I modelli 3D di simulazione ossea stanno rivoluzionando la formazione medica, la pianificazione chirurgica, la ricerca e lo sviluppo di dispositivi medici fornendo a medici, ricercatori e ingegneri repliche delle strutture scheletriche realistiche e specifiche per ciascun paziente.
La produzione in-house di modelli di simulazione ossea offre una serie di vantaggi rispetto ai metodi tradizionali che utilizzano ossa di cadavere o modelli generici esternalizzati, ovvero costi ridotti, tempi di attesa più brevi e la possibilità di creare geometrie personalizzate o specifiche per il paziente.
Per scegliere i materiali più simili alle ossa tra la nostra ampia gamma di prodotti, abbiamo raccolto feedback dettagliati di otto collaboratori clinici e alcuni loro colleghi con una vasta esperienza di taglio/foratura dell'osso.
- Ogni collaboratore ha ricevuto una serie di modelli ossei basati sulle scansioni dei propri pazienti e stampati in una serie di materiali diversi.
- I collaboratori hanno eseguito le procedure standard su questi modelli, tra cui il taglio e la foratura con trapani per ossa, seghe e alesatori.
- I feedback qualitativi sono stati raccolti tramite videochiamata, mentre quelli quantitativi tramite una matrice di punteggio che comprendeva una serie di qualità simili alle ossa.
- I materiali consigliati sono stati ottenuti in base al punteggio complessivo delle prestazioni e questi risultati sono stati supportati da feedback qualitativi.
Due materiali, BioMed Durable Resin e Rigid 4000 Resin, sono attualmente consigliati per i modelli di simulazione ossea. Scarica l'intera guida sull'utilizzo della stampa 3D stereolitografica (SLA) per la produzione in-house di modelli anatomici simili alle ossa destinati al taglio e alla foratura, e scopri la procedura dettagliata passo dopo passo.
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Siamo qui per aiutarti a raggiungere i tuoi obiettivi, che si tratti di stampare strumenti chirurgici su misura per i pazienti o di creare il prototipo di un dispositivo medico cardiaco. Il team Formlabs Medical è composto da specialisti e specialiste che sanno esattamente come assisterti per soddisfare le necessità della tua azienda.
Cos'è un modello di simulazione ossea?
I modelli di simulazione ossea sono modelli anatomici funzionali che presentano proprietà meccaniche simili a un osso reale quando vengono tagliati o forati. Questi modelli sono spesso utilizzati in ambito medico per la pratica e la formazione chirurgica. A volte vengono creati sulla base di scansioni del paziente per modellare l'anatomia associata a un caso chirurgico specifico. In questi casi, i modelli vengono utilizzati dai medici per esercitarsi in un determinato approccio prima dell'operazione vera e propria e possono anche essere sterilizzati per l'ingresso in sala operatoria con il chirurgo. In altri casi, i modelli di simulazione ossea possono essere utilizzati dagli sviluppatori di dispositivi medici per testare l'adattabilità e il funzionamento degli strumenti di interfaccia ossea, come modelli e guide di taglio.
Modelli per la pratica delle osteotomie nasali, stampati in Rigid 4000 Resin e polimerizzati senza calore (a sinistra) e in BioMed Durable Resin (a destra), per gentile concessione della dott.ssa Lauren Schlegel del Beth Israel Deaconess Medical Center.
Modello della colonna vertebrale stampato in Rigid 4000 Resin e polimerizzato senza calore.
Scelta del materiale giusto per la stampa 3D di modelli di simulazione ossea
Il materiale da noi consigliato per la stampa 3D di modelli di simulazione ossea è la BioMed Durable Resin: un materiale trasparente sviluppato per applicazioni biocompatibili che richiedono resistenza a urti, rottura e abrasione. Nonostante sia trasparente, la BioMed Durable Resin si è classificata al primo posto per prestazioni meccaniche simili a quelle dell'osso. Alcuni tester hanno addirittura dichiarato di preferire la trasparenza del materiale rispetto ai modelli ossei opachi standard, perché permette di visualizzare meglio la procedura che si sta praticando. La radiopacità della BioMed Durable Resin è di circa 84 HU, inferiore a quella della maggior parte delle ossa, ma comunque visibile alla TAC. Le parti stampate in BioMed Durable Resin possono essere sterilizzate e sono quindi adatte all'uso in sala operatoria per la pianificazione chirurgica.
"La BioMed Durable è un connubio perfetto tra la poca resistenza che le ossa più sottili offrono e le fratture realistiche sotto pressione. Insieme all'ottima stampabilità, questo è il materiale ideale per la simulazione medica".
Dott.ssa Lauren Schlegel, MD, Centro Medico Beth Israel Deaconess
La nostra seconda scelta per i modelli di simulazione ossea è la Rigid 4000 Resin polimerizzata senza calore. La Rigid 4000 Resin non ha ottenuto lo stesso punteggio della BioMed Durable Resin per quanto riguarda la somiglianza meccanica con l'osso, ma è rimasta comunque in testa alla classifica. Questo materiale era particolarmente interessante per i tester che volevano modelli opachi. La polimerizzazione senza calore permette all'utente di differenziare le proprietà meccaniche esterne del modello da quelle interne, nel tentativo di simulare meglio le differenze meccaniche tra osso spugnoso e osso compatto. La radiopacità della Rigid 4000 Resin è di 341 HU, che rientra nell'intervallo dell'osso spongioso.
Maggiori informazioni sulla procedura utilizzata per determinare questi valori di radiopacità sono disponibili qui.
| BioMed Durable Resin | Rigid 4000 Resin* | |
|---|---|---|
| Prestazioni meccaniche | ★★★★★ | ★★★☆☆ |
| Somiglianza visiva con l'osso | ☆☆☆☆☆ | ★★★★☆ |
| Radiopacità simile all'osso | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ |
| Biocompatibilità | ✔ | ✘ |
| Sterilizzazione | ✔ | ✘ |
* Per la produzione di questi modelli, la Rigid 4000 Resin viene polimerizzata senza calore. Per le istruzioni complete sulla polimerizzazione post-stampa, scarica l'apposita guida.
Modelli anatomici di simulazione ossea stampati in Rigid 4000 Resin polimerizzata senza calore (a sinistra) e in BioMed Durable Resin (a destra).
"La BioMed Durable di Formlabs è la mia resina preferita per creare modelli simili alle ossa. La chiarezza di questo materiale è ciò che trovo più utile nei casi clinici, in quanto permette di identificare facilmente tutti i punti di riferimento anatomici vitali in preparazione all'intervento. Nel mio studio, La BioMed Durable viene utilizzata anche per l'insegnamento e la formazione, offrendo ai principianti la piena visibilità delle strutture importanti che si incontrano durante le procedure."
Desmond Tan BVSc (Hons), DACVS-SA, Alfred Veterinary Orthopedics
Campioni di resine BioMed
Ogni campione realizzato con una resina BioMed presenta design goffrati e incisi, sezioni di taglio con spessori di 0,5-2,0 mm, nonché informazioni normative specifiche di tale resina.
Resine biocompatibili Formlabs: guida completa alla scelta dei materiali più adatti
Questo whitepaper confronta i materiali biocompatibili presenti nel nostro catalogo per guidare l'utente nella scelta di quello più idoneo per le sue applicazioni mediche.
Progettazione e stampa di modelli di simulazione ossea passo per passo
Segmentazione dell'anatomia ossea basata su una scansione del paziente utilizzando Materialise Mimics Innovation Suite.
Progettazione
Esegui una TAC, RM o un'immagine ecografica 3D dell'anatomia ossea di interesse e segmentala utilizzando il tuo software di segmentazione preferito. Alcuni modelli di ossa potrebbero richiedere ulteriori modifiche per essere stampati con successo. In alcuni casi, potrebbe essere necessario aggiungere dei fori per il drenaggio o ispessire le aree più deboli. Assicurati che il modello finito aderisca alle linee guida di progettazione di Formlabs per le stampanti della serie Form 4, Form 3/3B o Form 3L/3BL.
Esempio di orientamento preferibile per una parte lunga. L'angolo inclinato permette alla stampa di essere in gran parte autoportante, con una conseguente diminuzione della densità dei supporti e la possibilità di inserire più parti sulla piattaforma di stampa. Il modello è stato gentilmente concesso dal dottor Desmond Tan dell'Alfred Veterinary Orthopedics tramite Alogus Innovation.
Stampa
Importa il tuo file in PreForm. Imposta la stampa orientandola, aggiungendo i supporti e posizionando le parti sulla piattaforma di stampa. Se necessario, è possibile aggiungere gli identificatori del paziente sulla base o sulla parte prima di inviare il lavoro alla stampante.
Avvertenza: ai fini della piena conformità e biocompatibilità, la BioMed Durable Resin richiede l'uso di una piattaforma di stampa e di un serbatoio resina dedicati. La piena conformità e la biocompatibilità potrebbero non essere necessarie per tutte le applicazioni di simulazione ossea.
Modello di osso iliaco stampato in Rigid 4000 Resin sulla Form 4B.
Post-elaborazione
Dopo la stampa, rimuovi la parte dalla piattaforma di stampa e lavala nella Form Wash o nella Form Wash L. Rimuovi i supporti, lava di nuovo la parte e lasciala asciugare prima di passare alle istruzioni per la polimerizzazione. Consulta il whitepaper per i tempi di polimerizzazione post-stampa per ottenere prestazioni meccaniche più simili a quelle delle ossa.
Avvertenza: ai fini della piena conformità e biocompatibilità, la BioMed Durable Resin richiede una Form Wash o Form Wash L dedicata. Utilizza la Form Wash o Form Wash L solo con altre resine biocompatibili di Formlabs.
Biocompatibilità e sterilizzazione
La BioMed Durable Resin è un materiale conforme alla norma ISO 10993 e certificato Classe VI USP. Viene prodotto in una struttura dotata di certificazione ISO 13485 e registrata presso l'Agenzia per gli alimenti e i medicinali degli Stati Uniti (FDA). Può essere usato in applicazioni destinate al contatto a lungo termine con la pelle e con le membrane mucose (>30 giorni) e per dispositivi di comunicazione esterna destinati al contatto a breve termine con tessuti/ossa/dentina (≤24 ore). La BioMed Durable Resin può essere sterilizzata con i metodi di sterilizzazione a vapore, a raggi gamma, a ossido di etilene ed eBeam. Le linee guida e i risultati della sterilizzazione della BioMed Durable Resin sono disponibili su richiesta.
La Rigid 4000 Resin è un materiale ingegneristico standard e non è stato sviluppato per applicazioni mediche specifiche. Infatti, questa resina non è stata testata per la biocompatibilità e attualmente non dispone di linee guida per la sterilizzazione/disinfezione.
Sterilizzazione di modelli stampati in 3D con STERIS e Formlabs
Sebbene la sterilizzazione delle parti stampate in 3D sia un passo importante da prendere in considerazione, le informazioni pertinenti possono essere difficili da reperire. Scopri di più su come vengono utilizzate le parti stampate in 3D da STERIS, fornitore leader di prodotti per la prevenzione delle infezioni e altri prodotti procedurali.
Avvia la stampa 3D in-house
I modelli di simulazione ossea offrono vantaggi per la formazione e l'istruzione medica, la pianificazione chirurgica, la ricerca e lo sviluppo di dispositivi medici. La stampa 3D in-house di modelli di simulazione ossea è meno costosa, più veloce e personalizzabile rispetto all'utilizzo di ossa di cadavere o di modelli generici esternalizzati. Grazie all'opzione dei modelli sterilizzabili, i modelli di simulazione ossea possono anche essere portati in sala operatoria per consultazione durante l'intervento.
Scarica il manuale operativo completo per saperne di più o esplora la Form 4B per iniziare a stampare. Parla con i nostri esperti per scoprire di più su come la stampa 3D può aiutarti a raggiungere i tuoi obiettivi.
