La perdita del bulbo oculare può essere generata da cause congenite, tumori maligni o da distruzioni traumatiche in grado di comprometterne funzione e struttura, con serie conseguenze sulla qualità della vita di chi ne viene colpito. Si tratta di una delle menomazioni più evidenti a cui da sempre la chirurgia ha cercato di offrire soluzioni sempre più innovative ed efficaci. Oggi, grazie alle tecniche di fabbricazione digitale come la stampa 3D, è possibile introdurre nuove metodiche anche in questo ambito, con materiali realistici, protesi personalizzate e adattate alle necessità del paziente, metodi di produzione rapidi e sicuri, sfiorando ancora una volta risultati straordinari.
Come descritto dal Dr. Lovisolo, direttore dei Centri di Chirurgia Oculare Quattroelle di Milano, quando è necessaria l’asportazione completa dell’occhio, si è soggetti ad un intervento ampiamente demolitivo che pregiudica in modo pesante l’aspetto estetico del paziente e i quindi i suoi rapporti sociali e umani, imponendo l’applicazione di una protesi. L’impianto purtroppo non è una soluzione definitiva: nella quasi totalità dei casi, infatti, si manifestano problemi tardivi, anche dopo parecchi anni dall’intervento. La progressiva riduzione del volume orbitale e l’assenza di muscoli che sostengono le protesi esterne, portano ad un abbassamento delle palpebre sia superiori che inferiori provocando la caduta dell’impianto e l’allargamento del solco palpebrale con conseguenze estetiche importanti. Il problema più rilevante che si riscontra con le endoprotesi è l’espulsione, che consiste nello spostamento e fuoriuscita di un impianto dalla sua sede dovuta a sutura inadeguata, a collasso dei tessuti o a difetti della protesi stessa. È a questo punto che entra in scena l’ocularista, il protesista degli occhi che si occupa della costruzione della protesi interne ed esterne.
Per le endoprotesi che servono a mantenere inalterato il volume orbitale, ci sono diversi materiali a disposizione, a partire dal silicone, utilizzato da più tempo grazie al basso costo e alla sua versatilità. Materiali moderni sono invece l’idrossiapatite (biomateriale poroso ricavato da coralli marini, simile alla composizione minerale dell’osso umano) e il polietilene ad alta densità (Medpor). Troviamo una panoramica sul sito Dalpasso, sezione Impianti.
Endoprotesi in PMMA a);impianto classico di Allen b); idrossiapatite (sfera) c); Medpor (d); impianto di Guthoff (e); espansori cavitari (f) (si espandono progressivamente per tentare di compensare lo scarso sviluppo dell’orbita).
Infine c’è l’impianto autologo dermograssoso, consigliato nei casi di rigetto degli altri tipi di endoprotesi, che si realizza con materiale adiposo prelevato da altre parti del corpo. Il successo di tale impianto dipende molto dall’integrità dei muscoli oculari e soprattutto dalla loro vascolarizzazione, fondamentale per l’attecchimento del tessuto adiposo. Purtroppo l’impianto, anche se ben riuscito, perde parte del suo volume col tempo. Sempre all’ocularista spetta il compito della scelta delle protesi esterne che hanno lo scopo di ripristinare simmetria di forma, colore e dimensioni, compensando, nel limite del possibile, la tendenza a rimpicciolirsi della cavità oculare e l’allineamento della rima palpebrale, mantenendo attivi i movimenti palpebrali.
Purtroppo i costi di interventi, protesi, e consulenze di oculisti ed ocularisti non sono coperti dall'assistenza sanitaria di base in tutto il mondo e restano quindi inaccessibili a tante persone. Per fortuna questo è un settore in cui la stampa 3D può alleviare sia la sofferenza fisica che la carenza di disponibilità finanziarie. I ricercatori hanno infatti sviluppato un modo veloce ed economico per costruire le protesi per malati sottoposti ad asportazione dell'occhio utilizzando il software di scansione del volto e la stampa 3D.
Prendiamo come esempio il caso di un bambino americano affetto da tumore che ha causato l’eviscerazione del bulbo oculare e la perdita di entrambe le palpebre. Il Dr. David Tse, professore di oftalmologia presso il Bascom Palmer Eye Institute in Florida, altamente qualificato in plastica oftalmica, chirurgia orbitale e oncologia, che lo ha avuto in trattamento ha raccolto donazioni per contribuire al pagamento della prima protesi. Ma ora il bambino è un adolescente, e, crescendo, la cavità oculare si è modificata e la protesi è stata rimossa: il ragazzo è costretto perciò ad indossare una benda sull'occhio perché la famiglia non può permettersi l’acquisto di una seconda protesi, il cui costo varia dai 10.000 ai 15.000 dollari.
"Speriamo che utilizzando questo processo di stampa 3D rapido e meno costoso, si possa realizzare una protesi dai costi accessibili per lui e anche a migliaia di altre persone che come lui non dispongono delle risorse economiche per ottenerne una costruita da un ocularista", riferisce il dottor Tse.
Il procedimento è concettualmente molto semplice. Utilizzando la scansione topografica e la tecnologia di stampa 3D, i ricercatori dell'Università di Miami hanno sviluppato un processo molto rapido per la fabbricazione di protesi facciali. I pazienti vengono esaminati sul lato integro del viso usando uno scanner mobile. La scansione viene quindi ripetuta sul lato con il difetto orbitale. Il software poi compara le due scansioni per creare un'immagine 3D del volto. L'informazione topografica viene inviata ad una stampante 3D, che stampa una maschera con un nuovo materiale messo a punto dal Dr. Tse e dal suo team della Composite Materials Lab della University of Miami. Questo è caratterizzato da un "mix di proprietà che fornisce un rinforzo supplementare alla protesi e permette di abbinare molte tonalità di colori della pelle, iniettando contemporaneamente alla stampa, dei pigmenti colorati in modo da essere simili al tono della pelle del paziente." Con il tempo, le protesi facciali convenzionali tendono a scolorire e i bordi tendono a collassare verso il basso. In questa nuova versione stampata in 3D, della nanoargilla impedisce allo sporco di depositarsi e protegge il materiale dai cambiamenti di colore quando viene esposta ad umidità e luce.
Landon Grazia, Ph.D., dirige il Composite Lab ed è anche un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale: "Il nostro obiettivo a lungo termine è quello di aiutare i pazienti in qualsiasi parte del mondo. Fare una scansione, scaricare i dati a Miami, stampare la protesi e spedire di nuovo al paziente il giorno dopo. "
Le nuove applicazioni per protesi mediche sono una parte particolarmente importante e affascinante del settore della stampa 3D. Il costo delle protesi stampate diminuisce fino a 100 volte rispetto a quelle tradizionali, ma la caratteristica più interessante è la personalizzazione dei dispositivi medici che permette una migliore performance delle protesi, quindi un maggiore comfort per i pazienti. La stampa 3D ci sta promettendo che sostituire una parte del nostro corpo non sarà più traumatico come in passato perché ce ne fornirà una nuova, identica in tutto e per tutto a quella persa, che si adatterà completamente al nostro corpo. Sarà come non averla mai persa?
Image credits
Lusiana Pasquini - Open BioMedical Initiative
Main image credits
Bell’articolo.
La tecnologia incomincia a fare passi da gigante nel settore medico ma non abbastanza per i tempi che corrono; è sempre frenata …… da altri interessi.
Ormai la stampa 3D ha cambiato radicalmente il mondo tecnologico oltre che quello sanitario…utilizzarla per la costruzione di protesi è davvero un grandissimo passo avanti… Davvero tutto molto bello
wow, semplicemente sbalorditivo.. conosco una signora (mi ha letteralmente visto crescere) che purtroppo ha perso un occhio in un banale incidente domestico e ne ha passate di ogni per arrivare alla protesi indossata oggi; per la carità, è fatta bene ma cmq si vede che è finta e sicuramente dovrà prima o poi sostituirla (non oso immaginare il calvario e i costi ma anche “l’umiliazione psicologica”).. questo nuovo metodo è davvero interessante e sbalorditivo: protesi migliori, impianti meno costosi, complicati e durevoli, abbattimento dei costi per andare in giro per il mondo alla ricerca degli specialisti. Spero solo che qualche casa produttrice di protesi considerata “potente” veda le potenzialità, finanzi lo sviluppo, magari (molto utopico) mettendosi una mano sul cuore.
Se penso che l’idea di creare parti del corpo con la stampa 3D e articolazioni robotizzate collegate agli impulsi nervosi erano materia di quei film futuristici di 5-10 anni fa, e oggi sn quasi realtà.. cavoli
Leggendo il tuo commento mi è venuto il dubbio che più che finanziare lo sviluppo della tecnologia, le grossi case produttrici di protesi cerchino di bloccarlo, un po’ come con le auto elettriche e le società petroliere.
appunto il mio era più che altro un sogno, un utopia purtroppo
Anche si avverasse, credo che deva passare molto tempo, specialmente in Italia…
Ormai si fa di tutto con queste stampanti 3D. E’ una bella cosa usare le stampanti per le protesi, anche per i costi che si riducono di molto e rendono accessibile a molte persone la cura.
Comunque complimenti per l’ottimo articolo.
Non pensavo si potesse arrivare a ciò. Nemmeno immaginavo protesi agli occhi visto che non ne avevo mai sentito parlare.
La creazione delle protesi con queste tecnologie è eccezionale.
Penso ci siano problemi con i materiali che si possono usare come accennato nell’articolo.
Resta da dire poi che queste stampanti 3D devono avere una risoluzione molto alta di stampa ed una tecnologia ben progettata per ottenere tante variazioni di colori coi pigmenti.
Si bellissimo articolo.
Comunque come mostrato la stampa 3d è la fase conclusiva forse la più spettacolare ma certamente occorrono ancora molti studi prima di poter riprodurre pezzi di ricambio per il corpo umano.
Certo che da ex lettore di Urania la fantascienza che sembrava allora così lontana è ormai fra noi.
Sergio
Incredibile sembra di guardare l’uomo senza faccia!
Eppure ci si immaginava che la tecnologia 3D avrebbe apportato notevoli miglioramenti nel quotidiano e nello sviluppo di rivoluzioni in tutti i campi, dal quotidiano vivere alla produzione di protesi personalizzate.
Non e` un caso che questo ragazzo abbia stampato una protesi a questo ragazzino di nove anni, regalandogli cosi un sorriso e anche la possibilita` di sentirsi meno diverso: (https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=BY2PhGszuUc)
Purtroppo al momento siamo ben lontani dal renderlo accessibile a tutti, anche perche` le cose vanno sempre a rilento in Italia.
Ma le possibilita` sono soltanto in crescita` e maggiorazione dei processi produttivi nei campi applicativi, che davvero sono infiniti.
Io personalmente credo che si arrivera` a stampare organi e ad impiantarli, il che non e` neanche un’ipotesi ma gia` si muove qualcosa in tal senso, come riporta il corriere della sera: http://www.corriere.it/salute/14_aprile_04/costruire-organi-umani-stampanti-3d-461dc632-bbe9-11e3-a4c0-ded3705759de.shtml
Credo che a questo punto l’unica sfida sia l’ingegno e la fantasia e le naturali sfide umane. Si arrivera` a produrre un sistema complesso come lo e` il bulbo oculare? O Addirittura l’apparato visivo nella sua interezza?
Ah ps: Mi permetto di introdurre un argomento che sarebbe altrettanto interessante, che pero` non riguarda direttamente l’argomento delle protesi oculari.
L’ecografia 3D e 4D, ho letto un paio articoli a rigurardo qui e sembra un argomento trattato. L’interessante di questa tecnologia e` come trasformi i segnali da ultrasuoni in immagini 3D e 4D. Sarebbe un argomento di piacevole lettura sicuramente, tutto sta da come e` esposto 😉
L’ho buttata qui non sapendo dove altro proporla! Mi farebbe piacere saperlo.