La sanità viene spesso considerata uno dei settori più dinamici. L’innovazione, a partire dal modo in cui vengono eseguite le operazioni chirurgiche, fino allo sviluppo di nuove terapie, sta procedendo a ritmi sempre più sostenuti. I fornitori della sanità si affidano sempre più a tecnologie innovative per migliorare la cura del paziente. Con l’avvento della pandemia globale, l’erogazione tempestiva di cure adatte è stata messa alla prova e la manifattura additiva ha dimostrato tutta la sua efficacia.
Con l’aumento del numero di casi di COVID-19, gli operatori sanitari hanno sempre più bisogno di dispositivi di protezione necessari per il trattamento dei pazienti. Inoltre, la necessità di apparecchi di ventilazione è cresciuta in maniera esponenziale, mentre le linee di produzione si sono fermate per la mancanza di disponibilità delle materie prime. L’interruzione delle catene di fornitura a seguito della pandemia è stata evidente. In questo contesto, la manifattura additiva si è contraddistinta per la capacità di adattarsi rapidamente con nuovi progetti per costruire gli articoli necessari. Quando si è trattato ad esempio di produrre tamponi nasofaringei, la produzione additiva ha consentito una rapida innovazione attraverso iterazioni di più progetti e materiali, consentendo di lanciare un prodotto da poter realizzare in serie a costi contenuti. Di conseguenza, diversi produttori sono riusciti ad adattare le proprie officine da un giorno all’altro per produrre questi tamponi. In maniera analoga, vari ospedali di tutto il mondo sono riusciti a portare la tecnologia sul posto per produrre tamponi e ottenere un maggior controllo della catena di fornitura in uno scenario di esigenze in continua evoluzione.
Tuttavia, nonostante tutti i progressi avvenuti nella sanità, i dati rilevati dall’Organizzazione mondiale della Sanità (OMS) indicano che a livello globale i tassi di malattia e morte derivanti da operazioni chirurgiche sono ancora elevati. Le procedure di assistenza chirurgica non sicure causano complicazioni in molti casi, fino al 25%. Quasi sette milioni di pazienti chirurgici soffrono di gravi complicazioni, un milione dei quali muore durante o subito dopo un intervento chirurgico. Molto tempo prima della pandemia, alla manifattura additiva è stata riconosciuta la capacità di consentire la creazione di piani e strumenti chirurgici personalizzati, consentendo quindi di migliorare i risultati sui pazienti.1
Approccio rivoluzionario presso il punto di cura
L’offerta VSP di 3D Systems combina l’esperienza della diagnostica per immagini, della simulazione chirurgica e della stampa 3D per mettere in opera una chirurgia personalizzata, permettendo ai chirurghi di eseguire l’operazione chirurgica digitalmente, prima di entrare in sala operatoria. Dopo una sessione di pianificazione online tra gli ingegneri biomedici e il chirurgo, i modelli (specifici per ogni paziente), gli utensili e gli strumenti chirurgici personalizzati vengono progettati e costruiti in stampa 3D per l’utilizzo in ambiente sterile. Come ha fatto emergere la pandemia, ogni sorta di distanza tra il luogo in cui vengono creati i modelli, gli utensili e gli strumenti e quello in cui viene eseguito l’intervento chirurgico ha un impatto diretto sul trattamento dei pazienti. Se tali risorse potessero essere collocate all’interno dell’istituto sanitario, presso il punto di cura, potrebbe essere possibile ridurre i tempi di pianificazione ed erogazione.
Questo sta già avvenendo presso alcuni degli ospedali d’elite del mondo; qui i medici possono creare soluzioni personalizzate per la cura dei pazienti utilizzando le soluzioni della manifattura additiva a loro disposizione nel campus.
Il Prof. Samer Saruji dirige l’unità di chirurgia cranio maxillo-facciale presso Galilee Medical Center (Nahariya, Israele), che include un laboratorio di stampa 3D. Si tratta del primo e, attualmente, dell’unico centro in Israele a disporre di un flusso di lavoro di pianificazione chirurgica interno “end-to-end”, in cui i medici dispongono delle conoscenze per utilizzare le applicazioni di pianificazione chirurgica e di stampa 3D di 3D Systems. Come ha dichiarato il Prof. Saruji, “il chirurgo sta diventando un progettista”.
“Abbiamo appena iniziato a utilizzare questo flusso di lavoro nella nostra pratica quotidiana e vediamo già i grandi progressi nei risultati sui nostri pazienti. Gli errori vengono drasticamente ridotti e la capacità chirurgica del chirurgo migliora continuamente. Inoltre, il fatto di disporre di tali risorse al proprio interno ci consente di ridurre i costi procedurali”, ha dichiarato il Prof. Saruji.
I modelli e gli strumenti specifici per i pazienti consentono un miglioramento della precisione e dell’efficienza 2,3
Per creare modelli e strumenti specifici per i pazienti, il medico deve per prima cosa partire dalle scansioni dell’anatomia del paziente. Oggi è disponibile il software omologato dalla FDA (ente governativo statunitense per la regolamentazione alimentare e farmaceutica) basato su strumenti di segmentazione automatica unici guidati dal “deep learning”, l’apprendimento profondo che consente ai professionisti del settore medico di creare velocemente accurati modelli anatomici digitali in 3D dai dati della diagnostica per immagini. Alcuni di questi pacchetti software includono anche una soluzione volumetrica VR che consente visualizzazioni immediate delle scansioni dei pazienti in un ambiente 3D, facilitando la pianificazione chirurgica e le conversazioni tra il personale medico e i pazienti.
I modelli, insieme alla pianificazione pre-chirurgica, consentono ai medici di progettare anche strumenti e guide specifici per i pazienti, da utilizzare durante la procedura. Questi possono essere realizzati utilizzando il software per la progettazione 3D organica che include strumenti di progettazione avanzati pensati proprio per lavorare con forme complesse come l’anatomia dei pazienti. Questo software, insieme a un dispositivo tattile, facilita interazioni intuitive con la forma di modellazione per creare dispositivi precisi. Il fatto di disporre di una stampante 3D presso il punto di cura consente di costruire in modo efficiente strumenti e modelli che possono essere utilizzati in ambiente sterile.
Le soluzioni sul punto di cura migliorano la soddisfazione dei pazienti
Le procedure chirurgiche complesse sono stressanti per i pazienti e le loro famiglie a causa in parte del fatto che non sanno bene ciò che accadrà in sala operatoria. L’utilizzo della VSP presso il punto di cura fornisce ai chirurghi tutti gli strumenti necessari per migliorare la pianificazione pre-chirurgica con il proprio personale e quindi realizzare i piani in maniera più efficace e precisa durante l’intervento.5,6 Inoltre, utilizzando i modelli 3D, i chirurghi possono servirsene per semplificare la discussione e illustrare al paziente e alla sua famiglia i passaggi che verranno intrapresi in sala operatoria, fornendo un livello di rassicurazione che il piano è stato minuziosamente pensato per ottenere il risultato desiderato.
Inoltre, la pianificazione pre-chirurgica, unitamente agli strumenti e alle guide specifici per i pazienti, consente ai chirurghi di concentrarsi su una precisa area, con una riduzione dei tempi in sala operatoria. Nelle applicazioni cliniche in cui oggi viene utilizzata la VSP, si è rilevato che le soluzioni migliorano la precisione e i risultati chirurgici, con un risparmio di tempo in sala operatoria da cui traggono vantaggio sia il chirurgo sia il paziente4,5,6 La progettazione del piano chirurgico ottimale include l’esecuzione della procedura in modo tale che sia il meno invasiva possibile, riducendo la durata della degenza e in ultima analisi i costi generali della sanità.
Il futuro dell’innovazione incentrata sui pazienti
La produzione additiva continua ad accelerare l’innovazione della sanità, tuttavia ritengo che presso il punto di cura la tecnologia sia ancora agli albori. Man mano che la tecnologia diventa sempre più di facile impiego per i professionisti del settore medico, un numero sempre maggiore di ospedali sarà in grado di implementare soluzioni “end-to-end” per una cura personalizzata. L’opportunità di disporre di tale capacità sul posto non si limiterà al miglioramento dell’accuratezza e dell’efficienza delle procedure chirurgiche. I medici riusciranno ad effettuare progressi nella propria innovazione, migliorando gli sforzi nella R&S. Saranno in grado di migliorare la formazione del personale attraverso l’utilizzo di modelli 3D e della realtà virtuale. Cosa più importante, la produzione additiva ha il notevole potenziale di plasmare il futuro della sanità stravolgendo i modelli esistenti per migliorare la qualità dell’assistenza sanitaria.
A cura di Gautam Gupta, Ph. D., vicepresidente e direttore generale, Medical Devices, 3D Systems
1. L’Organizzazione mondiale della Sanità (OMS) richiede un’azione urgente per ridurre i danni accidentali sui pazienti (comunicato stampa) 13 settembre 2019
2. Patel A, Levine J, Brecht L, Saadeh P, Hirsch DL: Tecnologie digitali per la patologia e la ricostruzione della mandibola. Atlas Oral Maxillofacial Surg Clin N Am 20:95-106, 2012
3. Roser SM, Ramachandra S, Blair H, Grist W, Carlson GW, Christensen AM, Weimer KA, Steed MB: L’accuratezza della pianificazione chirurgica virtuale nella ricostruzione mandibolare con lembo libero di fibula: confronto tra i risultati previsti e finali. J Oral Maxillofac Surg 68:2824-2832, 2010
4. Sink J, Hamlar D, Kademani D, Khariwala SS: stereolitografia assistita dall’elaboratore per la pianificazione pre-chirurgica nella ricostruzione dei tessuti della mandibola con lembo libero di fibula. J Reconstr Microsurg 28:395-404, 2012
5. Patel A, Levine J, Brecht L, Saadeh P, Hirsch DL: Tecnologie digitali per la patologia e la ricostruzione della mandibola. Atlas Oral Maxillofacial Surg Clin N Am 20:95-106, 2012
6. Roser SM, Ramachandra S, Blair H, Grist W, Carlson GW, Christensen AM, Weimer KA, Steed MB: L’accuratezza della pianificazione chirurgica virtuale nella ricostruzione mandibolare con lembo libero di fibula: confronto tra i risultati previsti e finali. J Oral Maxillofac Surg 68:2824-2832, 2010