Uso de la impresión en 3D de modelos anatómicos para preparar una cirugía complicada
- netmd
- 22 de marzo de 2024
- Cirugía General
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15/03/2024
Lore Lakunza, Raquel Hernáez y Ana Aiastui de la Plataforma Multidisciplinar de Impresión 3D (3DPP) han realizado un modelo anatómico basado en el corazón de un paciente con una fistula arterio venosa traumática a consecuencia de un bombardeo. Dada la complejidad del caso, era muy importante para los cirujanos saber con qué se iban a encontrar una vez abrieran el esternón del paciente, ya que las estructuras estaban totalmente pegadas a este hueso y esto complicaba la cirugía. El hecho de contar con el biomodelo ha ayudado a los cirujanos a anticiparse a los posibles problemas que pueden surgir durante la cirugía y planificar de esta forma la misma. El Servicio de Cardiología de la Policlínica de Donostia ha sido quien ha llevado a cabo la intervención, mientras que el biomodelo se ha desarrollado en Instituto de Investigación Sanitaria Biogipuzkoa-OSI Donostialdea. Hemos acudido a ellas para conocer de primera mano su participación en esta llamativa intervención.
¿Qué es la impresión en 3D?
Es una tecnología de fabricación aditiva en la que el material se distribuye de manera prediseñada capa a capa para construir un modelo 3D. De esta forma, se pueden desarrollar biomodelos, réplicas de la anatomía del paciente, y guías quirúrgicas específicas tanto para el paciente como la cirugía en cuestión. Los biomodelos ayudan al médico tanto a planificar como a simular la cirugía previamente, mientras que las guías quirúrgicas son una herramienta empleada directamente en la cirugía. La impresión 3D también posibilita el desarrollo de instrumentación específica para el paciente y el personal sanitario, lo cual puede favorecer la colocación de un implante, obteniendo mejores resultados en la cirugía. Asimismo, se pueden llevar a cabo implantes customizados, yesos, órtesis y prótesis que se adapten a la anatomía de cada paciente.
¿Cómo se pusieron en contacto con vosotras para realizar el modelo en 3D?
En los últimos años, desde la Plataforma 3DPP del IIS Biogipuzkoa se han realizado seminarios de difusión de la tecnología 3D en diferentes Servicios de la OSI Donostialdea. Al mismo tiempo, gracias a un proyecto de innovación Bottom Up, en colaboración con 3DPP, se ha dado a conocer la tecnología 3D en todos los Servicios de Cirugía Ortopédica y Traumatología de los hospitales comarcales de Gipuzkoa, impulsado así la solicitud de los modelos.
Además, con el objetivo de acercar esta tecnología a los residentes del hospital, el pasado año, junto con el Servicio de Docencia de la OSI Donostialdea, se llevó a cabo por primera vez un Taller de Impresión 3D. Gracias al mismo, surgieron muchas ideas vinculadas a la impresión 3D que se están desarrollando en la actualidad. A primeros de marzo del 2024 se volverá a realizar una nueva edición del taller con los actuales residentes de 3º año. La idea es identificar las necesidades o problemas médicos y plantear soluciones o mejoras de las mismas mediante la tecnología 3D.
Por otra parte, el hecho que 3DPP pertenezca al Hub 3D de la Plataforma de Biobancos y Biomodelos del Instituto de Salud Carlos III también le ha dado visibilidad a nivel estatal. En el congreso de Plataformas del ISCIII del 2023 en Cádiz, la Plataforma 3DPP, presentó los diferentes modelos 3D que actualmente trabaja con el Servicio de Pediatría de la OSI Donostialdea.
A su vez, la Plataforma 3DPP trabaja de forma muy estrecha con el Servicio de Radiodiagnóstico de la OSI Donostialdea para la segmentación de las imágenes obtenidas mediante TAC para la creación de un modelo 3D.
Gracias a todo este esfuerzo de difusión, el personal sanitario que atendían a este paciente supieron identificar que el caso era idóneo para imprimirlo en 3D, ya que ayudaría en la planificación quirúrgica.
¿Cuál es el proceso por el cual se consigue hacer este modelo?
Para la obtención de este modelo de corazón y, en general de un biomodelo, se deben seguir los siguientes pasos:
- Adquisición de la imagen médica: El primer paso en el desarrollo de un modelo 3D es la obtención de la imagen tridimensional de la zona anatómica de interés mediante técnicas de imagen como la tomografía axial computarizada (TAC), resonancia magnéntica (RM) o ecografía. Estas imágenes aportan información de aspectos anatómicos, funcionales y volumétricos.
- Segmentación de la imagen médica: La segmentación consiste en extraer las zonas anatómicas de interés de la imagen tridimensional, excluyendo estructuras o tejidos circundantes que no se consideran relevantes para el estudio.
- Validación de la segmentación: El/la especialista que haya solicitado el modelo, valida la segmentación antes de seguir hacia delante. Para ello, 3DPP ha mantenido una comunicación fluida y continua con una de las cardiólogas que llevó a cabo la intervención, Clara Pérez, desde el inicio de la segmentación hasta la consecución del archivo definitivo, de manera que se ha validado previamente a la impresión 3D, reduciendo así cualquier error al máximo.
- Post-procesamiento del archivo: Mediante softwares especializados, se debe trabajar el archivo 3D adquirido, ya que aparecen rebarbas o artefactos en él. Además, se deben suavizar las superficies de las estructuras anatómicas y, en estudios donde se precise un ensamblaje de dos partes anatómicas adyacentes, como en este caso (esternón y clavícula con las demás estructuras del corazón), se deben incluir estructuras que aseguren el acople.
- Elección de la tecnología más adecuada e impresión 3D del biomodelo: Dependiendo de las peculiaridades del caso y necesidades del especialista, se debe elegir la tecnología de impresión. En este caso, los cardiólogos tenían interés en ver la anatomía exacta del paciente en tres dimensiones y su relación con otras estructuras, como el esternón y las costillas, para planificar el abordaje más adecuado. Para dicho objetivo, se desarrolló un modelo con la tecnología FDM y material rígido, donde se imprimió tanto el conjunto de estructuras del corazón, como el esternón, clavícula y costillas (figura de la izquierda). Sin embargo, nos mostraron su inquietud en poder simular la cirugía en el propio modelo. Para ello, se imprimió el mismo modelo, pero en materiales blandos, en este caso con la tecnología Polyjet (figura de la derecha). Se aprovechó para diferenciar con colores las estructuras involucradas en el estudio: aorta (amarillo), vena cava (azul), arteria pulmonar (rosa) y fístula (gris)
- Preparación del archivo e impresión 3D.
- Post-procesado del biomodelo impreso: el post-procesamiento consiste en quitar los soportes que se han impreso para obtener el modelo. Dado que el material del soporte y del modelo son diferentes, se eliminan los soportes disolviéndolos en baños específicos.
- Validación de los modelos prequirúrgicos por parte de los especialistas: Una vez se ha obtenido el biomodelo final, el personal sanitario rellena una encuesta para validar el proceso. En este modelo en concreto, la cardióloga nos ha transmitido su satisfacción y la encuesta ha dejado en evidencia el beneficio que ha aportado en esta cirugía. Declaran que el biomodelo 3D reflejaba fielmente lo encontrado en el campo quirúrgico, que ha ayudado en la planificación prequirúrgica e incluso ha influido en el abordaje quirúrgico. Por último, están de acuerdo con que ayuda a entender mejor la cirugía al paciente y sus familiares, mejorando así la comunicación y la confianza y que visualizar el procedimiento quirúrgico encima del biomodelo aporta un beneficio extra.
¿Creéis que cada vez será más habitual realizar este tipo modelos para preparar las intervenciones?
Una vez el personal sanitario, desde médicos, enfermeros/as, terapeutas ocupacionales, etc., han contrastado los beneficios de la impresión 3D, rápidamente ven la utilidad que tiene y los beneficios que les aporta de cara a la cirugía y/o abordaje del problema médico. Es verdad que se debe analizar el caso en concreto, ya que no todos los casos son adecuados para llevar a cabo la impresión 3D. Sin embargo, en cirugías complejas y casos que no son muy comunes es donde más utilidad tiene. La demanda del servicio de impresión de biomodelos incrementará en proporción al nivel de conocimiento que el personal sanitario adquiera sobre esta herramienta, por lo que es muy importante que lo conozcan y prueben de primera mano.
¿Qué se siente al participar en una experiencia así?
Este tipo de experiencias dejan en evidencia el potencial que tiene la impresión 3D en la planificación de cirugías complejas. Nos satisface mucho que las intervenciones salgan bien gracias, en parte, a los modelos que desarrollamos en la plataforma y que el personal sanitario valore tanto el trabajo que hacemos desde su perspectiva más clínica. Es gratificante ver la aplicabilidad y utilidad práctica del trabajo que llevamos a cabo. De esta forma, generamos evidencias a nivel de investigación para que la impresión 3D se instaure en los hospitales como una herramienta sanitaria complementaria.
