La impresión 3D en medicina se ha desarrollado vertiginosamente en la última década; modelos, prótesis y órganos ayudan a mejorar la salud.
¿Cuáles son las aplicaciones de la impresión 3D en medicina?
La impresión 3D en medicina está revolucionando vertiginosamente el campo de la salud gracias a las soluciones personalizadas que se ofrecen a cada paciente, llegando incluso a la bioimpresión. Este proceso innovador incluye el cultivo celular en laboratorio.
Qué es la impresión 3D
Este tipo de impresión, también conocido como manufactura por adición, imprime en capas sucesivas. Con él podemos crear objetos con volumen, no sobre un sustrato plano, como las tradicionales impresoras de tinta.
Las primeras impresoras 3D fueron desarrollados en la década de los ochenta por el ingeniero estadounidense Charles Hull. En ese momento, la «tinta» era un líquido de acrílico que se volvía sólido al exponerse a la luz ultravioleta. Desde entonces, y más aún durante la pandemia, su uso se ha disparado y desarrollado en muchas áreas, empleando termoplástico, aleaciones de metal, hormigón, fármacos o tejido vivo.
En la actualidad, la tecnología por adición requiere de un equipo y software especial, principalmente los de tipo CAD (computer aided design) y los de tipo CAM (computer aided manufacturing) de uso extendido en el área de las ingenierías. A partir de un diseño o imagen se forma un modelo tridimensional que la impresora reconoce y lee.
Aplicaciones de la impresión 3D en medicina
Desde que podemos combinar la impresión por capas con las tecnologías CAD, CAM y la manufactura integrada por computador, se inició la investigación para fabricar estructuras tridimensionales biomiméticas. Es decir, modelos que imitan la anatomía y función de un tejido u órgano empleando imágenes médicas de los pacientes, obtenidas de estudios como:
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Resonancia magnética nuclear.
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Tomografía axial computarizada.
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Imágenes radiográficas.
Con base en la información recopilada con estas técnicas, la impresión 3D en medicina podemos ordenarla de forma general en cinco categorías.
Fuente: GNDiario
1. Planificación preoperatoria
En el campo quirúrgico, la impresión 3D se puede utilizar como una herramienta para el mejor entendimiento de cualquier anomalía compleja.
De esta manera, es posible mejorar y facilitar la calidad del diagnóstico y contribuir en la planificación prequirúrgica. En la cirugía craneofacial y maxilofacial se ha demostrado sus beneficios, en tanto que en las cirugías ortopédicas, neurocirugías, cirugías de columna, cardiovasculares y abdominales se comprobó una mejora significativa en el diagnóstico y tratamiento. Esto fue debido a una mejor apreciación de la estructura afectada y a la posibilidad de una adecuada planificación.
La simulación de los pasos quirúrgicos complicados antes de la cirugía, empleando modelos prototipo, ayuda a prever complicaciones intra y posoperatorias. Ayuda a disminuir el tiempo de la operación y permite un uso eficiente de los quirófanos.
2. Modelos anatómicos hechos con impresión 3D en medicina
En este caso, la tecnología 3D se emplea con fines educativos tanto para pacientes como para médicos en adiestramiento, estudiantes y cirujanos. Con ella se puede explicar con facilidad, la patología al paciente y a sus familiares para que entiendan la naturaleza del procedimiento. Además, para los médicos en formación y especialistas es posible reconstruir paso a paso el proceso quirúrgico.
En España se diseñó una copia exacta de un tumor que afectaba a un niño, con plástico duro para las estructuras de alrededor y resina blanda para el tumor en sí. Los cirujanos practicaron en este modelo y el tumor fue extirpado con éxito.
3. Implantes
La impresión de modelos 3D tiene un alto impacto en la generación de implantes personalizados como prótesis de rodilla y cadera, pues se hacen a medida.
La reconstrucción de estas estructuras (cadera, fémur y rodilla) se puede efectuar con materiales biocompatibles que incluyen metales, cerámicas y polímeros. De ellos, las biocerámicas, como la hidroxiapatita, se han convertido en claves para la reconstrucción ósea.
Fuente: 3dnatives
4. Investigación médica
La impresión 3D abre nuevas oportunidades para el estudio y la investigación científica, y ayuda a elucidar los procesos anatómicos y fisiológicos que aún no se comprenden del todo.
Por ejemplo, la dinámica de la sangre en el interior de las arterias, venas y capilares puede ser investigada a través de mediciones de flujo óptico en modelos transparentes.
5. Bioimpresión, 3D con la medicina regenerativa
La reparación o reemplazo de células dañadas, tejidos y órganos, es posible gracias a la ingeniería celular. En estos casos, los andamios biomédicos se hacen de polímeros naturales o sintéticos para reemplazar o regenerar los tejidos nativos en función y estructura. La tecnología de bioimpresión 3D es uno de los métodos más apropiados para producir estos andamios celulares con hidrogeles o alginato, y así lograr el ensamble del material biológico.
Para la impresión tridimensional de órganos humanos se toman muestras de un tejido o células madre del paciente, luego se cultivan y expanden en el laboratorio para que pueda obtenerse una copia fiel del tejido original. Los investigadores médicos esperan que, al colocarse en el cuerpo, estas células se integren con los tejidos existentes.
Al final, se genera un tejido con propiedades biológicas y mecánicas para la restauración clínica del tejido original y la función de los órganos.
Fuente: sonda-mco
Limitaciones de la impresión 3D en medicina
Básicamente, nos encontramos con tres limitaciones al emplear esta tecnología:
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El tamaño del objeto que hay que imprimir. Solo puede aplicarse a estructuras que no excedan determinadas dimensiones. Sin embargo, esta limitante se ha superado al generar una versión en miniatura o dividiendo el modelo completo en partes más pequeñas.
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El tiempo. Pues el plazo que se requiere para producir un objeto 3D limita su uso en situaciones de emergencia.
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Los costos. No obstante, en los casos complicados, el costo adicional puede compensarse por los menores tiempos operativos y una mayor tasa de éxito quirúrgica.
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En resumen… Según un reporte hecho por Research and Markets, los dispositivos médicos impresos en 3D alcanzarán los $4900 millones en el 2026, una tasa de crecimiento anual compuesta del 24.5 %. El requerimiento de modelos, prótesis y tejidos han potenciado el crecimiento en la impresión 3D en la medicina. Desde muletas anatómicas, férulas, prótesis de dientes u oídos personalizados hasta tiras de tejido humano, la eficacia y eficiencia de esta tecnología es un campo emergente en beneficio de los pacientes, su diagnóstico y los tratamientos requeridos.
