Le guide chirurgiche stampate in 3D stanno rivoluzionando la formazione medica

La formazione medica è fondamentale per ridurre il rischio di errori clinici e garantire la sicurezza dei pazienti. In un’ottica di continuo miglioramento, uno studio condotto alla Zhejiang Chinese Medical University ha rilevato come l’uso di guide di taglio chirurgiche create tramite la stampa 3D non solo faciltasse l’apprendimento pratico, ma migliorasse significativamente le prestazioni degli studenti di medicina, preparandoli in modo più completo ai futuri interventi chirurgici. Infatti, i ricercatori hanno notato come spesso non vengano dati agli studenti di medicina gli adeguati strumenti per esercitarsi nelle tecniche chirurgiche prima di operare sui pazienti. L’obiettivo di questo studio è stato quello di sopperire al bisogno di creare programmi di formazione chirurgica a vari livelli, che si adattino alle esigenze degli studenti di medicina.
In questo studio sono state analizzate le prestazioni di due gruppi di studenti, raggruppati tra loro secondo criteri casuali, a cui sono stati forniti sia strumenti tradizionali che guide di taglio create tramite stampa 3D. Le innovative guide di taglio sono state progettate per essere applicate nella chirurgia laparoscopica, riproducendo fedelmente dei modelli di intestino tenue e del dotto biliare. Il modello laparoscopico è stato realizzato utilizzando dati 3D raccolti da un paziente sano attraverso immagini ottenute tramite tomografia computerizzata (TC). Questo processo matematico consente di generare immagini tomografiche dettagliate basate su scansioni a raggi X effettuate da diverse angolazioni attorno al corpo del paziente. Il modello finale è stato stampato in silicone compatibile con la stampa 3D, utilizzando una stampante a doppia testina di estrusione. Per ricreare il modello 3D, il team di ricercatori si è servito prima del software di modellazione medica E3D v17.06, per interpretare i dati del paziente, e successivamente di Cura 4.4.1 di Ultimaker, un famoso software di slicing.

Le guide di taglio realizzate con la stampa 3D. (Crediti fotografici: nature.com, scientific reports)
Dettagli sulla ricerca
Il campione coinvolto nello studio era composto da 16 studenti, di cui 12 ragazzi e 4 ragazze, tutti privi di esperienza nel campo delle simulazioni chirurgiche e tutti destrimani. Si è scelto di non includere studenti mancini al fine di evitare potenziali influenze derivanti dall’uso di strumenti chirurgici standard, progettati dunque per destrimani. L’obiettivo formativo è stato quello di trovare lo strumento più efficace per aiutare gli studenti a migliorare le abilità fondamentali necessarie in ambito medico, come la coordinazione occhio-mano, la percezione dello spazio e la destrezza manuale.
La ricerca si è divisa in due fasi. All’inizio di ogni fase, gli studenti hanno ricevuto un training sull’uso degli strumenti da parte di un chirurgo esperto. La Fase 1 è stata suddivisa in due parti. Nella prima parte della Fase 1, della durata di una settimana, tutti i partecipanti hanno eseguito quattro operazioni di sutura servendosi di un tampone base. Agli studenti è stato richiesto di eseguire quattro diverse operazioni di sutura: nodi a mano libera, suture semplici interrotte con una legatura strumentale, suture verticali a materasso e suture continue. Superata questa settimana di addestramento, i partecipanti sono passati alla seconda parte della Fase 1. A questo punto, i partecipanti sono stati divisi in due gruppi da 8, secondo un criterio di raggruppamento casuale. Sempre eseguendo le medesime suture e le medesime tipologie di nodo, un primo gruppo ha continuato il proprio allenamento utilizzando il tampone di sutura tradizionale, mentre l’altro gruppo si è servito del modello di intestino stampato in 3D. In quattro settimane tutti i partecipanti hanno concluso l’esercitazione e hanno appreso le tecniche di anastomosi biliodigestiva. Queste tecniche consistono in specifici interventi chirurgici che permettono di portare la bile dal fegato all’intestino creando un nuovo canale di passaggio.

La Fase 2 ha previsto l’uso di un simulatore addominale dotato di tre tracer: uno centrale per la telecamera e due laterali per posizionare gli strumenti. (Crediti fotografici: nature.com, scientific reports)
Durante la Fase 2, i 16 studenti sono stati nuovamente divisi in due gruppi da 8, diversi dai precedenti e sempre seguendo un criterio di raggruppamento casuale. La Fase 2 ha avuto una durata di quattro settimane. In questo lasso di tempo gli studenti si sono dedicati all’applicazione delle tecniche di chirurgia laparoscopica, servendosi di un simulatore addominale posizionato su una superfice piana. Nel modello addominale sono stati posizionati 3 trocar da 12 mm in tre punti diversi: al centro, a sinistra e a destra. Il trocar è uno specifico strumento chirurgico caratterizzato da un’estremità appuntita utile accedere a vasi sanguigni o cavità corporee. Il trocar centrale è stato utile per inserire la telecamera laparoscopica all’interno del modello addominale, la quale è stata collegata direttamente a uno schermo esterno per la visualizzazione dell’operazione. I trocar laterali, invece, sono serviti per maneggiare gli strumenti chirurgici, come forbici e pinze, consentendo di simulare in modo realistico le manovre operative. Il primo gruppo di studenti ha eseguito le tecniche apprese durante la Fase 1 su un tampone chirurgico, mentre il secondo si è esercitato, sempre applicando le stesse tecniche, sul modello di anastomosi intestinale realizzato in 3D. Al termine della Fase 2 tutti e 16 gli studenti hanno eseguito un’anastomosi laparoscopica completa e ne sono state analizzate le performance.
I risultati
Lo studio ha ottenuto dei risultati fortemente positivi. Gli studenti che si sono dedicati all’applicazione delle tecniche chirurgiche servendosi dei modelli stampati in 3D hanno ottenuto risultati migliori in termini di qualità delle prestazioni. Inoltre, il gruppo di studenti che ha utilizzato i modelli 3D ha appreso in maniera più veloce le tecniche applicate in chirurgia laparoscopica rispetto al gruppo che si è servito degli strumenti tradizionali. Paradossalmente, l’utilizzo del modello stampato in 3D richiede più tempo rispetto al tampone di base, poiché consente ai tirocinanti di simulare realisticamente un intervento chirurgico. Questo porta allo sviluppo di capacità quali il controllo della posizione complessiva del modello, la gestione autonoma delle fasi successive dell’operazione e la selezione dell’angolo di cucitura. Di conseguenza, il maggior tempo investito nella formazione ha portato a un miglioramento significativo delle abilità chirurgiche acquisite.
Secondo i ricercatori, i modelli stampati in 3D sostituiranno progressivamente gli strumenti tradizionali nella formazione chirurgica, riducendo l’uso di parti animali e cadaveri. Infatti, queste guide di taglio riproducono fedelmente i tessuti reali, offrendo agli studenti un’esperienza più realistica rispetto ai tamponi. Inoltre, la crescente diffusione della stampa 3D rende questi strumenti sempre più accessibili in termini di costi. Ma, non solo: le guide possono essere riutilizzate dalle 8 alle 15 volte, risultando una soluzione ecologica, formativa e vantaggiosa in termini di costi e impatto ambientale. Per ulteriori infromazioni su questo studio clicca QUI.
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