La stampa 3D per la formazione dei cardiochirurghi di domani: l'innovazione a Padova

La stampa 3D negli ultimi anni sta aprendo nuovi orizzonti per la medicina: dalla pianificazione preoperatoria per la realizzazione di interventi complessi, alla creazione di protesi e ortesi personalizzate o di tutori per la riabilitazione, grazie anche alla disponibilità di materiali biocompatibili, nascono nuove applicazioni che permettono di migliorare la salute dei pazienti e contribuire alla nascita di nuove possibilità di cura.

Cardiochirurgia

L’Azienda Ospedale Università Padova è un centro d’avanguardia nella cardiochirurgia, fin da quando, nel 1985, vi venne effettuato il primo trapianto di cuore in Italia. Per permettere la formazione dei cardiochirurghi pediatrici di domani, l’equipe del Professor Vladimiro Vida, docente del Dipartimento di Scienze cardio-toraco-vascolari e Sanità pubblica dell’Università di Padova, ha deciso di adottare la stampa 3D, ideando e realizzando, con stampanti e materiali Formlabs, un simulatore portatile della gabbia toracica in cui il cuore è posizionato per simulare un intervento cardiochirurgico. Fare formazione ai medici in cardiochirurgia pediatrica è molto difficile a causa delle complessità delle patologie e delle fragilità dei bambini che soffrono di queste malattie. Storicamente si ricorre pertanto a cuori autoptici o a cuori di suino. Tuttavia, un laboratorio basato su questa tipologia di organi pone molti limiti: sia per la difficoltà nel reperire i cuori di suino, conservarli e prepararli per la formazione, sia per le caratteristiche degli organi stessi, che hanno dimensioni maggiori rispetto al cuore di un bambino e sono inoltre cuori “sani” in cui è molto difficile, se non impossibile, riprodurre le patologie degli organi che dovranno essere poi operati. Per questo, l’equipe del Prof. Vida ha deciso di rivolgersi alla stampa 3D, creando un laboratorio di stampa all’interno della struttura ospedaliera. La scelta è ricaduta sulle stampanti a tecnologia stereolitografica SLA di Formlabs Form 3L che uniscono la precisione nella stampa, alla facilità di utilizzo e ai costi contenuti.

Stampa 3D

Fin dall’inizio il team si è però accorto che quando si stampa un cuore o parte di esso, l’aspetto più lacunoso nella formazione è la riproduzione della posizione del cuore all’interno della gabbia toracica. Infatti, posizionare l’organo stampato in un tavolo lasciando al medico in formazione la possibilità di muoversi liberamente attorno ad esso è infatti molto diverso rispetto alle condizioni in cui si troverà nella vita reale. Per questo l’equipe ha deciso di progettare e stampare in 3D anche un simulatore della gabbia toracica, trasportabile e modulabile, con parti che possono essere cambiate a seconda delle esigenze di formazione e facilmente ristampate. Queste caratteristiche consentono inoltre di sperimentare diversi approcci all’operazione: dai più tradizionali a quelli più innovativi e meno invasivi. Il simulatore, presentato per la prima volta a Roma il 16-18 Dicembre 2021 al congresso della Società Italiana di Cardiochirurgia con un ottimo riscontro, è ora usato per corsi di formazione teorico-pratico ogni mese per i medici in formazione dell’ateneo patavino. Questo ha permesso un notevole risparmio economico rispetto ai corsi con cuori di animale e una complessità logistica significativamente inferiore. Non solo, il team ha esportato il proprio simulatore e le proprie competenze in altre località italiane. Per un corso di formazione alla Scuola Internazionale di Cardiochirurgia di Erice, per esempio, sono stati stampanti, con la resina di Formlabs Elastic 50A, 50 cuori con le caratteristiche di una cardiopatia congenita, ognuno per ogni partecipante, che avrà così modo di riprodurre interamente l’intervento sul proprio modellino. Una possibilità irrealizzabile nei laboratori tradizionali con cuori di animale. Il procedimento di stampa e post-elaborazione dei 50 cuori ha richiesto in tutto circa 140 ore, ma la parte più complessa è la creazione del modello di base, che richiede circa altre 50 ore per ottenere un modellino che presenti le caratteristiche anatomiche esatte.

Azienda Ospedaliera

L’equipe del Prof. Vida utilizza inoltre la stampante Form 3L per il planning preoperatorio, sia per aumentare le possibilità di riuscita nel caso di interventi complessi, sia per studiare la pianificazione delle operazioni cardio-chirurgiche insieme agli studenti. «La stampa 3D ci sta permettendo di cambiare radicalmente il modo in cui formiamo i cardio-chirurghi di domani e siamo convinti che questa tecnologia sarà il futuro. Il nostro sogno è quello di creare una rete formativa italiana in cui poter avere vari centri di formazione collegati in simultanea, in ognuno dei quali gli studenti possano sperimentare direttamente sul proprio modellino e sul proprio simulatore l’intervento da realizzare» ha dichiarato il Prof. Vladimiro Vida, Responsabile dell’U.O.C. Cardiochirurgia Pediatrica presso l’Azienda Ospedale Università Padova. Aggiunge Marco Zappia, Channel Sales Manager per l’Italia di Formlabs: «Formlabs è nata con l’obiettivo di ampliare il più possibile l’accesso alla stampa 3D e le applicazioni che stiamo vedendo nascere in tutto il mondo negli ultimi anni in ambito medico continuano a stupirci. Siamo convinti che questa tecnologia possa essere di grande aiuto per la ricerca e il progresso nelle cure ed essere stati scelti da un’istituzione importante e all’avanguardia come l’Azienda Ospedale Università Padova non può che renderci orgogliosi e confermarci l’importanza di seguire su questa strada, continuando ad ampliare la nostra offerta di soluzioni e materiali».