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torace stampato in 3D per la formazione

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Ingegneri e medici dell'Università Otto von Guericke di Magdeburgo hanno sviluppato congiuntamente un modello educativo e formativo per le operazioni nella cavità toracica umana.

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In futuro, il modello, che è stato creato da dati reali del paziente utilizzando una stampante 3D, sarà utilizzato sia nell'insegnamento degli studenti che nella chirurgia toracica come modello realistico di formazione per i chirurghi. Inoltre, sarà anche possibile utilizzarlo nella formazione del personale infermieristico o per l'istruzione nel settore della tecnologia medica, secondo il professor Dr. med. Thorsten Walles, primario di chirurgia toracica all'ospedale universitario di Magdeburgo e coiniziatore del progetto "Magdeburg Thorax Model".

"Le operazioni ai polmoni, per esempio, sono interventi tecnicamente molto complessi", spiega il chirurgo. "Nella chirurgia mininvasiva, la gabbia toracica rappresenta una sfida particolare per il team di trattamento grazie alla sua armatura ossea composta da costole, sterno e spina dorsale e agli organi interni delicati e altamente sensibili che protegge", spiega il professor Dr. med. Thorsten Walles, primario di chirurgia toracica all'ospedale universitario di Magdeburgo. "La chirurgia toracica minimamente invasiva richiede quindi particolari abilità psicomotorie dei chirurghi, che devono essere apprese al di fuori della sala operatoria. Fino ad ora, c'è stata una scarsità di buoni modelli per questo"

Secondo Walles, si stima che in Germania abbiano luogo annualmente circa 50.000 operazioni ai polmoni. Non da ultimo a causa del persistente aumento dei casi di cancro ai polmoni, questo numero aumenta ulteriormente ogni anno. "Grazie agli sviluppi tecnici degli ultimi anni, oggi molti interventi diagnostici e circa il 30 per cento degli interventi alla gabbia toracica più grandi che comportano la rimozione di intere sezioni dei polmoni possono già essere eseguiti come operazioni keyhole in modo minimamente invasivo." L'obiettivo dei chirurghi toracici è quello di poter offrire una procedura minimamente invasiva al maggior numero possibile di pazienti. Questo dovrebbe - tra l'altro - essere facilitato in futuro dall'uso crescente di robot chirurgici. Per i chirurghi toracici questo significa che hanno bisogno di imparare e formarsi in nuove procedure chirurgiche in modo da poterle poi utilizzare in modo sicuro con i loro pazienti.

Il cosiddetto "Modello del torace di Magdeburgo", sviluppato per scopi di formazione dal professor Walles e dagli ingegneri dell'Istituto di tecnologia dei processi e gestione della qualità dell'Università, ricrea accuratamente la situazione spaziale nella gabbia toracica umana. Un prototipo è stato generato dai dati anonimi dei pazienti ed è quindi una copia 1:1 di una gabbia toracica umana.

"Siamo stati felici di accettare la sfida che ci è stata lanciata dal Lung Center dell'Università", spiega Fabian Laufer, assistente di ricerca nell'Istituto di tecnologia dei processi e gestione della qualità nella facoltà di ingegneria meccanica. Il giovane accademico e il suo team hanno ricevuto dati anonimi di pazienti da immagini ottenute da scansioni CT presso l'ospedale universitario. Questo è stato computerizzato, elaborato utilizzando una varietà di programmi software, analizzato e una stampante 3D convenzionale è stata poi alimentata con i parametri del modello che sono stati derivati. Successivamente, è stato stampato un modello della cassa toracica di circa 50 x 40 centimetri utilizzando un tipo di plastica resistente (PETG). Questo può essere disinfettato e può anche essere integrato con modelli degli organi della cavità toracica. Il modello è completato da una robusta copertura esterna che replica con precisione lo strato di muscoli e tessuti molli di un paziente ed è stato prodotto in collaborazione con il team di studenti UMD Racing dell'Università. Secondo il professor Walles, questo dettaglio esterno è importante:

"Nella chirurgia robotica ci sono degli standard per le vie di accesso ai polmoni e agli altri organi della cavità toracica, ma questi devono essere insegnati e imparati. Finora, questo è stato fatto utilizzando modelli per la chirurgia addominale. Ma sono molto imprecisi", dice il medico. "Quello che ci mancava era un modello che rappresentasse la situazione nella gabbia toracica in modo naturale, con le costole ostruite e gli organi interni al loro posto" Con modelli come questo, in futuro sarà possibile effettuare la formazione, sia nell'insegnamento e nell'educazione che nella pratica clinica quotidiana, e standardizzare l'acquisizione dei processi chirurgici. "I giovani chirurghi avranno la loro curva di apprendimento alle spalle prima di entrare in contatto con i pazienti, e i chirurghi esperti otterranno un ulteriore margine per sviluppare nuovi approcci operativi"

Il modello è già stato presentato al pubblico in occasione di fiere mediche specializzate e ha incontrato un'accoglienza molto calorosa, secondo Walles. Alcune aziende iniziali vorrebbero già utilizzarlo per la dimostrazione della tecnologia medica o per la formazione pratica dei loro impianti. Altri modelli sono già in fase di pianificazione congiunta da parte dei medici e degli ingegneri. "Per le varie sfide chirurgicamente significative, in futuro vogliamo anche sviluppare versioni più piccole "femminili" e "giovanili" del modello della cassa toracica", spiega Fabian Laufer. "Sulla base del processo di produzione additiva utilizzato, in futuro sarà possibile prendere in considerazione ulteriori requisiti individuali del cliente potrebbe nella realizzazione di funzioni e caratteristiche specifiche."