Vertebre L3 e L2 stampate in 3D

Anatomia in 3D

Anatomia in 3D è il progetto delle tesi di Laurea Magistrale di Giuditta e Lorenzo.
Partendo dall’alto della colonna vertebrale vi sono 5 vertebre cervicali, 12 vertebre toraciche o dorsali, 7 vertebre lombari e l’osso sacro, formato dalla fusione di 5 vertebre sacrali e 4 coccigee.
L’obiettivo di questo progetto, oltre al grande valore dimostrativo, è la rappresentazione della struttura corporea dell’uomo suddivisa in parti, mediante la stampa 3D di modelli anatomici ‘paziente-specifici’ per la medicina e la chirurgia. Quest’applicazione risulta particolarmente utile per la pratica pre-operatoria, per la didattica e per la comprensione del corpo umano, e grazie alla versatilità della stampa 3D le casistiche di studio diventano illimitate.

Le 5 vertebre lombari sono state ricostruite dalla TAC di un paziente anonimo, ottenendo modelli 3D con forme e imperfezioni fedeli alla realtà, molto utili per i chirurghi per fare pratica realistica e facilitare la fase preoperatoria di pianificazione dell’intervento, riducendo i tempi e i rischi operatori.

Per mimare il comportamento meccanico dei dischi intervertebrali è stato usato la gomma TPU, mentre le vertebre sono state stampate in PLA. Entrambi i materiali sono stati testati meccanicamente per accertarne le proprietà dopo il processo di stampa.

In una vertebra stampata 3D i perimetri di stampa imitano l’osso corticale, mentre l’infill studiato e modulato per struttura spaziale e quantità di materiale all’interno del corpo vertebrale permette di simulare la densità e la consistenza delle ossa trabecolari, ottenendo proprietà simili a quelle delle ossa reali.

Un aspetto importante è l’approccio frugale: “l’arte di fare di più con meno” ha permesso di sfruttare stampanti, software e materiali low cost e ottenere modelli anatomici di ottima qualità e con costi contenuti, molto convenienti anche rispetto ai modelli anatomici attualmente in commercio.

 

Anatomia in 3D is part of Giuditta and Lorenzo’s Master Degree Thesis.
Starting from the top of the vertebral column there are 5 cervical vertebrae, 12 thoracic vertebrae,
7 lumbar vertebrae and the sacrum, formed by the fusion of 5 sacral vertebrae and 4 coccygeal vertebrae. The purpose of this project, in addition to the great demonstration value, is the representation of the human body structure divided into parts, through the 3D printing of ‘patient-specific’ anatomical models for medicine and surgery. This application is particularly useful for pre-operative practice, for teaching and for understanding the human body, and thanks to the versatility of 3D printing the case studies become unlimited.

The 5 lumbar vertebrae were reconstructed from the TAC of an anonymous patient, obtaining 3D models with shapes and imperfections correspondin to the real case, very useful for surgeons to make realistic practice and facilitate the preoperative planning phase of the surgery, reducing the times and operating risks.

In order to mimic the mechanical properties of intervertebral disks, TPU rubber was used, while vertebrae were printed with PLA. Both materials were tested to assess the mechanical properties
after the printing process.

In a 3D printed vertebra the perimeters imitate the cortical bone, while the infill studied and modulated in its spacial structure and quantity of material inside the vertebral body allows to simulate the density and the consistency of the trabecular bones, obtaining similar properties to the real bones.

An important aspect is the “Frugal Innovation” approach: the “art of doing more with less” has allowed the exploitation of low cost 3D printers, softwares and materials and to obtain anatomical models with high quality and low price, cheaper than the anatomical models currently on the market.

 

Team

 

 

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