Cómo los profesionales médicos utilizan la fabricación digital para crear modelos anatómicos de próxima generación

La fabricación digital está teniendo un gran impacto en muchas áreas de la medicina, desde cosas pequeñas como el mecanizado de soportes de tubos de ensayo de aluminio hasta prácticas futuristas como la impresión 3D de implantes de titanio.

De las muchas aplicaciones médicas de la fabricación digital, un área en particular que avanza a pasos agigantados es la creación de modelos anatómicos:réplicas físicas de órganos, huesos y otras partes del cuerpo que los profesionales médicos pueden usar para capacitar a los médicos o prepararse para la cirugía de los pacientes. .

Estos modelos anatómicos se pueden realizar con diferentes tecnologías de fabricación y con diferentes materiales, y su uso está en auge en todo el mundo.

¿Por qué crear modelos anatómicos?

Con las tecnologías de fabricación digital, como el software de modelado 3D y las impresoras 3D, ahora es más fácil que nunca crear modelos anatómicos realistas de forma rápida y asequible con fines educativos, formativos o quirúrgicos.

Estos modelos pueden ser genéricos y usarse para ilustrar partes del cuerpo sanas o afectadas en conferencias o clases, o pueden ser específicos de un paciente, creados usando datos de imágenes médicas para replicar físicamente una parte del cuerpo de un paciente individual.

Los modelos anatómicos específicos del paciente son una de las aplicaciones más emocionantes de las tecnologías de fabricación digital, ya que pueden permitir a los cirujanos ver y sentir una copia realista del órgano dañado o enfermo que necesitan operar, a veces mucho antes del procedimiento real. .

Al familiarizarse con un modelo a escala física, los cirujanos pueden estar mucho mejor preparados para la operación, probando varias incisiones o movimientos en la réplica de plástico antes de tener que realizar la cirugía real. Este nivel adicional de preparación práctica ayuda a aumentar las posibilidades de un resultado positivo para el paciente.

Conversión de imágenes médicas en modelos 3D

Una gran parte del proceso de creación de modelos médicos específicos del paciente consiste en obtener datos del cuerpo del paciente. Hacerlo requiere el uso de escáneres CT o MRI, equipos que se usan en los hospitales para examinar a los pacientes y detectar diversos problemas.

Estos escáneres utilizan rayos X o fuertes campos magnéticos para obtener una imagen del cerebro, los pulmones u otras partes del cuerpo de un paciente.

Desafortunadamente, los dispositivos de imágenes médicas no están diseñados para capturar imágenes en 3D. En su lugar, producen una serie de cortes 2D que, tomados en conjunto, permiten a los médicos analizar el cuerpo de un paciente.

Pero esos cortes 2D se pueden transformar con bastante facilidad en una forma 3D:una vez que los profesionales médicos tienen su conjunto de imágenes 2D, que normalmente se almacenan en el formato de imágenes digitales y comunicaciones en medicina (DICOM), el software se puede usar para convertir los datos en un modelo 3D digital.

Ese modelo en pantalla se puede modificar, cambiar de tamaño o incluso colorear, y luego se puede procesar de la manera pertinente antes de enviarlo a una impresora 3D u otra máquina.

Fabricación digital de modelos anatómicos

Una de las mejores nuevas formas de crear modelos anatómicos, tanto del tipo específico del paciente como genérico, es la fabricación aditiva o impresión 3D.

Mediante el uso de impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) o estereolitografía (SLA), los profesionales médicos pueden fabricar rápidamente modelos utilizando la información digital convertida de tomografías computarizadas o resonancias magnéticas. Y dado que las impresoras 3D se pueden guardar en laboratorios o incluso en oficinas, lleva muy poco tiempo llevar a cabo todo el proceso de construcción.

Si bien FDM es la tecnología de impresión 3D más común y asequible, muchos en el campo médico prefieren SLA para modelos anatómicos. La tecnología basada en la luz es compatible con resinas translúcidas y semitranslúcidas, y la impresión 3D con dichos materiales puede ser útil para presentar un órgano complejo con secciones internas (que a su vez pueden adornarse con colores distintivos).

Para modelos anatómicos con un uso más general (aquellos que se fabrican con fines educativos en lugar de quirúrgicos, por ejemplo), otras tecnologías pueden ser tan útiles como la fabricación aditiva.

El moldeo por inyección, por ejemplo, puede ser una forma rentable de fabricar varias copias de un solo modelo, que luego pueden utilizar varios usuarios en hospitales o instituciones educativas.

Los beneficios reales de los modelos anatómicos

La fabricación digital de modelos anatómicos es más que una moda pasajera. De hecho, ya se han salvado innumerables vidas en todo el mundo gracias a las réplicas de piezas de carrocería de plástico.

A principios de este año, los cirujanos del hospital Guy's and St Thomas' de Londres utilizaron la impresión 3D de varios materiales para preparar un trasplante de riñón complejo en un niño de dos años.

“La capacidad de imprimir un modelo 3D de la anatomía del paciente en diferentes texturas, con las complejidades de los vasos sanguíneos claramente visibles dentro de él, nos permite diferenciar relaciones anatómicas críticas entre estructuras”, dijo Pankaj Chandak, registrador de trasplantes en el hospital. "Los materiales flexibles también nos permitieron imitar mejor la flexibilidad de los órganos dentro del abdomen para simular el entorno quirúrgico".

Antes de ese procedimiento, los médicos del Hospital Popular de Jilin en China utilizaron un modelo impreso en 3D para ayudar en el tratamiento de un bebé que padecía un defecto cardíaco llamado drenaje anómalo venoso pulmonar total.

“Con el modelo, pudimos saber con precisión dónde y cómo debemos cortar, y qué tan grande debe ser la incisión”, explicó el doctor Zhang Xueqin. "Y con un plan tan minucioso, dedicamos solo la mitad del tiempo que esperábamos para completar la cirugía".

Con más y más profesionales médicos que adoptan la fabricación digital para crear modelos anatómicos precisos, los médicos están cada vez más informados y mejor equipados para salvar la vida de sus pacientes.

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