Impatto a livello clinico

Impatti del modello 3D della mandibola

Il mondo della salute ha da subito intuito che uno dei più interessanti utilizzi delle stampanti 3D in ambito medico è quello della produzione di modelli di simulazione per gli interventi chirurgici, ovvero di simulacri di organi e tessuti da utilizzare per fare pratica e preparare le operazioni con piena fedeltà alle parti anatomiche originali. Con questa tecnologia è infatti possibile riprodurre nel minimo dettaglio la particolare situazione anatomica di un determinato paziente da operare; ciò consente al chirurgo di esercitarsi in modo estremamente aderente al reale, in vista di qualsiasi tipologia di intervento, specialmente per quelli più complessi⁴⁹. Ciò è ancora più vero se i modelli sono Patient-Specific, ovvero customizzati appositamente per i singoli pazienti, tenendo conto delle proprie caratteristiche anatomiche.

In questo contesto si inserisce il modello 3D della mandibola di un paziente. Una volta ricevuta la richiesta del medico con allegata un’immagina DICOM, quale ad esempio la TC o la RNM, il modello anatomico viene facilmente stampato su misura per il paziente e il suo utilizzo comporta una serie di vantaggi.

Il primo beneficio si riscontra in sede chirurgica: avere a disposizione un modello tangibile dell'anatomia di un paziente per lo studio o per la simulazione di un intervento chirurgico è preferibile rispetto alla sola risonanza magnetica o alla TC, che non sono così istruttive ed intuitive in quanto vengono visualizzate in 2D su uno schermo⁵⁰. Con un modello stampato, invece, il chirurgo giunge in sala operatoria consapevole dell’intervento da eseguire e preparato sulla procedura da applicare. Inoltre, manipolare strutture identiche a quelle del paziente può ridurre il rischio di eventuali complicanze e le spese della malpractice⁵¹. La pianificazione pre-chirurgica, infatti, è di fondamentale importanza per raggiungere un esito chirurgico di successo. Questo processo comprende la fase di decision-making, lo studio dell'anatomia dei tessuti, la simulazione dell’intervento chirurgico, la selezione e la manipolazione delle attrezzature chirurgiche ed infine la spiegazione della procedura ai pazienti⁵². Con il modello tridimensionale patient-specific della mandibola, il medico è agevolato in tutte queste fasi. In particolare può:

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• Decidere a priori come eseguire l’osteotomia, ovvero dove andare ad incidere l’osso mandibolare e quanto in profondità;

• Selezionare preventivamente gli utensili da adoperare in sala;

• Modellare le placche di fissazione su misura del paziente durante la fase di pre-planning e non in sede chirurgica, come è consuetudine fare.

A loro volta, i vantaggi che queste misure innovative hanno apportato sono:

• Una crescita della fiducia dei chirurghi e del loro tasso di successo;

• Una diminuzione dei tempi di intervento, il che a sua volta implica minori costi da sostenere per l’ospedale, poiché la sala operatoria viene occupata per un tempo ridotto rispetto alle pratiche tradizionali;

• Benefici per il paziente, il quale è sottoposto a una dose anestetica inferiore, dal momento che il tempo di esecuzione dell’intervento è notevolmente ridotto;

• Una migliore comunicazione medico-paziente.

Relativamente a questo ultimo aspetto, si sottolinea l’impatto che la stampante 3D genera nella comunicazione medico-paziente: la capacità di mostrare modelli anatomici accurati consente ai medici di relazionarsi in modo efficace con i pazienti, spiegando loro l’entità del problema, le motivazioni delle scelte terapeutiche e le procedure mediche, e di assicurarsi che siano informati, coscienti e consapevoli dell’intervento. D'altro canto, sono i pazienti stessi che esigono di essere coinvolti attivamente nel processo di cura e richiedono maggiore controllo sulle decisioni e sulle azioni che riguardano la loro salute⁵³. Negli ultimi anni, infatti, il concetto di Patient Empowerment si è diffuso largamente nel mondo sanitario e ha portato a una evoluzione del significato di “paziente”: non è solo un attore passivo del processo decisionale, bensì si pone come protagonista di tutte le azioni che hanno a che fare con la propria salute⁵⁴. Il paziente, reso parte integrante del processo decisionale, adotta un comportamento favorevole alla tutela della propria salute e partecipa attivamente allo svolgimento delle proprie cure, esercitando il diritto ad essere informato su tutti gli aspetti medici che lo riguardano⁵⁵. In questo contesto appare evidente come la stampante 3D abbia un ruolo fondamentale nel far acquisire al paziente una maggiore consapevolezza della propria condizione clinica, poiché potendo toccare con mano il modello tridimensionale

87 riproducente il proprio distretto anatomico, acquisirà un livello di percezione superiore rispetto a quello che la sola vista al computer di immagini mediche potrebbe consentirgli.

Nel caso del modello 3D della mandibola, il paziente comprende a pieno il tipo di intervento che il medico eseguirà, su quale sezione anatomica andrà ad agire e cosa comporterà l’operazione. In particolare, saprà dove il chirurgo effettuerà l’osteotomia, dove saranno posizionate le placche di fissazione e che dimensione avranno.

Infine, un altro aspetto da sottolineare relativo all’uso della stampante 3D riguarda la didattica medica. Vi sono diversi studi che dimostrano che gli studenti che utilizzano modelli stampati in 3D, rispetto a quelli che utilizzano libri di testo e modelli 3D visti su computer, sviluppano una maggiore esperienza di apprendimento raggiungendo degli ottimi risultati professionali⁵⁶. Inoltre, i modelli anatomici offrono un'esperienza pratica realistica per la formazione e la pianificazione dell'anatomia chirurgica. Ciò è particolarmente importante per i programmi che possono avere un accesso limitato a modelli cadaverici umani, che presentano spesso problemi di disponibilità e di costo⁵⁷. Con il modello 3D della mandibola gli specializzandi chirurghi possono far pratica di come si usano i vari utensili a disposizione, quali sono i più indicati a seconda dell’operazione da fare, di come si adattano le placche di fissazione al paziente e di come sia possibile modificarne la geometria.

Impatti del modello 3D della lingua

La stampante 3D è in grado di supportare la pratica clinica anche a livello diagnostico: con un modello tridimensionale il medico ha uno strumento in più per eseguire una migliore e più accurata diagnosi del caso. Vi sono delle situazioni in cui avere a disposizione un modello 3D può essere di grande aiuto per condurre delle analisi o degli esami, poiché comporta una modifica delle consuete modalità di operare e l’introduzione di procedure nuove, più snelle e che sono, al contempo, valide ed efficaci. Esaminando il caso del modello tridimensionale della lingua per interventi causati da carcinoma al pavimento orale, si possono evidenziare due diversi tipi di accorgimento che la stampante ha apportato, entrambi innovativi e funzionali.

In primo luogo, avere il modello stampato della lingua su cui poter adagiare il campione significa semplificare notevolmente il lavoro dei medici:

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• Sia del chirurgo, il quale è invitato a precisare l’orientamento del tessuto patologico, una volta effettuata l’escissione;

• Sia dell’anatomopatologo, il quale deve comprendere correttamente le indicazioni del chirurgo, in modo da mantenere un congruo orientamento del campione anatomico, così da poterne successivamente analizzare scrupolosamente i margini.

La valutazione dei margini di un campione istologico è di estrema rilevanza, specialmente se si tratta di campioni riferibili all’escissione di noduli tumorali o ampie masse neoplastiche.

È infatti opportuno, in termini prognostici, ottenere informazioni che delineino con precisione se la neoplasia sia stata escissa interamente e se i margini siano totalmente liberi da cellule neoplastiche oppure se vi sia la possibilità di una residua presenza di tessuto patologico nel paziente. In questa valutazione il patologo gioca dunque un ruolo importante ed è chiamato a fare un lavoro complesso e scrupoloso che risulterà di estrema importanza per il paziente e per il clinico cui esso è affidato⁵⁸. Con il modello 3D della lingua i medici sono avvantaggiati nello svolgere queste procedure, poiché il campione prelevato viene posizionato sul modello, in corrispondenza del distretto anatomico corrispondente. Così facendo, il rischio di perdere l’orientamento del pezzo non sussiste e il patologo può eseguire una precisa analisi dei margini.

Presso l’Humanitas Research Hospital il modello 3D della lingua viene adoperato anche per un secondo motivo, ancora in fase sperimentale, ma dalla grande potenzialità. Si è infatti pensato a una soluzione alternativa per la valutazione dei margini di resezione, che non richieda di consultare gli anatomopatologi, ma che si basi su una estemporanea radiologica del campione anatomico. Ciò renderebbe molto più rapido il processo, poiché la risonanza verrebbe eseguita durante lo svolgimento dell’intervento chirurgico. In questo modo è possibile ottenere un riscontro immediato del pezzo escisso e, in particolare, dei suoi margini: se il risultato ottenuto dalla risonanza lo richiedesse, sarebbe possibile intervenire sul paziente durante lo stesso intervento chirurgico, ampliando l’escissione fino all’eliminazione di qualsiasi possibile presenza residua di tessuto patologico. Così facendo non è necessario aspettare gli esiti da parte dell’Anatomia Patologica, con il rischio di dover intervenire nuovamente sul paziente e di dover programmare un secondo intervento chirurgico. In conclusione, la possibilità di operare con i modelli 3D della lingua è da ritenere assolutamente considerevole.

89 Impatti del gesso ortopedico stampato in 3D

La stampante 3D sta trovando applicazione anche in ambito terapeutico, specialmente nel settore ortopedico, dove viene largamente utilizzata per la produzione di protesi o tutori che siano patient-specific⁵⁹. Relativamente al gesso stampato con tecnologia AM, si può dire che è una innovazione che, in questi ultimi anni, sta prendendo piede. Ci sono diverse start up che si sono specializzate nella produzione di gessi ortopedici tramite stampante 3D e che forniscono i modelli già pronti ai privati che ne facciano richiesta. Humanitas ha deciso di sperimentare la realizzazione di gessi ortopedici di arti superiori con la stampante 3D internamente alla struttura. Un gesso in 3D presenta molti benefici rispetto al gesso tradizionale, specialmente perché è realizzato su misura per il singolo paziente e perché è caratterizzato da una struttura a rete che permette alla pelle di traspirare. Durante il periodo di guarigione, convivere con il gesso è piuttosto scomodo. Il gesso tradizionale infatti è ingombrante, provoca fastidio e prurito, non può essere bagnato, con il tempo può sviluppare odori sgradevoli e limita fortemente i movimenti della mano. Mantenere il gesso pulito e asciutto è essenziale, perché l’umidità e/o la sporcizia all’interno del materiale agevola la crescita microbica che può provocare irritazione cutanea, cattivo odore e compromettere l’integrità del gesso stesso. In caso non si riesca a mantenere il gesso nelle condizioni ideali si possono venire a creare delle serie complicazioni, soprattutto per la pelle. Tra queste le più comuni da segnalare sono la dermatite da contatto e le micosi (funghi). La diagnosi è basata sull’aspetto clinico delle lesioni, accertato durante la visita dermatologica, e sull’esame microscopico e colturale del tessuto infetto, cosa però non facilmente possibile quando si indossa un gesso ortopedico⁶⁰. Per ovviare a tutte queste sgradevoli situazioni, è possibile immobilizzare la parte interessata utilizzando il gesso ortopedico realizzato con la stampante 3D, che si pone come un’ottima alternativa al gesso tradizionale. Questa innovazione rispetta i requisiti ortopedici per il trattamento di una frattura: mantiene l'allineamento osseo dei capi di frattura e immobilizza l'avambraccio durante il processo di guarigione. Vi sono inoltre diversi studi che hanno validato l’efficacia clinica del nuovo gesso e che dimostrano che il grado di soddisfazione del paziente è elevato⁵⁹.

I principali vantaggi che il gesso stampato in 3D introduce sono declinabili sia a livello clinico sia a livello dei singoli pazienti. Focalizzandosi sui vantaggi clinici, si nota come esso supporti il medico ortopedico nel realizzare dei dispositivi che siano specifici per i

90 pazienti e per le loro esigenze cliniche e personali, adattabili a tutte le fasi ed obiettivi terapeutici e che escludano la scomodità e la difficoltà di dover gestire le tipiche complicazioni del gesso. Inoltre, permette un rapido cambio delle medicazioni chirurgiche, se presenti, ed una facile ispezione. Nell'insieme tutti questi vantaggi aiutano il medico ortopedico a proporre la migliore terapia specifica per ogni suo paziente⁶¹.

Relativamente ai benefici per i pazienti sono anch’essi molto rilevanti; un gesso stampato in 3D infatti gode delle seguenti caratteristiche:

• È patient-specific, ovvero realizzato perfettamente secondo le misure del paziente, a partire dalle immagini della RMN del suo arto, rispettando così i principi della sempre più diffusa e ricercata medicina personalizzata.

• È leggero e non invadente: non limita in maniera significativa i movimenti del braccio e della mano.

• È traspirante; la rete da cui è costituito il gesso permette infatti alla pelle di respirare, prevenendo la comparsa di cattivi odori e di irritazioni o infezioni cutanee.

• È resistente all’acqua; ciò implica che può essere lavato, garantendo così il mantenimento di una buona igiene per il paziente.

• È disponibile in vari colori, a seconda della bobina di filamento con cui si sceglie di far avvenire la stampa. Questo è un fattore da non sottovalutare, poiché rende il gesso più accattivante e piacevole per i bambini.

• Prevede tempi rapidi di applicazione e rimozione.

Si possono quindi riassumere tali vantaggi affermando che il gesso stampato in 3D permette ai pazienti di proseguire un normale stile di vita nonostante la frattura e garantisce loro un processo di guarigione ottimale.

Per concludere, è opportuno sottolineare che il perseguimento di obiettivi così ambiziosi, ma concreti e realistici, che richiedono un approccio multidisciplinare che vede coinvolti medici, ingegneri, tecnici e amministratori sanitari, fa di Humanitas Research Hospital una clinical excellence, ovvero un centro di eccellenza per la produzione e la diffusione di conoscenza biomedica avanzata, per l’adozione di tecnologie sanitarie che ottimizzano la soddisfazione

91 dei bisogni clinici dei cittadini e per l’impegno dell’avanzamento scientifico e sanitario del Paese^16,62.