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AI: FingerKIt articolazioni personalizzate per dita danneggiate

Un nuovo progetto di Fraunhofer, FingerKIt, permette la creazione di articolazioni personalizzate mediante stampa 3D. Queste vengono utilizzate per i pazienti che a causa di artrite reumatoide o incidenti hanno una mobilità ridotta delle dita delle mani.

Categorie Innovazione · Medicina · Stampa 3D
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Quando le articolazioni delle dita diventano inflessibili, dopo un incidente sportivo o come risultato dell’artrite reumatoide, questo può porre gravi limitazioni alla vita dei soggetti colpiti e causare malessere fisico e mentale. Per questa ragione è nato il progetto FingerKIt che mediante AI consente la creazione di impianti con maggiore mobilità. Le articolazioni artificiali delle dita stanno diventando sempre più comuni per questa ragione risulta di fondamentale importanza trovare nuove possibilità per i pazienti.

L’artrite reumatoide o gli incidenti possono portare all’inflessibilità delle articolazioni della mano e creare disagi negli individui colpiti.

Trattamento attuale per le dita danneggiate

Attualmente, nel caso in cui un’articolazione del dito perda la sua funzione primaria, per un infortunio o una patologia, i metodi di trattamento risultano limitati. Solitamente, l’articolazione viene fusa chirurgicamente mediante artodesi, ma ciò si traduce in gravi restrizioni nella vita quotidiana del paziente poiché ne limita i movimenti.

Un’alternativa sono gli impianti protesici dedicati alle articolazioni metacarpofalangee e interfalangee prossimali. I primi sono più spesso utilizzati in pazienti con artrite reumatoide, mentre i secondi sono adatti nelle forme avanzate di artrosi primaria o nelle artrosi post-traumatiche.

Attuali impianti protesici per le dita delle mani

Oggi, se si deve utilizzare un impianto, ci sono due possibili opzioni:

  • in silicone, queste sono protesi estetiche che possono ricoprire un ruolo funzionale in certi casi;
  • standard base, sono disponibili solo in determinate dimensioni e non consentono il pieno movimento al paziente.

Per garantire una migliore assistenza possibile al paziente, l’obiettivo principale è quello di creare una soluzione perfettamente adatta che non si allenti e che ripristini il precedente livello di mobilità: questo si traduce in un impianto personalizzato.

Problematiche principali degli impianti attuali

Secondo Fraunhofer, gli impianti in silicone spesso si staccano dalle ossa delle dita e devono essere riattaccati chirurgicamente, mentre gli impianti standard sono realizzati solo in determinate dimensioni e non ripristinano una gamma completa di movimenti per nessun paziente. Con queste limitazioni in mente, 5 filiali Fraunhofer stanno collaborando al progetto FingerKIt sfruttando la stampa 3D e l’AI.

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Artrite reumatoide: anche i pazienti con dita gravemente piegate possono ricevere un trattamento ottimale con un impianto FingerKIt mediante AI – Credits: © iStock, WILLSIE

Il nuovo progetto di ricerca che sfrutta l’AI

Nel nuovo sistema sviluppato, i pazienti iniziano facendo una radiografia del dito interessato. Il software personalizzato basato sull’AI analizza successivamente trasforma le immagini bidimensionali e in modelli 3D. Il modello creato dal software guida una stampante 3D e costruisce l’impianto in titanio effettivo. Il processo di stampa è chiamato: binder jetting metallico. L’impianto viene inizialmente costruito uno strato alla volta, applicando un legante liquido su una polvere di titanio. L’oggetto risultante è altamente dettagliato, ma piuttosto fragile ed è, quindi, sottoposto a un processo di sinterizzazione, che trasforma le particelle legate in un materiale solido più robusto. È anche possibile realizzare gli impianti in ceramica, tramite un processo di colata in stampo in gesso.

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Gli impianti FingerKIt sono prodotti utilizzando speciali processi di stampa 3D che consentono un alto livello di dettaglio e diverse qualità superficiali – Credits: Fraunhofer IAPT

Risultati e prospettive della ricerca basata sull’AI

Si stima che i pazienti potrebbero essere dotati delle articolazioni personalizzate fino al 60% più velocemente di quanto non sia attualmente con gli impianti standard; questo perché le articolazioni potrebbero essere stampate sul posto, subito dopo le radiografie. Fraunhofer è ora alla ricerca di partner commerciali per contribuire a portare la tecnologia sul mercato. Si tratta del primo progetto che mediante AI riesce a trasformare modelli bidimensionali in impianti 3D ed infatti è in attesa di brevetto. Fraunhofer è ora alla ricerca di partner commerciali per contribuire a portare la tecnologia sul mercato.