La industria de la impresión 3D da forma a la cirugía de máxima precisión

El uso de 3D en el sector de la salud a través de los llamados modelos anatómicos para planificación quirúrgica ha aumentado mucho en los últimos años. En el caso concreto de España, está acompañado por una industria fuerte de la impresión 3D que da respuesta a las necesidades de los médicos. En este hospital catalán fue en 2013 cuando apareció el primer caso en el que se usó un modelo anatómico impreso en 3D para preparar una cirugía. Fue a raíz de un caso oncológico pediátrico complejo, de una niña con neuroblastoma en la parte abdominal y su cirujano, el doctor Lucas Krauel, quiso tener más datos para decidir mejor. «Se hizo un modelo anatómico con medidas reales y con distintas texturas de la parte anatómica comprometida del tumor. Como no teníamos máquinas, se realizó con la Universidad Politécnica de Cataluña», indica Arnau Valls, ingeniero de innovación y responsable técnico de la unidad de impresión 3D del Hospital SJD Barcelona.

Dado el éxito de la intervención, en 2015 se hizo un estudio para ver el mejor modelo de implantación de esta herramienta y se creó una unidad. «Ha crecido la demanda año a año y realizamos 300 cirugías al año usando los modelos 3D», explica Valls. A la hora de hablar de los beneficios del uso de la impresión 3D para preparar las operaciones, el investigador asegura que «permite hacer cirugías más complejas. Los médicos pueden practicar en un modelo y mejora la comunicación entre el paciente y el profesional porque se puede explicar lo que se va a hacer. Además, sirve de entrenamiento y simulación para nuevos médicos».

Noticia Relacionada

Abren en el Hospital Gregorio Marañón el primer quirófano con 3D que fabrica piezas en plena cirugía

Sara Medialdea

Permite mejorar la seguridad y la precisión en intervenciones complejas

El hospital SJD tiene mucha demanda de este tipo de tecnología, pero lo llevan a cabo en los casos más complicados. «Hay una limitación, el sistema de salud no paga la impresión 3D y eso limita la capacidad de producción», explica Arnau Valls. Espera que tarde o temprano este tipo de gastos se pueda cubrir con dinero público, más cuando el coste de tanto la máquina como el material ha bajado mucho desde 2013, aunque «hay campo de mejora». En 2021 entró en vigor la nueva directiva de dispositivos médicos y se reguló la impresión 3D como uno de ellos, lo cual ha dado a su uso un marco regulatorio.

En la unidad que crearon trabajan ingenieros, radiólogos, cirujanos, técnicos de simulación y también personal de administración de finanzas. «Uno de los perfiles más demandados es el de los ingenieros biomédicos, aportan valor. Es lo que más ha crecido», cuenta Valls. Recuerda que este tipo de tecnología necesita conocimiento técnico y médico.

En Aimplas - Instituto Tecnológico del Plástico llevan años investigando el desarrollo, mejora y caracterización de materiales poliméricos biocompatibles para aplicaciones médicas: prótesis, regeneración ósea, reconstrucción de tejido, etc. Susana Herrero Oliva, investigadora de Síntesis en Aimplas, asegura que el uso de materiales plásticos en medicina ha contribuido a mejorar la calidad de vida de los pacientes, aumentar la higiene, reducir costes… «pero la innovación en los materiales plásticos para la salud no tiene límites y por ello contamos con una línea de investigación muy amplia en este sentido».

En el caso concreto del uso de la impresión 3D, Alberto Pérez Gant, departamento de Transformación digital en Aimplas, resalta «su flexibilidad y personalización. La impresión 3D es una tecnología que puede aportar a los médicos una herramienta que antes no tenían. Ahora es posible ensayar una cirugía compleja mediante modelos anatómicos extraídos a partir de escáneres del propio paciente, haciendo que la preparación y, por tanto, seguridad de las operaciones sea mayor». Este instituto participa en el proyecto Realistic y junto al Hospital General de Valencia están desarrollando modelos anatómicos realistas impresos en 3D para cirugías y órtesis. En este caso «se pone el foco en la utilización de materiales y texturas cercanas a los diferentes tejidos del cuerpo humano, siendo posible simular tanto tejidos blandos, como las grasas, como otros más duros», matiza Pérez.

Dentro del campo de la fabricación aditiva, existen diferentes tecnologías como la FDM, SLA o SLS principalmente. «En Realistic nos hemos centrado en el desarrollo de los materiales para FDM, ya que es una tecnología abierta y muy conocida dentro del sector. Esto permite una alta personalización y simplicidad en los procesos, lo cual también es una ventaja a la hora de desarrollar e implementar innovaciones», especifica el investigador. Por otro lado, se espera que, en el futuro, el resto de las tecnologías se vayan abriendo y haciendo accesibles para que «los investigadores podamos desarrollar nuevos y variados materiales».

Tal y como recuerda Susana Herrero Oliva, el principal desafío que presenta esta tecnología es la escasa disponibilidad de materiales comerciales. «Para su uso en planificación quirúrgica es necesario que los fantomas presenten una alta fidelidad, personalización específica para cada paciente, así como una replicación exacta de los tejidos por lo que, además de las estructuras geométricas, es necesario emular sus propiedades y funciones estructurales, dado que cada uno de los tejidos que conforman el fantoma posee distintas propiedades físicas, mecánicas y radiológicas, convirtiendo así la selección de materiales en una tarea crítica», esclarece.

Las cirugías donde más se utilizan los modelos de Realistic son aquellas que engloban una mayor complejidad, en términos de anatomía o estructuras anatómicas, que hace que la zona afectada sea de difícil visualización para los facultativos. «Los modelos son muy recomendables para la planificación de cirugías en las que se encuentren involucrados varios servicios hospitalarios. Ejemplos de servicios donde los modelos son muy utilizados son los procedimientos en cirugía general del aparato digestivo, cirugías cardiovasculares, cardiología, etc. También es muy utilizado en todo tipo de intervenciones de trauma y cirugía maxilofacial», indica Andrés Sanz García, profesor contratado doctor de la Universidad de Salamanca. Espera que estas tecnologías se van a convertir en una herramienta de rutina de la cirugía del futuro, «ya que están muy ligadas al desarrollo de la cirugía robótica».

La empresa cordobesa Biotech Digital Solutions está especializada en la implantación de sistemas digitales basados en tecnología 3D. Cuenta con su marca 3dbiotech y ha creado también una firma que centraliza todo el tema de investigación y desarrollo. «No trabajamos solo como diseñadores, sino que desarrollamos nuestros softwares y nuestras impresoras», resalta Fran Conde, CEO de Biotech DS. Entre sus desarrollos más recientes está el de la que será la primera impresora de hueso humano en 3D y también están esperando la licencia para poder imprimir tejido humano. «Hemos conseguido solidificar aquellas partes de órganos muy complejos y hay muchos centros de investigación que cuentan con nosotros», puntualiza. Proporcionan soluciones gracias a un amplio equipo de profesionales multidisciplinar que cuenta con ingenieros médicos, ingenieros informáticos, ingenieros industriales y especialistas en 3D. Esta empresa lleva ya dos décadas en el mercado, pero Fran Conde señala que ha sido en este último año y medio cuando centros de investigación, hospitales y clínicas están desarrollando toda la parte de digitalización. «A raíz del Covid se ha empezado a entender que este tipo de soluciones funciona», subraya. Además, «hay un abaratamiento de los costes productivos y ya muchos hospitales se lo pueden permitir».

Cella es otra de las empresas españolas que trabaja en soluciones 3D en el mundo de la salud con nuevos modelos para más patologías complejas, y su uso en cirugía robótica y laparoscópica mediante integración tecnológica. «Nuestros modelos proporcionan a los cirujanos un detalle 3D de la anatomía del paciente a operar, combinado con herramientas avanzadas para la planificación quirúrgica. Así, se resuelven dudas antes de la intervención, mejorando la estrategia quirúrgica, reduciendo riesgos y aumentando la eficacia de las cirugías complejas», indica Darío García Calderón, CEO de Cella. La tecnología 3D de esta firma está en constante evolución para adaptarse a las necesidades de los propios cirujanos y a las nuevas formas de ejecutar intervenciones quirúrgicas. «Es por ello que trabajamos estrechamente con doctores líderes de opinión para el desarrollo de nuevas herramientas en cada especialidad, que mejoren la planificación y preparación de las cirugías», añade.

Los modelos 3D de Cella se utilizan en una amplia gama de cirugías, «especialmente destacan las intervenciones complejas oncológicas donde existe una alta implicación de las lesiones tumorales con el resto de las estructuras, siendo la precisión y la planificación detallada críticas», resalta el CEO. Ejemplos de ello son intervenciones de hígado, páncreas, colorrectal, urológicas, pediátricas o torácicas.

García Calderón recuerda que la expansión del uso de modelos 3D para la planificación quirúrgica se fundamenta en una creciente evidencia y aceptación en la comunidad médica demostrando una mejora significativa en la precisión, reducción de riesgos y mejores resultados clínicos en comparación con métodos tradicionales. «La adopción de cualquier tecnología debe estar fundamentada en el valor en salud que aporta, evidenciado con rigurosos estándares metodológicos», matiza. Por ello, cada vez son más los hospitales nacionales e internacionales que utilizan esta tecnología, encaminada a convertirse en un estándar para la planificación de intervenciones quirúrgicas complejas como señalan numerosas organizaciones científicas como el Royal College of Surgeons.

Cella destina más de 2 millones de euros al año a la investigación y desarrollo y cuenta con un área compuesta por más de 20 profesionales de la compañía. «Ponemos foco en nuevos avances relacionados con la Inteligencia Artificial aplicada a la imagen médica para procesos de automatización y aumento de valor en salud, y la Realidad Aumentada en cirugía robótica y laparoscópica con el fin de contribuir al guiado durante la intervención», afirma el CEO. Actualmente, sus investigaciones han alcanzado una fase avanzada, especialmente en lo que respecta al uso de modelos 3D en cirugía robótica, una realidad que ya se está implementando en entornos hospitalarios.