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Aplicaciones médicas de las impresoras 3D

Aplicaciones médicas de las impresoras 3D

María Guilarte
Por
10 octubre, 2014
Especiales

Hace unos días hablábamos de cómo la salud se estaba revolucionando con los dispositivos móviles y las aplicaciones que les acompañan. Gracias a estos nuevos sistemas los dispositivos almacenan información que los mismos usuarios (o pacientes) generan y después o al momento es procesada gracias sus correspondientes aplicaciones. Pero la tecnología no solo avanza de cara al usuario, con dispositivos dirigidos a ellos, la industria médica sigue aprovechándose de las nuevas tendencias y los médicos cuentan ahora con grandes herramientas. La impresión 3D que ha revolucionado muchos sectores, también ha tocado de lleno en la medicina.

El pasado julio, el Hospital Sant Joan de Déu revolucionaba la medicina al ensayar una complicada operación gracias a una reproducción hecha con una impresora 3D. Gracias a la Fundació CIM, centro tecnológico puntero de la Universitat Politècnica de Catalunya – Barcelona Tech (UPC), consiguieron reproducir un neuroblastoma, uno de los cánceres más frecuentes en la población infantil y que supone el 10% de los cánceres diagnosticados a niños. Según leemos en el blog del hospital:

Se trata de un tumor extremadamente agresivo que se forma en el tejido nervioso y que se diagnostica principalmente a los niños durante los primeros cinco años de vida. Su tratamiento implica la extirpación quirúgica del tumor, combinado de quimioterapia y/o radioterapia.

Su extirpación quirúrgica, sin embargo, plantea muchas dificultades porque, debido a su localización, el neuroblastoma rodea vasos sanguíneos, arterias y los cirujanos tienen que proceder con una extremada precisión para extraer las células tumorales sin dañar las arterias y poner en peligro la vida del paciente. En este contexto, la posibilidad de poder ensayar la intervención con antelación es clave. Permite a los cirujanos estudiar cuál es la manera más efectiva de abordar el tumor ensayándola reiteradamente antes de la intervención. Además, permite reducir el tiempo de la operación, evitar complicaciones y estudiar la vía para extirpar el mayor porcentaje de tumoración posible.

Con esta complicada situación el equipo de cirujanos del Hospital Sant Joan de Déu quiso apostar por las reproducciones 3D. Realizaron una copia en 3D del neuroblastoma que presentaba un niño de 5 años. Para realizarla, los técnicos de la Fundación CIM cruzaron datos de la tomografía computerizada y de una resonancia magnética realizada al niño.

A pesar que ya hace años que se utilizan impresiones en 3D en el campo de la cirugía maxilofacial, para la reproducción de huesos, la aplicación para tejidos blandos es un novedad.

La dificultad que plantea su uso en el caso presentado es doble. Por un lado es ncesario un trabajo conjunto entre técnicos radiólogos y de fabricación para revisar las digitalizaciones de la zona afectada y decidir cuáles son los contornos reales de los tejidos. Por otro, la impresión tuvo que realizarse con dos materiales diferentes que fueran lo más parecidos posible a los tejidos blandos que los cirujanos tendrían que intervenir.

La copia del tumor se realizó mediante una tecnología que permite la impresión en dos tipos de materiales. Se utilizó una resina para reproducir los vasos sanguíneos y órganos de la zona afectada, y otra translúcida y de consistencia blanda parecida a la de la tumoración para que los cirujanos puedan probar de extraer sin dañar los vasos y órganos. Complementariamente, también se fabricó un prototipo con los órganos sin el tumor, para poder visualizar el resultado ambicionado al hacer la intervención.

En el blog de entresD recogen otras aplicaciones de la impresión 3D para la medicina muy interesantes y que podría marcar un antes y un después. Un uso muy interesante es el de sustitutivo para el yeso, el diseñador Deniz Karasahin creó mediante impresión 3D, un exoesqueleto que incorpora tecnología de ultrasonido para agilizar en un 38% la curación de huesos rotos. Además, es más ligero que la escayola convencional, se puede mojar. Por el momento se trata de un prototipo que promete curar huesos rotos entre un 38 y 80 por ciento más rápido.

Según leemos en ecosiglos, la idea de la curación de huesos (y de otras heridas) con ayuda de vibraciones ultrasónicas ha estado dando vueltas desde hace un buen tiempo. Sin embargo, el problema para su aplicación radica en los materiales y la poca flexibilidad de las escayolas actuales con las que es muy complicado aplicar la terapia vibracional.

Esta terapia combina el exoesqueleto con ultrasonido terapéutico pulsátil de baja intensidad sobre los huesos, en la que una simple sesión de 20 minutos diarios podría reducir el proceso de curación en un 38 por ciento e incrementar las tasas de curación en un 80 por ciento en fracturas de unión defectuosa. Con el fin de funcionar correctamente, las sondas deben ser localizadas directamente en el área afectada en contacto directo con la piel, algo que puede ser fácilmente logrado mediante la estructura de forma osea de la escayola.

Las escayolas convencionales sacrifican la ventilación para beneficiar la integridad estructural. Como resultado de esto, generan comezón, huelen muy mal y debido a los materiales utilizados, son abultadas, pesadas y limitan la exposición del paciente al agua. Este nuevo desarrollo, que es creado mediante impresión 3D, es hecho a la medida, durable, evita la comezón y los malos olores, ademas de ser mas delgado, ligero, lavable y amigable con el medio ambiente gracias a los materiales con los que es fabricado.

virus

Repositorio online

El instituto nacional de salud de USA ha creado el primer repositorio online de modelos biomédicos para imprimir en 3D. Se llama NIH 3D Print Exchange y en el se encuentran diferentes patrones de virus, moléculas, huesos, órganos… Todos para descarga gratuita, preparados para imprimir con cualquier impresora 3D.

Además han creado una herramienta para que profesionales del mundo de la medicina sin conocimientos de diseño 3D puedan diseñar sus propios modelos, combinando bloques preestablecidos. El propósito de la base de datos es superar la barrera técnica que supone crear este tipo de modelos, y hacerlos de uso libre para el público especializado y también el general. Ciertamente proyectos como el de esta impresora 3D de bajo costo este permiten un acceso cada vez más democrático a la herramienta de impresión en 3D, y sin dudas el repositorio generará nuevas posibilidades, demandas e interés por este tipo de recursos.

Si alguien se pregunta por qué imprimir un virus, en numerosas áreas de investigación es necesario disponer de modelos tridimensionales de estructuras moleculares, órganos celulares, microorganismos, u órganos como requisito fundamental de trabajo.

Una parte más de tu cuerpo

La impresión 3D ya ha marcado un antes y un después en la cirugía reconstructiva y en las prótesis. Ya es posible escanear los huesos del paciente y, mediante impresión 3D, hacer una prótesis que se le adapte perfectamente. Los resultados son espectaculares. Uno de los centros más avanzados es CARTIS, centro de tecnologías reconstructivas aplicadas. Se trata de una asociación que tiene como objetivo convertir a Gales en el líder mundial en la investigación, el desarrollo y la aplicación de tecnologías avanzadas en cirugía y prótesis.

En su línea, los investigadores de CSIRO, trabajando en colaboración con la compañía australiana de salud dental Oventus, han desarrollado una tecnología de escaneo 3D que permite generar un modelo en tres dimensiones de la boca del paciente. El objetivo es crear un dispositivo bucal que se adapte a la boca de cada individuo y les proteja de sufrir apnea del sueño.

Este dispositivo se imprime en material de titanio y lleva un recubrimiento de plástico especial para uso médico. Incorpora dos extremidades que permiten que el aire fluya sin obstáculos a través de la garganta. Se espera que este sistema esté disponible para el año que viene y que ayude a millones de personas que sufren de esta enfermedad, llegándose a despertar varias veces por la noche sin poder descansar bien.

traquea

La impresión 3D también fue capaz de salvarle la vida a la niña Kaiba, un bebé que padece traqueobroncomalacia, una enfermedad que afecta a las vías respiratorias centrales y debilita la traquea, pudiendo derivar en un fallo agudo que provoca la muerte. Gracias a la impresión 3D un grupo de científicos de la Universidad de Michigan ha sido capaz de crear una férula traqueal fabricada en un biopolímero conocido como policaprolactona.

Esta prótesis ayudará a que las vías respiratorias de Kaiba se desarrollen adecuadamente, sirviendo de “esqueleto guía” durante unos tres años. Transcurrido dicho periodo la prótesis será descompuesta y absorbida por el propio cuerpo.
Veintiún días después de la operación el bebé respira perfectamente y vive tranquilamente con sus padres. No hay duda de que las posibilidades que presenta la impresión 3D son realmente sorprendentes.

 

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