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INTERVISTA. La nuova stampante di anatomia digitale J750 di Stratasys

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Stratasys presenterà in anteprima la sua nuova stampante di anatomia digitale J750 alla fiera Medica/COMPAMED a novembre a Düsseldorf

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È la prima stampante 3D di Stratasys progettata specificamente per il settore medicale. Con il lancio congiunto di tre nuovi materiali, sarà possibile produrre modelli vascolare e cardiovascolare ultra-realistici e funzionali da utilizzare per la formazione dei chirurghi e la verifica di nuovi dispositivi medici. Questi modelli stampati, ci ha spiegato Arnaud Toutain, Medical Manager di Stratasys EMEA, hanno molti vantaggi rispetto ai modelli tradizionali come animali, cadaveri o manichini in silicone

MedicalExpo e-magazine: Cosa ha scatenato l'idea di questa nuova stampante 3D appositamente progettata per il settore medicale?

Arnaud Toutain: Abbiamo iniziato nel mercato medico qualche anno fa, ma non direttamente. Eravamo in diversi mercati, tra cui quello aerospaziale e aeronautico, e avevamo stampanti progettate per quei mercati e poi ci siamo resi conto che potevano essere applicate molto bene anche nel mercato medicale. Ma all'inizio non erano progettati per il mercato medico. Questo è il caso, ad esempio, delle nostre stampanti 3D PolyJet serie J (vedi il nostro articolo) che ci permettono di realizzare modelli visivi piuttosto avanzati con colori, trasparenza, durezza, morbidezza, ecc. Con la J750 Digital Anatomy Printer, abbiamo la prima macchina progettata da zero fino alle specifiche per il mercato medicale. Questo per rispondere ad un'esigenza del mercato della simulazione in particolare.

Con questa nuova macchina, volevamo portare un mattone funzionale intero per ottenere risultati di simulazione il più possibile vicini a quelli che otterremmo se ci allenassimo su un essere umano"

ME e-mag: Qual è la principale innovazione di questa stampante?

Arnaud Toutain: Fino ad ora, abbiamo utilizzato stampanti che hanno permesso di realizzare modelli visivi, con colori e trasparenze bellissime per vedere, ad esempio, un tumore in un rene e come interagiva con i diversi vasi sanguigni. Ma non erano modelli funzionali, cioè se si voleva allenarsi su un modello renale con tumore si era in presenza di materiali duri e non si poteva simulare direttamente la procedura. Per alcune applicazioni, ci stavamo già avvicinando alla simulazione grazie ai nostri materiali morbidi che ci hanno permesso di costruire navi e di addestrarci su di esse. Era funzionale ma non era stato progettato per essere vicino alle caratteristiche dei tessuti umani. Così abbiamo potuto avere una differenza nella risposta meccanica di questi materiali che non corrispondeva esattamente a quella dei tessuti umani. Con questa nuova macchina, volevamo portare un intero componente funzionale per ottenere risultati di simulazione il più possibile vicini a quelli che si otterrebbero se ci addestrassimo su un essere umano.

ME e-mag: Quindi hai progettato nuovi materiali?

Arnaud Toutain: Sì, per raggiungere questo obiettivo abbiamo rilasciato tre nuovi materiali che saranno disponibili solo su questo tipo di macchina. Il primo -Matrix™ - è quello che utilizzeremo prima per tutto ciò che è vascolare e cardiaco; poi il BoneMatrix™ sarà utilizzato per tutte le applicazioni ossee; infine il GelMatrix™ sarà utilizzato come primo materiale di supporto. Ricordate, nella stampa 3D è necessario un materiale di supporto perché non è possibile stampare nel vuoto. Viene poi rimosso. Fino ad ora avevamo un materiale di supporto che abbiamo rimosso con un getto ad alta pressione, ma questa tecnica potrebbe essere un problema se stiamo stampando vasi sanguigni, ad esempio, perché il getto potrebbe causare lo scoppio del modello. Questo nuovo materiale di supporto è molto più fluido e resistente. Ci permette di rimuovere molto più facilmente il supporto sui modelli vascolari lunghi e di ridurre i diametri interni nell'intervallo di 1 mm senza dividere il modello. E' davvero qualcosa che non potevamo fare prima. Usiamo un'altra tecnica: un sistema di pulizia chiamato Stazione di pulizia dei vasi sanguigni che permette di pulire il materiale di supporto all'interno dei vasi sanguigni stampati in 3D senza la necessità di intervento umano.

La prima e principale applicazione è l'addestramento diretto dei chirurghi per impedire che si allenino su un paziente, un cadavere o un animale. Questo elimina tutti i vincoli dei modelli tradizionali"

MedicalExpo e-magazine: Questa nuova stampante utilizzerà anche i materiali che avete già in vostro possesso?

Arnaud Toutain: Sì, la nostra tecnologia Polyjet, che esiste da tempo, ci permette di stampare fino a sei materiali alla volta e di creare materiali digitali. Cioè, dai materiali di base saremo in grado di creare nuovi materiali, un po' come con una stampante 2D quando mescoliamo il ciano con il magenta per ottenere un altro colore. Per esempio, prenderemo il nostro materiale più duro e il nostro materiale più morbido e mescolandoli in proporzioni diverse otterremo durezze diverse. Questo è ciò che fa la nostra tecnologia PolyJet. Così ora con questa nuova stampante possiamo utilizzare tutti i materiali che già esistono e aggiungere i tre nuovi materiali. Da questo possiamo creare diverse miscele sia nella proporzione dei materiali che nella struttura di stampa a livello microscopico. Non stiamo andando a stampare qualcosa di piatto, stiamo andando a fare microstrutture per ottenere molti comportamenti diversi alla fine. Tutta la nostra tecnologia si basa su questo.

ME e-mag: Cosa si può stampare con questa nuova stampante?

Arnaud Toutain: Lo spirito di questo tipografo è che si sta evolvendo. Emergeremo così gradualmente dai "mattoni" che rappresentano grandi famiglie anatomiche. Per ora stiamo andando a lavorare su vascolare e cardiovascolare, questo è ciò che viene sviluppato per il rilascio della macchina. Poi abbiamo una road map sui nuovi blocchi che verranno rilasciati nel tempo. Il prossimo sarà la colonna vertebrale, poi aggiungeremo gli elementi gastrointestinali, poi i tessuti molli, ecc. E' in questo senso che possiamo dire che si tratta di una macchina in evoluzione. Probabilmente non creeremo nuovi materiali per questi prossimi blocchi, ma d'altra parte creeremo nuovi materiali digitali, nuovi mix per ottenere ciò che vogliamo.

ME e-mag: Quali sono le principali applicazioni di questa nuova stampante?

Arnaud Toutain: La prima e principale applicazione è la formazione diretta dei chirurghi in modo che non debbano allenarsi su un paziente, un cadavere o un animale. In questo modo si eliminano tutti i vincoli dei modelli tradizionali (vedi domanda seguente). Può essere utilizzata anche per la pianificazione operativa, proprio come le nostre altre stampanti PolyJet, ma la specificità di questa stampante è principalmente per la formazione.

Può anche essere utilizzato per tutti gli aspetti dello sviluppo del prodotto per verificare il comportamento di un dispositivo medico in condizioni quasi reali prima della sua immissione sul mercato. Facciamo un esempio: se un produttore di dispositivi medici sviluppa uno stent per applicazioni cardiovascolari, può stampare modelli vascolari per testare il proprio dispositivo medico fin dall'inizio. Può essere testato molto più spesso rispetto all'uso di un animale ed è molto meno restrittivo. E testando il dispositivo molto più spesso, l'azienda può sia accelerare il time-to-market, sia potenzialmente avere un dispositivo più ottimizzato.

Può anche essere utilizzato per tutti gli aspetti dello sviluppo del prodotto per verificare il comportamento di un dispositivo medico in condizioni quasi reali prima della sua immissione sul mercato. Facciamo un esempio: se un produttore di dispositivi medici svilupperà uno stent per applicazioni cardiovascolari; può stampare modelli vascolari per testare il proprio dispositivo medico fin dall'inizio"

Infine, un'altra applicazione è per Sales & Marketing perché i modelli creati con questa stampante possono essere presentati a conferenze per attrarre chirurghi che possono anche testarli in loco. È anche possibile formare i team di vendita di un'azienda in modo che possano vendere dispositivi medici con piena cognizione di causa.

ME e-mag: Quali sono i vantaggi di questi modelli rispetto ai modelli tradizionali come cadaveri, animali o manichini in silicone?

Arnaud Toutain: Tutti questi modelli tradizionali hanno i loro limiti. Un cadavere, ad esempio, non contiene tessuti viventi, è un tessuto secco, che non è più irrigato e non ha più la biomeccanica di un essere vivente. Inoltre, non sempre abbiamo la patologia che stiamo cercando. Se stai cercando di mettere uno stent su un aneurisma, devi trovare un corpo che ha un aneurisma. La stampante 3D consente di personalizzare come si desidera: se si desidera questa patologia è possibile stamparla. Su un cadavere, o anche su un animale, possiamo creare queste patologie, ma non corrisponderanno mai esattamente ad una patologia come si evolverebbe se si fosse verificata naturalmente, e questo comporta costi aggiuntivi perché qualcuno deve creare questa patologia

Anche i modelli in silicone hanno dei limiti perché spesso vengono acquistati da cataloghi, per cui c'è già un ritardo di diverse settimane per ottenerli. In aggiunta a questo, abbiamo accesso solo a ciò che è disponibile nel catalogo, quindi se stiamo cercando un'applicazione molto specifica con una strana patologia ci saranno meno possibilità di trovarla. L'altra cosa è che il silicone non riproduce le caratteristiche meccaniche dell'anatomia umana. Tuttavia, i modelli in silicone presentano vantaggi come il fatto che possono essere riutilizzati cento volte senza danneggiarli. Ma anche questo non è realistico, perché non è possibile operare cento volte il tessuto umano reale senza danneggiarlo. I nostri modelli sono un po' più distruttibili dei modelli in silicone, ma allo stesso tempo, il corpo umano è anche distruttibile....

Per quanto riguarda gli animali, per motivi etici sono sempre meno utilizzati. Inoltre, gli animali non funzionano esattamente come gli esseri umani e, anche in questo caso, non troviamo necessariamente la patologia che stiamo cercando. I nostri modelli 3D possono essere più costosi di un maiale, per esempio, ma se si considera che dobbiamo affittare un ambiente speciale e i servizi di un anestesista per intorpidire il maiale, in termini di tutti i costi inclusi i nostri modelli saranno più economici di una soluzione animale. Allo stesso modo, se si prova un dispositivo medico su un maiale e il giorno successivo si prova lo stesso dispositivo su un altro maiale, si possono ottenere risultati diversi e non si ha modo di sapere se proviene dal dispositivo o dal fatto che non era lo stesso maiale. Con i nostri modelli, essendo replicabili e sempre esattamente gli stessi, eliminiamo tutti gli errori e le incertezze dovute alle diverse anatomie.

ME e-mag: Quanto costano in media i modelli stampati in 3D realizzati con questa stampante?

Arnaud Toutain: Tutto dipende dal volume e dal modello stesso. Se stampiamo un piccolo modello vascolare può costare 100 euro in più.

ME e-mag: Quanto tempo ci vuole per ottenere uno di questi modelli 3D?

Arnaud Toutain: E 'veloce, la produzione stessa è di 10 a 20 ore massimo per i modelli molto grandi. Inoltre, la nostra stampante impiega lo stesso tempo per stampare uno o cinque modelli, perché la testina di stampa esegue la scansione del vassoio in ogni caso. Ciò che può richiedere tempo è l'intera catena digitale, cioè il design del modello.

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