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La stampa 3D nella formazione dei medici specializzandi

Uno studio condotto dal dipartimento di neurochirurgia dell'Università di Vanderbilt ha dimostrato che utilizzando modelli di spine dorsali stampati in 3D gli specializzandi hanno avuto la possibilità di fare pratica su un simulatore e migliorare di oltre,

Sempre più istituti accademici si servono di aule virtuali, e il costo dei modelli di simulazione stampati in 3D in base ai dati di TAC e risonanza magnetica di pazienti specifici è calato di alcuni dollari per parte. Per questo motivo, sempre più programmi post-accademici hanno la possibilità di creare modelli dettagliati e personalizzati per i pazienti, in modo da ottimizzare la formazione degli specializzandi sia a casa che in aula. La stampa 3D in-house sta aiutando gli ospedali a raggiungere l’obiettivo di formare i chirurghi di domani usando una tecnologia testata e all'avanguardia.

In questo articolo parleremo dell’uso della stampa 3D per migliorare la formazione dei medici specializzandi. 

La formazione dei medici specializzandi

Tradizionalmente la formazione dei medici ha sempre previsto un periodo di apprendistato. Una volta completato il percorso accademico, gli studenti cominciano la specializzazione. Questo periodo di formazione è sempre stato molto impegnativo. Un tempo il lavoro era così totalizzante da costringere i medici a vivere tra le mura dell'ospedale. Questo metodo tradizionale di apprendistato intensivo spesso richiedeva agli specializzandi di dedicare alla propria formazione quasi 100 ore la settimana, per un periodo dai tre ai sette anni, spesso a discapito della propria salute e vita privata. Tutto questo è cambiato nel 1984, in seguito al caso mediatico relativo a un errore commesso da due specializzandi sfiniti dalle troppe ore di lavoro, e costato la vita a uno studente del liceo. Da quel momento è stato stabilito l'orario di servizio, cioè il numero di ore di lavoro settimanale degli specializzandi, che non può essere superato.

Orario di servizio degli specializzandi: ottimizzazione delle risorse

La riduzione dell'orario di servizio degli specializzandi è stata necessaria ad alleggerire il carico di lavoro dei medici così da assicurare un tempo di riposo adeguato tra un turno e l'altro, ma le restrizioni hanno determinato anche un importante calo del tempo complessivo che gli specializzandi trascorrono in ospedale a imparare in modo diretto come operare e prendersi cura dei pazienti. Di conseguenza i programmi di specializzazione hanno dovuto adottare metodi più efficienti per formare la prossima generazione di chirurghi. Oggi gli specializzandi non hanno tempo da perdere: devono trarre il massimo dalle ore che passano in ospedale, perché hanno meno tempo per esercitarsi rispetto ai loro predecessori. 

La stampa 3D per migliorare la formazione dei medici specializzandi

Gli ospedali accademici di tutti gli Stati Uniti hanno cercato soluzioni per contribuire a migliorare la formazione dei medici specializzandi. A questo scopo alcuni programmi hanno aggiunto lezioni teoriche o simulazioni in realtà virtuale, molti altri hanno scelto di incrementare l'uso di strumenti pratici. La chirurgia è la specializzazione "pratica" per eccellenza: i chirurghi infatti formulano le diagnosi in base ai sintomi o all'imaging, poi risolvono il problema in sala operatoria. Data questa forte componente "pratica", in molti programmi di formazione è stata impiegata la stampa 3D per fare sì che gli specializzandi in chirurgia potessero esercitarsi in modo più efficace.

A wide variety of patient-specific models.

Modelli stampati in 3D su misura per i pazienti per la formazione degli specializzandi

Come si può facilmente intuire, la chirurgia cerebrale può essere molto complessa. Lo è soprattutto quando si ha a che fare con l'area alla base del cranio: è qui che sono situate molte delle strutture più importanti della testa, come i vasi sanguigni che servono il cervello e alcuni nervi molto delicati. Quando insorgono tumori in quest'area, possono coinvolgere i vasi sanguigni e i nervi o alterare la loro normale anatomia. Neurochirurghi di diverse istituzioni, tra cui Stanford, l'Università di Pittsburgh e Johns Hopkins, hanno cercato di migliorare la sicurezza delle operazioni alla base del cranio grazie alla stampa 3D1. Un recente studio pubblicato dal gruppo illustra l'esperimento di usare la stampa 3D per programmare quattro diverse operazioni con un costo delle materie prime tra i 3 e i 41 $ per intervento. La conclusione degli autori in base alle loro esperienze è che i modelli stampati in 3D personalizzati su pazienti specifici sono stati utili non sono per la pianificazione chirurgica ma anche per l'utilizzo durante le operazioni, perché aiutano a capire meglio l'anatomia del tumore che viene rimosso. I neurochirurghi aggiungono che “I modelli stampati in 3D su misura per i pazienti specifici possono essere usati per migliorare la comprensione di particolari approcci e di specifiche conformazioni anatomiche"1.

3D printed parts can be dyed and painted to further enhance medical education.

I medici hanno utilizzato la stampa 3D con successo non solo nell'ambito delle resezioni neurochirurgiche, ma anche per spiegare determinati concetti durante l'insegnamento agli specializzandi. L'uso di strumenti di insegnamento stampati in 3D può essere implementato già durante il percorso di laurea, poiché è dimostrato che gli studenti apprendono più facilmente con l'uso di strumenti integrativi. Ad esempio la cheiloschisi o la palatoschisi sono anomalie congenite che possono essere difficili da visualizzare per gli studenti. Per testare l'efficacia dei modelli stampati in 3D nell'ambito della formazione, un gruppo di ricercatori ha confrontato i risultati dello stesso test effettuato da due classi: una aveva avuto accesso ai modelli stampati in 3D, l'altra no2. Sulla base dei 67 studenti coinvolti nell'esperimento si può dire che l'ausilio di modelli stampati in 3D abbia migliorato i risultati di oltre il 30% (p = 0,038). 

Stampa 3D per la simulazione e la pianificazione preoperatoria da parte degli specializzandi

L'uso forse più interessante della stampa 3D nella formazione medica è la creazione di simulatori o di modelli realizzati su misura per pazienti specifici, che consentono ai medici di simulare un determinato intervento prima di eseguirlo realmente. Uno studio condotto dal dipartimento di neurochirurgia dell'Università di Vanderbilt ha dimostrato che utilizzando modelli di spine dorsali stampati in 3D gli specializzandi hanno avuto la possibilità di fare pratica su un simulatore e migliorare di oltre il 60% la loro capacità di posizionare la strumentazione spinale3. Innanzitutto gli autori hanno fatto esercitare gli specializzandi a posizionare la strumentazione, poi hanno fornito un breve riepilogo sulle tecniche di posizionamento appropriate e infine hanno fatto ripetere l'operazione agli specializzandi. Gli autori hanno sottolineato la convenienza dei simulatori stampati in 3D: il costo del materiale necessario a stampare ciascun simulatore varia tra i 5 e i 12 $. 

In Brasile un gruppo di chirurghi endovascolari ha valutato l'impatto di praticare l’intervento su un aneurisma aortico endovascolare su un simulatore stampato in 3D realizzato su misura per un paziente specifico, prima di eseguire l'intervento reale4. Sono stati creati due gruppi: uno utilizzava i simulatori stampati in 3D e l'altro seguiva la normale procedura. Il medici che si sono esercitati hanno dichiarato che non solo questa procedura li rendeva più sicuri di sé prima di praticare l'operazione, ma che l'uso dei modelli stampati in 3D era associato a una riduzione di quasi il 30% del tempo totale della procedura e della quantità di raggi X utilizzati, nonché a una riduzione del colorante di contrasto impiegato. Questa applicazione della stampa 3D in una situazione reale nella formazione dei chirurghi non ha soltanto comportato miglioramenti soggettivi nella sicurezza di ciascun medico, ma anche miglioramenti oggettivi e tangibili nei risultati legati alla sicurezza dei pazienti, influendo su fattori come l'uso di raggi X e di colorante di contrasto, nonché sul tempo totale della procedura.

A 3D printed pancreas model c/o Drs. Decker and Ford, USF Health

Conclusione e riferimenti

La formazione di chirurghi competenti e tecnicamente preparati è della massima importanza per garantire che la qualità del servizio sanitario resti elevata negli Stati Uniti e in tutto il mondo. In passato medici e chirurghi acquisivano le loro competenze anche trascorrendo moltissime ore in ospedale. Con la loro presenza costante in reparto potevano imparare dai loro mentori come eseguire interventi in modo sicuro e come prendersi cura dei pazienti. 

Oggi il modello di formazione è cambiato: l'orario di servizio degli specializzandi ha subito restrizioni che limitano il tempo di apprendimento in ospedale. Con questa riduzione del tempo totale trascorso a contatto diretto con i pazienti, gli ospedali universitari stanno sondando altri metodi di apprendimento che si servono della stampa 3D, ad esempio simulatori chirurgici o modelli realizzati su misura per pazienti specifici, in modo da integrare il tempo di pratica degli specializzandi. L'applicazione di questi metodi è stata accolta con grande entusiasmo e ha dimostrato un impatto significativo e quantificabile sull'apprendimento degli specializzandi. Con la crescente diffusione delle aule virtuali, i modelli di simulazione a basso costo possono anche essere di supporto alla formazione a distanza di studenti e tirocinanti.

 

Riferimenti

  1. Panesar SS, Magnetta M, Mukherjee D, et al. Patient-specific 3-dimensionally printed models for neurosurgical planning and education. Neurosurg Focus. 2019;47(6):E12.
  2. AlAli AB, Griffin MF, Calonge WM, Butler PE. Evaluating the Use of Cleft Lip and Palate 3D-Printed Models as a Teaching Aid. J Surg Educ. 2018;75(1):200-208.
  3. Bow H, Zuckerman SL, Griffith B, et al. A 3D-Printed Simulator and Teaching Module for Placing S2-Alar-Iliac Screws. Oper Neurosurg. 2019;18(3):339-346.
  4. Torres IO, De Luccia N. A simulator for training in endovascular aneurysm repair: The use of three dimensional printers. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2017;54(2):247-253.