Stato dell’arte
La sostituzione di parti del sistema scheletrico con protesi è ancora poco ottimizzata per i distretti che hanno requisiti sia di funzionalità che estetici; la sostituzione delle ossa del cranio o del viso sono un tipico esempio di tale necessità. Per la ricostruzione della geometria l’unica tecnica in uso è quella di mirroring del pezzo mancante su modello virtuale 3D del cranio ottenuto a partire da immagini TAC. La scelta invece del materiale da costruzione e della tecnologia di lavorazione è ancora discussa: in letteratura vengono riportati esempi di protesi costruite industrialmente in materiale acrilico colato all’interno di uno stampo ottenuto per stereolitografia (SL) [1-2]; protesi in Ti ottenute per asportazione di truciolo e tecnica CAD/CAM [3-4]; protesi in materiali compositi ottenute con tecnica SL [5]; protesi in idrossiapatite porosa ottenuta con tecnica di rapid prototyping [6-7]. Ma queste soluzioni hanno ancora dei punti deboli: caratteristiche meccaniche non adeguate [8-9], tempi di realizzazione lunghi [10] o peso eccessivo e difettosità associate ai processi impiegati. Tali limiti potrebbero essere superati mediante il duplice impiego del biocompatibile Ti [11] (che permette di abbattere il peso della protesi e di aumentarne la resistenza) e delle lavorazioni per deformazione plastica (si pensi per es. al processo di SPF, in cui il materiale, sottoposto a velocità di deformazione relativamente basse, grazie all’attivazione di particolari meccanismi di deformazione, è in grado di esibire allungamenti superiori al 1000% e di produrre componenti con maggiore qualità e precisione [12-14]). Se i tempi di esecuzione si allungano, mediante SPF è però possibile realizzare forme complesse, quali sono le parti con livelli di individualizzazione elevati (come per es. le protesi per applicazioni sia in campo odontoiatrico che craniale [15-18]). Al fine di definire i parametri del processo di SPF (specialmente tramite simulazione numerica [18, 19]) appare di fondamentale importanza modellare e caratterizzare correttamente il materiale [20-23]. Al tempo stesso, gli elevati tempi di esecuzione del SPF possono essere superati, a discapito di una minore precisione dimensionale, ricorrendo al SPIF che pure consente un livello di individualizzazione della forma del componente molto elevata. La letteratura scientifica propone applicazioni dello SPIF anche in ambito biomedicale, sebbene limitate a specifici casi di studio: l’unione di SPIF e reverse engineering si è dimostrata una valida soluzione per la produzione di tutori ortopedici customizzati [24]; approcci simili sono stati applicati ad altre tipologie di protesi, tra cui parti mascellari, realizzate sia in Ti che in materiale polimerico [25] e craniali, ottenute da lamiere in Ti commercialmente puro [26-27]. Ma tutti questi studi affrontano il problema esclusivamente da un punto di vista ingegneristico, trascurando gli aspetti clinici o le problematiche legate al paziente.