La stampa 3D in ortopedia: indicazioni e limiti [3D printing products in orthopedics: indications and limits]

Introduction. In recent decades, technical developments have brought an evident progress in several scientific areas; medicine, and in particular orthopedics, is probably one of the sectors which has most benefited from them. In fact, although 3D-printing technology has been available for several years, the high costs and the insufficient results reduced its application only to the industrial and mechanical field; in recent times, thanks to progress of technique and materials, 3D-printing is obtaining more importance in medicine also, and particularly in orthopedics. 3D-printing allows the transition from a computerized three-dimensional model to a real artifact, “printed” by special 3D-printers. This process is based on the gradual superposition of layers of variable materials, such as plastic polymers or metals, according to a precise computerized pattern. Materials and methods. The main orthopedic applications of 3D printing were evaluated, analyzing the process that leads to the production of a custom-made titanium prosthesis, printed with 3D technology. Results. We identified seven main uses in orthopedics: educational use, operative planning, patient education, production of custom-made prosthesis, production of surgical instruments also dedicated to the individual patient, template for spacers in concrete antibiotic, production of external ortheses and braces. The proper interaction between the orthopedic surgeon and the engineer is the basis of the success of the custommade product; once reached an agreement, about 30 days are required to receive the product. Conclusion. 3D printing technology is now considered a valuable weapon for solving difficult cases in the hands of an orthopedists. The most important limits consist of the risk of infection and osteointegration. Other indications will probably be found with the further development of techniques and materials.

Introduzione. Negli ultimi decenni, lo sviluppo delle tecniche e dei materiali ha permesso profondi passi avanti in diversi campi della tecnologia; la medicina, e in particolare l’ortopedia, è tra i settori che ne hanno maggiormente giovato. Sebbene la tecnologia di stampa 3D sia disponibile da diversi decenni, le elevate spese di gestione e i risultati insufficienti ne avevano ridotto l’applicazione solo in campo industriale e meccanico; negli ultimi anni, grazie anche alla riduzione dei prezzi, si è verificata una netta diffusione della stampa 3D anche in campo medico e in particolar modo ortopedico. La stampa tridimensionale permette il passaggio da un modello tridimensionale computerizzato a un manufatto reale, “stampato” da apposite stampanti 3D. Tale processo si basa sulla sovrapposizione progressiva di strati di spessore e materiali variabili, quali polimeri plastici o metalli, secondo uno schema preciso e computerizzato, che viene detto “additivo” per contrapposizione alle tecniche di produzione tradizionali che prevedono la sottrazione di materiale in eccesso da un volume di partenza per la produzione del manufatto definitivo. Materiali e metodi. Sono stati valutati i principali campi di applicazione della stampa 3D in ortopedia, analizzando il processo che porta all’impianto di una protesi custom-made in titanio, stampata con tecnologia 3D. Risultati. Possiamo identificare sette principali usi in ortopedia: uso didattico, planning operatorio, informazione del paziente, produzione di protesi custom-made, produzione di strumenti chirurgici anche dedicati al singolo paziente, template per spaziatori in cemento antibiotato, produzione di ortesi esterne e tutori personalizzati. La corretta interazione tra ortopedico e ingegnere è alla base della riuscita del prodotto custom-made; una volta raggiunto un accordo, saranno necessari circa 30 giorni per avere il prodotto impiantabile. Conclusioni. La tecnologia di stampa 3D è da considerarsi oggi una valida arma nelle mani dell’ortopedico per la risoluzione di casi difficili. I limiti più importanti sono oggi costituiti dal rischio di infezione e dall’osteointegrazione. Altri sviluppi e indicazioni probabilmente si avranno parallelamente all’ulteriore sviluppo tecnologico.