Impresión 3D de órganos humanos. Máxima tecnología al servicio de la cirugía by Asseco
- Introducción.
En el sector médico, la cirugía es quizá la disciplina que más a evolucionado en las últimas décadas con avanzadísimas técnicas impensables hasta hace no mucho tiempo. Para ello, la tecnología digital se ha aliado para brindar al elenco médico las herramientas más precisas para lograr intervenciones quirúrgicas cada vez más optimizadas y de la mayor calidad.
Una de las tecnologías clave y propias de Asseco que más ha contribuido a la optimización de las operaciones quirúrgicas es la impresión de órganos humanos mediante fabricación aditiva 3D. Ello nos ayuda a planificar una operación quirúrgica al máximo detalle, no dejar nada alzar y poder prever y anticiparse ante posibles riesgos y complicaciones. Son todo ventajas tanto para el elenco cirujano como para los pacientes.
Para ello se parte de las imágenes 2D que proporciona el propio hospital. Son los conocidos como archivos DICOM. Son imágenes que se obtienen de radiografías o TAC de paciente concreto. La calidad de nuestros productos depende de la calidad de las imágenes que recibamos.
Para obtener los mejores resultados de planificación y la creación de un modelo anatómico tridimensional y accesorios personalizados para cirugía, se recomienda que cortes escaneados sean inferiores a 1 mm. Es responsabilidad del cliente enviar archivos DICOM después de su anonimización. Téngase en cuenta que gestionamos información muy sensible y confidencial.
Acto seguido, a partir de las imágenes 2D, creamos un modelo 3D del órgano afectado de patología. Una vez aprobado por el personal médico procedemos a la impresión 3D mediante fabricación aditiva para finalmente enviarla al hospital cliente.
Entre las grandes ventajas que podemos enumerar destacan:
- Operaciones mejor planificadas.
- Tiempos de operación más reducidos.
- Reducción de riegos para el personal médico y pacientes. Nula improvisación.
- Post-operatorios más leves y rápidos.
- Menores tiempos de recuperación.
- Reducción de costes operatorios y causados por complicaciones post-operatorios.
Figura 1. Las ventajas de nuestra tecnología son muy destacadas tanto para el paciente como para la gestión del hospital.
Cuantificándolo en números, destacamos los siguientes datos:
Menos tiempo de quirófano: Los procedimientos complejos cuestan hasta 150 €/min. 30 minutos ahorrados pueden traducirse en más de 4500 € solo en ahorro de tiempo.
Reducir las complicaciones quirúrgicas: El 16% de las cirugías tienen complicaciones. Hasta 19,600 € es el costo promedio por complicación
Recuperación acelerada: La duración media nacional de la estancia hospitalaria es de 4,5 días. El costo promedio de la estancia como paciente hospitalizado es de 1.791 € por día.
Reingresos más bajos: El 14% de las cirugías resultan en readmisión siendo hasta 13.800 € el costo promedio por readmisión.
Reducir el desperdicio de procedimientos: Hasta 800.000 millones de € en gastos innecesarios son timados en atención médica anualmente. (incluidos varios dispositivos por paciente).
- Tecnología de Asseco en materia de impresión 3D.
2.1. Generalidades.
En Asseco disponemos de un centro de excelencia para el sector médico. Es un HUB de élite en el que ofrecemos servicios de:
- Segmentación y planificación pre-quirúrgica.
- Realidad aumentada y virtual.
- Modelado anatómico y quirúrgico.
- Instrumentos específicos para el paciente.
- Implantes personalizados.
- Férulas y prótesis.
- Instrumentos de rehabilitación.
Figura 2. imágenes-ejemplo de distintos órganos humanos que se pueden modelizar y fabricar aditivamente con nuestra tecnología de segmentación.
Como apoyo al diagnóstico, destacamos nuestras prestaciones de Realidad Virtual, Aumentada y Mixta.
Figura 3. Nuestra potencia en materia de realidad aumentada.y virtual ayuda en gran medida al personal médico en sus diagnósticos.
Todos los materiales que empleamos, especialmente para prótesis, son biocompatibles tal y como mostramos seguidamente.
Figura 4. Gran variedad de materiales pueden ser usados en la impresión 3D aditiva. Depende, sobre todo, del órgano a reproducir y su patología.
Entre nuestros métodos de impresión, destacamos:
- Fotopolimerización.
- Inyección de material a chorro.
- Sinterizado láser.
- Impresión en yeso.
- Extrusión de material.
Lo ilustramos a continuación.
Figura 5. Nos valemos de las técnicas más avanzadas para imprimir en 3D los órganos con la mejor calidad.
En muchos casos, el modelo 3D impreso resultante engloba un conjunto de distintas tecnologías. Entre los modelos de impresoras utilizadas, nos servimos de la más avanzada tecnología del mercado con modelos de marcas tan reconocidas como HP o Stratarsys.
Figura 6. Las máquinas Stratasys son hardware de élite dentro del sector clínico.
2.2. Regulación cumplida.
En materia de cumplimiento de regulación médica internacional, contamos con más de 20 años de experiencia cumpliendo con los estándares más exigentes, destacando ISO 13485 e ISO 27001.Más abajo, una muestra de nuestras certificaciones. Producimos productos 100% conforme a las normas internacionales más severas.
Figura 7. En Asseco cumplimos con las normas internacionales tanto asiáticas, europeas y americanas
2.3. Nuestro software.Nos valemos de un potente software propietario para facilitar el flujo de trabajo sin interrupciones desde los archivos DICOM iniciales hasta la impresión 3D o Realidad Virtual.
Figura 8. El software de Asseco nos permite hacer el completo seguimiento de todo el proceso
3. Definición de proyecto-tipo.El proyecto consiste en la planificación y ejecución, previa a la cirugía, del órgano afectado de acuerdo con la tomografía computarizada que se proporcione. Se contemplan las siguientes fases:·
- Segmentación.
- Preparación de Archivo 3D.
- Impresión 3D.
- Transporte a destino.
3.1. Etapa 1: Segmentación.Es la conversión de imágenes médicas bidimensionales (DICOM) tomadas por tomografía computarizada a imágenes digitales tridimensionales.
Resultado: archivos STL (3DPDF).
Figura 9. La segmentación es la etapa inicial y que nos indica la mejor forma de afrontar una operación.
3.2. Etapa 2: Prepararse para imprimir.Consiste en planificar un archivo 3D imprimible del órgano del paciente para imprimir en 3D con un software aprobado por la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos)
Resultado: Archivos STL listos para imprimir.
Figura 10. En la imagen superior vemos distintos órganos ya preparándose para ser impresos. Algunos, por su dimensión y consistencia (o falta de ella), necesitarán una suerte de bastidores de apoyo.
3.3. Etapa 3: Impresión 3D.Procedemos con la impresión 3D FDM (con filamentos de material) para fabricar la anatomía segmentada.
Resultado: Modelo impreso en 3D.
Figura 11. Organos ya producidos y listos para su envío a cliente.
3.4. Etapa 4: Envío a cliente.Envío mediante servicio de mensajería del modelo impreso en 3D directamente al cliente.
Resultado: Modelo impreso en 3D entregado a cliente y a servicio del personal médico a plena satisfacción.
4. Otros servicios ofrecidos.Además de los servicios básicos arriba mencionados, también destacamos los siguientes a modo de complemento muy útil para el personal médico y con propósitos de formación.
4.1. Realidad Virtual, Aumentada y Mixta.Nos ayudará a tener información adicional de cualquier elemento.
Figura 12. Realidad aumentada y virtual aplicada al sector médico. Información al instante en todo momento.
4.2. PSI (Patient Specific Instrument).
Podremos contar con instrumental médico específicamente diseñado para tratar patologías específicas de cada paciente, si así se requiere. Hablamos no sólo de instrumental quirúrgico sino también de los moldes y utillajes específicos para confeccionar un modelo 3D impreso.
Figura 13. En Asseco podemos fabricar instrumental médico específico para cada necesidad.
4.3. Implantes 3D personalizados para cada paciente.Si se requiere, con nuestra tecnología 3D podemos producir todo tipo de implantes personalizados para cada caso; tanto para seres humanos como para mascotas.
Figura 14. Todo tipo de implantes somos capaces de fabricar en cualquier material.
Figura 15. Incluso nuestras mascotas más queridas se pueden beneficiar de nuestra tecnología.
4.4. Férulas y prótesis 3D personalizadas para cada paciente.En caso de procesos de rehabilitación o corrección anátómica, ponemos a su servicio nuestra capacidad para la producción de férulas de rehablitación adaptadas a toda anatomía.Usando la misma tecnología 3D, nuestras férulas y prótesis proporcionan una recuperación más rápida y liviana.
Nuestras férulas destacan por ser:
- Ligeras e Impermeables.
- Adaptables al cuerpo.
- Reciclables.
- Aeroventiladas.
Además, son muy aptas para reconstrucción maxilo-facial o de tejido cutáneo y de gran valor en procesos post-operatorios complejos.
Figura 16. Nuestras férulas se adaptan perfectamente a cada necesidad.
- Algunos casos de éxito recientes en España. By Asseco.
5.1. Riñón humano con tumor. Serveo – Hospital San Cecilio (Granada).
El objetivo es imprimir, por fabricación aditiva 3D, un riñón humano aquejado con patología tumoral y cálculos renales. El órgano, no es un modelo generalista, sino de un paciente concreto aquejado de estos males.
Se tendrá un modelo sobre el que ”ensayar” la intervención en quirófano. Se podrán planificar incisiones, extracción de tumor y cálculos, tiempo y recursos necesarios y labores de sutura.
Figura 17. Riñón humano segmentado e impreso en 3D
5.2. Columna vertebral con escolisis. Serveo – Hospital San Cecilio (Granada)
En este caso se trataba de segmentar e imprimir la columna vertebral de un paciente aquejado de una escoliosis severa.
Figura 18. Modelo 3D a partir de segmentación (izquierda) y modelo real fabricado (derecha). Obsérvese la precisión y detalle en su ejecución.
5.3. Mascarillas de bebés neonatos. Serveo Hospital 12 de Octubre (Madrid)
El objetivo es imprimir, por fabricación aditiva 3D, una mascarilla de bebé neonato con problemas respiratorios para un bebé concreto. El modelo 3D de la mascarilla servirá para que el bebé, en su período en la incubadora, pueda recibir respiración asisitida a través de un respirador.
Figura 19. Modelo 3D de diseño de mascarilla para bebé. Los contornos se han diseñado escaneando previamente la carita del bebé.
Figura 20. Modelo 3D real de la mascarilla en cuestión.
- Conclusión.
Como hemos visto, la tecnología propietaria de Asseco en materia de impresión 3D aditiva es de capital importancia y proporciona al sector médica de importantes ventajas para los pacientes, personal médico-cirujano y también desde el punto de vista económico haciendo posible que las operaciones quirúrgicas sean óptimas.
Si alguna vez usted tiene que ser intervenido quirúrgicamente, tenga la certeza que la segmentación e impresión 3D de su órgano afectado le supondrá un plus de confianza tanto para usted como para el elenco médico que le atienda.
Santiago Ferrer Jover
Head of Industry
Asseco Spain Group
