La prima protesi oculare stampata in 3D installata nella cavità di un paziente
Il famoso Fraunhofer Institute e la sua divisione di stampa 3D ci hanno portato un passo più vicino a quegli androidi a grandezza naturale nella serie TV di successo della HBO, Westworld, stampando un occhio protesico che per la prima volta andrà nella cavità di un paziente. Usando il loro software proprietario Cuttlefish: Eye e il driver di stampa 3D, i ricercatori del Fraunhofer sono riusciti a registrare un modello 3D di un occhio protesico che contiene una moltitudine di materiali e colori. Invece dello stressante e dispendioso stampaggio dell'orbita di un paziente, il processo ora coinvolge solo una "scansione di 2,4 secondi, non invasiva e non ionizzante da uno scanner oftalmico di tomografia a coerenza ottica appositamente modificato" e una foto dell'occhio sano come riferimento.
Questi input vanno in Cuttlefish di Fraunhofer: Eye che fonde le informazioni per creare un modello pronto all'uso con la piattaforma di stampa 3D Cuttlefish. Il risultato è una protesi oculare che richiede una frazione del tempo e dello stress di una volta. La tecnologia è ora pronta per la prima volta con la prima grande sperimentazione clinica al Moorfields Eye Hospital di Londra. Secondo il professor Mandeep Sagoo, consulente oftalmologo al Moorsfield:
Siamo entusiasti del potenziale di questo occhio completamente digitale. Questo è stato il culmine di 4 anni di sviluppo di una tecnologia sofisticata tra Moorfields Eye Hospital, UCL Institute of Ophthalmology, Ocupeye Ltd e Fraunhofer. Speriamo che l'imminente studio clinico ci fornisca prove solide sul valore di questa nuova tecnologia, mostrando che differenza fa per i pazienti. Ha chiaramente il potenziale per ridurre le liste d'attesa.
Circa 40 pazienti sono coinvolti nella sperimentazione della protesi oculare stampata in 3D, e il primo paziente ha già ricevuto la protesi il 25 novembre. La seppia di Fraunhofer: Eye è certificato come dispositivo medico di classe 1, mentre i composti di stampa hanno ottenuto l'approvazione di biocompatibilità dalla UK Medicines and Healthcare products Regulatory Agency.
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DARMSTADT, Germania, 29 novembre 2021 (GLOBE NEWSWIRE) --In futuro le protesi oculari saranno prodotte da stampanti 3D. Fraunhofer IGD ha sviluppato una serie di tecnologie che sostituiscono l'attuale produzione interamente manuale di protesi individuali. Il software Cuttlefish:Eye del Fraunhofer utilizza una scansione 3D dell'orbita oculare e una foto a colori dell'occhio sano per creare il modello 3D dell'occhio protesico. Ildriver di stampa 3D Cuttlefish® di Fraunhofer viene utilizzato per stampare il modello su una stampante 3D multicolore e multimateriale.
Non solo una protesi oculare stampata in 3D viene prodotta in una frazione del tempo richiesto dal processo convenzionale, ma la protesi risultante ha anche un aspetto più realistico. Questo è reso possibile dagli algoritmi di Cuttlefish:Eye, una soluzione software del Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD. Lavorando in stretta collaborazione con l'azienda britannica Ocupeye Ltd, il team di ricerca di Darmstadt ha sviluppato un processo unico per creare un modello virtuale da una scansione dell'orbita insieme a una foto dell'occhio sano. Questo serve come piattaforma digitale affidabile per la stampa 3D. L'innovativa tecnologia per produrre protesi sarà ora applicata ai pazienti per la prima volta in una sperimentazione clinica che si terrà al Moorfields Eye Hospital di Londra.
Il professor Mandeep Sagoo, consulente oftalmologo al Moorfields, ha aggiunto: "Siamoentusiasti del potenziale di questo occhio completamente digitale. Questo è stato il culmine di 4 anni di sviluppo di una tecnologia sofisticata tra Moorfields Eye Hospital, UCL Institute of Ophthalmology, Ocupeye Ltd e Fraunhofer. Speriamo che l'imminente studio clinico ci fornisca prove solide sul valore di questa nuova tecnologia, mostrando che differenza fa per i pazienti. Ha chiaramente il potenziale per ridurre le liste d'attesa".
Le protesi oculari diventano necessarie ogni volta che un occhio ha dovuto essere rimosso chirurgicamente per motivi di salute, ad esempio a seguito di una grave lesione o di una malattia potenzialmente letale come il cancro agli occhi, condizioni che affliggono circa tre quarti di un milione di persone in Europa e oltre otto milioni nel mondo. Il metodo di misurare individualmente l'orbita oculare e di produrre le protesi è rimasto in gran parte invariato per molti decenni. Il modellamento invasivo può essere scomodo e nei bambini un'esperienza angosciante che spesso richiede un'anestesia generale. Il successivo processo di produzione, fatto a mano e che richiede molto tempo, porta a diversi mesi di attesa, esacerbando così quello che è già un periodo stressante per il paziente. Utilizzando tecnologie di stampa 3D all'avanguardia, il nuovo processo accelera significativamente la produzione e fornisce ai pazienti un'esperienza più rapida, migliore e complessivamente più confortevole.
L'appuntamento iniziale della protesi 3D del paziente inizia con una scansione di 2,4 secondi, non invasiva e non ionizzante da uno scanner oftalmico a tomografia a coerenza ottica appositamente modificato, prodotto da TOMEY Japan. Lo scanner medico è usato abitualmente in un ambiente ospedaliero. La scansione risultante dell'orbita oculare e l'immagine calibrata a colori dell'occhio sano vengono trasferite digitalmente e senza soluzione di continuità al Fraunhofer IGD. Tomey ha ottimizzato la sua capacità in modo tale che l'orbita dell'occhio rimosso venga misurata con precisione e venga inoltre prodotta una foto calibrata a colori dell'occhio sano. Cuttlefish:Eye crea un modello di stampa 3D da questi dati in un tempo altrettanto breve. Le stampanti sono comandate dal driver universale per stampanti 3D Cuttlefish®, che si distingue per la consistenza dei colori e la rappresentazione realistica anche di materiali trasparenti. La tecnologia Fraunhofer IGD viene utilizzata in tutto il mondo con diversi tipi di stampanti. Le protesi 3D sono stampate dalla Fit AG di Lupburg, che ha molti anni di esperienza nella produzione additiva, soprattutto nel campo della tecnologia medica. Una volta stampate, le protesi vengono ispezionate e ricevono la lucidatura finale da un team di oculisti esperti. Con una sola stampante 3D, Ocupeye può potenzialmente soddisfare il requisito annuale di circa 10.000 protesi necessarie per il mercato britannico.
Gordon Bott, CEO di Ocupeye Ltd, ha aggiunto:Insieme a Fraunhofer, abbiamo realizzato la prima protesi oculare umana stampata in 3D. Ora esiste una tecnologia completa che ha veramente il potenziale di reimmaginare le aspettative dei pazienti con protesi oculari.
Ogni passo della nuova procedura di produzione è stato sottoposto a severi controlli di qualità. Per esempio, il software Cuttlefish:Eye è certificato come dispositivo medico di classe 1. Test di biocompatibilità estesi ed esaustivi sono stati eseguiti sui materiali di stampa 3D, prima che la UK Medicines and Healthcare products Regulatory Agency -MHRA- fornisse una lettera di approvazione per una sperimentazione clinica. Lo studio clinico recluterà circa 40 pazienti che riceveranno una protesi oculare stampata in 3D; saranno esaminati più volte da personale clinico qualificato nel corso di un anno e sarà chiesto loro di riferire sulle loro esperienze.
Questo è un passo importante che sta portando i partner del progetto più vicino alla realizzazione della loro visione. Vale a dire avere la capacità di fornire abitualmente un prodotto medico realistico ai pazienti che richiedono una protesi oculare. Questo è reso possibile da un processo innovativo altamente "dirompente" che inizia con un dispositivo medico di tomografia a coerenza ottica, prodotto da Tomey Japan e con il loro quartier generale europeo a Norimberga. Dalle conoscenze già acquisite durante la fase di ricerca e sviluppo, Tomey ha adottato la funzionalità migliorata come standard e ha applicato i miglioramenti ai loro dispositivi di prossima generazione.
Potenzialmente con un solo dispositivo per clinica e la distribuzione di un piccolo numero di stampanti 3D distribuite geograficamente, la domanda stimata del mercato globale di otto milioni di persone - circa lo 0,1% della popolazione mondiale - potrebbe essere soddisfatta.
Per ulteriori informazioni:
Maggiori informazioni sul driver della stampante 3D Cuttlefish®
Maggiori informazioni sulla ricerca sulla stampa 3D al Fraunhofer IGD
Sul Fraunhofer IGD:Fondato nel 1987, il Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD è l'istituto leader mondiale per la ricerca applicata nell'informatica visiva basata su immagini e modelli 3D. Trasformiamo le informazioni in immagini e le immagini in informazioni. Le parole chiave sono interazione uomo-macchina, realtà virtuale e aumentata, intelligenza artificiale, simulazione interattiva, modellazione, stampa 3D e scansione 3D. Circa 180 ricercatori in tre sedi a Darmstadt, Rostock e Kiel in Germania sviluppano nuove soluzioni tecnologiche e prototipi per l'industria 4.0, la sanità digitale e la città intelligente. In collaborazione con i suoi istituti gemelli a Graz, in Austria, e a Singapore, assumono anche una rilevanza internazionale. Con un volume di ricerca annuale di 21 milioni di euro, utilizziamo la ricerca applicata per contribuire allo sviluppo strategico dell'industria e dell'economia.
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