Stratasys Ltd., leader de l'impression 3D (NASDAQ : SSYS) a enrichi son imprimante 3D J750 Digital Anatomy™ de capacités avancées d'impression des os qui ne se contentent pas d'avoir l'air réel mais sont en fait biomécaniquement réalistes, soutenues par la recherche clinique. La mise à jour du logiciel permet aux systèmes d'imiter les structures osseuses poreuses, les tissus fibreux et les ligaments, afin que les professionnels de la santé puissent créer des modèles qui se comportent exactement comme l'os humain.
L'imprimante Digital Anatomy a été introduite il y a un an, avec pour objectif initial d'imiter les tissus mous de cardiologie, tels que les cœurs et les vaisseaux sanguins, en utilisant des logiciels et des matériaux puissants de Digital Anatomy comme GelMatrix™ et TissueMatrix™. Cette technologie a aidé les prestataires de soins de santé à améliorer leur préparation aux interventions chirurgicales et les fabricants de dispositifs médicaux à effectuer des tests et à former les professionnels de la santé aux nouveaux dispositifs. Le matériel BoneMatrix™ avec les capacités logicielles améliorées étend ces avantages aux applications orthopédiques.
"Nous pensons qu'une meilleure préparation conduit à de meilleurs résultats cliniques", a déclaré le vice-président Osnat Philipp, qui dirige l'équipe de soins de santé mondiale de Stratasys. "Les propriétés mécaniques des os sont si fondamentales pour la capacité de notre squelette à supporter les mouvements, à protéger nos organes vitaux et, en fin de compte, à affecter notre qualité de vie. Pouvoir imprimer en 3D des modèles biomécaniquement précis et uniques à chaque patient est essentiel à cette préparation".
Malgré la forte demande de modèles osseux, les options de modèles traditionnels présentent de graves lacunes. L'industrie médicale a traditionnellement utilisé des os humains provenant de cadavres ou des solutions d'impression 3D héritées, qui se sont toutes révélées inadéquates. L'os humain est cher, difficile à obtenir et difficile à acquérir avec les caractéristiques pathologiques précises nécessaires, comme dans le cas de tumeurs ou de reflets d'âges différents. Les modèles d'os fabriqués sur étagère ne présentent pas non plus ces caractéristiques spécifiques au patient, et les autres solutions d'impression 3D traditionnelles sont biomécaniquement irréalistes. En revanche, qu'il s'agisse d'insérer une vis ou de percer ou scier un os, les professionnels de la santé peuvent s'attendre à un retour d'information haptique très réaliste de la part des modèles d'anatomie numérique, et chaque modèle peut être créé à partir d'un scan réel du patient.
Les modèles de crâne et de colonne vertébrale imprimés en 3D pour les ateliers de formation des médecins permettent à ces derniers de s'entraîner à couper et à percer des os, a déclaré un directeur médical d'un hôpital pour enfants en Floride. Elle s'est concentrée sur l'utilisation d'une simulation de pointe pour transformer la formation et l'éducation pédiatriques. Les possibilités me semblent infinies, car les médecins peuvent "opérer avant d'opérer". "Cela va réduire le temps d'opération, diminuer la morbidité et la mortalité, et nous aider à réduire le temps d'anesthésie, ce qui est meilleur pour le développement du cerveau.
Si l'imprimante 3D est en soi une technologie de pointe, c'est le logiciel d'anatomie numérique qui en déverrouille la puissance. Plus de 100 préréglages sophistiqués ont été développés et affinés grâce à des années de tests d'experts, en partenariat avec les meilleurs centres médicaux universitaires et hôpitaux du monde entier. Par exemple, les disques intervertébraux peuvent être imprimés normaux ou dégénérés. Les articulations entre les vertèbres peuvent être imprimées à des degrés divers de rigidité. La structure plus dense de l'os du crâne se différencie de celle des os en général. Les os longs peuvent être imprimés avec des quantités variables de moelle. Différentes combinaisons de matériaux sont produites au niveau du voxel 3D pour garantir les bonnes propriétés biomécaniques.
Les chercheurs du laboratoire de mécanique numérique et de biomécanique expérimentale de l'université de Tel-Aviv ont effectué une évaluation clinique des caractéristiques des modèles osseux imprimés en 3D sur le système d'anatomie numérique, en se concentrant plus particulièrement sur la précision avec laquelle ils reproduisent la force d'arrachement des vis et le couple d'entraînement en utilisant des vis corticales et spongieuses. L'étude de 2020 a conclu que la force d'arrachement des vis orthopédiques dans les modèles imprimés en 3D avait une réponse haptique similaire à celle de l'os d'un cadavre humain.
Une deuxième étude menée cette année par des chercheurs du laboratoire de science et d'ingénierie des matériaux de l'Institut de technologie du Technion en Israël a démontré la précision mécanique des modèles de colonne vertébrale imprimés en 3D par rapport aux colonnes vertébrales de cadavres. L'étude a pu démontrer que les modèles de vertèbres lombaires imprimés en 3D représentaient avec précision l'amplitude des mouvements par rapport à la littérature publiée sur les épines humaines.
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