L'additive manufacturing nel planning pre-operatorio in chirurgia maxillofacciale

Il 3D printing è presente da tempo in molti settori economici e da sempre ha nella sanità uno dei principali ambiti di applicazione. Durante il corso del presente lavoro sono state esaminate le principali applicazioni in campo sanitario con particolare focus sulla fase di planning in caso di chirurgia complessa. La pianificazione risulta essere la fase maggiormente impattante nel contesto più globale di gestione del paziente in quanto una maggior accuratezza nella visualizzazione del caso clinico consente di ottimizzare l’identificazione di un adeguato approccio chirurgico con ovvie conseguenti ripercussioni positive sulla totalità della degenza del paziente all’interno della struttura clinica ospitante. Nel dettaglio è stato valutato l’utilizzo di un innovativo protocollo di pre-planning e follow-up operatorio tramite la realizzazione di modelli stampati 3D a partire da immagini di diagnostica classica (TAC, MRI, 3Dscan) che hanno consentito di poter fornire allo specialista clinico di riferimento un prodotto che riproducendo perfettamente l’anatomia del soggetto (morfologia-proprietà fisiche del tessuto) ha consentito allo stesso un miglioramento delle usuali pratiche chirurgiche e terapeutiche in casi di elevata complessità in un arco temporale ristretto. I parametri utilizzati per la valutazione dei reali benefici dell’approccio esposto sono stati: tempi di pianificazione chirurgica e tempi di intervento all’interno di una più globale analisi dei costi associati. A fronte di un’indagine interna preventiva presso l’azienda ospedaliera ospitante sono stati designati i seguenti reparti come settori pilota: maxillofacciale, neurochirurgia e radiologia interventistica. Lo studio è stato svolto in collaborazione con l’ospedale M.Bufalini di Cesena in qualità di referente clinico e l’azienda Aid4Med Srl in qualità di azienda leader in pianificazione operatoria tramite ausili realizzati tramite tecniche di additive manufacturing.

Dosimetric optimization of CT protocols for the preoperative planning of hip arthroplasty

Radiation dose in x-ray computed tomography (CT) has become a topic of great interest due to the increasing number of CT examinations performed worldwide. In fact, CT scans are responsible of significant doses delivered to the patients, much larger than the doses due to the most common radiographic procedures. This thesis work, carried out at the Laboratory of Medical Technology (LTM) of the Rizzoli Orthopaedic Institute (IOR, Bologna), focuses on two primary objectives: the dosimetric characterization of the tomograph present at the IOR and the optimization of the clinical protocol for hip arthroplasty. In particular, after having verified the reliability of the dose estimates provided by the system, we compared the estimates of the doses delivered to 10 patients undergoing CT examination for the pre-operative planning of hip replacement with the Diagnostic Reference Level (DRL) for an osseous pelvis examination. Out of 10 patients considered, only for 3 of them the doses were lower than the DRL. Therefore, the necessity to optimize the clinical protocol emerged. This optimization was investigated using a human femur from a cadaver. Quantitative analysis and comparison of 3D reconstructions were made, after having performed manual segmentation of the femur from different CT acquisitions. Dosimetric simulations of the CT acquisitions on the femur were also made and associated to the accuracy of the 3D reconstructions, to analyse the optimal combination of CT acquisition parameters. The study showed that protocol optimization both in terms of Hausdorff distance and in terms of effective dose (ED) to the patient may be realized simply by modifying the value of the pitch in the protocol, by choosing between 0.98 and 1.37.