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La CT industriale nelle protesi

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Pubblicato da Jeff Urbanski in Additive · 28 Ottobre 2019
Tags: Tomografia
LA CT INDUSTRIALE NELLE PROTESI
La CT industriale è la tendenza del momento: Qualità della vita migliorata con la produzione additive
 

I dispositivi ortopedici svolgono un ruolo cruciale nel fornire sollievo dal dolore, aumentare la mobilità e migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da disturbi muscolo scheletrici. I dispositivi medici e le procedure utilizzate in ortopedia vengono costantemente aggiornate a causa delle mutevoli esigenze dei consumatori. I progressi tecnologici e l'integrazione delle tecnologie digitali hanno innescato radicali cambiamenti nella domanda, sia per i pazienti che per gli operatori sanitari.

CT Tomografia Industriale su Anca
Con la produzione additiva, gli impianti ortopedici possono essere eseguiti in modo rapido e preciso in tempi notevolmente ridotti.
(Immagine gentilmente concessa da Ampower GmbH & Co. KG e YXLON International FF35 CT Sistema industriale ad alta risoluzione CT).


La sfida dei principali attori nel mercato globale dei dispositivi ortopedici è quella di sviluppare dispositivi che abbiano tutte le caratteristiche e mantengano l'accessibilità economica. Si prevede che la ricerca, lo sviluppo e gli investimenti nelle collaborazioni aumenteranno per facilitare i portafogli di prodotti potenziati. A causa di questi fattori, il settore sanitario sta adottando la produzione additiva (AM) a un ritmo sorprendente. I principali produttori stanno persino utilizzando AM nella medicina rigenerativa, ingegneria dei tessuti, bioprinting e altri processi avanzati.
La crescita del mercato ortopedico rappresenta un'enorme opportunità per la tomografia computerizzata industriale (CT) come strumento di ispezione di qualità per questo settore altamente regolamentato, in cui qualità e sicurezza sono della massima importanza. Questo articolo esplora come CT può essere uno strumento prezioso per i progettisti e gli ingegneri di qualità per aiutarli a garantire che i loro prodotti critici soddisfino e superino gli standard normativi. Questo articolo illustra anche i vantaggi di CT per AM.


INDUSTRIA DEI DISPOSITIVI ORTOPEDICI
 
Secondo un recente rapporto di Frost & Sullivan, l'industria dei dispositivi ortopedici continuerà a crescere nello spazio globale della tecnologia medica e si prevede che raggiungerà il terzo posto nel volume delle vendite dopo la cardiologia e la diagnostica in vitro entro il 2020. Si prevede che il mercato raggiungerà $ 43 miliardi entro il 2024. Alcuni fattori chiave che guidano la crescita includono:

 
    • Aumento costante della malattia degenerativa.
    • Crescente      popolazione geriatrica.
    • Alta prevalenza di obesità e stili di vita      sedentari.
    • Insorgenza precoce di disturbi      muscoloscheletrici.

 Le richieste del mercato hanno guidato l'adozione anticipata di progressi tecnologici e il lancio di nuovi prodotti. I produttori hanno apportato miglioramenti significativi ai materiali e ai metodi di lavorazione degli impianti, il che li ha resi più affidabili e durevoli per lunghi periodi di tempo. Ad esempio, i produttori stanno sviluppando impianti realizzati con un nuovo tipo di polimero chiamato polietilene altamente reticolato (HXLPE), che prolungherà in modo significativo la durata degli impianti.


Vista interna di Anca al Tomografo
L'accurata ispezione di una coppa dell'anca con CT industriale, mentre sono ancora in fase di progettazione,
aiuta a garantire che la coppa dell'anca corrisponda a tutte le specifiche prima che entri in produzione.
(Immagine gentilmente concessa da Ampower GmbH & Co. KG e YXLON International FF35 CT Sistema industriale ad alta risoluzione CT)


LA TENDENZA? NUOVE TECNOLOGIE
La produzione additiva, nota anche come stampa 3D, sta guadagnando slancio nel settore ortopedico con la produzione di impianti personalizzati, dispositivi medici e ortesi da materiali diversi. La tecnologia AM riduce i tempi di chirurgia, consente una progettazione personalizzata, porta a una migliore stabilità dell'impianto a lungo termine e migliora i risultati clinici delle procedure chirurgiche.

• Strumenti: le tecnologie di stampa polimerica vengono utilizzate per personalizzare le guide chirurgiche che migliorano la precisione chirurgica.
• Impianti specifici per paziente: la stampa 3D in metallo viene utilizzata per creare impianti specifici per paziente. Le strutture a micropori promuovono una migliore biocompatibilità tra metallo e ossa.
• Modelli anatomici: i modelli di impianti polimerici consentono ai chirurghi di prototipare e rivedere la compatibilità prima di un intervento chirurgico reale.
• Biologico: questa tecnica AM produce tessuti e strutture semplici per la riparazione chirurgica.


PRODUZIONE ADDITIVA IN SANITÀ
AM sta diventando uno strumento prezioso nel mercato sanitario per diversi motivi. Uno dei più importanti è la libertà di progettazione e offre la possibilità di effettuare strutture complesse. Un'altra è la capacità di personalizzare i dispositivi in base alle esigenze dei singoli pazienti.
Un'altra applicazione medica in cui AM sta avendo un grande impatto è la capacità di essere testata prima della realizzazione. I chirurghi possono utilizzare i dati delle scansioni MRI e CT per costruire modelli 3D dell'anatomia del paziente su cui opereranno. Quindi utilizzano dati CAD per produrre modelli stampati in 3D, consentendo ai chirurghi di praticare tecniche chirurgiche impegnative su modelli realistici per perfezionare la tecnica. Ciò consente ai chirurghi di essere più precisi, ridurre i rischi e operare più velocemente, tutto ciò aiuta a fornire risultati clinici migliori.
I candidati alla sostituzione dell'anca oggi sono più giovani e tendono ad essere più attivi con stili di vita che includono ciclismo, nuoto e persino jogging. La fornitura di impianti a questi pazienti atipici richiede un nuovo approccio di progettazione e produzione. Gli impianti ortopedici progettati specificamente per il paziente possono essere molto costosi e richiedono molto tempo per essere adoperati utilizzando tecniche di produzione tradizionali come la fusione o la forgiatura, ma con AM possono essere eseguiti rapidamente e molto accurati in tempi notevolmente ridotti. Due dei principali vantaggi della stampa 3D per queste applicazioni sono la capacità di utilizzare i dati caratteristici del paziente per costruire gli impianti e la capacità di creare modelli con matrice o reticolo direttamente sulla superficie da sostituire. Questi schemi aiutano l'osteo integrazione e riducono il suo rigetto.


CT INDUSTRIALE COLLEGA TUTTE LE PARTI
Il corpo umano è costituito da oltre 37 trilioni di cellule, di cui 100 miliardi di cellule cerebrali, 206 ossa e 340 articolazioni. Se ciò non è abbastanza complesso, immaginate di dover costruire e ispezionare un dispositivo da impiantare per sostituire una parte anatomica. Più la struttura è complessa più difficile può essere la sua sostituzione. Ciò può rappresentare una vera sfida per gli laboratori produttivi impegnati a rimanere produttivi. È qui che la potenza della CT industriale può aiutare a connettere e dare un valido aiuto.
La scansione TC è spesso la soluzione migliore per la misurazione non distruttiva di oggetti con forme complesse, perché è una tecnica senza contatto che non richiede di essere invasiva per visionare la regione di interesse. Ciò è particolarmente importante quando si tratta di qualcosa di intricato come la creazione di un impianto. Anche se nessun corpo umano è esattamente come un altro, gli impianti devono adattarsi perfettamente ed essere biocompatibili in modo da poter apportare una ottimizzazione di qualità a lungo termine per la vita del paziente. Quindi, ad esempio, un impianto di anca richiede una struttura molto complessa per il legame con la struttura organica.
La stampa 3D consente di costruire una parte come questa, ma l'ispezione può rappresentare una sfida enorme. Può essere impossibile ispezionare un componente con metodi tradizionali di metrologia laser, luminosa o di contatto. La TC è spesso la tecnica migliore per un'ispezione completa.


DESIGN DELLA PARTE INIZIALE
Oggi ci sono più di 100.000 coppe dell'anca prodotte ogni anno dai produttori di additivi per l'uso in interventi di sostituzione dell'anca. Sono realizzati in dimensioni molto standard come piccole, medie e grandi, che si adattano quindi alle dimensioni del paziente. Un'attenta ispezione di queste parti con CT industriale, mentre sono ancora in fase di progettazione, aiuta a garantire che la coppa del fianco corrisponda a tutte le specifiche prima di entrare in produzione. Questo è un passaggio fondamentale perché la struttura reticolare deve essere giusta per aiutare l'osso a crescere attraverso l'impianto.
                           
   


Tolleranza in un'immagine Tomografica
La scansione TC può essere la scelta migliore per i test non distruttivi dei prodotti di impianti medici che producono i dati più completi e precisi in breve tempo.
(Immagine gentilmente concessa da Ampower GmbH & Co. KG e YXLON International FF35 CT Sistema industriale ad alta risoluzione CT).



CERTIFICAZIONE DEL PROCESSO
Un altro passo importante è certificare il processo utilizzato per stampare la protesi, che è un documento molto importante nel settore medico altamente regolamentato. Ciò include la ricerca della polvere migliore e l'identificazione delle migliori impostazioni dei parametri per il processo per stampare il disegno specifico necessario. L'installazione corretta può richiedere mesi. La CT industriale può accelerare il processo con un'ispezione adeguata della qualità della polvere e un'identificazione più rapida dei parametri.
Alcuni dei tipici difetti che derivano dal processo di fusione del letto di polvere come porosità, mancanza di fusione, rigonfiamento, eccessiva rugosità superficiale e polvere intrappolata, possono essere risolti e quantificati semplicemente con CT. Se, ad esempio, la polvere rimane all'interno del campione, potrebbe essere molto pericoloso per il paziente che riceve l'impianto perché il corpo umano potrebbe assorbire la polvere di titanio nel flusso sanguigno. I dati di scansione CT consentono di identificare rapidamente e facilmente questi problemi, riducendo così i tempi e aumentando la produttività.

MIGLIORE GARANZIA DI QUALITÀ = MIGLIORE QUALITÀ DI VITA PER I PAZIENTI
I pazienti di oggi sono più istruiti sulle loro opzioni di assistenza sanitaria. Con le informazioni a portata di mano, possono confrontare trattamenti e percentuali di successo tra ospedali e medici. Quando si tratta di impianti ortopedici come sostituti dell'anca o del ginocchio, i pazienti si aspettano il risultato per eliminare il dolore, migliorare la mobilità e fornire una migliore qualità della vita.
AM è un metodo di produzione che ha dimostrato di risolvere problemi chiari e persistenti in ortopedia. L'uso della CT industriale come strumento di controllo della qualità può aiutare a mantenere la promessa di prodotti sanitari migliori per i pazienti di tutto il mondo. La scansione TC può essere la scelta migliore per i test non distruttivi dei prodotti di impianti medici che producono i dati più completi e precisi in breve tempo. Questa tecnologia consentirà al suo proprietario di tenere il passo con la domanda di prodotti speciali ortopedici di alta qualità.


Questo articolo è stato scritto da Jeff Urbanski, Key Account Manager presso YXLON, Amburgo, Germania. Nils Achilles, MSc, YXLON Sales Manager, Science & New Materials, ha contribuito a questo articolo.



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Brigida Michele      Email: brigida.michele@xrayconsult.it
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