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Diagnostica • Tecnologie di supporto • Terapia e Chirurgia

Il cervello nel palmo di una mano: il futuro della diagnostica è una nuova tecnica di stampa 3D

28 Giugno 2018
di Lorenzo Morelli
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Scritto da Lorenzo Morelli
Alexandra Golby stanno sviluppando un sistema che modellizzi, attraverso un’immagine 3D, il cervello di ogni persona in maniera così dettagliata da rendere visibili le relative connessioni cerebraliIn questo modo si andrebbero a ridurre le tempistiche dovute alla scelta dell’approccio da seguire per l’operazione, e a contribuire alla minimizzazione dell’invasività e del rischio ad essa associato.Allo stato attuale però, nella maggior parte dei casi, lo studio dell’operazione chirurgica è effettuato preliminarmente
  • Visualizzazione dei dati provenienti dal sistema di imaging diagnostico scelto (come Radiografia (RX), Risonanza Magnetica (RM), Tomografia Assiale Computerizzata (TAC));
  • Segmentazione (identificazione e riconoscimento) delle strutture anatomiche di interesse;
  • In caso di dati volumetrici, ricostruzione tridimensionale per ottenere una migliore comprensione della struttura anatomica (realizzazione dell’immagine 3D);
Lo studio basato su questi sistemi non permette quindi di avere alcuna esperienza diversa da quella visiva della struttura di interesse, quando sono invece le informazioni tattili ad essere fondamentali nelle operazioni chirurgiche, soprattutto riferite alla zona cerebrale

Come dare “corpo” all’immagine diagnostica?

Utilizzare la stampa 3D per realizzare un modello fisico della zona anatomica, e dunque stabilire una strategia pre-operatoria o diagnostica, risulta essere una soluzione vantaggiosa sia per il chirurgo che per il paziente stesso. Questo è anche quello che ha pensato Steven Keating dottorando alla Wyss, al quale a 26 anni era stato rimosso un tumore delle dimensioni di una pallina da baseball a livello cerebrale. Si è accorto però che la stampa effettuata era proibitiva non solo in termini economici, ma anche in termini di tempistiche di realizzazione
Ahmed HosnyJames Weaveruna nuova tecnica di stampa 3D in grado di convertire più rapidamente le immagini di risonanza magnetica, e con un grado di precisione elevato

Il “bitmap”: una nuova strada verso l’uso della stampa 3D nella pratica clinica

“segmentazione” il software dell’elaboratore dunque convertirà velocemente le regioni in pixel neri o bianchi, i quali potranno assumere varie tonalità di grigi (valore di soglia) a seconda della superfice da rappresentare.
mesh superficialiL’innovazione sta nella stampa attraverso bitmap retinati, un formato di file digitale in cui ogni pixel di un’immagine acquisita in scala di grigi, viene convertito in una serie di pixel in bianco e nero, dove la densità dei pixel neri è ciò che definisce le diverse sfumature di grigio.I bitmap consentono quindi a una stampante 3D di stampare immagini medicali complesse (sezione per sezione) utilizzando solo un gel, e conservando tutte le caratteristiche dei dati originali, con maggiore accuratezza e velocità

Come avviene la stampa?

Stratasyssistema di prototipazione rapida a produzione additivaslicingslices fettesliceslice
si riescono a creare modelli con ogni tipo di forma e cavità interna, in tempi relativamente brevi, dell’ordine di grandezza delle ore; con l’utilizzo dei bitmap come formato digitale, si è ridotto drasticamente il tempo di costruzione del modello
Il nostro approccio non solo consente di mantenere elevati livelli di dettaglio e di essere stampati in modelli medici, ma consente anche di risparmiare una quantità enorme di tempo e denaro. La segmentazione manuale di una TAC di un piede umano sano, con tutte le sue strutture ossee interne, midollo osseo, tendini, muscoli, tessuti molli e pelle, per esempio, può richiedere più di 30 ore, anche da un professionista addestrato: noi eravamo in grado di farlo in meno di un’ora. – James Weaver

Le possibili applicazioni

questa nuova tecnica di prototipazione risulta così essere utile in neurochirurgia, chirurgia cardiovascolare e nella diagnosticaKeating e il suo team sperano che il loro metodo contribuisca a rendere la stampa 3D uno strumento più praticabile per esami e diagnosi di routine, educazione del paziente e comprensione del corpo umanoOpen Biomedical Initiative. Tra i progetti open source più recenti, c’è BOB una incubatrice neonatale stampata in 3D che si pone come soluzione per combattere l’elevato tasso di mortalità infantile
La stampa 3D rappresenta quindi una soluzione concreta per la diagnostica di base e chirurgica: un ulteriore passo verso un futuro che garantisca la salute, a tutti.
Bibliografia e approfondimenti:
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Informazioni autore

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Lorenzo Morelli

Laureato in Ingegneria Clinica presso l'università "La Sapienza" di Roma e specializzato nell'ambito dell'Health Technology Management dei dispositivi medici. Ambiti di interesse: dispositivi diagnostici e tecnologie chirurgiche innovative.

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