Strumenti per la chirurgia veterinaria realizzati in 3D

La Michigan State University College of Veterinary Medicine è una clinica aperta a pazienti di tutte le forme, dimensioni e specie. Ciò significa che ogni giorno è diverso per la dott.ssa Danielle Marturello, veterinaria, specialista, chirurgo veterinario e professore aggiunto di chirurgia ortopedica dei piccoli animali. Alcuni giorni è in clinica a visitare cani e gatti con fratture ossee, malformazioni scheletriche o rotture dei legamenti. Altri giorni è in sala operatoria per salvare questi pazienti e aiutarli a rimettersi completamente.

In ortopedia veterinaria, i medici devono memorizzare la composizione e la struttura di numerosi sistemi scheletrici. Per aiutare la sua équipe a visualizzare, pianificare ed eseguire interventi chirurgici complessi, la dott.ssa Marturello usa una flotta di stampanti stereolitografiche (SLA) Formlabs per creare dime chirurgiche e modelli 3D dettagliati a partire dai dati di imaging. Grazie alla varietà di materiali disponibili, le stampanti consentono anche di realizzare strumenti didattici per studenti di veterinaria, tirocinanti e specializzandi, migliorando i risultati chirurgici e l'esperienza educativa offerta dalla MSU.

L'ortopedia veterinaria, così come quella umana, si basa molto sulla qualità delle immagini. La dott.ssa Marturello richiede sempre almeno una radiografia ogni volta che visita un paziente. Poi, a seconda della complessità del caso e della necessità o meno di un modello 3D, richiede anche una TAC. Tuttavia, gli animali, a differenza delle persone, non sono in grado di comunicare il punto o il grado di dolore. Per questo motivo, ai fini della diagnosi e del trattamento, l'imaging e la modellazione ad alta risoluzione, oltre che una visita medica approfondita, sono fondamentali. 

"L'imaging è indispensabile nella nostra professione. In tutta onestà, non potremmo lavorare facendone a meno, sia nella fase di pianificazione di un intervento chirurgico che quando dobbiamo controllare che l'impianto sia al posto giusto dopo un'operazione", dice Marturello.

Le immagini e i modelli vengono utilizzati per esaminare diverse patologie, quali fratture causate da incidenti automobilistici o anomalie strutturali delle ossa, che ne impediscono la normale funzionalità e l'ampiezza del movimento. L'équipe della dott.ssa Marturello realizzerà modelli di ossa con le stampanti Form 3 o Form 3L utilizzando la White Resin, in modo da studiare la patologia e fare delle prove dell'intervento in anticipo. 

"Dobbiamo assicurarci di pianificare tutto in anticipo, in modo da capire se le soluzioni che abbiamo ideato funzioneranno davvero. Inoltre, possiamo pre-sagomare gli impianti sul modello di uno specifico osso, sterilizzarli e usare l'impianto durante l'intervento, risparmiando tempo mentre il paziente è sotto anestesia", dice Marturello.

Un caso particolarmente complicato è stato quello di un cane con la tibia fratturata, in un punto molto vicino al ginocchio. Dal momento che la frattura era molto vicina all'articolazione, era difficile vedere con i raggi X la reale entità del danno. La dott.ssa Marturello ha stampato la tibia fratturata sulla Form 3 utilizzando la White Resin e ha poi sterilizzato i modelli rendendoli sicuri per la sala operatoria.

La dott.ssa Marturello ha dichiarato: "Una volta in sala operatoria, abbiamo avuto la possibilità di ruotare l'osso per avere un'idea tridimensionale più tangibile della frattura. È molto importante per noi, perché con l'approccio chirurgico tradizionale riusciamo a vedere solo un lato. Avere quell'osso stampato, per via dell'angolo della frattura, è stato di grande aiuto e, sebbene si trattasse di un caso particolarmente difficile, il cane è stato bravissimo. Aiuta davvero a portare la chirurgia a un livello successivo".

Un altro caso particolare è stato quello di un cane con una frattura che non era guarita in maniera corretta e non si era saldata, e che quindi impediva all'animale di camminare bene. Dal momento che era molto vicina a un'articolazione, la dott.ssa Marturello ha dovuto fare ricorso alla fissazione esterna, ma a causa della posizione della frattura, i perni che di solito si utilizzano per fissare l'impianto all'osso non andavano bene. Di conseguenza, la dottoressa ha scelto di inserire una componente circolare e si è esercitata prima su un osso stampato, posizionando il supporto ibrido sul modello prima che il cane arrivasse in clinica. 
 

"Una volta provato il fissatore sull'osso stampato, è stato tutto più veloce. Ho potuto studiare per bene il supporto in anticipo, e durante l'intervento ho semplicemente riprodotto quello che avevo fatto sul modello. Quindi è stato tutto più semplice", dice Marturello.

L'utilizzo di modelli stampati in 3D in medicina umana ha lo scopo di informare i pazienti sulla propria patologia o sull'intervento, aiutandoli a capire meglio e riducendo l'ansia per operazioni complesse. L'équipe della dott.ssa Marturello non può spiegare ai propri pazienti cosa accadrà, ma i modelli stampati in 3D sono molto utili per illustrare i dettagli delle operazioni ai proprietari degli animali domestici. 

"Per mostrare a un padrone un intervento di deformità angolare, abbiamo preso una sega, l'abbiamo portata nella stanza e abbiamo eseguito l'intervento sul modello stampato. Questo ci ha fatto guadagnare la loro fiducia: sono riusciti a capire meglio e ci hanno dato il consenso per l'intervento."

La funzione didattica di questi modelli vale anche per gli specializzandi e gli studenti di veterinaria che assistono e osservano il lavoro clinico e gli interventi chirurgici. La dott.ssa Marturello crea ossa e simula interventi chirurgici per i suoi studenti, tirocinanti e specializzandi, per consentire loro di fare pratica e acquisire competenze tecniche.

"I modelli sono costosi e si deteriorano, ed è difficile reperire dei cadaveri, mentre l'immagine 3D di un caso complesso non è soggetta a tali problematiche. Quindi, non appena un modello si usura per via del suo utilizzo, basta stamparne un altro appena ci serve."

Dato che è una delle poche persone nella scuola veterinaria a utilizzare la stampa 3D, la dott.ssa Marturello viene chiamata anche da altri dipartimenti per i casi che presentano sfide di imaging o di tipo interventistico. Utilizzando le stampanti Form 3, Form 3B e Form 3L, può stampare modelli di tumori e organi con la Clear Resin o la White Resin per aiutare altri chirurghi a ideare le modalità di rimozione della patologia. 

"Ci piace l'affidabilità. Le stampe non falliscono mai. Le stampanti SLA producono modelli più belli a vedersi rispetto alle FDM, quindi, soprattutto quando le usiamo per parlare ai proprietari di animali, avere modelli belli da vedere è molto importante. Abbiamo iniziato con la Form 2 e continuiamo con la Form 3, la Form 3B e la Form 3L. Siamo molto soddisfatti della loro precisione."