Il Dr. Albert Woo è il capo della chirurgia plastica pediatrica e direttore del centro Cleft and Craniofacial all’ospedale pediatrico Hasbro e anche professore associato di chirurgia, pediatria e neurochirurgia presso la Warren Alpert Medical School della Brown University . Albert ha svolto un ampio lavoro nel CMF (cranio maxillo-facciale) e in chirurgia pediatrica, tra cui molte ricerche e un’esperienza significativa in operazioni come la chirurgia craniosinostotica endoscopicae chirurgia facciale oculare. Inoltre, è il direttore del Lifespan 3D Printing Lab. Da un certo numero di anni Albert ha svolto un ruolo pionieristico nel portare la stampa 3D negli ospedali e nell’uso della stampa 3D per la chirurgia. L’attuale tendenza nei laboratori di stampa 3D negli ospedali è stata parzialmente sperimentata da Albert a St. Louis e ora a Lifespan. Ho trovato estremamente stimolante incontrare Albert a Additive Manufacturing Strategies a Boston. Avevo incontrato buoni medici che lavoravano con la stampa 3D e bravi ingegneri che stavano cercando di ottenere la stampa 3D in medicina, ma qui c’era qualcuno che colma il divario nella comprensione della nostra tecnologia e di come può essere applicata. L’abbiamo intervistato per vedere come oggi ospedali e chirurghi possono sfruttare la stampa 3D?
Perché come chirurgo sei entusiasta della stampa 3D?
La stampa 3D è estremamente eccitante per me perché rappresenta il futuro della medicina. In particolare nella mia professione di chirurgo plastico specializzato in anomalie craniofacciali, è ben chiaro che ogni individuo è diverso e che ogni volto è unico. A questo proposito, sembra irragionevole pensare che mentre tutti sono diversi, possiamo comunque eseguire la stessa identica operazione su ciascun individuo. La promessa della stampa 3D è che può aiutarci a comprendere le sfumature che sono particolari per ogni persona e a progettare o modificare le procedure chirurgiche per soddisfare al meglio le esigenze di ogni persona.
Oltre a questo, l’uso di guide chirurgiche e impianti progettati al computer ci aiutano come chirurghi a fornire coerenza e accuratezza nelle nostre operazioni. In generale, tutti i pazienti vogliono che i loro medici “siano esperti”. Perché? Perché sperano nel miglior risultato possibile e l’idea dell’esperienza è un surrogato di accuratezza e prevedibilità. Uno dei vantaggi della stampa 3D è che può fornire a un chirurgo inesperto gli strumenti per pianificare in modo accurato una procedura fino al millimetro – in sostanza, aiutando il medico a ottenere risultati paragonabili a quelli di un master con decenni di esperienza. Non vorresti che il tuo medico avesse questa tecnologia disponibile se potesse potenzialmente migliorare i tuoi risultati chirurgici?
Cosa sta trattenendo la stampa 3D in chirurgia?
Ogni tecnologia ha ostacoli per l’adozione. In generale, la stampa 3D medica è in gran parte agli inizi. La maggior parte dei medici non ha idea di questa tecnologia per cominciare, non ha accesso alla stampa 3D e è intrinsecamente cauta nell’adottare idee nuove, “non collaudate” o “non convenzionali”. Molti hanno fatto le cose allo stesso modo per decenni e non hanno bisogno di cambiare. Infatti, quando sono frustrati dal singhiozzo durante una procedura, i chirurghi arrabbiati spesso urlano: “Lo facciamo sempre allo stesso modo!”. La stampa 3D minaccia il cambiamento e non a tutti piace il cambiamento.
Oltre a ciò, sulla base della mia esperienza con l’industria manifatturiera additiva, sembra chiaro che esistano barriere di comunicazione. Le aziende di stampa 3D sono abituate a parlare la lingua dei produttori ma non sanno come parlare ai clinici. Allo stesso modo, gli ingegneri che progettano materiali non hanno una grande idea delle sfide che devono affrontare coloro che eseguono le procedure sui pazienti.
Infine, i flussi di lavoro regolari devono ancora essere risolti. Non puoi semplicemente comprare una stampante oggi e iniziare a stampare modelli o impianti medici in 30 minuti. Le stampanti richiedono software speciali forniti da società separate che spesso non funzionano con i fornitori originali. Inoltre, c’è una carenza di professionisti addestrati a creare modelli medici (e anche opportunità di formazione se si vuole imparare). Quanti di noi si sentono a proprio agio nel costruire un computer da zero e acquistare separatamente tutte le parti e il software? Questo è il momento in cui siamo nel campo, prima dell’avvento di aziende come Dell che hanno messo tutto insieme per noi. Questi problemi dovranno essere risolti prima che la stampa 3D medica diventi mainstream.
Ritieni che le procedure specifiche per il paziente abbiano un futuro brillante o che le loro applicazioni siano più limitate?
Alla fine, prevedo che praticamente tutte le procedure diventeranno specifiche del paziente. È solo questione di tempo in quanto le tecnologie diventano più veloci e più onnipresenti. Certamente, oggi, ci sono alcuni campi che richiederanno più precocemente la specificità del paziente mentre altri potrebbero essere ritardati nell’adozione. Il mio campo di ricostruzione craniomaxillofacciale, ad esempio, è altamente specifico per ogni persona. Questo può anche essere detto per le anomalie cardiache pediatriche, ognuna delle quali è altamente variabile con pochissimo spazio per l’errore. D’altra parte, la chirurgia dell’anca può essere meno focalizzata sulla specificità del paziente, poiché nella maggior parte di questi casi è probabile che vi sia un margine di errore maggiore.
Quali materiali di stampa 3D vorresti vedere sviluppati?
Attualmente troppe aziende di stampa 3D hanno i propri materiali proprietari, che sono gli unici disponibili su alcune delle loro stampanti di fascia alta. Sfortunatamente, le informazioni proprietarie, sebbene redditizie per le singole aziende, possono limitare la crescita del settore in generale.
Abbiamo bisogno di più lavoro su materiali che sono approvati dalla FDA per l’uso nel corpo. Il silicone è una scelta ovvia poiché abbiamo decenni di esperienza nell’impiantare questo negli esseri umani. Un numero enorme di impianti attualmente incorpora il silicone come componente (comprese articolazioni artificiali, protesi facciali / protesi e persino protesi mammarie utilizzate non solo per l’aumento ma per aiutare a ricostruire le donne dopo chirurgia del cancro al seno), consentendo un’adozione più semplice rispetto ad altri materiali proprietari.
Un sostituto osseo artificiale stampato in 3D sarebbe anche un grande materiale da avere. Idealmente, vorremmo materiali che sarebbero incorporati nel corpo umano, con la crescita del tessuto, piuttosto che i metalli o le materie plastiche che sono separati. Tali materiali “non autogeni” hanno maggiori probabilità di infezione e fallimento rispetto al tessuto umano vivente. Inoltre, il corpo ha un’incredibile capacità di guarire se stesso. D’altra parte, un impianto di metallo ha una durata di conservazione limitata prima che si suppone che fallisca. Questo è il motivo per cui molte persone sono così entusiaste del campo della bioprinting e della medicina rigenerativa.
Come ti aiutano i modelli chirurgici stampati in 3D?
Io uso modelli 3D per molteplici scopi. I modelli anatomici ci aiutano a capire la complessa geometria 3D molto meglio di qualsiasi cosa possiamo vedere sullo schermo. Il chirurgo è quindi in grado di utilizzare molti più sensi per ottenere una comprensione intuitiva delle complesse relazioni spaziali. Possiamo anche tagliare i modelli e praticare i nostri interventi chirurgici o utilizzare i modelli per progettare su misura o montare impianti o protesi specifici del paziente.
Questi modelli sono talvolta anche critici per aiutare i pazienti e le loro famiglie a capire cosa sta succedendo in modo che possano prendere decisioni mediche informate. Inoltre, i modelli 3D hanno un incredibile potenziale per l’educazione medica. A volte, deformità uniche presenti solo una volta in molti anni. Ovviamente, gli studenti di medicina e i tirocinanti non saranno quelli che fanno quelle operazioni. Ma immagina se potessero – su una modella. Non varrebbe la pena di formare la prossima generazione di medici?
Spesso diciamo che un’immagine in 2D vale più di mille parole. In tal caso, quanto vale un modello 3D? Non c’è da meravigliarsi perché virtualmente ogni intervento di trapianto di gemelli e di trapianto facciale eseguito nell’ultimo decennio ha utilizzato la stampa 3D in qualche modo per facilitare la procedura.
Sembrerà pazzo ma seriamente, armiamo i chirurghi con le penne di stampa 3D? Sono davvero bravi a tagliare via le cose che ne dici di lasciare che aggiungano materiale ai pazienti?
Questo vale sicuramente una discussione. Per essere onesti, direi che siamo ancora lontani da questo ancora. Ma sarei felice di chiacchierare ulteriormente con persone che ne vedono il valore.
Abbiamo visto relativamente poco lavoro su parentesi graffe post-operatorie e cose del genere?
Sì, questo è in gran parte dovuto a costi e materiali. Mentre c’è stato un enorme interesse e progressi nelle mani “robotiche” stampate in 3D, in particolare è stato fatto meno lavoro con le protesi degli arti inferiori. Questo è a causa del carico estremo che le gambe artificiali mettono sulle strutture stampate in 3D. Mentre i materiali FDM del consumatore standard sono in grado di gestire il carico su una mano, non possono fornire un supporto ragionevole per le gambe. Di conseguenza, il pool di coloro che hanno le risorse per aiutare in questa arena è drammaticamente più piccolo. Questo probabilmente non migliorerà fino a quando l’accessibilità alle stampanti di metallo o ai materiali di qualità superiore non sarà stata democratizzata.
Vediamo anche alcuni sviluppi negli strumenti chirurgici stampati in 3D. Per molti tipi non avrebbe senso, vedresti la necessità di più strumenti chirurgici personalizzati?
È divertente che tu lo abbia menzionato, visto che ho lavorato con l’industria per sviluppare alcuni di questi strumenti. Uno dei miei progetti è uno strumento personalizzato per la piegatura dell’osso e diverse iterazioni sono state stampate su una macchina FDM prima che uno strumento funzionale fosse realizzato in acciaio inossidabile. Sfortunatamente, c’è un piccolo mercato per la creazione di strumenti speciali in quanto questi strumenti non fanno guadagnare denaro alle aziende. Comprate uno strumento e lo avete per un decennio. Gli impianti, tuttavia, vengono inseriti ogni singolo giorno. Di conseguenza, molte aziende non vedono un grande ROI sullo sviluppo di strumenti speciali e lo fanno solo se ritengono che sia fondamentale mantenere la loro attuale attività di vendita degli impianti stessi.
Come possiamo educare al meglio gli ospedali su ciò che la stampa 3D può e non può fare?
Questa è una domanda interessante. Suggerirei che è fondamentale per le aziende di stampa 3D ottenere medici che eseguano effettivamente le procedure coinvolte. Ho visto fallire numerosi sforzi quando le aziende non lo hanno fatto, poiché spesso non c’è nessuno che possa tradurre il mondo della stampa 3D nell’ambiente medico. Il rovescio della medaglia, i medici sono notoriamente diffidenti di parlare con rappresentanti della società o venditori. Personalmente, li identifico da qualche parte a livello di venditori di auto usate. Nessuno può capire l’ambiente ospedaliero unico e le sfide che i chirurghi devono affrontare rispetto a un altro chirurgo. Di conseguenza, direi che i campioni dei medici saranno fondamentali per l’ulteriore adozione della stampa 3D in medicina.
Se sono un medico e voglio imparare come usare la stampa 3D nella mia pratica dove e come posso imparare a riguardo?
Ahh, c’è il problema. Questo può essere uno sforzo estremamente difficile e frustrante. Mentre esistono risorse estese per aziende e individui che hanno i mezzi per investire decine di migliaia di dollari all’anno in licenze software personalizzate, poche opzioni sono disponibili per un appassionato o coloro che vogliono semplicemente saperne di più con risorse limitate. Per fortuna, un pacchetto software di spicco è 3D Slicer, una piattaforma gratuita e open source per l’analisi dei dati delle immagini mediche sviluppata in parte attraverso i finanziamenti del National Institutes of Health (NIH). Anche la formazione è estremamente difficile da trovare. Per quanto riguarda lo sviluppo dei programmi di stampa 3D, il meglio che posso suggerire sarebbe quello di contattare coloro che lo hanno fatto con successo per chiedere un consiglio. Sfortunatamente, l’energia di attivazione per fare ciò rimane abbastanza alta.
