Studio giapponese sulla possibilità di Abbassare i costi di produzione per i modelli 3D medici e dentistici ottenuti con stampanti desktop 3D

Abbassare i costi di produzione per i modelli 3D medici e dentistici stampati tramite stampanti desktop 3D

I modelli di organi stampati in base al paziente stampati in 3D sono utilizzati in molte aree della medicina per vari motivi , tra cui la pre-pianificazione chirurgica , l’addestramento medico e fornire una spiegazione migliore al paziente di ciò che sta accadendo all’interno del proprio corpo. I modelli stampati in 3D di tessuti duri come denti e ossa sono sempre più utilizzati nei settori della chirurgia orale e maxillofacciale e dell’odontoiatria, il che è positivo, tranne che per uno dei principali inconvenienti: il costo. I modelli stampati in 3D sono più costosi dei modelli medicali tradizionali, ma il costo può essere ridotto ulteriormente?

Un gruppo di ricercatori del Tokyo Dental College ha creato un “laboratorio di stampa 3D one-stop” presso il college per la progettazione rapida e economica di modelli di stampa 3D per chirurgia orale e maxillofacciale. Hanno pubblicato un articolo intitolato ” Utilizzo di una stampante 3D desktop a basso costo per sviluppare un” laboratorio di stampa 3D one-stop “per i settori della chirurgia orale e maxillofacciale e dell’odontoiatria ,” nella rivista 3D Printing in Medicine che dettaglia i loro sforzi.

Hanno scritto: “Segnaliamo il nostro ambiente di fabbricazione del modello 3D dopo aver determinato l’accuratezza dimensionale dei modelli con diversi passi di laminazione (spessore dello strato) dopo la fabbricazione di oltre 300 modelli 3D. Sono state prese in considerazione ulteriori possibilità di ridurre ulteriormente i costi di modellizzazione e il tempo di stampa del modello. L’imaging MDCT è stato eseguito utilizzando una mandibola umana secca e sono stati generati dati CAD 3D dai dati di immagine DICOM. I modelli 3D sono stati fabbricati con una stampante 3D FDM (FUSE) per la modellazione della deposizione (MUTOH) con un passo di laminazione di 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm o 0,5 mm. Ogni modello 3D è stato quindi sottoposto a scansione inversa per valutare le condizioni di modellazione e la deformazione durante la modellazione. Per il sistema di elaborazione immagini 3D sono stati utilizzati Volume Extractor 3.0 (i-Plants Systems) e POLYGONALmeister V2 (UEL). Per la valutazione comparativa dei dati CAD, spGauge 2014.
È importante ridurre il costo di questi modelli stampati in 3D in modo che possano continuare a essere utilizzati secondo le necessità. I ricercatori hanno creato il loro laboratorio di stampa 3D One-Stop generalizzando il software e l’hardware intorno alla sua economica stampante 3D desktop 3D MagiX MF-2000 di MUTOH Industries Ltd. , al fine di consentire “progettazione, fabbricazione e utilizzo 3D specifico del paziente modelli nella nostra struttura. ”

“I modelli 3D sono stati prodotti rapidamente e il costo è stato notevolmente ridotto. Il passo di laminazione (spessore dello strato) e la densità di riempimento (densità di riempimento) controllano la quantità di materiale di modellazione utilizzato. Mentre si prevede che un aumento del passo di laminazione porterà ad una riduzione del costo di modellazione, vi è la preoccupazione che la precisione verrà abbassata “, hanno scritto i ricercatori.

“All’aumentare del passo di laminazione, il peso del modello 3D, del tempo di stampa del modello e del costo del materiale è diminuito e non è stata osservata alcuna riduzione significativa della precisione geometrica.”

Il software di valutazione 3D è stato utilizzato per confrontare l’accuratezza dei modelli ossei mandibolari stampati in 3D e ha generato discrepanze positive e negative, che possono essere visualizzate attraverso la mappatura del colore per determinare “regioni specifiche di errore di forma”.

“Nonostante le spese, molte strutture esternalizzano la loro modellazione 3D a società esterne a causa del lavoro e del tempo necessari per la loro creazione”, hanno scritto i ricercatori. “Se la realizzazione di modelli 3D medicali fosse poco costosa, si potrebbero probabilmente soddisfare più esigenze internamente. I costi della stampante desktop 3D e dei materiali di modellazione sono inferiori a quelli delle stampanti 3D professionali per uso industriale. Per promuovere la diffusione delle stampanti 3D nei settori della chirurgia orale e maxillofacciale e dell’odontoiatria, è essenziale accumulare conoscenze sulle caratteristiche di modellazione delle stampanti 3D. ”
I ricercatori hanno determinato, con la stampa 3D di modelli dentali ogni giorno, che la quantità di costi di preparazione e materiale di modellazione può essere abbassata aumentando il passo di laminazione.

“In questo studio, abbiamo valutato l’accuratezza dimensionale dei modelli 3D fabbricati con diversi passi di laminazione, mirando a un’ulteriore riduzione dei costi di modellazione. Inoltre, sulla base della nostra esperienza nella fabbricazione di oltre 300 modelli 3D, riportiamo sul “laboratorio di stampa 3D One-stop” e analizziamo i problemi attuali e le prospettive future per l’ulteriore utilizzo di stampanti FDM 3D a basso costo “, hanno scritto i ricercatori.

“L’uso di modelli 3D nei settori della chirurgia orale e maxillofacciale e dell’odontoiatria aumenterà probabilmente, e ci aspettiamo che le stampanti 3D FDM a basso costo in grado di produrre modelli 3D a basso costo svolgeranno un ruolo significativo.”

I coautori del libro sono Takashi Kamio, Kamichika Hayashi, Takeshi Onda, Takashi Takaki, Takahiko Shibahara,  Takashi Yakushiji del  Takasaki General Medical Center, Takeo Shibui e Hiroshi Kato.

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