Dima vertebrale stampata in 3D

Cadland supporta H-OPERA e TechnoDESIGN nella realizzazione del progetto SpineSolution nell’ambito della chirurgia spinale. Un’innovativa guida chirurgica per l’implantologia delle viti peduncolari in tutti quegli interventi in cui è necessario adottare la metodologia dell’artrodesi vertebrale.

di Alberto Marelli

Cadland, azienda attiva nelle tecnologie per lo sviluppo prodotto, Additive Manufacturing e Virtual Reality, tra i principali partner europei di Dassault Systèmes, supporta H-OPERA e TechnoDESIGN nella realizzazione del progetto SpineSolution nell’ambito della chirurgia spinale. H-OPERA nasce come spin-off dell’Università degli Studi di Salerno ed è specializzate in soluzioni innovative volte all’ausilio alla chirurgia, al planning operatorio e all’health-care in generale.
In stretta partnership con la stessa Università degli Studi di Salerno, TechnoDESIGN, società di servizi di progettazione e consulenza personalizzata in vari settori, e Cadland, porta avanti progetti estremamente innovativi ed è in grado di rispondere ad esigenze anche non strettamente legate al mondo della chirurgia, ma anche a quello della distribuzione di materiale medico, della prototipazione rapida in materiali biocompatibili e della progettazione e verifica FEM ad ampio spettro. Disponendo delle più moderne tecnologie di prototipazione e di software specifici, H-OPERA oggi è in grado di far fronte alle necessità più diverse, proponendo sempre soluzioni efficaci ad alto contenuto tecnologico ma allo stesso tempo “alla portata di tutti”. H-OPERA rivolge la sua attenzione prevalentemente alla chirurgia spinale e all’artrodesi peduncolare (grazie alla tecnologia brevettata “Spine Solution”) e alla ricostruzione biofedele di tutte le strutture ossee anche per uso didattico; è in grado di progettare e realizzare strumentari chirurgici e dime “custom made” e di ricostruire, con elevata precisione, le specifiche strutture di singoli pazienti, anche per consentire simulazioni pre-operatorie o programmi di training per i giovani chirurghi. Il progetto SpineSolution, che lo scorso anno si è aggiudicato il XIII Premio Best Practices Salerno, 2019, è stato possibile grazie alla sinergia di H-OPERA e TechnoDESIGN e alla collaborazione con Cadland.

Il progetto

Si parte dalla premessa che numerose patologie del rachide richiedono come intervento collaterale, la stabilizzazione della colonna vertebrale; il principio è quello di restituire una solidità strutturale e ricreare una stabilità geometrica grazie alla fusione di due o più vertebre. Tale processo prende il nome di “artrodesi peduncolare”. La colonna vertebrale, o il tratto di interesse, viene “stabilizzato” con l’ausilio di barre di titanio a loro volta ancorate alla colonna vertebrale a mezzo di viti che vengono inserite nelle vertebre attraverso un tratto molto piccolo chiamato “peduncolo”.
La procedura classica prevede l’inserimento delle viti “ad occhio”: il chirurgo, infatti, inserisce le viti basandosi su alcuni reperti anatomici eseguendo un gran numero di controlli radiografici in sito. È facile intuire come l’errore umano, dovuto ad una moltitudine di fattori, come la perizia del chirurgo, il livello di attenzione, la morfologia della colonna e delle specifiche vertebre, ecc. possa rappresentare un problema alquanto gravoso, tanto più che nella zona di intervento sono presenti tessuti e strutture estremamente delicate che, se compromesse, recano danni irreversibili al paziente.
Assolutamente non trascurabile è inoltre il problema dei controlli radiografici che, attualmente, apportano un livello di dannose radiazioni ionizzanti tanto per il paziente quanto per il team operatorio.
È in questo contesto che si colloca l’idea della Dima vertebrale. La Dima è una soluzione di foratura “custom made”, ovvero specifica e personalizzata per ogni singolo paziente, che consente un facile, sicuro e veloce inserimento delle viti peduncolari con un numero limitato di controlli radiografici.
Grazie all’ausilio delle moderne tecnologie CAD, in particolare CATIA di Dassault Systèmes, fornito e supportato da Cadland, è stato possibile generare in virtuale le vertebre del paziente da operare mediante acquisizione dell’indagine TAC (che anche attualmente risulta comunque obbligatoria per un planning operatorio) e tracciare le traiettorie ideali (anche tramite un algoritmo completamente automatizzato). Sulla base di queste ricostruzioni, viene creata una “mascherina” virtuale che possiede due guide cilindriche (una per ogni vite).
Da tale output è quindi possibile generare, tramite una stampa 3D con materiali biocompatibili, la Dima che il chirurgo può effettivamente utilizzare.
Di fatto la procedura chirurgica rimane pressappoco la stessa rispetto a quella utilizzata fino ad ora: il chirurgo espone “a cielo aperto” la zona da trattare, applica sulla vertebra di interesse la mascherina appositamente creata, e inserisce le viti peduncolari con l’ausilio delle guide cilindriche con frattura controllata (per consentire l’inserimento delle viti, disponendo di una maschera con dimensioni ridotte ed elevata maneggevolezza).
A differenza dell’approccio tradizionale però tale metodica determina dei vantaggi evidenti, ovvero:

• l’utilizzo della mascherina riduce i tempi di inserimento delle viti di circa il 50% (limitando di conseguenza le criticità dell’anestesia totale);
• viene ridotto sensibilmente il numero di controlli radiografici (circa il 70%);
• gli interventi di artrodesi peduncolare possono essere eseguiti anche dal chirurgo non altamente specializzato (sia in ambito di “training” sia in ambito di emergenza).
• è possibile intervenire su tratti vertebrali che presentano morfologia atipica sui quali prima era molto difficile se non impossibile operare.
  “Solo grazie ai giovani, alle loro idee, all’eccellenza delle nostre scuole nasceranno nuove realtà ed avremo tutti un futuro migliore. Questo di H-OPERA ne è un valido esempio e sono certo che la sanità e l’industria farmaceutica sapranno valorizzare questa giovane impresa che merita tutta l’attenzione del mercato”, ha commentato Roberto Ruggieri, Amministratore Delegato di CSP/Cadland.
  “Il supporto tecnologico e strategico fornito da Cadland è stato un tracciante per il perfezionamento delle soluzioni “custom made” innovative che oggi siamo in grado di generare e fornire. Le nostre attività seguono di pari passo il costante sviluppo delle tecnologie “Computer Aided”; risulta quindi essenziale poter fruire di partner che siano in grado di agevolare conoscenze e scelte, in un sistema tecnologico sempre più fitto e talvolta fuorviante”, ha poi aggiunto Emilio Cataldo, Amministratore Delegato di H-OPERA.