3D Anatomical Models

Stampa 3D in Sanità: esempi e soluzioni per ospedali e strutture sanitarie

Dalla stampa 3D finalizzata alla formazione e alla preparazione preoperatoria fino alla prospettiva delle repliche di organi vitali per i trapianti: la stampa medicale (o biostampa) 3D sta rivoluzionando il settore sanitario. Ecco alcuni esempi di cosa offre il mercato italiano

Pubblicato il 10 Lug 2023

Emanuele Villa

La stampa 3D (detta anche produzione additiva) sta rivoluzionando diversi settori, tra i quali quello medico. È un tema molto ampio nel quale convergono applicazioni consolidate come quelle odontoiatriche e ortopediche, ma anche filoni di innovazione come la biostampa tridimensionale, o 3D Bioprinting, che di fatto promette di bio-fabbricare tessuti organici naturali.

Stampa 3D in Sanità: Bioprinting e trapianti di organi

Il Bioprinting è uno dei pilastri della medicina rigenerativa. Oggi è adottato soprattutto per la sperimentazione di farmaci e per la generazione di tessuti specifici, ma alimenta la speranza (per nulla infondata, oltretutto) di poter un giorno creare a tavolino organi interni per trapianti, per di più compatibili con il paziente poiché derivanti dalle sue stesse cellule.

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L’impiego di tecniche di stampa 3D in Sanità permetterebbe di ottenere tempi rapidi di realizzazione (una manna sui tempi d’attesa per i trapianti) e costi contenuti.
Non a caso, il mercato del 3D Bioprinting è previsto in forte crescita e stimato in 6,53 miliardi nel 2030.

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Stampa 3D in Sanità: il mercato del 3D Bioprinting è previsto in crescita con un CAGR del 15,9% dal 2021 al 2030, quando varrà 6,53 miliardi (fonte: Polaris)

Per quanto ci sia ancora molta strada da fare prima di poter creare organi vitali, si moltiplicano le sperimentazioni di successo con tessuti specifici come quelli vescicali, la pelle, la cornea, la cartilagine e le ossa.
Nel 2022, fece parlare di sé il trapianto di orecchio esterno stampato in 3D usando le cellule del paziente.

Origini ed evoluzione della stampa 3D in Sanità

L’utilizzo della stampa 3D in campo medico risale a oltre 30 anni fa, in particolare in odontoiatria. Nel corso del tempo, le potenzialità della tecnologia sono diventate sempre più evidenti, non solo per la capacità di ridurre i tempi e i costi, ma soprattutto per le straordinarie possibilità di personalizzazione, che sono fondamentali in ambito medico e precluse dai metodi produttivi tradizionali.

Nel tempo, altre specialità hanno iniziato a farne uso (si pensi alle protesi ortopediche) e, sempre nell’ambito della “stampa” 3D, hanno iniziato ad essere prodotti modelli anatomici derivanti dall’imaging radiologico, in particolare dalle TAC e dalla Risonanza Magnetica.

Vantaggi e applicazioni della stampa 3D in Sanità

Nonostante il filone principale resti quello dei dispositivi impiantabili, la stampa 3D è in grado di realizzare rapidamente modelli di organi di uno specifico paziente, replicandone completamente la forma e struttura, ma senza attività biologica sottostante.

La disponibilità di un modello preciso dell’organo da trattare è un vantaggio soprattutto nei casi di interventi chirurgici complessi in ambito cardiologico e neurologico, che rappresentano due aree d’elezione. La creazione di un modello 3D, infatti, permette ai chirurghi di studiare attentamente l’organo e la patologia, esplorare diverse opzioni e identificare la procedura ottimale, senza doversi basare solo su immagini 2D.
La stampa 3D, inoltre, riduce i rischi intra-operatori, migliora il coordinamento all’interno del team medico, abbatte i tempi chirurgici, previene gli errori e migliora la comunicazione medico-paziente. Il tutto, a costi contenuti.

In virtù di quanto affermato, non sorprende che diversi centri ospedalieri abbiano già acquistato macchinari e acquisito le competenze necessarie per operare con successo nell’ambito della stampa 3D in Sanità.
Per coloro che si stanno muovendo ora, invece, abbiamo selezionato (senza pretesa di esaustività) alcune aziende operanti in Italia che offrono servizi di stampa e bio-stampa verticali per l’universo healthcare.

Bio3DModel, stampa 3D per ossa e tessuti

Parte di SolidWorld Group, Bio3DModel è un’azienda italiana che offre alle strutture mediche servizi avanzati di stampa 3D. L’azienda può vantare certificazioni dedicate (Stratasys Certified Healthcare Specialist) e collaborazioni con due centri d’eccellenza a livello nazionale, il TIP (Team per l’Innovazione di Processo e Prodotto) dell’Università di Firenze e E-SPres3D, spin-off del centro EndoCAS dell’Università di Pisa.

Stratasys J750 Digital Anatomy @ Jacobs Institute
La stampante 3D Stratasys J850 Digital Anatomy di Bio3DModel crea parti dell’anatomia umana che riproducono ossa e tessuti. Realizza modelli cardiaci, vascolari, ossei e molto altro. Il video ne mostra il funzionamento presso lo Jacobs Institute (fonte: EnergyGroup)

In particolare, i servizi di stampa di Bio3DModel si rivolgono a ospedali (stampa 3D in Sanità), università e centri di ricerca e sono principalmente indirizzati allo studio di interventi complessi e alla formazione dei medici.

Bio3DPrinting Electrospider, la bio-stampante italiana 

Anch’essa parte di SolidWorld Group, Bio3DPrinting ha una missione ambiziosa: creare strumenti di 3D bioprinting che consentano la fabbricazione di tessuti per la medicina rigenerativa, per la ricerca e il testing di farmaci e di prodotti cosmetici.

Tra gli obiettivi vi è proprio l’organo artificiale.

Electrospider, the 3D multiscale bioprinting
Il Prof. Giovanni Vozzi – ordinario di Bioingegneria e direttore del Biofabrication Lab presso il centro di ricerca Piaggio dell’Università di Pisa – spiega Electrospider, la tecnologia in grado di generare costrutti cellulari 3D con la tipologia dei tessuti umani la cui ambizione è utilizzare cellule prelevate dal paziente per effettuare la biostampa di organi perfettamente funzionanti e modellati a partire dall’anatomia del paziente stesso (fonte: SolidWorld GROUP)

La tecnologia, presentata nel 2021, si chiama Electrospider ed è “in grado di generare costrutti cellulari 3D aventi la complessa topologia dei tessuti umani”.

Il 3D Anatomical Modeling di Medics

Medics nasce nel 2016 all’interno dell’Incubatore Imprese Innovative del Politecnico di Torino (I3P) e si occupa di 3D anatomical modeling finalizzato alla pianificazione pre-operatoria e al supporto intra-operatorio delle chirurgie complesse.

Al fine di rendere gli interventi chirurgici più sicuri e meno invasivi, l’azienda crea modelli anatomici 3D personalizzati per ogni paziente (Hyper Accuracy 3D), partendo dalle immagini diagnostiche tradizionali, come TAC e RM.

Medics: 3D printing medical models to make surgery safer
La tecnologia Medics per il 3D Anatomical Modeling (fonte: UltiMaker)

Medics ha anche implementato un workflow in cui il medico carica le immagini DICOM, riceve il modello 3D in area riservata, lo affina con l’ausilio dei tecnici e, infine, può decidere per la stampa.
Inoltre – nell’ambito della stampa 3D in Sanità – le stampanti 3D Medics possono essere collocate direttamente in ospedale e gestite a distanza.

Formlabs, stampa 3D per ospedali e produttori di dispositivi

Formlabs è fornitore di stampanti 3D stereolitografiche (SLA) e a sinterizzazione laser selettiva (SLS) professionali. L’azienda ha una linea d’offerta dedicata in modo verticale al settore ospedaliero (stampa 3D in Sanità) e finalizzata a consentire l’erogazione di cure e trattamenti personalizzati, ma si rivolge anche ai produttori di dispositivi medici che, con la stampa 3D, possono differenziare la loro offerta e customizzare le soluzioni.

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Esempi di modelli 3D di cuore, cervello, mandibola, rene e colonna vertebrale (fonte: Formlabs)

Elmec 3D per la creazione di organi sintetici

Elmec 3D, spin-off di Elmec Informatica, si pone come service provider e rivenditore di soluzioni per l’additive manufacturing.
L’azienda dispone di un polo tecnologico dedicato alla stampa 3D situato tra Milano e Varese e può contare di importanti partnership, tra cui quella con l’azienda ospedaliera Niguarda da cui deriva un interessante caso di studio (la riproduzione fedele di una parte di cervello) che ha determinato la creazione di organi sintetici per la preparazione preoperatoria, in particolare in ambito neurologico.

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