Introducción
El constante desarrollo de nuevas tecnologías es una de las causas del crecimiento y evolución de la sociedad en la que vivimos. La impresión 3D es un ejemplo de innovación y progreso que está emergiendo en diferentes ámbitos profesionales. No obstante, la impresión 3D médica es uno de los sectores que más está creciendo, convirtiéndose en una herramienta poderosa para mejorar nuestras vidas a día de hoy y vislumbrar un futuro prometedor.
¿Qué es la impresión 3d en medicina?
Los comienzos de las tecnologías de fabricación aditiva se remontan a la década de 1980. La impresión 3D surge en paralelo a la creación de las impresoras de inyección de tinta, y sus progresivos avances facilitaron el surgimiento de esta tecnología en impresión de materiales.
Su función implica crear un modelo digital de un producto, creando un prototipo del modelo en cuestión capa por capa, empleando el material adecuado para cada caso. De esta forma, se pasa del plano digital al físico al dar volumen a esa imagen tridimensional. La impresión 3D en medicina significa un cambio de paradigma en el sector de la salud, que ha estado en auge desde la última década.
Dentro de esta, se hace referencia por un lado, a la impresión 3D para productos sanitarios a medida, pudiendo hablar de biomodelos, guías quirúrgicas o prótesis e implantes. Por otro lado, se hablaría de la bioimpresión, la cual surge como evolución a la impresión 3D convencional. En el caso concreto de la impresión 3D para productos sanitarios a medida, se solicitan primeramente las imágenes 2D médicas de los pacientes.
Estas se estudiarán para preservar, en la medida de lo posible, la anatomía original de las estructuras previas a su reproducción. De esta forma, se imprime una réplica exacta de las anatomía que sean de interés en cada caso. El objetivo de esta innovación científica se refleja principalmente en la capacidad de fabricar piezas personalizadas y funcionales, siguiendo un proceso más automatizado. Por lo tanto, supone una ayuda al profesional para encontrar una solución o alternativa para el tratamiento o patología de cada paciente de manera más sencilla, practicando en el órgano impreso antes de su intervención. Además, favorece una comunicación bidireccional y más cercana entre el médico y el paciente, donde este puede conocer detalles de su estado y su tratamiento.
El empleo de las impresoras 3D no solo se dirige a la creación de nuevos productos, también a la personalización de modelos ya existentes, es decir, productos hechos a medida en función del caso a tratar convirtiéndose así en su mayor ventaja.
La consecuencia y punto a favor de esta tecnología se refleja en el resultado, pues aboca a un tratamiento más efectivo, una cirugía de menor duración y, con ello, una recuperación más rápida del paciente.
Para el cumplimiento de los objetivos, es necesario el uso de impresoras 3D como único recurso indispensable. Se ha creado una industria alrededor de ellas y cada vez son más las empresas que emplean y confían en esta tecnología cuya demanda crece a pasos agigantados. Además, evitan la necesidad de stocks, pues se pueden obtener las herramientas o piezas solicitadas en el mismo día. Si surge algún problema con alguna parte de una pieza o se descubre una forma de mejorarla, solo hay que actualizar el archivo CAD e imprimir la parte actualizada.
Por otro lado y como consecuencia del surgimiento de la impresión 3D médica, surge la bioimpresión con el objeto de conseguir replicar de manera exacta el tejido blando y su material. De esta manera, se pueden trasplantar dichos órganos impresos en individuos.
Estos tejidos y órganos están fabricados a partir de células madre del paciente, por lo que una vez más el producto final es completamente personalizado, adaptado a las necesidades de cada paciente. Cabe destacar que el riesgo ante incompatibilidades está aún por evaluar.
¿Cómo es usada la impresión 3d en la industria médica?
En los últimos años, esta innovación científica se está divulgando rápidamente, existiendo diversos usos en la medicina moderna que emplean la impresión 3D y las potenciales aplicaciones que puedan surgir de esta tecnología. Estos avances favorecen la posibilidad de ofrecer herramientas que se puedan aplicar e integrar en cualquier servicio médico que lo desee, abriéndose así un nuevo mercado laboral.
Dada su versatilidad y su acogida por los usuarios como tecnología innovadora, la impresión 3D en medicina ha permitido una reducción de costes ofreciendo un mayor abanico de posibilidades de uso, desde la personalización de prótesis adaptadas a las necesidades de cada paciente así como instrumental sanitario la impresión de modelos anatómicos para formación en las universidades o en los distintos centros sanitarios. En cualquier caso, permite simular y entrenar al cirujano facilitando el planeamiento quirúrgico.
Actualmente, se pueden distinguir varias tecnologías dentro de la impresión 3D en medicina, desde guías quirúrgicas, biomodelos anatómicos, enseñanza dental, investigación farmacéutica hasta aplicaciones con software.
Cualquiera de los usos que se le pueda dar a la impresión 3D en el sector de la salud tiene como objetivo final reportar beneficio en cuanto a mejora de resultados, derivados de la minimización de riesgos y reducción de tiempos.
Además, se establece una mejor comunicación entre el médico y el paciente, pues este último comprenderá más fácilmente el problema que le atañe además de confiar y sentirse más seguro, al tratarse de tratamientos menos invasivos y contar con unos tiempos de rehabilitación menores.
Podríamos diferenciar tres tipos de programas informáticos dentro del ámbito del producto a medida.
-Softwares para segmentación de imagen.
-Softwares para edición de mallas tridimensionales.
-Softwares de laminado para impresión 3D.
El software de segmentación sirve para transformar las imágenes en dos dimensiones de las pruebas radiológicas o resonancias en volúmenes tridimensionales. Este tipo de programas cuentan con algoritmos que facilitan la selección de regiones anatómicas o patologías, mediante técnicas de contraste o de reconocimiento de imagen.
Algunos ejemplos de estos programas son las plataformas “open source” como 3D Slicer o Invensalius. En Digital Anatomics, partimos de desarrollos previos en forma de librerías open source junto a algoritmos propios para conseguir que las reconstrucciones sean más automáticas. Todos estos algoritmos propios o de terceros deben ser sometidos a testeos de verificación y así cumplir con el nuevo Reglamento Sanitario.
La tarea de edición de mallas se realiza con algoritmos que permiten el análisis exhaustivo de posibles errores como agujeros, “shells”, normales invertidas o su posterior reparación.
También son útiles los algoritmos de remallado, suavizado, medición y generación de geometría, por ejemplo, para el diseño de guías quirúrgicas a medida. En Digital Anatomics, seguimos la estrategia de combinar la potencia de motores de edición de gráficos open source con desarrollos propios, para conseguir mejorar la precisión, automatizar y agilizar al máximo los diseños.
Por último, los programas de laminado suelen ser los propios de los fabricantes de impresoras 3D. Su función es traducir los modelos tridimensionales al lenguaje de capas o láminas de estas impresoras 3D, configurando los parámetros necesarios en función del tipo de máquina o material. A la hora de fabricar la pieza, hay que contar con una serie de precauciones incluidas en el sistema de gestión de calidad de la empresa, para evitar errores y garantizar la no contaminación, en el caso de ser necesario el uso de materiales biocompatibles.
En la actualidad, la tendencia general y la apuesta de Digital Anatomics es la automatización, Por ello, estamos trabajando en diferentes líneas de desarrollo que permitan que el usuario del software sea el propio médico u odontólogo, creando herramientas más sencillas y específicas que consigan ejecutar un diseño guiado gracias a la combinación de diferentes técnicas con el uso de la inteligencia artificial. Esto conseguirá una adopción de estas nuevas tecnologías más rápida y asequible a nivel de costes.
¿Puede ayudar la impresión 3d médica a reducir costes?
Cuando se trata de nuevas tecnologías, normalmente van asociadas a unos costes elevados para las empresas. Sin embargo, esto está cambiando debido a diferentes factores que están facilitando su popularización.
En el caso de la impresión 3D en medicina, los profesionales necesitan herramientas personalizadas, puesto que las operaciones se preparan y adaptan al caso de cada paciente. Por ello, si el hospital o médico contase con su propias impresoras 3D aumentaría la versatilidad, calidad, inmediatez, flexibilidad y, como consecuencia, la optimización en el diseño y fabricación de sus piezas. Esto permitiría reducir los costes de producción y manufactura gracias al proceso de fabricación aditiva. De esta manera, se construyen modelos a escala, a un menor coste, permitiendo ver y probar el producto antes de fabricarlo como tal.
Además, se abre paso a la libre producción de productos a medida y equipos médicos, los cuales proporcionan libertad de acción por parte del cirujano durante la intervención. Es por ello que generan un alto valor para el personal médico y los pacientes, pues se reducen los tiempos de quirófano así como los riesgos en las intervenciones. Todo ello se traduce en un mayor ahorro a largo plazo.
Gracias a ellas, las empresas pueden ahorrar costes en impresión 3D, agilizando el proceso de fabricación y optimizando la cadena de producción.
De cara al futuro, existe margen de mejora en el sector ya que es un campo aún por explorar, a pesar de su rápida expansión.
¿Cuáles son los beneficios de utilizar la impresión 3d en medicina?
Como se ha comentado anteriormente, surgen múltiples beneficios de establecer una relación entre centros sanitarios y la impresión 3D.
El diseño 3D en medicina se ha convertido en una herramienta muy útil que permite una mejor comunicación entre médico y paciente, una mayor compresión entre docente y alumnos en la enseñanza/formación de casos de estudio, así como el estudio de casos más complejos que implican un mayor riesgo y precisión en la intervención. De esta manera, surgen claros beneficios para ambas partes en el campo de la cirugía.
Por un lado, el paciente comprenderá mejor su problema y el proceso de intervención al que se va a someter. Además, las intervenciones serán menos invasivas, acelerando el proceso de recuperación y reduciendo los riesgos en dichas intervenciones y el tiempo de exposición a Rayos X.
Por otro lado, el hospital cuenta con las mismas ventajas que el paciente y además la reducción de tiempo en quirófano se traduce en una reducción de costes. La liberación de horas de quirófano permitirá llevar a cabo un mayor número de intervenciones, aumentando la productividad. Como última ventaja, contribuye a la formación de los residentes.
Ante cualquier fallo o modificación que se quiera hacer en el diseño de una pieza, existe una mayor flexibilidad y una más rápida solución ante contratiempos o errores en el diseño de las mismas.
¿Cuál es el futuro de la impresión 3d en el PoC?
La tecnología de impresión 3D en medicina está consiguiendo resultados muy positivos en poco tiempo. A pesar de la corta vida de esta tecnología, gracias a su evolución puede aplicarse ya en diferentes campos de estudio.
Uno de ellos es el que abarca la fabricación de productos sanitarios a medida en el PoC(“Point of care”), entendiendo por este el lugar en el que se desarrollarán las funciones de ingeniería en lo que respecta al diseño de prototipos/modelos y su fabricación.
El point of care se ubicaría en los hospitales y clínicas donde los ingenieros proveen de información inmediata al personal de salud, quienes toman las decisiones referentes al diagnóstico y tratamiento del paciente.
En la actualidad, la bioimpresión 3D ya se está convirtiendo en la tecnología con mayor potencial para producir tejido blando. Por ello, gracias a las constantes mejoras y avances de las técnicas de la impresión 3D, se logrará bioimprimir tejidos y órganos funcionales y trasplantarlos a un ser humano con total seguridad.
Para una mayor efectividad en la producción de estos productos sanitarios a medida y estructuras biológicas, qué mejor que fabricarlos en el propio hospital, minimizando errores en el diseño de los mismos, reduciendo tiempos de desplazamiento, interlocución fluida con el cirujano y, con ello, una interacción en tiempo real, al visualizar los avances y guiar al ingeniero en función de las necesidades de cada caso concreto.
Otro factor clave radica en la inmediatez de actuación desde la petición del producto 3D hasta su uso al ritmo del hospital, incluyendo urgencias, donde no se dispone de tiempo de espera.
Todos estos factores fomentan la obtención de unos mejores resultados clínicos, operativos y económicos.
Artemis 3D. La solución PoC de Digital Anatomics, ¿Por qué podría ser la solución más competitiva del mercado actualmente?
Las unidades 3D hospitalarias ofrecen un servicio integrado en los hospitales para facilitar el tratamiento de imágenes anatómicas, diseño e impresión 3D de dispositivos personalizados en cirugía, y aumentando la conciencia y compromiso por parte de los implicados.
Digital Anatomics realiza todos los procesos con tecnología 100% propia, incluyendo el software. Esto permite agilizar el diseño y fabricación de los biomodelos y guías quirúrgicas.
Gracias a la customización y mantenimiento de las impresoras 3D y equipos auxiliares, los procesos de impresión 3D que se llevan a cabo son propios y eficientes.
El personal de Artemis 3D está formado por empleados de Digital Anatomics.
Artemis 3D aúna toda nuestra experiencia haciendo realidad el reto de la digitalización que hasta ahora se encontraba con muchas barreras:
- El coste es asumible por cualquier centro hospitalario, al disponer de nuestro propio software, procesos y mantenimiento.
- Permite un diseño y fabricación ágil.
- La implantación es casi inmediata.
- Ampliamos nuestra licencia de fabricante de producto sanitario a medida al servicio integrado, cumpliendo con la nueva normativa que restringe la impresión 3D por parte del propio hospital.
- Las impresoras 3D hospitalarias y demás equipamiento permanecen permanentemente actualizados y optimizados.
- Se aplica el outsourcing como modelo contractual de servicios. Al aplicarse en un periodo de tiempo de un año, facilita la planificación presupuestaria y simplifica “las compras” dentro del marco regulatorio actual.
BIBLIOGRAFÍA:
- https://ingenieria3ddigital.es/servicio-de-impresion-3d/ventajas-y-desventajas-de-la-impresion-3d/
- http://www.3dprintingdesign.es/es/noticia/el-papel-de-la-impresion-3d-en-la-medicina-del-futuro-tras-la-pandemia
- https://www.redaccionmedica.com/secciones/ingenieria/impresion-3d-hospitales-mejoras-paciente-practica-clinica-7479
- https://impresioni3d.com/evolucion-de-la-impresion-3d/
- https://3dheals.com/3d-printing-at-point-of-care
- https://www.3dlifeprints.com/
- https://www.impresoras3d.com/impresion-3d-hospitales/
- https://www.interempresas.net/Fabricacion-aditiva/Articulos/326752-El-sector-de-la-salud-se-rinde-a-las-ventajas-de-la-impresion-3D.html (25/02/2021)
- https://www.3dnatives.com/es/la-impresion-3d-170720182/
- https://dynapro3d.com/
- ABC Empresa 11/07/2021
