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Modelos médicos 3D en material médico

Salud

Los modelos impresos en 3D se basan en imágenes reales de pacientes e imitan las geometrías, texturas y propiedades de los tejidos en una única impresión.

Laboratorio 3D Parc Taulí y Mastertec

El laboratorio 3D del Parc Taulí es uno de los pioneros en el uso de la impresión 3D en Hospitales. Su gran capacidad para el desarrollo de nuevas aplicaciones 3D está haciendo de él un referente tanto a nivel nacional como internacional.

Una de las claves para poder avanzar en la innovación es ir acompañado de buenos partners que den soluciones a distintas necesidades.

En este caso de estudio, el laboratorio 3D requería un modelo médico personalizado en ABS para un estudio de cirugía de columna. Cabe destacar que la fabricación de modelos en ABS a pesar de la experiencia en la impresión 3D tiene un nivel de dificultad superior, sobre todo, en asegurar la precisión dimensional.

Para poder continuar con el estudio, Mastertec, especialistas en fabricación aditiva, puso a disposición los equipos de impresión 3D Makerbot Method X. Unos equipos con los que se pueden imprimir piezas complejas y duraderas, y que permiten fabricar en ABS con una precisión óptima.

Que son los modelos médicos 3D

Los modelos impresos en 3D se basan en imágenes reales de pacientes e imitan las geometrías, texturas y propiedades de los tejidos en una única impresión. Un modelo médico en 3D ofrece la posibilidad de visualizar estructuras complejas del interior del cuerpo humano que antes solo podían verse en dos dimensiones.

Hay cirugías sencillas, pero a veces se requiere una cirugía más compleja para poder resolver los casos más complicados. Las cirugías complejas son realizadas por expertos ya que requieren una mayor experiencia para poder llevarse a cabo. Los modelos médicos impresos en 3D permiten al especialista planificar y practicar la intervención antes de entrar en el quirófano.

Cirugía de columna

En el siguiente caso real de cirugía de columna, una artrodesis de columna, se mostrará cómo los modelos médicos brindan una nueva oportunidad y avance en la planificación quirúrgica.

Una artrodesis es un procedimiento quirúrgico utilizado para llevar a cabo la fusión e inmovilización de uno o varios segmentos vertebrales (vértebras), con la finalidad de corregir y tratar fracturas, patologías y deformidades estructurales de la columna cervical que causan inestabilidad y dolor.

Para conseguir esta inmovilización se introducen unos tornillos y barras entre las vértebras, hay que tener en cuenta que la precisión necesaria para introducir estos tornillos sin dañar la columna es altísima. Por lo tanto, tener un modelo médico que permita entrenar y simular la cirugía permite reducir la posibilidad de error.

Seguridad del modelo médico

Los modelos médicos impresos en 3D pueden tener varias funciones o aplicaciones y estas características definen el material que se utilizará en la impresión. Es muy importante conocer con que material se debe fabricar, sobre todo si es un modelo que va a introducirse en un quirófano. Por ejemplo, si se desea tener el modelo en la mesa mayo del quirófano para poder observarlo durante la cirugía.

El principal problema de los modelos fabricados mediante impresión 3D es que al ser un objeto fabricado por capas tienen una superficie muy porosa. Es decir, son muy proliferas a que se cultive algún tipo de bacteria. Los modelos médicos son productos sanitarios per se, y estos llevan unas normas y regulaciones que se deben cumplir.

Actualmente existe un material llamado ABS medical se trata de un filamento de alta calidad diseñado específicamente para aplicaciones médicas. Este filamento para impresión 3D ha sido fabricado con pellets de ABS que cumplen con los requisitos de biocompatibilidad de las certificaciones USP Clase VI o ISO 10993-1.

PLA vs ABS

Lo más común es fabricar modelos en PLA, este material es el más sencillo para fabricar geometrías complejas ya que es el más fácil de imprimir (puede ser impreso por cualquier impresora 3D). El principal problema de este material es que no tiene un certificado de biocompatibilidad. Otro inconveniente es su dureza, por lo que es difícil atornillar sobre él. Por lo tanto, el PLA hace que sea muy diferente planificar y ensayar con un modelo médico 3D a la experiencia sobre un hueso real.

El ABS es mucho más blando que el PLA y permite atornillar instrumental quirúrgico sobre el. Además, al ser un material con certificados médicos ya tiene descrito un procedimiento de esterilización. El principal problema de este material es que es muy difícil de imprimir sin que se deforme y hay algunas impresoras que no están capacitadas para utilizarlo. Imprimir ABS asegurando la geometría y la precisión de la impresión es un gran reto en las impresoras 3D de filamento. 

Existen dos características fundamentales en los equipos 3D para poder asegurar la correcta fabricación con ABS. El primero de ellos es imprimir en una cámara calefactada, ya que esto estabiliza el ABS y evita que se deforme en la impresión. El otro es el material de soporte soluble, que es el material que sirve de apoyo para la fabricación de piezas en 3D. El SR-30 es un material diseñado exclusivamente para hacer de soporte del ABS asegurando la precisión del resultado final. La impresora Makerbot Method X puede imprimir en ABS y tiene estas características, de esta manera se puede llevar a cabo una impresión optima.

Los modelos médicos son productos sanitarios y es muy importante todo el procedimiento de fabricación. La aplicación o finalidad del modelo va a determinar el material o la tecnología de fabricación 3D. El ABS permite aplicaciones más avanzadas, pero es muy importante saber cómo imprimir modelos con él correctamente. Por ello fue esencial para el Parc Taulí contar con las impresoras 3D Makerbot Method X, equipos con los que consiguieron modelos efectivos, estos deben representar fielmente la realidad y no pueden tener deformaciones ni alteraciones cuando se trate de productos sanitarios que pueden utilizarse en una cirugía.

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