ITBO20120362A1 - Metodo per la copia e realizzazione di segmenti anatomici di pazienti - Google Patents
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Description
METODO PER LA COPIA E REALIZZAZIONE DI SEGMENTI ANATOMICI DI PAZIENTI.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione s'inquadra nei settori concernenti la realizzazione di protesi anatomiche per il corpo umano e animale e la messa a punto di procedure operatorie e in particolare si riferisce a un metodo per la copia e realizzazione di segmenti anatomici di pazienti.
Allo stato attuale le tecniche per la copia di segmenti anatomici fanno uso di calchi della parte interessata per l’ottenimento di un negativo della stessa che costituisce uno stampo col quale riprodurre in una seconda fase la copia della parte interessata con tecniche di colata.
È noto che ad esempio nel settore odontoiatrico la copia dell’arcata dentaria à ̈ realizzata mediante impronte ottenute utilizzando varie tipologie di siliconi e/o arginati. Per la realizzazione di protesi fissa, alle volte, l’impronta à ̈ realizzata dopo aver anestetizzato localmente il paziente per limitarne sia i movimenti indesiderati sia il fastidio provocato dalle predette operazioni.
Tali materiali sono mantenuti in posizione per un tempo sufficiente a garantire la riproduzione in negativo delle arcate dentarie interessate, in modo tale da poter essere maneggiato senza correre il rischio di deformarlo e in seguito à ̈ rimosso dalla bocca del paziente.
Una volta che il composto si à ̈ sufficientemente indurito presentando la forma al negativo della porzione interessata l’operatore prepara lo stampo per la successiva colata della resina utilizzata per ottenere la copia in positivo dell’arcata dentaria.
Uno svantaggio dei metodi di copia di segmenti anatomici noti riguarda l’elevato rischio di errori nella fase di preparazione del calco della porzione anatomica interessata dovuti sia alla possibilità di movimento dei tessuti, specialmente di quelli molli, quando sono sollecitati durate la preparazione del calco, sia all’elevato numero di operazioni da eseguire prima di ottenere il prodotto finito. Ulteriore svantaggio dei metodi noti riguarda la loro invasività sul paziente durante la fase di rilievo in quanto il paziente deve rimanere anche per lungo tempo a contatto con sostanze chimiche non sempre tollerate e in posizioni disagiate .
Uno scopo della presente invenzione à ̈ di proporre un metodo per la copia di segmenti anatomici in maniera automatizzata che migliori la precisione di copia dei segmenti anatomici e riduca le possibilità di errore in fase di rilevamento della parte anatomica interessata.
Ulteriore scopo à ̈ quello di proporre un metodo che elimini l’utilizzo di sostanze pericolose per l’operatore, quali quarzo, amianto, vapori di metilmetacrilato che possono ristagnare nell’ambiente di lavoro anche qualche per diverse ore, e non sia invasivo per il paziente in quanto non richiede la predisposizione di un calco nella modalità tradizionale.
Altro scopo à ̈ di proporre un metodo che permetta di ridurre i tempi di produzione di protesi anatomiche e di migliorare la precisione di realizzazione delle stesse.
Ulteriore scopo à ̈ quello di proporre un metodo per realizzare segmenti anatomici che permetta di mettere a punto in maniera rapida ed economica strategie operatorie specifiche per ogni intervento riproducendo la porzione anatomica interessata e simulando su di essa l’intervento.
Il metodo per la copia e realizzazione di segmenti anatomici di pazienti oggetto della presente invenzione prevede la seguente successione di operazioni:
- effettuare una scansione tridimensionale e ad altissima risoluzione del segmento anatomico da riprodurre;
- salvare dati della scansione tridimensionale in formato digitale;
- inviare dati in formato digitale a un dispositivo di stampa e stratificazione tridimensionale;
- riprodurre mediante dispositivo di stampa tridimensionale il segmento anatomico interessato.
Nel settore odontoiatrico la scansione tridimensionale del segmento anatomico à ̈ eseguita mediante tecniche diagnostiche che utilizzano ortopantomografi digitali ad alta definizione. Tali ortopantomografi permettono di risolvere particolari anatomici delle dimensioni dell’ordine dei 70 micron o minori.
Per realizzare le scansioni tridimensionali degli altri segmenti anatomici à ̈ preferibile utilizzare dispositivi di tomografia computerizzata ad alta definizione o dispositivi radiografici tridimensionali.
I suddetti esami permettono la raccolta e la successiva visualizzazione di dati radiografici di un paziente come assieme d’informazioni di un volume solido. Durante la fase di scansione tridimensionale o durante la successiva rielaborazione dei dati grezzi acquisiti sono posti in evidenza con differenti colori i diversi tessuti che costituiscono il segmento anatomico scansionato, quali il tessuto osseo, il tessuto muscolare, i tendini, i vasi sanguigni, i denti, le terminazioni nervose, e altri tessuti, consentendo in tal modo una rapida e precisa identificazione degli stessi nelle fasi successive.
I dati, grezzi o elaborati, ottenuti dell’acquisizione tridimensionale sono salvati in un formato digitale conforme allo standard “Dicom†o “Stl†per essere facilmente letti e interpretati da differenti programmi per elaboratore, e per essere inviati a un dispositivo di stampa tridimensionale.
La stampa tridimensionale della copia del segmento anatomico à ̈ eseguita mediante dispositivi a stratificazione additiva o di “rapid prototiping†che effettuano una deposizione di successivi strati di materiale polimerico a base di silicone in funzione della forma del segmento anatomico.
Il materiale polimerico à ̈ colorato secondo il tessuto che sta riproducendo.
Inoltre, per riprodurre la densità specifica dei differenti tessuti, la stampa tridimensionale avviene variando localmente la densità del materiale deposto in funziona del particolare tessuto. Il materiale utilizzato à ̈ di tipo polimerico a base di silicone.
In alternativa ai dispositivi di stratificazione additiva à ̈ possibile utilizzare dispositivo di stereo-litografia.
Al termine della stampa tridimensionale l’oggetto ottenuto à ̈ una copia policromatica in scala 1:1 del segmento anatomico interessato sul quale sono evidenziati i differenti tessuti.
La copia così ottenuta à ̈ idonea ad essere utilizzata come modello per mettere a punto strategie operatorie su tale segmento anatomico sfruttando la rappresentazione policroma della copia per individuare con estrema facilità i differenti tessuti e quindi le eventuali parti da asportare o sulle quali operare successivamente nel paziente.
Analogamente à ̈ possibile sfruttare tale copia per effettuare autopsie virtuali o indagini medico legali senza dover intervenire direttamente sul corpo danneggiandolo.
La copia ottenuta permette inoltre di progettare e realizzare protesi specifiche per ogni paziente e in tal caso à ̈ prevista una variante della preferita forma di realizzazione del metodo che dopo la stampa tridimensionale prevede di:
- digitalizzare la copia del segmento anatomico;
- generare un modello solido dai dati della digitalizzazione della copia;
- sulla base del modello solido ottenuto progettare eventuali protesi;
- realizzare dette protesi.
la digitalizzazione della copia del segmento anatomico avviene mediante l’utilizzo di scanner laser montati su manipolatori a più assi per poter variare la posizione reciproca tra dispositivo di acquisizione e copia. Tale variazione di posizione permette di acquisire anche zone non direttamente visibili presenti all’interno di incavi o rientranze della copia.
In alternativa allo scanner laser à ̈ possibile utilizzare un tastatore meccanico collegato a un braccio articolato e fatto scorrere sulla superficie della copia per rilevarne le coordinate.
Le informazioni della digitalizzazione tridimensionale della copia sono salvate in un formato digitale compatibile con i programmi per il disegno e la progettazione assistiti dal calcolatore (CAD) o per la produzione assistita dal calcolatore (CAM) e rappresentano un modello solido digitale della copia del segmento anatomico.
Sulla base del modello solido digitale così ottenuti si procede alla progettazione e alla messa a punto di un modello digitale di protesi da impiantare nel segmento anatomico del paziente.
La realizzazione della protesi avviene mediante lavorazioni per asportazione di truciolo con dispositivi a controllo numerico.
Il metodo permette di riprodurre in modo non invasivo, tridimensionale, policromatico con densità variabili i differenti segmenti anatomici del corpo umano quali: scheletro, articolazioni, denti, encefalo, collo, torace, cuore, polmoni, sistema vascolare arterioso e venoso, addome, fegato, pancreas, milza tubo digerente, utero, reni, surreni, ureteri, vescica e prostata.
Vantaggiosamente il metodo sopra descritto permette la completa automazione delle operazioni necessarie a realizzare una copia di uno o più segmenti anatomici di un paziente consentendo un notevole risparmio di tempo rispetto alle tecniche note.
Inoltre il metodo descritto riduce notevolmente lo stress cui à ̈ soggetto il paziente in quanto elimina la necessità di eseguire un calco del segmento anatomico da riprodurre e contestualmente permette un netto miglioramento della qualità e della precisione nella fase di acquisizione delle informazioni in quanto il paziente à ̈ in una condizione rilassata e non à ̈ soggetto ad alcun carico o sforzo.
Infine il metodo descritto permette di riprodurre qualsiasi tipologia di tessuto attraverso una diversificazione cromatica del materiale utilizzato nella realizzazione della copia del segmento anatomico. In questo modo si permette agli operatori che dovranno intervenire in seguito sul paziente una preparazione più accurata e fedele dell’intervento o la messa a punto di protesi specifiche per ogni problematica avendo la possibilità di testarle in anticipo su una copia fedele del segmento anatomico.
Inoltre il metodo descritto permette la ricostruzione di una copia fedele di parti di corpo umano attraverso metodi di acquisizione non invasivi o distruttivi facilitando l’esecuzione di indagini autoptiche o di medicina legale anche nel caso di esami non ripetibili.
Un vantaggio della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo per la copia di segmenti anatomici in maniera automatizzata che migliori la precisione di copia dei segmenti anatomici e riduca le possibilità di errore in fase di rilievo della parte anatomica interessata.
Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire un metodo che elimini l’utilizzo di sostanze pericolose per l’operatore e non sia invasivo per il paziente poiché non richiede la predisposizione di un calco.
Altro vantaggio à ̈ di fornire un metodo che permetta di ridurre i tempi di produzione di protesi anatomiche e di migliorare la precisione di realizzazione delle stesse.
Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire un metodo per realizzare segmenti anatomici che permetta la messa a punto in maniera rapida ed economica di strategie operatorie specifiche per ogni intervento riproducendo la porzione anatomica interessata e simulando su di essa l’intervento.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1) Metodo per la copia e la realizzazione di segmenti anatomici di pazienti caratterizzato dal fatto di: ï€ effettuare una scansione tridimensionale del segmento anatomico da riprodurre; ï€ salvare i dati della scansione tridimensionale in formato digitale; ï€ inviare tali dati ad un dispositivo di stampa tridimensionale per realizzare la copia del segmento anatomico.
- 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di eseguire la scansione tridimensionale mediante ortopantomografi digitali o dispositivi di radiografia volumetrica o di tomografia computerizzata.
- 3) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di realizzare la copia mediante dispositivi di stratificazione additiva o di stereo litografia.
- 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di individuare nei dati in formato digitale i volumi corrispondenti ai differenti tessuti che costituiscono il segmento anatomico scansionato e contraddistinguerli con differenti colori o proprietà .
- 5) Metodo secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di depositare in successione strati di materiale polimerico colorato in funzione del tessuto di cui sta effettuando la copia.
- 6) Metodo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di utilizzare un materiale polimerico a base di silicone con una densità confrontabile con quella del tessuto di cui si sta effettuando la copia.
- 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di salvare i dati in un formato digitale conforme allo standard “Dicom†o “Stl†.
- 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di: ï€ digitalizzare, mediante uno scanner laser tridimensionale o un tastatore meccanico, la copia del segmento anatomico così ottenuto; ï€ salvare un modello contenente le informazioni della copia digitalizzata; ï€ rielaborare il modello con programmi di disegno CAD o CAM.
- 9) Metodo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto di: ï€ realizzare un modello digitale di una protesi da impiantare nel segmento anatomico; ï€ realizzare la protesi mediante lavorazioni per asportazione di truciolo con dispositivi a controllo numerico.
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