Wolf Schweitzer: “La stampa 3D aiuta a sviluppare dispositivi forensi”

Gli esami post mortem sono ampiamente utilizzati per determinare la causa della morte, ma l’autopsia tradizionale è cambiata poco nel secolo scorso, consistente in esame esterno ed eviscerazione, dissezione dei principali organi con identificazione di patologie macroscopiche e lesioni. Alcuni anni fa, e nel tentativo di far avanzare il campo della medicina legale, un team di scienziati dell’Università di Zurigo , in Svizzera, ha sviluppato in serie strumenti e tecnologie automatizzati per migliorare i risultati, ridurre i costi e i tempi durante le autopsie. Combinando nuove tecnologie, come l’imaging 3D, la scansione e la stampa per generare strumenti di autopsia virtuale, in quello che alla fine è diventato un nome familiare in medicina legale un’impresa conosciuta come il progetto Virtopsy, o semplicemente virtopsy, stanno cambiando il paradigma della medicina legale.

Come parte del progetto Virtopsy, gli scienziati hanno escogitato modi creativi per aiutare il campo della medicina legale, con idee che vanno da un braccio robotico automobilistico modificato con strumenti chiamati Virtobot, alla scoperta non invasiva delle lesioni presenti sulla superficie della pelle di un corpo, insieme a rappresentazioni in 3D a colori reali di lesioni superficiali e modelli in scala 3D di intere scene ed eventi del crimine . Un dispositivo, in particolare, ha attirato la nostra attenzione, un’angiografia con tomografia computerizzata post mortem o un kit PMCTA, realizzato utilizzando la stampa 3D e parti che si possono trovare nel tuo negozio di ferramenta locale. Il team ha pubblicato online tutti i file e le specifiche delle parti in modo che chiunque voglia ricreare il PMCTA possa farlo, per un costo totale di soli $ 120. Ma prima, per capire cosa fa davvero il dispositivo, 3DPrint.comha chiesto Wolf Schweitzer, un patologo forense dell’Università di Zurigo e parte del team dietro il PMCTA stampato in 3D, perché il dispositivo è così importante e in che modo le tecnologie dirompenti possono aiutare gli esperti a realizzare autopsie migliori.

Produzione di kit PMCTA molto convenienti. Sinistra: stampa 3D in corso; Al centro: lotti stampati finiti; A destra: kit in fase di confezionamento

Perché il PMCTA è importante nella medicina legale?

Una TAC post mortem è rilevante nella patologia forense per esaminare il corpo, in particolare per le conseguenze della violenza o del trauma. I risultati aggiungono approfondimenti e aiutano a preparare le autopsie in modo che possano essere eseguite più velocemente e con una maggiore attenzione a ciò che stiamo cercando. La diagnosi di autopsia è spesso molto specifica, ma l’esecuzione è noiosa e richiede tempo. Ad esempio, alcuni anni fa ci sono volute sette ore di accurata dissezione per trovare la fonte di emorragia fatale in un corpo. Questi tipi di casi trarrebbero grandi benefici da un PMCTA. Tramite una pompa esterna, i vasi del corpo vengono riempiti con una sostanza di contrasto che appare opaca sulla tomografia computerizzata (CT). La conoscenza della normale anatomia dei vasi sanguigni consente agli esaminatori di identificare alcune perdite possibili o potenziali. Ciò significa che durante l’utilizzo di PMCTA, lesioni vascolari, perdite o altre patologie possono essere esaminate. Una volta trovati, possono essere documentati o i risultati possono essere dati al patologo che restringe quindi la ricerca della dissezione di autopsia effettiva.

Perché hai progettato un PMCTA a basso costo utilizzabile da chiunque?

PMCTA risultante con una vista di tutto il corpo che mostra vasi e organi contrastanti

I dispositivi commerciali specializzati possono essere costosi e richiedere installazioni aggiuntive dedicate e costose come separatori d’olio, materiali di consumo e manutenzione. Una pompa PMCTA top di gamma può facilmente valere $ 80.000, mentre i materiali costano circa $ 1.000 per singolo caso o esame. Inoltre, gli utenti devono installare un separatore d’olio per evitare che il loro agente di contrasto a base d’olio fuoriesca o venga scaricato nella fogna. Mentre alcuni istituti privilegiati di medicina legale possono ritenerlo accettabile, ci siamo chiesti se quel tipo di tecnologia fosse davvero necessario. Ecco perché abbiamo deciso di progettare e stampare in 3D la nostra pompa ad immersione da utilizzare come PMCTA forense e compilare il resto dell’elenco dei materiali con parti di un negozio di ferramenta, per soli $ 120.

Nel documento La fattibilità della pompa ad immersione molto economica per l’angiografia post-mortem CT ( che ha come autore Schweitzer) il nostro team del Dipartimento di medicina legale e imaging ha concluso che un’implementazione più diffusa e sistematica di PMCTA richiede attrezzature a prezzi accessibili per strutture con budget ridotti. Questo è il motivo per cui abbiamo caricato tutto ciò di cui tutti hanno bisogno per sviluppare il proprio PMCTA (i modelli 3D stampabili sono diventati file STL) online su virtopsy.com .

In che modo la stampa 3D è diventata parte della soluzione?

A differenza della medicina clinica, la medicina legale ottiene budget pubblici più bassi e più limitati, motivandoci ulteriormente a utilizzare mezzi di produzione, design e materiali più convenienti. Inoltre, spesso non abbiamo bisogno di cateteri o soluzioni antiallergici o ampiamente sterilizzati. Ciò significa che possiamo progettare, stampare prototipi in 3D e testarli in uno o due giorni, quindi rivedere il design e continuare a ripetere iterando fino a quando i modelli 3D (e le loro istanze stampate in 3D) sono a posto. Quando i modelli PLA stampati in 3D sono sufficienti per il lavoro di routine, li utilizziamo. Volevamo davvero iniziare prima il processo di progettazione, poiché avere la capacità di progettare prototipi hardware utilizzando il software CAD è utile ovunque siano necessarie parti personalizzate.

Quali stampanti 3D hai usato?

Per il processo di stampa 3D, abbiamo utilizzato MakerBot Replicator 2 (originariamente costruito per stampare ABS, ma ottimizzato per stampare con PLA) e MakerBot Replicator + (quinta generazione). L’alimentazione del PLA era un problema, poiché le stampanti Makerbot sembravano avere difficoltà a tirare il PLA nell’ugello in cui è fuso per la stampa. Per ovviare a questo, abbiamo deciso di costruire supporti a rulli in PLA con cuscinetti a sfera utilizzando i modelli 3D disponibili di Thingiverse. Abbiamo usato la stampa 3D per ottenere la forma corretta dei modelli.

Tuttavia, i pezzi di ricambio per la stampa 3D e i nuovi componenti aggiuntivi non si esauriscono con PMCTA, il team ha anche identificato alcune altre applicazioni per la stampa 3D. Ad esempio, stanno attualmente studiando se è possibile stampare parti scheletriche (ossa del cranio e del polmone) per eseguire crash bio-meccanici o test di impatto su materiali stampati in 3D e verificare se si fratturano in modo simile all’osso naturale.

Esiste l’accesso alla tecnologia per la medicina legale?

La medicina legale di solito viene gestita come servizio governativo o statale per esaminare morti violente, sospette, improvvise e poco chiare. Come la maggior parte degli scienziati e dei medici, siamo interessati alle nuove tecnologie e amiamo lo sviluppo e la creazione di nuove idee, ma i finanziamenti sono un fattore importante, così come le restrizioni strutturali o le opportunità per la ricerca e lo sviluppo dei progressi tecnologici.

Le tecnologie non sono necessariamente costose, chiunque può scoprire software e corsi gratuiti o convenienti e la medicina legale è spesso integrata in un ambiente universitario o ospedaliero, quindi non siamo davvero soli in questa missione. Inizialmente, abbiamo iniziato con la scansione post mortem CT, utilizzando scanner TC ospedalieri o veterinari già installati (anziché avere il nostro), quindi abbiamo stretto amicizia con esperti di altri dipartimenti. Abbiamo anche lavorato con altri ingegneri, ricercatori e specialisti, come Claudio Gygax di 3D-EDU GmbH, che ha fornito supporto tecnico e consulenza. Vengo da una famiglia creativa di tecnologia, quindi costruire cose era ciò che tutti gli altri stavano facendo comunque. È davvero importante riconoscere ciò che manca in un mondo apparentemente abbondante, “vedere” il vuoto tecnico, riconoscere il vantaggio applicato nel riempire lo spazio vuoto con (almeno almeno) plastica e, una volta identificato, il resto è di solito abbastanza semplice. Ciò richiede un lavoro di squadra per accendere il pensiero creativo e l’innovazione.

La patologia forense è piena di persone curiose e interessanti che vanno avanti per adottare tutti i tipi di tecnologie utili (senza dover spendere molti soldi su di essa). Alla fine, è davvero la mente investigativa che fa la differenza e ci sono idee assolutamente meravigliose là fuori da sviluppare ancora di più.

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