La nuova stampante 3D di WASP stampa PEEK per uso medico da pellet

La sanità è stata una branca di applicazioni per la fabbricazione additiva sin dall'inizio. Questo settore ci sta mostrando come la stampa 3D può migliorare in modo tangibile la nostra vita, ma anche sfidare ogni nuova tecnologia e stimolare l'innovazione.

Stampa 3D di PEEK da pellet

In questo contesto, WASP è orgogliosa di svelare i risultati del suo lavoro sulla stampa di PEEK di qualità medica da pellet con una nuova linea di stampanti 3D: la linea Delta WASP TECH.

La stampa di PEEK per uso medico consente di realizzare protesi da progetti digitali con un materiale che offre prestazioni ineguagliabili a un costo relativamente basso; questo può rivoluzionare il campo degli impianti.

L'idea di stampare le protesi in PEEK da pellet è nata dalla lunga ricerca condotta con il Dr. Villiam Dallolio sulla creazione di protesi craniche con stampanti 3D.

I test mostrano come la resistenza della protesi sia eccezionale e con una straordinaria leggerezza. La protesi dopo la stampa può anche essere lavorata con ricottura a 200 °C nel forno per migliorare ulteriormente le prestazioni meccaniche.

Per il futuro WASP sta lavorando al sistema completo di software, stampante 3D e materiale per produrre la protesi dalla TC del paziente in tutto il mondo.

Un altro passo avanti verso un mondo in cui la tecnologia soddisfa i bisogni umani fondamentali: la filosofia di WASP.

by Giulio Buscaroli

Storia di una protesi stampata in 3D

CAD Ortopedia ci racconta come ha stampato una protesi per il sig. P

Oggi vi presentiamo un caso studio del gruppo WASP Med, il lavoro di CAD Ortopedia con un paziente amputato amputato alla gamba.
Il lavoro è un esempio interessante di tecnica ibrida tradizionale-digitale nella creazione di una protesi.

Situazione del paziente

"Il signor P, amputato transfemorale, presenta varie problematiche all’invasatura in uso tali per cui la deambulazione è compromessa: zone dolenti, di iperpressione, di discontinuità, che conducono ad un’importante variazione di volume e dimensioni del moncone durante l’arco della giornata.

Acquisizione della forma, correzione e realizzazione della protesi

Con l’aiuto della tecnologia 3D, il suo moncone è stato scansionato tramite uno scanner metrologico a luce strutturata, ed i dati sono stati elaborati via software da tecnico informatico e tecnico ortopedico. Conseguentemente si è passati alla prototipazione di un’invasatura di prova in PLA, notevolmente sottile ed a doppio strato, dunque molto leggera, forata in più punti, di modo da permettere, in fase di rilievo misure, una valutazione accurata e puntuale. Partendo da questa analisi è stato quindi realizzato un invaso in silicone che ricalcasse le modifiche e gli accorgimenti studiati anche grazie al prodotto della stampa 3D.

In questo modo le problematiche prima espresse si sono ridotte con il passare dei giorni, fino a non ripresentarsi. Il cammino è decisamente migliorato, ed il moncone è visivamente più tonico.

Osservazioni sul processo

Questa esperienza è interessante perchè non esiste un vero e proprio metodo tradizionale consolidato per trattare questa casistica, in genere si realizzano invasi di prova che vengono modificati fino a quando non si riesce a risolvere la problematica, con impiego di tempo e personale tecnico per misurazioni successive e prove. L’utilizzo della stampa 3D unita allo scanner metrologico diminuisce notevolmente il tempo di misurazione, produzione dell’invasatura di prova, ed il PLA facilmente termoformabile aiuta l’adattamento; in aggiunta a ciò, parte della lavorazione viene svolta dalla macchina e non dal personale addetto, accorciando tempi di produzione e concentrando l’attenzione del tecnico alla fase di prova."

by Giulio Buscaroli

La protesi cranica migliorata con la stampa 3D

L’innovativo lavoro del Dr. Villiam Dallolio

In Italia ogni anno vengono realizzate quasi duemila protesi craniche per interventi di cranioplastica. Questi interventi, di natura complessi, si distinguono per un’alta percentuale di insuccessi dovuti soprattutto alle tecniche manuali utilizzate nella realizzazione delle protesi.
Oggi le tecnologie di fabbricazione digitale permettono già di realizzare protesi su misura. Alcuni ospedali in Italia le hanno già in uso, purtroppo però per i loro tempi incompatibili con la sala operatoria rimangono una soluzione poco concreta. Qui entra in gioco il lavoro del Dr. Villiam Dallolio che già dal 1999 lavora per avvicinare la stampa 3D al mondo della Neurochirurgia.

https://youtu.be/JoFlu8Ar0gQ

Un processo indiretto

La chiave di volta del processo messo a punto sta in un radicale cambio di paradigma. Non realizzare direttamente la protesi con una stampante 3D, con tempi e costi poco sostenibili, ma pensare a un sistema che permette di eseguire la progettazione fuori dalla sala operatoria in un processo ottimizzato che si conclude con la realizzazione di uno stampo(negativo).
Il punto di partenza è la TC del paziente che con software dedicati è possibile tradurre in un modello 3D ad alta fedeltà. Da questo si va successivamente a modellare la vera protesi cranica grazie a sistemi di mirroring e accoppiamento. Questa fase può anche prevedere alcune astuzie difficilmente realizzabili manualmente. Un esempio ne è la predisposizione alle linguette di fissaggio sull'osso. Oppure ancora progettare una forma che possa nascondere l'atrofia muscolare tipica di molti casi clinici.
Lo stampo, in materiale certificato, viene poi sterilizzato in autoclave durante l’operazione e permette il colaggio di cemento osseo al suo interno. La forza del sistema è il mantenimento della forma esatta progettata con il CAD.

I vantaggi del sistema

In questo modo l’operazione risulta veloce e minimizza i rischi di non compatibilità grazie alla progettazione superiore garantita dagli strumenti di modellazione 3D.
Il materiale finale è quindi cemento osseo che mantiene dunque tutte le sue ottime caratteristiche e la sua biocompatibilità, oltre che essere un materiale ben reperibile e ampiamente certificato.
L’obbiettivo del lavoro è quello di sostituire gradualmente tutto l’obsoleto sistema attuale con questa vantaggiosa tecnica che migliorerebbe radicalmente l’approccio alle operazioni di cranioplastica.

https://youtu.be/nIRkPq2PnQs

Oggi il team del Dr. Dallolio fornisce già la possibilità di realizzare protesi craniche con la progettazione digitale attraverso l’uso di stampanti 3D e stampi negativi in silicone, il sistema sopracitato è però ancora più veloce ed economico.
Le prospettive sono molto ampie ed interessanti, soprattutto perchè questo stesso sistema si presta alla realizzazione di qualsiasi tipo di protesi impiantabile, non solo a quelle craniche, aprendo a uno scenario tutto nuovo nella chirurgia del domani.

by Giulio Buscaroli

Il busto ortopedico stampato 3D in polipropilene

Lelio Leoncini segna il nuovo standard nel busto digitale

Il 2018 potrebbe essere l’anno decisivo per la diffusione della stampa 3D nell’ambito dell’ortopedia, tantissime le realtà che si stanno mettendo all’opera, reinventando nella direzione della fabbricazione digitale.
C’è qualcuno però che segna una strada nell’innovazione, che dal 2014 sperimenta e crea soluzioni digitali nel suo ambito di competenza, la medicina fisica e la riabilitazione.

Da allora insieme a Wasp è nata una amicizia e una collaborazione che ha portato tanti frutti. Nel 2016 l’internet è impazzito per questo video che mostrava le prime generazioni di busti creati dal Dr. Leoncini, una applicazione della stampa 3D prima inaspettata.
Grazie alla perseveranza e all’inventiva in questi anni l’idea di realizzare soluzioni per la scoliosi con la stampa 3D è diventata sempre più concreta e credibile fino alla creazione insieme dell’Officina Ortopedica Digitale.
L'innovazione principale è stata sicuramente l'impiego del polipropilene.

La svolta del polipropilene

Chi realizza busti ortopedici sa quanto è importante il materiale. La sua consistenza, che ne caratterizza le spinte, la sua resistenza che ne previene la rottura e ovviamente la sua lavorabilità.
In questi anni la ricerca del materiale adatto non è stata semplice: qualsiasi soluzione, comparata al  polipropilene utilizzato tradizionalmente, era o troppo ridiga o troppo flessibile ma soprattutto fragile. Una fragilità che non ci si può permettere quando si realizza un ortesi che deve avere una durata secondo la legislazione di anche 2 anni.
Un lungo lavoro a 6 mani che ha coinvolto il Dr. Leoncini, Wasp e TreeD filaments ha portato a una svolta radicale: il polipropilene.
Chi è appassionato dagli albori alla stampa 3D sa bene che questo materiale è stato a lungo ritenuto “impossibile da stampare” per via del suo comportamento particolare e la sua difficile adesione al piano di stampa.
Negli anni sono state sviluppate da vari produttori verisoni di polipropilene con composizioni che lo rendevano più facilmente stampabile, con prestazioni meccaniche però piuttosto scadenti comparate al vero corrispettivo stampato a iniezione.
Il vero risultato è stato che spesso si è cercato di sostituirlo con materiali più adatti e familiari al mondo della stampa 3D(ABS, nylon, PLA) accontentandosi delle soluzioni offerte.

Nel 2017 da una approfondita sperimentazione è nato un nuovo materiale, un vero polipropilene messo a punto da TreeD filaments che ha mostrato dai test di essere nel contempo compatibile con le stampanti e garantire prestazioni meccaniche fino al 95% comparabili all’equivalente stampato a iniezione.
Pur non rientrando nella categoria dei materiali “facili da stampare” è però ben gestibile con le opportune precauzioni e da grandi soddisfazioni sul pezzo finito.
Inoltre permette ai professionisti nel mondo dell’ortopedia di lavorare con un materiale con cui hanno grande familiarità, un materiale robusto, comodo, ben lavorabile.

Nuovi busti per casi prima inaffrontabili

Un altro fronte di grande ricerca nei busti è stata la possibilità di progettare a 360° oltre i limiti tradizionali. Grazie alla fabbricazione 3D è stato anche possibile dare soluzioni su misura a pazienti più gravi che necessitavano di busti dalla forma molto complessa, o con la necessità di un supporto della testa oltre che del busto.
Il sistema di scansione a 4 colonne si è dimostrato il sistema migliore per acquisire le forme dei bambini, di chi ha difficoltà respiratorie, di chi ha difficoltà nella deambulazione.
Sempre di più sembrano ampliarsi le possibilità di applicazione di questa tecnologia.

Intanto gli strumenti e la conoscenza si evolvono a grandi passi. Ogni anno i tempi di stampa sono ottimizzati e la qualità dei pezzi è in continuo aumento.

Oggi tante realtà legate all’ortopedia si avvicinano al mondo della fabbricazione digitale, un mondo che attrae e che ha ancora tanto spazio nella ricerca e nell’innovazione.
La speranza è che nei prossimi anni si vedano i frutti del lungo lavoro che è creare la cultura delle nuove tecnologie nel mondo dell’ortopedia. Un ambito sicuramente complesso ma anche molto adatto a questo nuovo approccio.

by Giulio Buscaroli