Trattamento di pazienti pediatrici con gravi ustioni usando maschere facciali prodotte con la stampa 3D
Le situazioni in cui bambini o giovani subiscono traumi gravi sono estremamente drammatiche e quando si verificano il centro Romans Ferrari è senza dubbio un punto di riferimento per la degenza dei pazienti.
Il centro di riabilitazione pediatrica Romans Ferrari si trova vicino a Lione, in Francia, e offre cure a bambini e adolescenti che hanno subito traumi, danni cerebrali, tumori cerebrali, politrauma e ustioni gravi.
Il centro ha una vasta esperienza nel fornire trattamenti in caso di gravi ustioni al viso, anche mediante l'uso di maschere di compressione specializzate che riducono il rischio di complicanze e formazione di cicatrici. Tuttavia, il tradizionale sistema di produzione di queste maschere comportava un workflow poco agevole che poteva provocare disturbo post-traumatico da stress nei pazienti pediatrici.
Continua a leggere per scoprire come il centro Romans Ferrari ha sviluppato un nuovo workflow digitale per creare maschere di compressione personalizzate per il trattamento delle ustioni al viso usando la scansione 3D e la stampa 3D, grazie alla collaborazione di diversi team di medici, tecnici protesisti e ingegneri.
Come vengono trattate le ustioni gravi
Il centro Romans Ferrari accoglie bambini e adolescenti da tutta la Francia, provenienti da diversi ospedali presso i quali hanno ricevuto i trattamenti iniziali (primo soccorso, terapia intensiva). Il primo passo è quello di accogliere al più presto i pazienti seguendo un protocollo medico, per evitare complicanze legate alla formazione di cicatrici, come contratture cicatriziali e cicatrici ipertrofiche, che comportano l'aumento di volume e lo sviluppo di cicatrici spesse e fibrose.
L'obiettivo è epidermizzare le ferite il prima possibile in modo che non vi siano più ferite aperte che possano portare a infezioni, complicanze e squilibrio dei fluidi. Dopodiché ha inizio l'effettiva riabilitazione, che include il bendaggio della pelle con compressioni e sessioni di riabilitazione che uniscono, tra gli altri metodi, fisioterapia e docce filiformi.
Laura Weibel, paziente del centro Romans Ferrari, indossa una maschera facciale di compressione.
I dispositivi di compressione coadiuvano la maturazione e la guarigione delle cicatrici, evitando complicanze, migliorando la consistenza della cicatrice, rendendo più flessibile la pelle e aiutando il corpo a sviluppare, durante la crescita, cicatrici il cui aspetto e la cui consistenza siano il più gradevoli possibile.
Oltre alle tradizionali compressioni usate dalle unità per il trattamento delle ustioni di tutto il mondo, il team del Romans Ferrari ha sviluppato anche dispositivi personalizzati che includono interventi specializzati, chiamati dispositivi di crescita e maturazione (DMDG, Device of Maturation and Dermal Growth) dal centro, i quali consentono un trattamento più mirato a livello della cicatrice e una modalità di lavoro più minuziosa sulla progressione della cicatrice in termini di adesione ed elasticità al suo interno.
In passato, le maschere di compressione per le ustioni al viso erano realizzate a partire da calchi in gesso. L'orto-protesista creava uno stampo negativo con strisce di gesso, dalle quali costruiva un modello positivo che utilizzava per la termoformatura della maschera finale.
"Tale procedura richiedeva che i pazienti rimanessero immobili durante la realizzazione del calco in gesso, la cui durata era di circa mezz'ora. Questo può risultare difficile, soprattutto quando si ha a che fare con pazienti pediatrici, e può riattivare sintomi di disturbo post-traumatico da stress, dal momento che le bende sono tiepide e il paziente può trovare sgradevole il fatto di avvertire calore sul viso."
Sara Arias, Dottoressa in riabilitazione medica e fisica presso il centro Romans Ferrari
Invenzione di un workflow digitale per la creazione di maschere facciali di compressione
"La stampa 3D è stato un nostro sogno nel cassetto per molto tempo. Immaginavamo che una stampante 3D ci avrebbe consentito di produrre una maschera sulla base di un file digitalizzato senza dover neppure toccare i pazienti. Poi un giorno Jean-François Veauville, con il suo occhio ingegneristico, ci ha detto che dovevamo rivolgerci a un team di ingegneri."
Christophe Debat, direttore generale del centro Romans Ferrari
Jean-François Veauville, membro del consiglio d'amministrazione del centro Romans Ferrari, ha lavorato in passato a Tolosa come ingegnere aeronautico, con specializzazione in materiali compositi. Ha affidato agli studenti di ingegneria del centro di ricerca universitario École Centrale di Lione l'incarico di svolgere uno studio il cui obiettivo era comprendere se la stampa 3D potesse essere utilizzata per produrre la maschera direttamente o per migliorarne il processo di creazione.
Il nuovo workflow digitale ha inizio quando il team medico contrassegna i futuri punti degli interventi mirati e, in seguito, l'orto-protesista esegue una scansione 3D del viso del paziente.
Hanno analizzato diverse tecnologie di stampa 3D disponibili e hanno collaborato con fornitori di servizi per ordinare stampe di prova. In seguito a ricerche esaustive durate sei mesi, i risultati hanno mostrato che la stampa 3D può essere usata per produrre i calchi positivi che in passato erano realizzati in gesso.
Ma questa era solo una parte dello studio, poiché il team doveva trovare un modo di digitalizzare tutto il workflow. Il team di studenti ha poi messo in comunicazione Jean-François Veauville con 3DZ France, un rivenditore e integratore di attrezzature per la stampa 3D, che ha collaborato con il team del Romans Ferrari per trovare la soluzione migliore per ogni fase del workflow. Ciò prevedeva di riprodurre digitalmente, con elevata precisione, l'attuale processo manuale, trovare la giusta soluzione di stampa 3D per la creazione delle maschere e convalidare l'intero workflow.
L'orto-protesista usa una penna digitale per aggiungere con precisione al design i punti di intervento mirati prima di creare un modello 3D stampabile.
"La vera difficoltà è stata quella di capire cosa volessero i medici e di trasformare il gergo medico in lessico tecnico, poiché si tratta di due linguaggi diversi. Il primo obiettivo era dare sollievo ai giovani pazienti durante la procedura di acquisizione dei dati di scansione. Dopodiché, dovevamo trovare una soluzione che fosse facile da implementare e che il team medico potesse imparare velocemente."
Patrick Ferraris, amministratore delegato di 3DZ France
Il nuovo workflow comporta la scansione del viso dei pazienti con uno scanner 3D e l'uso di un software CAD per progettare una maschera sulla base di tale scansione. Prima della scansione, i medici contrassegnano sul viso i punti sui quali verranno utilizzati i dispositivi DMDG e l'orto-protesista usa una penna digitale per aggiungere con precisione al design questi dettagli incisi. La maschera viene quindi stampata in 3D su una stampante 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) Fuse 1 e utilizzata come stampo positivo per la termoformatura della maschera finale.
Le maschere vengono stampate in 3D su una stampante 3D SLS della serie Fuse.
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Poiché esternalizzare la produzione delle maschere è costoso e può richiedere diversi giorni, il centro era alla ricerca di una soluzione da poter implementare in-house. "La nostra struttura non riceve finanziamenti dal sistema sanitario nazionale per lo sviluppo di questo progetto. Possiamo lavorarvi grazie alle donazioni e al fatto che l'apparecchio Formlabs che ci è stato consigliato rientrava nelle nostre possibilità economiche", afferma Jean-François Veauville.
Più comfort e risultati migliori per i pazienti
"[Il nuovo workflow] è più veloce e più confortevole per i pazienti, che in questo modo non sentono le strisce di gesso sul viso. I risultati della stampa 3D sono sempre stati soddisfacenti. Un aspetto su cui abbiamo dovuto riflettere come team, in particolare per la formazione del team di orto-protesisti, è stata la modalità da adottare per collocare i dispositivi DMDG con sufficiente precisione. Questi apparati hanno forme differenti e devono essere posizionati con grande precisione sulla cicatrice, a seconda delle zone da trattare", afferma la dott.ssa Arias.
I dispositivi sono prodotti a mano su stampi realizzati in 3D in silicone, che vengono poi utilizzati come stampo positivo per la termoformatura della maschera finale su un foglio di plastica trasparente.
A seconda dell'entità delle lesioni e della riabilitazione necessaria, spesso i pazienti rimangono nel centro per oltre un anno. Durante questo periodo di tempo, vivono all'interno della struttura e proseguono gli studi. Partecipano anche a uscite di gruppo, assistono a concerti e si preparano al mondo esterno, poiché inizialmente può risultare difficile condurre la propria vita senza preoccuparsi degli sguardi altrui.
“I've been wearing it every day for over a year now. At first, it's a bit weird, it's not very pleasant, you want to take it off, and it feels a bit itchy. But after that, you get used to it and I can say that when I don't have it on, it almost pulls me, so I almost prefer to have the mask on. I feel that it has an effect on my skin, I really see the difference because a year ago my skin was not like this at all, I was redder, puffier, and much more rigid, so I feel that the mask really has positive effects.”
Laura Weibel, Patient, Centre Romans Ferrari
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Condivisione dell'innovazione affinché i pazienti di tutto il mondo possano ricevere un trattamento migliore
"Da quando abbiamo iniziato a utilizzare [il nuovo workflow] quasi un anno fa, abbiamo già prodotto più di cento maschere. Siamo in grado di produrre maschere di compressione che non era possibile fabbricare usando i metodi convenzionali. I nostri tecnici sono diventati esperti nell'utilizzo degli strumenti e delle procedure, e adesso producono questi dispositivi ogniqualvolta siano necessari."
Christophe Debat, direttore generale del centro Romans Ferrari
Attualmente il centro Romans Ferrari cura circa il 25% dei pazienti pediatrici con gravi ustioni in Francia e ha collaborato con medici sia in Francia sia in altri Paesi, come Italia e Giordania.
l team del Romans Ferrari ha trattato oltre 100 pazienti usando il nuovo workflow digitale e si augura di poter rendere disponibili le innovazioni sviluppate a un numero sempre maggiore di pazienti.
Grazie all'uso delle tecnologie digitali, è stato possibile fornire un trattamento anche a pazienti che non vivono a Lione. Il centro Romans Ferrari ha recentemente collaborato con l'organizzazione Medici Senza Frontiere in Giordania, dove i medici hanno sottoposto a scansione il viso di un paziente e inviato il file digitalizzato al centro di riabilitazione pediatrico. Il team ha così potuto produrre dispositivi di compressione in Francia e spedirli in Giordania.
"Grazie alla nostra vasta esperienza, aspiriamo a poter offrire questa tecnologia a tutti i pazienti, poiché i metodi e gli strumenti che produciamo sono unici e di gran lunga più efficienti di quelli disponibili altrove. L'idea è quella di trovare partner che mettano a disposizione gli scanner e dottori che progettino i dispositivi medici, che noi poi produrremo poi al prezzo di costo, cosicché anche altre persone possano trarre beneficio da questa innovazione."
Christophe Debat, direttore generale del centro Romans Ferrari
