Analisi in-vitro e in-vivo su protesi craniche paziente-specifiche : progettazione della procedura di impianto mediante l'uso di una maschera di supporto

This thesis is part of FORMAE-BIO project, and its purpose is to carry out both in-vivo and in-vitro experimental phases, in order to obtain the endorsement to implant patient-specific cranial prosthesis on human. The prostheses are in Ti-6Al-4V ELI, a Ti alloy with a higher purity level with respect to the most common Ti-6Al-4V. The prostheses are produced by two different manufacturing processes: single point incremental forming (SPIF) and superplastic forming (SPF). In-vitro tests are pivotal to verify the biocompatibility characteristics of the material subsequent to the deformation process, in our case SPIF and SPF. In-vivo tests are essential to evaluate the systemic response of the animal. In vivo tests are conducted on sheep as the prostheses’ dimensions are similar to the human ones. The final aim of this thesis is to design and produce a cutting block or mask and to develop an implant methodology for cranioplasty, a surgical procedure adopted in case of large skull defects. The production and the use of a cutting block is mandatory for the creation of a cranial defect on sheep. It is highly customized, like the prosthesis, and it is produced in ABSplus by 3D printing.

Il presente progetto di tesi si inserisce nel progetto FORMAE-BIO, con l’obiettivo è di condurre test in-vivo e in-vitro per ottenere l’approvazione ad impiantare protesi craniche paziente-specifiche sull’uomo. Le protesi sono in Ti-6Al-4V ELI, una lega di Titanio di un grado di purezza maggiore rispetto alla più comune Ti-6Al-4V e sono state realizzate attraverso due diversi processi di produzione: la formatura superplastica (SPF) e la formatura incrementale a singolo punto (SPIF). I test in-vitro sono fondamentali per verificare la biocompatibilità del materiale a seguito del processo di deformazione, nel nostro caso SPIF e SPF, cui è stato sottoposto. I test in-vivo, invece, sono essenziali per la valutazione della risposta sistemica dell’animale a seguito dell’impianto. Per i test in-vivo sono stati scelti gli ovini, animali di grande taglia, per avere degli ingombri simili al caso umano. L’obiettivo finale della tesi è di progettare una metodologia di impianto, in merito all’intervento di cranioplastica su difetti di grandi dimensioni, mediante una maschera di supporto. Per la conduzione dei test in-vivo, è stata prodotta e utilizzata una maschera di taglio per la creazione del difetto su modello animale. La maschera è stata prodotta mediante stampa 3D in ABSplus ed è personalizata proprio come la protesi.