Stratasys ha migliorato la sua stampante J750 per consentire la stampa di modelli ossei ultra realistici, che possono essere utilizzati nella formazione e nella ricerca biomedica. La stampante può ora imitare strutture ossee porose, tessuto fibrotico e legamenti in modo che i professionisti medici possano creare modelli che si comportano proprio come l’osso umano. L’azienda ha fatto molto affidamento sulla ricerca clinica per migliorare il proprio prodotto.
La stampante Digital Anatomy è stata introdotta per la prima volta un anno fa, con un focus iniziale sull’imitazione dei tessuti cardiologici molli, come cuori e vasi sanguigni, utilizzando un potente software Digital Anatomy 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 formare professionisti medici sui nuovi dispositivi. Il materiale BoneMatrix con le funzionalità software avanzate estende questi vantaggi alle applicazioni ortopediche.
Nonostante l’elevata domanda di modelli ossei, le opzioni di modelli tradizionali presentano gravi carenze. L’industria medica ha tradizionalmente utilizzato ossa umane da cadaveri o soluzioni di stampa 3D, che si sono dimostrate inadeguate. L’osso umano è costoso, difficile da ottenere e difficile da acquisire con le precise caratteristiche patologiche necessarie, come i tumori o che riflettano età diverse. Anche i modelli ossei fabbricati in serie mancano di quelle caratteristiche specifiche del paziente e altre soluzioni di stampa 3D tradizionali sono bio-meccanicamente irrealistiche. Al contrario, sia che si inserisca una vite, che si fori o si seghi un osso, i professionisti medici possono aspettarsi un feedback tattile dai modelli di Digital Anatomy molto realistico e ogni modello può essere creato da una scansione del paziente reale.
I modelli di cranio e colonna vertebrale stampati in 3D per seminari di formazione per medici consentono ai medici di praticare il taglio e la perforazione delle ossa, ha detto un direttore medico di un ospedale per bambini 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’. Ridurrà i tempi chirurgici, diminuirà morbilità e mortalità e ci aiuterà a ridurre il tempo di anestesia, che è meglio per lo sviluppo del cervello”.
Sebbene la stampante 3D sia essa stessa una tecnologia all’avanguardia, è il software Digital Anatomy che sblocca la potenza della stampante. Più di 100 preset sofisticati sono stati sviluppati e perfezionati in anni di test 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 diversi gradi di rigidità. La struttura più densa dell’osso del cranio è differenziata dalle ossa generali. Le ossa lunghe possono essere stampate con quantità variabili di midollo. Diverse combinazioni di materiali vengono prodotte a livello di voxel 3D per garantire le giuste proprietà bio-meccaniche.
I ricercatori del Computational Mechanics and Experimental Biomechanics Lab dell’Università di Tel Aviv hanno condotto una valutazione clinica delle caratteristiche dei modelli ossei che sono stati stampati in 3D sul sistema Digital Anatomy, concentrandosi in particolare sulla precisione con cui hanno replicato la forza di estrazione della vite e la coppia motrice utilizzando corticale e viti da spongiosa. 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 di cadavere umano.
Un secondo studio condotto quest’anno dai ricercatori del Laboratorio di scienza e ingegneria dei materiali del Technion Institute of Technology in Israele ha dimostrato l’accuratezza meccanica dei modelli di colonna vertebrale stampati in 3D rispetto alle spine di cadavere. Lo studio è stato in grado di dimostrare che i modelli stampati in 3D di vertebre lombari rappresentavano accuratamente la gamma di movimento rispetto alla letteratura pubblicata sulle spine umane.
