Impianti ossei intelligenti con sensore stampati in 3d da Renishaw

Uno dei tanti motivi per cui sono grato di vivere nel secolo attuale è la qualità dell’assistenza sanitaria molto più elevata. In passato, fabbri e barbieri erano anche fornitori di cure mediche, insieme ai guaritori . Fortunatamente, il trattamento medico ha fatto molti progressi nel corso degli anni.

Istituti di ricerca e  aziende sono costantemente al lavoro per migliorare la tecnologia di assistenza sanitaria – chirurghi hanno utilizzato impianti metallici a partire dai primi anni del 1900 per le malattie come l’artrite reumatoide e l’osteoartrite infiammatoria, ed i pazienti possono ora ricevere protesi metalliche stampate in 3d che sono state fatte solo per loro .

La società di metrologia globale Renishaw ha lavorato a numerosi progetti medici innovativi di stampa 3D  per pazienti di tutti i tipi e Matt Parkes, Senior Engineer di sviluppo medico presso Renishaw, sta attualmente lavorando a un altro. In un recente  caso di studio , la società condivide il fatto che Parkes stia collaborando con la Western University in Ontario per discutere di come gli impianti intelligenti stiano migliorando il modo in cui trattiamo le lesioni e le malattie ossee.

Gli impianti fabbricati tradizionalmente hanno a lungo causato problemi a chirurghi e pazienti. Possono essere realizzati solo in un certo numero di forme e dimensioni, quindi i pazienti probabilmente non ne otterranno uno con un adattamento preciso, e gli impianti in metallo possono rimuovere lo stress dall’osso di un paziente, chiamato protezione dallo stress, che indebolisce l’osso. Inoltre, gli impianti tradizionali, in particolare quelli in procedure di sostituzione articolare, possono allentarsi, a volte a causa di una scarsa osteointegrazione.

Questo è il motivo per cui i ricercatori stanno lavorando per sviluppare ulteriormente gli impianti intelligenti, che, in primo luogo, offrono ai pazienti una migliore aderenza. Sviluppando impianti intelligenti, gli operatori sanitari possono migliorare significativamente i risultati dei pazienti. I pazienti dotati di impianti intelligenti, piuttosto che di quelli fabbricati in modo convenzionale, hanno un rischio inferiore di contrarre un’infezione grave post-operatoria, soffrono di meno disagio e dolore e potrebbero anche avere meno probabilità di aver bisogno di interventi di revisione in futuro.

Due opzioni rendono gli impianti intelligenti – utilizzando la tecnologia di stampa 3D per realizzare impianti specifici per il  paziente (PSI) da dati CT o incorporando sensori in grado di raccogliere dati specifici del paziente.

Le PSI sviluppate utilizzando la scansione TC del paziente incoraggeranno l’impianto ad integrarsi completamente con l’osso, riducendo così il rischio di allentamento, dolore o ulteriore intervento chirurgico. Grazie alla natura additiva intrinseca della stampa 3D, che costruisce materiali anziché tagliare materiali, i chirurghi possono creare PSI che si adattano in modo più accurato ai loro pazienti e la tecnologia, come sappiamo, è in grado di creare geometrie molto più complesse.

La stampa 3D consente inoltre ai chirurghi di controllare diverse proprietà del materiale, in modo che possano realizzare impianti che riproducono la densità ossea del paziente, la rigidità e la struttura trabecolare, che, come osserva lo studio, “possono ridurre la schermatura e migliorare l’osteointegrazione e il fisico funzione ulteriormente. ”

Come accennato in precedenza, gli impianti possono anche essere resi più intelligenti con l’aggiunta di sensori, che offrono ai medici un modo più accurato per misurare i dati del paziente come la temperatura. La tecnologia avanzata dei sensori potrebbe addirittura rendere possibile un giorno lo sviluppo di impianti in grado di rilevare infezioni e di secernere automaticamente una dose di antibiotico prima che diventi un problema, che terrebbe i pazienti fuori dall’ospedale.

In un esempio, i sensori possono essere incorporati negli impianti di rinforzo osseo, che aiutano a guarire le fratture. I sensori potrebbero misurare la quantità di sforzo esercitata sull’impianto, che mostra quanto la frattura è guarita e dà ai chirurghi un’idea migliore su quando spostare il paziente allo stadio successivo nella terapia di guarigione.

Aggiungendo gli accelerometri agli impianti, gli operatori sanitari possono monitorare i movimenti di un paziente e raccogliere dati a distanza, il che consente loro di vedere se un paziente sta seguendo la fisioterapia prescritta; l’inosservanza di questo, e non abbastanza a riposo, può anche portare alla perdita degli impianti.

Renishaw e Western University hanno precedentemente creato il centro di progettazione additiva in chirurgia (ADEISS) nel campus universitario, che riunisce accademici e medici per lavorare sullo sviluppo di nuovi dispositivi medici stampati in 3D. L’istituto sta attualmente sviluppando la tecnologia nel campo implantare dei sensori e recentemente ha introdotto il suo concetto di smart hip, che utilizza accelerometri e sensori di temperatura per raccogliere i dati dei pazienti, che vengono successivamente comunicati a un dispositivo remoto.

Ci sono ancora alcune sfide da superare prima che gli impianti intelligenti possano essere adottati in tutto il mondo – è necessario condurre studi clinici per raccogliere dati sulle prestazioni e sulla sicurezza degli impianti, che devono essere eseguiti in conformità con determinati regolamenti, a seconda della nazione. Inoltre, i dati personali negli impianti intelligenti devono essere elaborati. Ma se siamo in grado di arrivare all’adozione clinica diffusa di impianti con tecnologia di stampa 3D e sensori, potrebbero avvantaggiare chirurghi e pazienti in una miriade di modi.

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