La fabricación digital está teniendo un gran impacto en muchas áreas de la medicina, desde pequeñas cosas como la mecanizado de aluminio Desde soportes para tubos de ensayo hasta prácticas futuristas como la impresión 3D de implantes de titanio.
De las numerosas aplicaciones médicas de la fabricación digital, un área en particular que está experimentando un crecimiento vertiginoso es la creación de modelos anatómicos: réplicas físicas de órganos, huesos y otras partes del cuerpo que los profesionales médicos pueden utilizar para capacitar a los doctores o prepararse para operar a pacientes.
Estos modelos anatómicos se pueden fabricar utilizando diferentes tecnologías y con diferentes materiales, y su uso está en aumento en todo el mundo.
¿Por qué crear modelos anatómicos?
Gracias a las tecnologías de fabricación digital, como el software de modelado 3D y las impresoras 3D, ahora es más fácil que nunca crear de forma rápida y asequible modelos anatómicos realistas para fines educativos, de formación o quirúrgicos.
Estos modelos pueden ser genéricos y utilizarse para ilustrar partes del cuerpo sanas o afectadas en conferencias o clases, o pueden ser específicos para cada paciente, creados a partir de datos de imágenes médicas para replicar físicamente una parte del cuerpo de un paciente individual.
Los modelos anatómicos específicos para cada paciente son una de las aplicaciones más interesantes de tecnologías de fabricación digital, ya que permiten a los cirujanos ver y sentir una copia realista del órgano dañado o enfermo en el que necesitan operar, a veces mucho antes del procedimiento real.
Al familiarizarse con un modelo físico a escala, los cirujanos pueden prepararse mucho mejor para la operación, practicando diversas incisiones y movimientos en la réplica de plástico antes de realizar la cirugía real. Esta preparación práctica adicional aumenta las probabilidades de un resultado positivo para el paciente.
Transformación de imágenes médicas en modelos 3D
Una parte fundamental del proceso de creación de modelos médicos personalizados para cada paciente es la obtención de datos de su propio cuerpo. Para ello, se requiere el uso de escáneres de tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética (RM), equipos que se utilizan en los hospitales para examinar a los pacientes y detectar diversos problemas.
Estos escáneres utilizan rayos X o campos magnéticos potentes para obtener una imagen del cerebro, los pulmones u otras partes del cuerpo del paciente.
Lamentablemente, los dispositivos de diagnóstico por imagen no están diseñados para capturar imágenes en 3D. En cambio, producen una serie de cortes en 2D que, en conjunto, permiten a los médicos analizar el cuerpo del paciente.
Pero esas secciones bidimensionales se pueden transformar fácilmente en una forma tridimensional: una vez que los profesionales médicos tienen su conjunto de imágenes bidimensionales, que normalmente se almacenan en el formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), se puede utilizar un software para convertir los datos en un modelo digital tridimensional.
Ese modelo que aparece en pantalla se puede modificar, redimensionar o incluso colorear, y luego procesar de la forma pertinente antes de enviarlo a una impresora 3D u otra máquina.
Fabricación digital de modelos anatómicos
Una de las mejores maneras nuevas de crear modelos anatómicos, tanto específicos para cada paciente como genéricos, es la fabricación aditiva o impresión 3D.
Mediante impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) o estereolitografía (SLA), los profesionales médicos pueden fabricar rápidamente modelos a partir de la información digital convertida de tomografías computarizadas (TC) o resonancias magnéticas (RM). Y dado que las impresoras 3D pueden ubicarse en laboratorios o incluso oficinas, el proceso de fabricación completo se realiza en muy poco tiempo.
Si bien FDM es el más común y tecnología de impresión 3D asequibleMuchos profesionales del sector médico prefieren la estereolitografía (SLA) para la fabricación de modelos anatómicos. Esta tecnología basada en luz es compatible con resinas translúcidas y semitranslúcidas, y la impresión 3D con dichos materiales puede ser útil para representar un órgano complejo con secciones internas (que a su vez pueden embellecerse con colores distintivos).
Para los modelos anatómicos de uso más general —por ejemplo, aquellos que se fabrican con fines educativos en lugar de quirúrgicos— otras tecnologías pueden ser tan útiles como la fabricación aditiva.
El moldeo por inyección, por ejemplo, puede ser una forma rentable de fabricar múltiples copias de un mismo modelo, que luego pueden ser utilizadas por varios usuarios en hospitales o instituciones educativas.
Los beneficios en el mundo real de los modelos anatómicos
La fabricación digital de modelos anatómicos es más que una moda pasajera. De hecho, innumerables vidas ya se han salvado en todo el mundo gracias a las réplicas de partes del cuerpo hechas de plástico.
A principios de este año, cirujanos del hospital Guy's and St Thomas' de Londres utilizaron la impresión 3D multimaterial para preparar un trasplante de riñón complejo para un niño de dos años.
«La capacidad de imprimir un modelo 3D de la anatomía del paciente con diferentes texturas, donde se aprecian claramente las complejidades de los vasos sanguíneos, nos permite diferenciar las relaciones anatómicas cruciales entre las estructuras», afirmó Pankaj Chandak, registrador de trasplantes del hospital. «Los materiales flexibles también nos permitieron imitar mejor la flexibilidad de los órganos abdominales para simular el entorno quirúrgico».
Antes de ese procedimiento, los médicos del Hospital Popular de Jilin, en China, utilizaron un modelo impreso en 3D para ayudar en el tratamiento de un bebé que sufría un defecto cardíaco llamado drenaje venoso pulmonar anómalo total.
“Gracias al modelo, pudimos saber con precisión dónde y cómo debíamos cortar, y qué tan grande debía ser la incisión”, explicó el doctor Zhang Xueqin. “Y con un plan tan minucioso, tardamos solo la mitad del tiempo previsto para completar la cirugía”.
A medida que más y más profesionales médicos adoptan la fabricación digital para crear modelos anatómicos precisos, los médicos están mejor informados y mejor equipados para salvar la vida de sus pacientes.
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