Barrow Neurological Institute: modelli di colonna vertebrale stampati in 3D per allenamento chirurgico

I ricercatori del Barrow Neurological Institute di Phoenix, in Arizona, si sono riuniti di recente per scrivere ” The Barrow Biomimetic Spine: Viso, contenuto e validità di un modello di dorso 3D stampato per l’inserimento di viti peduncolari a mano libera e minimamente invasiva “, esplorando l’uso di una nuova piattaforma di allenamento chirurgico.

Per lo studio, sono stati esaminati cinque modelli per l’uso in allenamento con la simulazione di posizionamento della vite peduncolare sia a mano libera che percutanea. Tre di questi sono stati designati per l’addestramento della vite peduncolare a mano libera (modelli AC) e due per l’addestramento della vite peduncolare MIS (modelli D ed E), con tutti i modelli valutati e poi valutati dai chirurghi della colonna vertebrale.

Come in molti altri campi e settori, la stampa 3D offre anche una miriade di benefici alla medicina e, in particolare, al mondo dei modelli medici. Possono essere fatti facilmente, in modo economico e veloce. I modelli medici e chirurgici stampati in 3D possono anche essere accompagnati da un feedback aptico intrinseco, che spesso non è disponibile con modelli chirurgici basati su computer. Gli autori sottolineano che mentre la stampa 3D è stata ‘accolta con entusiasmo da diverse sottospecie neurochirurgiche’, c’è stato un ‘deficit di ricerca’ nel suo utilizzo sia per le pratiche di simulazione che di allenamento.

Con l’inizio del modello Barrow Biomimetic Spine stampato in 3D, il team spera di colmare questa lacuna in allenamento con un dispositivo economico e anatomicamente corretto.

“Questo modello è stato dimostrato in studi precedenti per fornire anatomia macroscopica ad alta fedeltà, anatomia fluoroscopica, prestazioni biomeccaniche delle viti peduncolari e gamma di movimento per segmenti spinali brevi”, affermano i ricercatori. “Queste proprietà sono prerequisiti per qualsiasi modello di allenamento ad alta fedeltà di inserimento della vite peduncolare, una delle abilità chirurgiche chiave richieste a qualsiasi chirurgo della colonna vertebrale”.

Tutti i modelli sono stati creati con il software Meshmixer , importati di nuovo nel software Simplify3D e quindi stampati in 3D su FlashForge Creator Pro . L’accessibilità è sostanziale anche nella fabbricazione di questi modelli, che costano intorno ai $ 50- $ 70. I test sono stati eseguiti in ordine casuale e, subito dopo, ogni chirurgo ha completato un sondaggio riguardante i loro pensieri su viso, contenuto e validità costruttiva dei modelli.

Il modello C è stato valutato complessivamente per avere i punteggi più alti in tutte le aree tra i cinque modelli; in effetti, i chirurghi davano quel modello particolare “punteggi quasi perfetti” nelle aree del contenuto e costruiscono la validità. Al modello D sono stati assegnati i punteggi più alti nelle aree di validità del volto, del contenuto e del costrutto, sebbene i chirurghi si siano lamentati del fatto che il materiale dei tessuti molli non era realistico con cui lavorare.

“Dalla stesura di questo articolo, è iniziato un nuovo lavoro per la creazione di un ambiente più realistico di tessuti molli e sala operatoria, nella speranza di aumentare la validità di questi modelli”, afferma il team di ricerca. “Abbiamo anche ampliato i modelli per includere sacche tecali sintetiche e radici nervose elettricamente conduttive. Anche i modelli del rachide cervicale sono in fase di sviluppo e comprendono arterie vertebrali sintetiche oltre al tessuto osseo e legamentoso della colonna vertebrale e del sacco cerebrale sintetico. “

Il team afferma che ora possono utilizzare i dati dello studio come riferimento e sviluppare modelli 3D stampati più perfezionati. Affermano che i modelli stanno diventando regolarmente utilizzati dai residenti, dal livello junior a quello senior.

“I nostri risultati hanno permesso l’ulteriore sviluppo di numerosi modelli di colonna vertebrale che sono sempre più utilizzati dai residenti di neurochirurgia interessati a migliorare le loro capacità chirurgiche al di fuori della sala operatoria. Modelli come questi diventeranno probabilmente più importanti per i programmi di formazione per la residenza e la fellowship nella nuova era delle restrizioni all’ora di lavoro “, hanno concluso i ricercatori.

“Con l’introduzione della settimana lavorativa dei residenti di 80 ore, il miglioramento degli strumenti fuori sede per l’istruzione dei residenti è in aumento nella domanda. Nella pratica neurochirurgica, i modelli stampati in 3D per la simulazione delle procedure spinali sono molto promettenti. La Barrow Biomimetic Spine, con vascolarizzazione incorporata, migliora i modelli spinali sintetici esistenti in faccia, contenuto e misure di convalida del costrutto. “

I modelli e le guide chirurgici sono stati utilizzati in innumerevoli altri esercizi di allenamento e interventi chirurgici, tra cui protesi di ginocchio , chirurgia ricostruttiva della mascella , e persino interventi chirurgici alla spalla e interventi chirurgici dell’anca . Sia i pazienti che le loro famiglie possono anche beneficiare di modelli medici per essere istruiti riguardo alla condizione.

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