul supporto applicativo che GE Additive ci ha potuto fornire, attraverso un professionista del suo team in Italia. Al momento, la nostra rimane l’unica tecnologia per protesi di ginocchio in Cromo Cobalto basata su AM, certificata ed introdotta sul mercato,” aggiunge.

Per produrre la protesi in AM, REJOINT inizia dalla modellazione 3D, fornita dalla TAC del paziente. Gli algoritmi della IA analizzano le immagini e individuano poi la taglia più adatta per il caso specifico confrontando l’anatomia unica del paziente con diverse migliaia di taglie protesiche, ognuna con altrettante variabili dimensionali in specifiche aree dell’impianto.

Al chirurgo viene quindi proposta la configurazione ottimale, sia per posizionare i componenti protesici, sia per simulare l’operazione. Questa analisi forma la base per produrre la protesi e gli strumenti “patient specific” allo scopo di pianificare l’intervento, che viene realizzato con il supporto di strumenti di Computer Aided Surgery.

“Disponendo di tutti questi dati, ci siamo resi conto che potevamo collegarli con le informazioni registrate nel corso dell’intervento. E, a loro volta, tali dati avrebbero potuto essere ulteriormente valorizzati, se avessimo potuto raccogliere, tramite dispositivi indossabili (come fasce e calze sensorizzate), le misurazioni, sia pre, sia post-intervento, su come il paziente carica l’arto o piega il ginocchio, fino alla compilazione dei questionari di valutazione post-operatoria” continua Riva.

“Entro il 2022, avremo a disposizione i dati completi di migliaia di casi”, prosegue Riva, “e questo ci fornirà un patrimonio di informazioni applicative senza eguali, in fatto di completezza, nel nostro settore. Benché si vendano milioni di pezzi, non hanno praticamente informazioni su quello che accade dopo la vendita”.

Sviluppi futuri

REJOINT è in fase di certificazione US Food & Drug Administration, che le consentirà l’accesso al mercato statunitense, che rappresenta il 62% del mercato mondiale dei medical device ortopedici e più del 70% del valore globale della protesica di ginocchio.

REJOINT sta inoltre lavorando insieme a GE Additive per abbassare i costi di produzione legati alle polveri, concentrandosi sulla riduzione dei tempi di ciclo e l’ottimizzazione dei parametri, anche attraverso lo sviluppo del controllo in remoto delle stazioni di produzione. Un altro obiettivo è di usare l’intelligenza artificiale per prendere automaticamente decisioni relative alla qualità dei pezzi realizzati in AM. Questo potrebbe riguardare l’interruzione della stampa quando determinate caratteristiche non vengono soddisfatte, in base all’analisi fotografica.

“Ma l’elemento chiave è quello di un rapporto sempre più stretto e diretto tra azienda e paziente. Questo permetterà di aumentare ulteriormente il grado di soddisfazione post-operatoria. Siamo all’inizio di una rivoluzione nel campo delle protesi del ginocchio. Il lavoro di REJOINT nell’adozione dell’AM ci permetterà di offrire procedure altamente personalizzate e maggiori livelli di soddisfazione a lungo termine del paziente”, conclude Riva.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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