Gianluigi Salvi
Gianluigi Salvi

Realizzare protesi a basso costo con le stampanti 3D

Indice

Negli ultimi anni l’uso e la diffusione delle stampanti 3D ha subito un notevole incremento. Le stampanti 3D si prestano a svariati utilizzi sia in campo industriale che privato.
Questo nuovo tipo di stampante viene utilizzata in vari settori, ad esempio, per realizzare  componenti per l’edilizia e l’architettura, per uso alimentare, per uso in campo astronautico e, non ultimo, in campo medicale. Uno dei settori in cui questo tipo di stampante sta avendo un utilizzo fondamentale, infatti, è quello biomedico.

Ci riferiamo, in particolare, alla realizzazione di protesi per gli arti, che negli ultimi tempi ha fatto passi da gigante. Grazie a vari materiali e tecniche, infatti, si realizzano arti inferiori e superiori sempre più evoluti, che possono imitare i movimenti umani naturali  in modo sempre più preciso ed efficiente, restituendo i gesti quotidiani a chi li ha perduti in seguito a incidenti, infortuni, guerre.  Il costo di queste protesi all’avanguardia, però, è spesso proibitivo per la maggior parte delle persone. Oggi, grazie alle stampanti  3D, è possibile realizzare protesi con le stesse funzioni, ma a basso costo.

In tutto il mondo, e anche in Italia, si cominciano a progettare e si realizzano protesi di nuova generazione. a un prezzo di molto inferiore a quelle prodotte finora. Una protesi tradizionale, ad esempio, per un braccio, può avere un costo tra i 2.000 e i 5.000 euro per la sola funzione estetica. Una protesi bionica, che permetta quindi i movimenti del braccio o della mano, supera i 10.000 euro. Le stampanti 3D, invece, permettono di creare modelli di protesi all’avanguardia con un costo intorno ai 400 euro. Un prezzo così basso non solo permette di personalizzare la protesi, ma anche di adattarla nel tempo. Pensiamo, ad esempio, a un bambino che cresce e che, quindi, avrà bisogno di modificarla o sostituirla più volte nel corso della sua vita.

Una stampante 3D può realizzare una protesi in circa 40 ore. Nello stesso lasso di tempo si potrebbero produrre centinaia di protesi in serie con i metodi tradizionali, ma la singola protesi realizzata con la stampante 3D –  personalizzata e a un costo inferiore – ha vantaggi  irrinunciabili.

Prima di arrivare alla produzione vera e propria in 3D, occorre una progettazione molto lunga e di alta precisione, realizzata sull’anatomia del paziente.
Attualmente in Italia i laboratori specializzati in questo settore non sono molti, come evidenziato allo IUAV di Venezia, i cui studenti hanno messo a punto un progetto di sperimentazione, realizzando protesi per gli arti superiori, compresa l’articolazione delle dita.  Ma i tempi sono maturi per l’espansione di questo settore, sia in Italia che nel mondo.

L’interesse sulle delle protesi low cost ebbe improvvisamente risonanza mondiale nel 2012, con la storia di Daniel, un ragazzino Sudanese che perse le braccia per l’esplosione di una bomba. Iniziò un progetto open source per realizzare protesi low cost grazie ad una stampante 3D già disponibile in commercio. Vennero realizzati quindi il progetto e il software adatto a dare le istruzioni alla stampante. Daniel ottenne la sua protesi, e partì una campagna mondiale per la diffusione di questa idea “Project Daniel”. Il progetto è tuttora open source ed è disponibile per chiunque voglia utilizzarlo.

Da allora vari progetti sono stati realizzati da altrettanti medici e ricercatori, e sono oggi migliaia le storie di persone nel mondo che hanno potuto beneficiare di questo tipo di protesi.

Come funziona la stampante 3D?

Con la stampante 3D si ottiene una riproduzione reale di un oggetto tridimensionale. Per fare questo occorre un software di modellazione 3D.  Gli oggetti possono essere creati utilizzando materiali successivi anche diversi tra loro. Questo tipo di stampante è nata come un’alternativa più economica alle macchine industriali, ma è attualmente utilizzata anche per uso domestico; si pensi che una stampante 3D ha dimensioni simili (e anche funzione simile!) a quelle di una fotocopiatrice. La stampante è collegata ad un normale computer con un software di progettazione. Mentre è facilissimo replicare un oggetto già esistente, la parte difficile consiste, invece, nel progettare un nuovo oggetto con dimensioni e caratteristiche particolari, come sono ad esempio le protesi personalizzate di cui abbiamo parlato.

La stampante 3D è in grado di stampare e assemblare parti composte da diversi materiali con diverse proprietà fisiche e meccaniche in un singolo processo di costruzione, per questo è possibile realizzare le protesi “bioniche” in grado di replicare i delicati e precisi movimenti delle mani.
In campo medico, le stampanti 3D sono già utilizzate per protesi di ogni tipo, dalle ossa del bacino, a quelle del cranio, agli arti.
L’abbattimento dei costi è dovuto alla stessa produzione della stampante, che – come abbiamo visto – è di piccole dimensioni, e al fatto che il cuore della produzione è opera del software, e non è certo imputabile ai materiali, che, anzi, sono di altissima qualità.

Conclusioni

Le protesi sono una soluzione fondamentale per l’indipendenza fisica e per l’equilibrio psicologico di molte persone. Solo se pensiamo agli arti inferiori e superiori, in Italia si contano ogni anno oltre 3000 casi di amputazioni dovuti a malattie, incidenti, malformazioni.  Il servizio sanitario riesce a risarcire tra i 2000 e 9000 euro per ogni protesi, ma non tutti riescono a ottenere una protesi che sia funzionale al 100% per poter compiere tutte le normali azioni quotidiane, poiché questo tipo di protesi hanno un costo proibitivo.
La possibilità di realizzare protesi con le stampanti 3D, che siano non solo a basso costo, ma anche altamente innovative, all’avanguardia, progettate sull’anatomia del paziente, e con la possibilità di essere modificate e sostituite nel tempo, è considerata da molti addetti del settore una vera e propria rivoluzione in campo medico.
Non da ultimo va considerato anche l’impatto positivo che la diffusione di protesi realizzate con stampanti 3D può avere sui costi del servizio sanitario nazionale, che si abbatterebbero notevolmente sia nell’ambito dei rimborsi per l’acquisto delle protesi tradizionali, sia in quello dell’assistenza agli invalidi, poiché ci sarebbe una più alta percentuale di pazienti che recuperano la totale autonomia.

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