Impianti stampati in 3D per la ricostruzione dei difetti nei pazienti con tumori della parete toracica

Un paziente con una lesione tumorale della parete toracica viene sottoposto a TAC con una larghezza del gradino inferiore a 1 mm, quindi gli ingegneri progettano un modello individuale per sostituire il difetto. Utilizzando una stampante 3D, viene realizzato un modello basato sui dati antropometrici del paziente.

La produzione avviene mediante stampa 3D su una polvere di lega di titanio certificata per la produzione di impianti medici. La tecnologia utilizzata è un tipo di tecnologia SLS (Selective Laser Sintering), fusione laser strato per strato di composizioni di polvere metallica. Il processo di stampa inizia con la divisione del modello digitale 3D del prodotto in strati con uno spessore da 20 a 100 micron per creare un'immagine 2D di ogni strato del prodotto (sezione). Il formato standard del settore è il file STL (stereolitografia). Questo file entra in uno speciale software della macchina, dove le informazioni vengono analizzate e confrontate con le capacità tecniche della macchina. Sulla base dei dati ottenuti, viene avviato un ciclo produttivo di costruzione, costituito da molti cicli di costruzione di singoli strati del prodotto.

Il ciclo per la costruzione di uno strato (sezione) è costituito da operazioni tipiche:

• applicare uno strato di polvere di un dato spessore alla lastra di costruzione;
• scansione mediante raggio laser della sezione dello strato di prodotto. Il raggio laser è una fonte di calore, sotto l'influenza della quale le particelle del materiale vengono sinterizzate lungo il profilo della sezione del modello;
• abbassare la piattaforma nella profondità del pozzo di costruzione di una quantità corrispondente allo spessore dello strato di costruzione.

Il processo di costruzione dei prodotti avviene nella camera SLM (Selective Laser Melting) della macchina, riempita con un gas inerte argon. Dopo la costruzione, il prodotto viene rimosso dalla camera della stampante e inviato al trattamento termico, ricottura, per alleviare le sollecitazioni interne e migliorare le proprietà meccaniche. Dopo la ricottura, il prodotto viene separato dalla piattaforma e sottoposto a finitura, che combina vari tipi di lavorazione. Le fasi finali del processo tecnologico sono la pulizia del prodotto e il controllo della qualità tecnica.

La preparazione preoperatoria richiede in media 14-21 giorni. La fase successiva è il trattamento chirurgico nella quantità di resezione della parete toracica con difetto plastico con un singolo impianto in titanio. In tutti i casi, la struttura in titanio è separata dalla cavità pleurica da una lamina in poliestere sintetico (Dacron) per sigillare e prevenire lo sviluppo di ernie polmonari. I vantaggi degli impianti individuali in titanio includono l'accurata corrispondenza dell'impianto alle dimensioni e alle caratteristiche del difetto, la modellazione individuale consente di ripetere le caratteristiche anatomiche del paziente. Questo metodo aiuta a ricreare la forma originale del torace e, soprattutto, la metà simmetrica e relativamente sana. Con l'aiuto del titanio, vengono realizzate protesi personalizzate basate sulla modellazione 3D, che ridurrà l'incidenza di complicanze, accelererà la riabilitazione e migliorerà la qualità della vita dei pazienti con lesioni tumorali della parete toracica. Il periodo postoperatorio dura 15-30 giorni.