Algoritmi e stampa 3D per la ricostruzione del naso

Algoritmi e stampa 3D possono essere utilizzati per creare protesi nasali realistiche

L’impatto psicologico è particolarmente profondo quando  una parte del viso , come il  naso , viene colpita, in quanto è così visibile  e molto radicata come parte dell’identità personale. Nel 2015, i ricercatori del  Morriston Hospital  in Galles hanno lavorato sodo per sviluppare nuovi tessuti dalle cellule umane. In seguito sarebbero stati combinati con una formula liquida per creare una struttura gelatinosa utilizzata per stampare in 3D le parti del corpo mancanti prima di essere rinforzati con reagenti, inseriti in un incubatore e nutriti con sostanze nutritive per formare la cartilagine.

All’epoca, i ricercatori ritenevano che eravamo a soli tre anni dall’essere in grado di stampare in 3D trapianti di orecchio e naso. Mentre non siamo ancora lì, la stampa 3D ha permesso la creazione di protesi facciali più  realistiche .

Recentemente è stato pubblicato uno studio collaborativo dell’Università del Maryland (UMD), del Penn State Hershey Medical Center e del Veterans Affairs Maryland Health Care System , intitolato ” Valutazione di un nuovo algoritmo informatico per la stampa di una protesi nasale tridimensionale “. nel mensile JAMA Otorinolaringoiatria – Rivista medica peer-reviewed.

Un algoritmo informatico sviluppato dal team può essere utilizzato per creare un modello di naso 3D. La domanda principale su cui il documento sta cercando di rispondere è se la nuova tecnica di stampa 3D dei ricercatori possa essere utilizzata per creare protesi nasali simili nell’aspetto al naso reale del paziente, il che potrebbe significare che i pazienti non devono passare il tempo e soldi visitando un anaplastologist – un professionista che crea soluzioni protesiche maxillo-facciali personalizzate.

Secondo il documento, “In questo studio, descriviamo un algoritmo per modellare il naso del paziente utilizzando immagini 2D per modellare e stampare un modello 3D utilizzando una stampante desktop 3D. Proponiamo una tecnica user-friendly ed economica per modellare le caratteristiche anatomiche esterne di un naso usando 2 pacchetti software disponibili in commercio. La nostra ipotesi è che l’algoritmo possa produrre un modello 3D di un naso simile all’anatomia reale del paziente. Per verificare questa ipotesi, abbiamo usato l’algoritmo per creare 5 singoli nasi basati su fotografie 2-D. Abbiamo quindi intervistato medici, residenti e studenti di medicina per quanto riguarda la somiglianza delle protesi nasali stampate in 3D alle fotografie 2-D. L’obiettivo di questo studio era di determinare la fattibilità della creazione di protesi nasali con questo metodo e di valutare la somiglianza di queste protesi con le immagini dei pazienti. Inoltre, abbiamo esaminato se questa tecnica computerizzata potesse essere utilizzata da individui che non hanno una vasta esperienza nella progettazione grafica. ”

Da agosto ad ottobre del 2016, è stato condotto uno studio pilota prospettico con un’indagine trasversale. Sono state create protesi nasali stampate in 3D per cinque volontari e 36 intervistati con background medico hanno valutato le protesi nasali.

L’algoritmo del computer del team di ricerca ha utilizzato il  software di animazione 3D Blender e  Adobe Photoshop CS6 e le fotografie 2D ad alta risoluzione dei nasi dei volontari per creare protesi nasali realistiche, che sono state quindi stampate in 3D su una stampante 3D LulzBot TAZ 5 utilizzando polistirene ad alto impatto materiale da MatterHackers .

Ai questionari del sondaggio, composti da studenti di medicina, residenti e medici curanti, è stato chiesto in un sondaggio di valutare la somiglianza tra le fotografie dei volontari e i loro nasi stampati in 3D su una scala di tipo Likert (da 0 a 10, dove 0 è completamente diverso dalla foto e 10 è identico ad esso).

“Trentasei intervistati hanno valutato 4 visualizzazioni per ciascuno dei 5 nasi modellati (da 4 donne e 1 uomo, età media [DS], 26,6 [5,7] anni). Il punteggio medio (SD) per la somiglianza complessiva tra le fotografie e i modelli 3-D era 8.42 (1.34). I punteggi medi per ogni confronto nasale variavano da 7.97 a 8.62 “, si legge nel documento. “Secondo il sondaggio, gli intervistati sono stati in grado di abbinare il naso 3-D corretto alle fotografie dei volontari corrispondenti in 171 di 175 fotografie (97,7%). Tutti i medici intervistati hanno indicato che avrebbero preso in considerazione l’utilizzo di questo strumento per creare una protesi provvisoria invece di fare riferimento a un protesista. ”

I risultati del lavoro indicano che le protesi nasali stampate in 3D sembravano “strettamente simili alle fotografie nasali”, il che significa che potrebbero essere utilizzate in futuro per sviluppare protesi provvisorie “per riempire i difetti nasali esterni”.

Gli autori del documento includono Meryam Shikara, BA; Christopher J. Rizzi, MD; Brian Zelip, MS; Fleesie Hubbard, RN; Kavita T. Vakharia, MD; Amal Isaia, MD, PhD; Jewel D. Greywoode, MD; e Kalpesh T. Vakharia, MD.

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