SJD Barcelona Children’s Hospital stampa in 3D modelli anatomici per la pianificazione e la simulazione di interventi chirurgici complessi

Pioniere nella ricerca e nell’implementazione di nuove tecnologie, il SJD Barcelona Children’s Hospital utilizza modelli anatomici stampati in 3D per la pianificazione e la simulazione di circa 200 interventi chirurgici all’anno. Utilizzando le stampanti BCN3D Epsilon W50 e Sigmax, sono stati creati biomodelli stampati in 3D di un tumore, del cranio circostante e degli impianti necessari per un intervento di resezione. Parliamo con i radiologi, gli oncologi, gli ingegneri e i chirurghi che hanno contribuito al successo di questo caso. 

A prescindere dalla gravità di un intervento chirurgico, ognuno di essi comporta rischi e norme proprie. Per l’ospedale privato e no-profit SJD Barcelona Children’s Hospital, la stampa 3D aiuta a soddisfare le esigenze pediatriche e di maternità del pubblico in circa 200 interventi all’anno. Abbiamo fatto visita al team di chirurghi, ingegneri e altri professionisti per discutere un caso specifico in cui un biomodello per un caso oncologico è stato utilizzato per la pianificazione 3D e l’intervento stesso. Seguiamo il caso dalle prime impressioni del radiologo fino al risultato per il paziente stesso. 

Entriamo nel SJD Barcelona Children’s Hospital

Numero 3 in termini di attività in Europa e numero 1 per attività in pediatria in Spagna, il SJD Barcelona Children’s Hospital è anche un ospedale universitario e svolge attività di ricerca, innovazione e formazione. Con corridoi con temi di animali, pezzi interattivi e musica dal vivo che scorre per tutta la reception, tutto è finalizzato a rendere i pazienti il più sereni possibile. 

L’espansione esponenziale della stampa 3D

La pianificazione e la stampa 3D hanno fatto il loro ingresso nell’ospedale nel 2013, dopo che Dr. Lucas Krauel ha richiesto espressamente un biomodello per completare la pianificazione di un caso oncologico complicato. Da lì, l’uso di questa tecnologia si è espanso in modo esponenziale, portando alla creazione di un gruppo multidisciplinare. 

“Oggi abbiamo più di 200 interventi chirurgici pianificati con la stampa 3D e 9 diverse specialità che stanno beneficiando di questa tecnologia“. – Arnau Valls, ingegnere dell’innovazione e responsabile tecnico dell’unità di stampa 3D del SJD Barcelona Children’s Hospital.

L’unità 3D dell’SJD Barcelona Children’s Hospital, il laboratorio 3DForHealth (3D4H), è stato poi istituito ufficialmente nel 2016 grazie al lavoro di radiologi chirurghi, ingegneri, esperti finanziari e di simulazione. Consentendo la pianificazione 3D, la simulazione virtuale e la creazione di modelli anatomici stampati in 3D e di guide di taglio e posizionamento necessarie per interventi chirurgici complessi e impianti personalizzati, l’unità 3D risponde alle esigenze di tutte le specialità pediatriche. Le sue azioni coprono un’ampia base di formazione, progetti di R&S per nuovi dispositivi, sviluppo di simulatori per esigenze specifiche e altro ancora. Questa unità 3D è la prima in Spagna a essere accreditata dalla Generalitat de Catalunya per la qualità della sua stampa interna.

Il caso in questione

Il paziente aveva già subito un intervento chirurgico che aveva comportato l’asportazione dell’occhio sinistro. A causa di una predisposizione allo sviluppo di altri tumori, e nonostante cicli di radioterapia e chemioterapia della durata di 3 mesi, un tumore è rimasto radicato nell’osso mascellare destro. Poiché la chemioterapia non è molto efficace in questo tipo di tumori, era fondamentale effettuare una resezione completa. 

Naturalmente, in un intervento chirurgico complesso come questo, occorre considerare una serie di fattori chiave. In primo luogo, l’area colpita era il viso, una parte ovviamente importante dell’identità del paziente. In secondo luogo, si tratta di un bambino in crescita; l’équipe ha dovuto tenere conto delle fasi di crescita dello scheletro che sarebbero seguite. Infine, il fatto che il paziente avesse perso l’occhio sul lato sinistro significava che era imperativo mantenere l’occhio destro e la vista. 

La strada verso la resezione 

Come collaborazione collettiva tra tutte le specialità, in particolare oncologia e chirurgia maxillo-facciale, il processo è iniziato con l’uso di tecniche di imaging (TAC e risonanza magnetica) da parte dei radiologi per effettuare test sia per la migliore diagnosi che per i migliori protocolli da seguire. I risultati sono stati poi compilati insieme alle informazioni preesistenti su questo tipo di tumore. Questa fase non solo è cruciale per la valutazione e la previsione del caso, ma ha anche svolto un ruolo nella pianificazione dell’aspetto estetico.

Successivamente, il team di radiologi, chirurghi e ingegneri della stampa 3D si sono riuniti per decidere quali aspetti stampare, creare la segmentazione eletta nel file CAD e iniziare la pianificazione 3D e simulazione. Qui il gruppo ha deciso che era meglio stampare diverse parti del cranio e il tumore stesso. Sono stati stampati in 3D anche i prototipi delle placche in titanio che dovevano essere inserite.

L’ABS di BASF è stato scelto per replicare il colore e l’anatomia delle ossa. Questi biomodelli servono come ausilio visivo, raffigurando le relazioni anatomiche tra il tumore e le aree del cranio. Il team di SJD ha scelto le stampanti BCN3D per i risultati di stampa realistici che sono i migliori per il prezzo. 

Grazie a queste parti stampate in 3D, i medici possono verificare che gli impianti si adattino al paziente. Inoltre, come mezzo per un rigoroso controllo di qualità, possono simulare l’intervento stesso, definire i limiti delle incisioni per l’intervento e praticare i tagli da eseguire. 

Il giorno dell’intervento stesso, sia le immagini che i biomodelli fisici possono essere tenuti a portata di mano come riferimento. Avere questo risultato pianificato dà ai medici un punto di riferimento su cui lavorare e una maggiore sicurezza.

“La stampa 3D ci ha aiutato a evitare possibili interventi post-operatori e ha migliorato la qualità sia del paziente che del processo chirurgico“. – Dr. Adaia Valls, chirurgo maxillo-facciale del SJD Barcelona Children’s Hospital. 

“La verità è che all’inizio è stato un po’ complicato perché riguarda il viso. Ci chiedevamo se ci sarebbero state molte cicatrici… ma l’intervento è andato veramente bene e le cicatrici sono minime. Da qui, continuiamo ad andare avanti e a seguire il protocollo segnato”. – Klever, padre del paziente. 

Il buon svolgimento di questo intervento e il riflesso dell’esperienza del paziente stesso sono una testimonianza del team del SJD Barcelona Children’s Hospital. La stampa 3D è un attore chiave nel progresso dei modelli medici che diventano sempre più precisi; il laboratorio 3DForHealth procederà, insieme alla combinazione di nuove tecnologie, a migliorare la creazione di strumenti di guida e posizionamento specifici per il paziente e il chirurgo. Inoltre, il team mira a imitare meglio i tessuti viventi attraverso la ricerca di proprietà meccaniche, colori e texture. Un’altra area di sviluppo è quella del bioprinting, in cui le parti stampate fungono da soluzione direttamente per il paziente e i prodotti farmaceutici stampati in 3D possono essere personalizzati. È chiaro che la stampa 3D ha e continuerà ad avere un impatto sul modo in cui affrontiamo la medicina.