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La stampa 3D alla chirurgia intracranica

By Febbraio 6, 2023Ottobre 5th, 2023Case study, Formlabs, stampa 3D

Negli ultimi anni, l’evoluzione della tecnologia intravascolare ha contribuito a ridurre la necessità di interventi chirurgici invasivi per la cura di aneurismi cerebrali.

Per i casi più gravi, in cui la chirurgia intracranica è assolutamente necessaria, la stampa 3D è stata adottata come strumento di guida per ridurre i rischi e migliorare i risultati.

Uno dei chirurghi leader del settore, Sahin Hanalioglu, del Dipartimento di Neurochirurgia dell’Università di Hacettepe, è stato un pioniere nell’utilizzo di modelli 3D.

Problema:

Un paziente ha un aneurisma cerebrale, ossia una malformazione vascolare, di dimensioni notevoli. Se un aneurisma dei vasi cerebrali si rompe, rischia di causare un’emorragia cerebrale o essere fonte di embolia.

Soluzione:

Gli aneurismi nascono normalmente in profondità all’interno del cervello e se si vuole raggiungerli sono necessarie tecniche microchirurgiche che dividano accuratamente le fessure cerebrali e i corridoi naturali, sezionando circonferenzialmente.

Alla fine, l’aneurisma verrà escluso dalla circolazione mediante clipping.

Un metodo convenzionale rispetto alla stampa 3D

Tradizionalmente, i chirurghi cerebrali utilizzano immagini di TC o RM per immaginare la relazione tridimensionale della malattia nella loro mente.

Ora, con la tecnologia di stampa 3D e la simulazione 3D, i medici possono facilmente vedere l’anatomia tangibile sia sullo schermo, che su un modello stampato in 3D.

Nonostante i miglioramenti nelle tecnologie di simulazione visiva 3D, molti chirurghi ricercano il tocco fisico su un modello customizzato.

I modelli multistrato, segmentati e totalmente integrati di Btech possono essere d’aiuto nelle craniotomie, dove i chirurghi devono forare il cranio e rimuoverne una sezione per creare una “finestra chirurgica”, senza danneggiare il tessuto sottostante.

Questo modello unico non solo consente ai chirurghi di visualizzare, ma li aiuta anche a simulare l’intervento, individuando anticipatamente vantaggi e svantaggi delle differenti tecniche chirurgiche.

“Non ci saranno sorprese durante l'intervento, si può provare tutto prima dell'operazione.
Questo è fondamentale per il mio studio e per molti chirurghi con cui parlo.”

Sahin HanaliogluChirurgo del Dipartimento di Neurochirurgia dell'Università di Hacettepe

I modelli stampati in 3D sono fondamentali anche nella formazione.

“Questi modelli stampati in 3D ci aiutano a simulare l'intervento con gli specializzandi, gli studenti e altri colleghi.
Un modello 3D diventa così essenziale per la formazione degli studenti di medicina o dei giovani neurochirurghi, con cui discutere dell'intervento.”

Sahin HanaliogluChirurgo del Dipartimento di Neurochirurgia dell'Università di Hacettepe
chirurgia

Come creare modelli 3D

Btech ha utilizzato il software Materialise (Mimics) per la modellazione e la simulazione, e il file finale è esportato in formato .stl o .obj.

Anche il chirurgo può essere coinvolto e contribuire alla messa a punto del file digitale finale da stampare.

In effetti, nonostante l’alta risoluzione delle tecniche di imaging, un parere “umano” è essenziale per sistemi così complessi!

Le prospettive del paziente

Un paziente di 55 anni che presentava delle crisi è stato analizzato prima con l’imaging cerebrale tramite TAC e risonanza magnetica.

Le immagini hanno rivelato una massa di 1,5cm nella fessura sylviana sinistra tra i lobi frontali e temporali del cervello, che è stata confermata essere un aneurisma gigante trombizzato.

Quando si trova un trombo all’interno di un aneurisma, i trombi rischiano di muoversi verso le arterie distali, bloccandole e causando un ictus.

In una situazione così critica, che richiede un intervento chirurgico urgente, l’uso di un modello 3D aiuta il medico a immaginare e a fare pratica, nonché il malato a sentirsi a suo agio con l’idea di affrontare un intervento.

Come si vede nella simulazione digitale, è possibile modificare diverse caratteristiche del modello digitale e simulare l’intervento finale.

Il modello consente ai dottori di vedere la relazione dei rami principali sotto il cervello e il clipping simulato prima dell’intervento, in modo che le informazioni visive siano facilmente accessibili durante l’intervento, rendendo le procedure efficienti.

Sfide e considerazioni:

Le caratteristiche che Hanalioglu considera essenziali in una stampante 3D sono:

a. La capacità di stampare materiali sia duri che morbidi. I suoi modelli, infatti, contengono sia il cranio che le arterie;

b. La risoluzione delle componenti. Maggiore è la risoluzione, più è fedele la simulazione dell’intervento;

c. I costi. Devono essere ragionevoli a singola unità.

Stampa 3D, test su cadaveri e pianificazione chirurgica

Le istituzioni utilizzano sempre di più modelli creati in 3D per colmare eventuali lacune di conoscenza a basso costo.

Di fronte a tanti studenti, insegnare individualmente tramite dimostrazione su cadaveri diventa infattibile.

Pertanto, sia i modelli 3D che il test su cadaveri dovrebbero essere utilizzati in sinergia per fornire il massimo valore nella formazione medica.

“I cadaveri possono essere usati per l'istruzione di base, poi le prove di processo più dettagliate possono essere fatte con modelli fisici stampati in 3D.
Naturalmente, a seconda del livello degli studenti di medicina, i dettagli del modello stampato in 3D possono essere adattati.
Per esempio, colorare le varie parti del modello può essere utile per gli studenti più giovani.”

Sahin HanaliogluChirurgo del Dipartimento di Neurochirurgia dell'Università di Hacettepe
intracranica

Il vantaggio di lavorare su un modello 3D è che il cervello è trasparente e l’aneurisma e i vasi sotto il lobo temporale e frontale del cervello sono facilmente visibili.

Il modello stampato in 3D può aiutare i chirurghi a standardizzare la posizione dell’aneurisma e la craniotomia.

Sebbene i modelli 3D consentano di regolare e segmentare virtualmente, manca il feedback tattile.

I materiali usati per i modelli 3D

In questo modello stampato in 3D, i vasi cerebrali, i tessuti e l’anatomia del cranio sono stati acquisiti tramite imaging.

La resina Durable è stata utilizzata per creare i modelli ossei, mentre la resina Elastic 50A per i tessuti e i vasi cerebrali.

La resina Elastic 50A ha ottime caratteristiche elastomeriche e riesce a imitare in maniera ottimale il tessuto arterioso.

Inoltre, la possibilità di colorare la Elastic 50A consente ai medici e ai loro studenti di identificare con maggiore sicurezza le varie componenti.

I modelli sono stati stampati sulla Formlabs Form 3, che è stata recentemente sostituita dalla nuova Form 3B+.

“Negli ultimi anni i materiali sono stati migliorati.
Sono molto più simili alle arterie.
C'è ancora margine di miglioramento, ma la sensazione è migliore.”

Sahin HanaliogluChirurgo del Dipartimento di Neurochirurgia dell'Università di Hacettepe

Trovi l’articolo originale su blog di Formlabs.

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