Equipo de Cirugía de Tórax del Hospital Fiorito de Buenos Aires, Argentina
Es frecuente que las nuevas tecnologías encuentren resistencia para incorporarse en los ecosistemas de salud, aún cuando sus beneficios luzcan evidentes y la tendencia de los centros de referencia en innovación médica sea clara a favor de su implementación.
La manufactura aditiva o impresión 3D para planificación y simulación quirúrgica es el ejemplo perfecto. Mientras instituciones como el Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona, la Mayo Clinic en Rochester (EEUU) o el Tel Aviv Medical Center (Israel), cuentan con sus propias unidades y/o laboratorios de tecnologías 3D, más del 80% de las instituciones sanitarias en América Latina aún no aprovecha esta tecnología.
¿Por qué resulta tan difícil?
No hay una respuesta única. El desconocimiento, la sensación de inaccesibilidad y la necesidad de talento multi-disciplinario dificulta que los profesionales de la salud accedan fácilmente al uso eficiente de estas tecnologías.
En este artículo conocerás las respuestas a las 5 preguntas más comunes que realizan las médicas y los médicos, sobre una base de más de 1000 profesionales encuestados en capacitaciones gratuitas sobre impresión 3D en cirugía dictadas por la empresa MIRAI 3D a lo largo del 2020.
1) ¿Cuáles son los costos?
Esta pregunta es una de las más relevantes y difíciles de responder. Veamos dos ejemplos:
Un biomodelo de un maxilar inferior fabricado en un material estándar como el PLA (filamento a base de almidón), utilizando software open-source y en un equipo hobbista, puede tener un costo inferior a los 30 USD por modelo.
Por otro lado, un modelo anatómico a escala real de un hígado, combinando materiales translúcidos y en múltiples colores, utilizando software aprobado por FDA y equipos de manufactura aditiva de máxima tecnología, puede superar en la UE los 1800 USD por modelo.
El secreto está en dos palabras: conocimiento y costo-eficiencia.
El desafío de los ingenieros biomédicos responsables de estas tecnologías en los centros de salud, está en dominar las múltiples tecnologías de impresión para ofrecerle al profesional médico aquella que cumpla con todos los requerimientos específicos del caso al menor costo posible. Cuando esto sucede, los beneficios asociados a la implementación de los biomodelos, como la reducción del tiempo quirúrgico o una recuperación más rápida del paciente, pueden ser suficientes para cubrir los costos de utilizar la tecnología.
2) ¿Cómo es el proceso de creación de un modelo 3D?¿Cuánto demora?
La impresión 3D no se destaca por ser actualmente una tecnología veloz, por lo cual, el mayor uso de estas soluciones se da en cirugías planificadas y no en emergencias.
Todo comienza con el estudio de imágenes del paciente. Sobre las imágenes DICOM del mismo, se realiza un proceso de "segmentación" que consiste básicamente en discriminar las estructuras anatómicas dentro de una región de interés.
Luego, a partir de esta "segmentación" se construye el primer modelo 3D virtual que suele tener abundante ruido (información no deseada del estudio de imágenes). Este modelo se procesa con una herramienta de modelado 3D para obtener finalmente una morfología capaz de ser materializada en tres dimensiones y de fácil comprensión para el profesional (Ver ejemplo de modelado 3D virtual). Es importante marcar que no se debe abusar de la edición 3D ya que el objetivo principal es entregar información precisa, a escala real, de la anatomía específica del paciente.
Por último, se realiza la impresión 3D y el respectivo pos-proceso (limpieza y control del modelo anatómico) antes de ser entregado a la cirujana o cirujano. Los modelos más simples pueden estar listos en menos de 24hs mientras que modelos complejos pueden demandar hasta 4 o incluso 5 días de trabajo.
3) ¿Qué consideraciones se deben tener en cuenta desde las imágenes médicas?
Los biomodelos se generan habitualmente a partir de las imágenes de tomografía y/o resonancia magnética del paciente. En casos muy puntuales puede incluirse información adicional de estudios complementarios como PET-CT o ecografía.
Es importante remarcar que para crear un modelo 3D valioso son necesarias tres consideraciones:
Imágenes recientes a la fecha de cirugía
Buena calidad de imagen (cortes no mayores a 1mm y correcta adquisición de fases en caso de utilizar contraste)
Trabajar sobre las imágenes DICOM crudas, sin ningún pos-proceso.
No es necesario que la institución adquiera ningún tipo de software.
4) ¿Sirve solo para casos óseos?
Definitivamente no. De hecho, cada vez es más frecuente encontrar aplicaciones de impresión 3D en casos oncológicos y cardiovasculares.
Es extremadamente útil para planificar cirugías cardiovasculares pediátricas, donde pueden crearse modelos de corazones flexibles que permitan al cirujano entrenar el procedimiento previo a la cirugía con la anatomía específica del paciente y en materiales con una dureza y tenacidad muy similar a la del tejido cardíaco.
En casos oncológicos, para órganos altamente vascularizados como el riñón, el hígado o el páncreas, es sumamente útil para entender la relación del tumor con los vasos y planificar el abordaje a realizar para la resección.
En trasplantes, cuando la anatomía se encuentra alterada también suele resultar de utilidad, al permitir evaluar la compatibilidad anatómica dador-receptor con mayor simpleza.
Este estudio, donde el grupo de trabajo en impresión 3D de la Radiological Society of North America (RSNA) pondera de 1 a 10 la utilidad de la tecnología según diferentes patologías, es muy interesante: Guidelines for medical 3D printing and appropriateness for clinical scenarios
5) ¿Qué materiales existen?¿Son esterilizables?
Es importante saber que existen más de 10 tecnologías de impresión 3D diferentes, y dentro de cada una de ellas un mundo de materiales. Muchos de estos esterilizables. Existen translúcidos, flexibles, biocompatibles, con nano-aditivos, de todos colores e incluso implantables como las aleaciones de titanio.
En líneas generales, podemos segmentar a los materiales en tres grupos: Filamentos, resinas y polvos. Cada uno de ellos con sus propiedades particulares. Por esta razón, también cambian los métodos de esterilización a utilizar.
Por ejemplo, no es recomendable esterilizar modelos de PLA (filamento) en autoclave, ya que es un polímero con baja temperatura de fusión, y por lo tanto podríamos afectar la morfología del biomodelo que debe replicar con precisión la anatomía del paciente.
Es fundamental trabajar con un equipo multi-disciplinario que tenga la capacidad de combinar los conocimientos de la medicina y la ingeniería.
¿Por qué es importante?
Las reconstrucciones 3D virtuales y/o los biomodelos físicos impresos en 3D permiten reducir significativamente la incertidumbre a la hora de interpretar la anatomía de un paciente con patología compleja. Incluso para profesionales con amplia experiencia.
Con frecuencia, esto redunda en cambios en la estrategia quirúrgica original, incentivando la ejecución de técnicas menos invasivas con menores tiempos de cirugía, menor sangrado y mayor seguridad para el paciente.
Puedes encontrar más información y casos de éxito en nuestra página: modelosmedicos.com
Matías Ezequiel Biancucci - matias@mirai3d.com