Exo Leg: una nuova sfida per la stampa 3D

Nell’ultimo anno abbiamo assistito ad una serie di eventi che hanno portato alla ribalta le nuove tecnologie di stampa3D invadendo i canali mediatici e la rete attraverso articoli, news, fiere e seminari. Tutto questo fervore attorno al diffondersi di questa tecnologia suscitando la curiosità e l’interesse pubblico pone anche diversi interrogativi. Viene soprattutto da chiedersi se siamo davvero di fronte ad una nuova frontiera tecnologica o se va considerata come l’ennesima moda hi-tech del momento che presto non farà piu cosi scalpore. Sicuramente é un settore in frenetica evoluzione che sta avendo non solo un impatto tecnologico ma anche un notevole riscontro sociale sia per la congiunzione con il mondo Open Source sia per i numerosi progetti in campo biomedicale che stanno di fatto trasformando la concezione di tecnologia rendendola libera e accessibile ad un costo contenuto.

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William Root, studente di design industriale, ha presentato una proposta di un nuovo processo per la creazione di protesi su misura per arti inferiori. Questo processo potrebbe ridurre i costi, migliorare l’accesso, e creare una migliore compatibilità. La protesi Exo Leg si basa sulla moderna scansione tridimensionale e sulle nuove tecnologie di stampa 3D, con lo scopo di eliminare i lunghi e costosi metodi tradizionali utilizzati fino ad oggi per la creazione di protesi articolari. Il processo che porta alla realizzazione di un arto protesico é attualmente lungo e complesso dato che ogni arto deve essere studiato su misura per il paziente in modo da garantire la massima vestibilità e comfort.

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Questa procedura diventa ancora più onerosa quando si tratta di protesi di arto inferiore perché le caratteristiche di vestibilità e comfort devono essere associate anche ad una perfetta stabilità e sicurezza. Inoltre la meccanica coinvolta nelle protesi di gamba puo’ diventare piu’ complessa e costosa. Di conseguenza molto spesso si tende a trascurare il fattore estetico durante la realizzazione producendo protesi che possono risultare innaturali, poco gradevoli e con un aspetto prettamente meccanico causando ancora piu’ frustrazione a chi necessita di questo tipi di ausili.

Lo scopo che si prefigge Exo Leg é non solo di far riacquistare la funzionalità e la mobilità ai pazienti ma anche di contribuire a ripristinare lo spirito del disabile aiutandolo nella complessa fase di recupero psicologico per aver perso una parte di se stessi. La convinzione sta nel fatto che realizzando una protesi non solo funzionale ma anche esteticamente gradevole e personalizzabile si riesca ad ottenere una maggiore accettabilità da parte del paziente riducendo la fase di rigetto piscologico. Riducendo poi i costi di processo associati diventa anche piu accessibile a un numero maggiore di pazienti.

Il processo a 3 fasi proposto da Root si basa sull’applicazione sinergica di scansione 3D con le tecnologie di stampa 3D.

La prima fase prevede la realizzazione di un modello virtuale sia dell’arto intatto che di quello amputato utilizzando una scansione laser tridimensionale. Questa digitalizzazione laser permette di ricostruire con la precisione del millimetro la struttura dell’arto amputato. Attraverso la tecnologia FitSocket del MIT si verificano le proprieta specifiche dei tessuti dell’arto amputato in modo da poter garantire una perfetta adattabilita e comfort al paziente.

FitSocket è una tecnologia sviluppata presso il laboratorio di biomeccatronica del MIT costituita da un sistema di misura robotizzato che grazie ad una serie di attuatori elettromeccanici è capace di misurare il grado di rigidità dei tessuti in corrispondenza del punto in cui dovrà fissarsi la protesi. Questo permette di avere una mappa accurata della distribuzione spaziale delle diverse proprietà biomeccaniche dei tessuti.

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Una volta che tutti i dati sono disponibili si passa alla fase 2 del processo che corrisponde alla modellizzazione 3D. Attraverso software specifici vengono collezionate le scansioni dell’arto integro e della parte del moncone e integrate con le esigenze puramente meccaniche del movimento come giunti e motori creando un modello prostetico grezzo. A partire da questo modello viene ricalcolato e ridotto il peso attraverso una struttura ad esoscheletro modellizzato sulle caratteristiche estetiche desiderate dal paziente.

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La terza e ultima fase é la stampa del modello in titanio utilizzando un processo di sintetizzazione laser. Il titanio é un materiale largamente usato nell’ambito prostesico perché unisce delle buone proprietà di resistenza meccanica ad un’estrema leggerezza e biocompatibilità. I singoli componenti della protesi sono assemblati e connessi insieme attraverso dei connettori piramidali anch’ essi stampati con tecnologie di stampa 3D.

Combinando diversi reticoli 3D con la struttura di titanio è possibile avere vari modelli che possono essere personalizzati anche con diversi colori e poi ricoperti con un involucro di silicone.

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Exo Leg automatizzando il processo di realizzazione della protesi atttraverso la creazione di un modello virtuale dell’arto con l’ausilio della scansione 3D prima, e di un modello reale con l’ausilio della stampa 3D poi, permette una rilevante riduzione dei costi e tempi di realizzazione di protesi anche complesse. Inoltre sostituendo la moltitudine di connettori e componenti presenti in una protesi tradizionale con un unico esoscheletro la rende di aspetto meno robotico e personalizzabile a seconda dei gusti ed esigenze del singolo paziente.

Spesso si sente dire che la stampa 3D sta cambiando il modo di pensare le cose, con riferimento al processo di creazione-produzione, e il progetto qui presentato non é altro che un’ulteriore conferma. L’obiettivo certamente non semplice da realizzare sta nel riuscire a plasmare i meccanismi di diffusione della conoscenza della società attuale al concetto di Open Source. Solo allora si avranno le chiavi giuste per poter entrare in una nuova era di sviluppo socio-economico.

Orlando Rossi – Open Biomedical Initiative

 “L’Open BioMedical Initiative (www.openbiomedical.org) è un’ organizzazione nonprofit per la realizzazione e la diffusione di tecnologie biomedicali open source, low cost e, ove necessario, stampabili in 3D. Abbiamo bisogno di te: unisciti alla community scrivendoci a openbiomedical@gmail.com o seguici sulle nostre pagine FacebookTwitter e Google.”

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