Realizzazione di gessi da polso in stampa 3D


Le fratture dell’arto superiore rappresentano una delle cause di infortunio più comune, specialmente in ambito pediatrico. Salvo casi particolari, la terapia in caso di fratture composte che interessano la zona del polso e dell’avambraccio prevede l’immobilizzazione dell’arto in una posizione in grado di assicurare la corretta guarigione delle ossa. Il periodo di immobilizzazione può coprire anche qualche settimana nel caso di fratture più complesse.

La pratica clinica prevede comunemente la realizzazione di un tutore in gesso realizzato all’interno del pronto soccorso al momento dell’identificazione della frattura. La struttura è realizzata tramite sovrapposizione di bende imbevute di gesso applicate tenendo il braccio nella posizione di immobilizzazione. Questa procedura consente la realizzazione di un supporto molto economico, che ben si adatta alla geometria specifica del braccio di ogni paziente e caratterizzato da una solidità e robustezza adeguate. Questa metodologia presenta però anche dei difetti, particolarmente importanti in pediatria: il gesso è ingombrante, pesante, non può essere bagnato, è poco igienico e può essere aperto solo rompendolo. Quest’ultimo elemento, in particolare, limita la possibilità di controllare l’evoluzione della guarigione in modo accurato.

Il laboratorio T3Ddy ha sviluppato una metodologia alternativa che prevede la realizzazione di gessi in plastica, modellati direttamente sull’anatomia del paziente. L’intero processo è reso possibile dall’integrazione di tecnologie di scansione tridimensionale e produzione additiva. La procedura è composta da tre fasi principali: 1) Acquisizione 2) Modellazione 3) Fabbricazione.

 


Acquisizione

Grazie alla realizzazione di uno scanner 3D, chiamato “Oplà”, specificatamente pensato e progettato per questa applicazione (Figura 2), è possibile l’acquisizione dell’intero distretto anatomico di interesse. Lo scanner è caratterizzato da una struttura circolare all’interno della quale il paziente può inserire il braccio sfruttando appositi supporti. L’acquisizione è compiuta da 8 camere RGB-D capaci di acquisire l’intero braccio in circa 2.5 s. Il tempo molto ridotto rappresenta una conquista importantissima per l’applicazione dell’intera procedura e per l’adozione della stessa, in futuro, in ambito ospedaliero. Lo scanner è capace di acquisire braccia con lunghezze che variano dai 200 ai 410mm, dimensioni che corrispondono al 5 percentile di un bambino di 4 anni e al 95 percentile di un ragazzo di 16 anni.

 


Modellazione

Il dato acquisito dallo scanner è elaborato all’interno di un software semi-automatico sviluppato dal laboratorio. Il software è anche responsabile della parte di acquisizione e dialoga direttamente con lo scanner per assicurare la perfetta integrazione tra tutte le fasi del processo.

La nuvola di punti 3D fornita dallo scanner è usata come base di una serie di operazioni CAD che portano alla creazione di un modello CAD parametrico dell’ortesi, realizzata appositamente per la geometria dell’arto del paziente. Il modello generato terrà conto della posizione in cui il braccio è stato scansionato (al pari del gesso tradizionale questa posizione verrà presa a riferimento per la terapia).


Fabbricazione

La fabbricazione è portata a termine grazie alla tecnologia di stampa 3D FDM (Fused Deposition Modeling). Il processo consente la realizzazione di pezzi di geometria complessa e ben si adatta alla tipologia di geometrie prodotte dalla fase di modellazione. Il processo FDM offre una alta flessibilità alla produzione e impone bassi tempi di set-up: queste sono caratteristiche fondamentali per riuscire a produrre l’ortesi in tempi brevi, compatibili con la pratica ospedaliera e confrontabile con lo standard attuale.

Il modello rispetta un set di regole implicite, imposte nella fase di modellazione, che assicurano la conformità di ogni ortesi generata alle specifiche di progettazione. L’ortesi generata è formata da due metà che consentono la prima applicazione sul paziente e l’eventuale apertura in fase di controllo della terapia. Un set di fori di alleggerimento aumenta la traspirabilità dell’ortesi, rende più confortevole la terapia e consente l’apertura di zone particolarmente sensibili alla compressione.