30 años de materialización:revolucionando la ingeniería sanitaria para permitir resultados mejores y más predecibles para los pacientes

Con la ayuda de software y servicios de análisis de población basados ​​en imágenes médicas, los ingenieros anatómicos ahora pueden probar rápidamente nuevos dispositivos en cientos de pacientes virtuales, así como crear modelos de prueba físicos representativos. Se trata de pasos agigantados con respecto a los métodos tradicionales. Es una alternativa a las pruebas en cadáveres, que solo pueden probar un dispositivo en la anatomía de una persona específica. Ahora, las pruebas pueden ayudar a acelerar la innovación, mejorar el rendimiento del dispositivo y demostrar sus beneficios.

Esta innovación, conocida como pacientes virtuales, reduce drásticamente el tiempo necesario para llevar un producto al mercado al reducir el número de iteraciones de diseño. Y, sin embargo, es solo una de las herramientas disponibles para acelerar el proceso de investigación y diseño. Al aumentar la comprensión anatómica, el campo de la medicina está en camino de obtener resultados más seguros y predecibles.

El fundador y director ejecutivo de Materialise, Fried Vancraen, sostiene uno de los primeros modelos anatómicos jamás impresos con Materialise   Mimics.

Mientras Materialise celebra su 30 aniversario este año, estamos echando un vistazo a las innovaciones más significativas a lo largo de la historia de la empresa con una serie de publicaciones en el blog. Para comenzar, estamos reflexionando sobre algunas de nuestras innovaciones médicas como un ejemplo de nuestro compromiso con un mundo mejor y más saludable.

Un giro natural hacia la medicina

En 1990, Materialise comenzó como una oficina de servicios para proporcionar piezas impresas en 3D a las empresas. La idea inicial era que con la impresión 3D, sería posible tener iteraciones de diseño más rápidas durante la fase de creación de prototipos. Pero pronto la misión de Materialise fue más allá y se extendió al campo médico:el CEO y fundador de Materialise, Fried Vancraen, se dio cuenta de que los archivos 3D que usaban para imprimir varios objetos tenían similitudes únicas con los escaneos médicos.

Con el fin de crear una impresión 3D, el software divide un archivo de diseño en rodajas finas para instruir a la impresora 3D sobre qué hacer en cada capa. Cuando Fried observó cómo los archivos de impresión 3D eran esencialmente pilas de cortes muy delgados, se dio cuenta de que estos archivos son muy similares a las tomografías computarizadas, que son imágenes tomadas de pacientes que también se dividen en cortes muy finos.

Este momento de bombilla llevó a la primera versión de Materialise Mimics apenas dos años después de la fundación de la empresa. Con este software que conecta datos médicos con impresoras 3D, Materialise podría crear modelos anatómicos basados ​​en la anatomía única de un paciente individual. Fried quería que los médicos tuvieran una impresión física de las anatomías de sus pacientes, para que pudieran comprender mejor los casos complejos. Además, a través de la impresión 3D, la creación de dispositivos personalizados únicos, como implantes y guías para cirugías, se convirtió en un objetivo alcanzable. Los primeros casos en los que se utilizaron modelos anatómicos fueron para pacientes con tumores cerebrales y ayudaron a los médicos a ver dónde podían hacer cortes críticos y precisos sin afectar negativamente las partes preciosas circundantes del cerebro.

Un ejemplo de estereolitografía en color para un modelo anatómico 3D de una mandíbula de 1996.

Después de los modelos anatómicos, Materialise continuó con guías impresas en 3D que podrían usarse durante la cirugía, lo que permite a los cirujanos cortar y perforar con precisión los implantes. El enfoque inicial en la odontología permitió a los médicos poder planificar virtualmente un procedimiento en 3D e imprimir una guía personalizada para traducir esta planificación con precisión a su paciente.

Guías quirúrgicas de rodilla personalizadas para permitir cortes precisos para el la anatomía del paciente junto con otros instrumentos quirúrgicos necesarios.

Co-creación y asociaciones que impulsan la innovación

El nacimiento de Materialise Mimics abrió el camino a posibilidades inexploradas. Ejemplos de soluciones innovadoras incluyen modelos anatómicos , guías dentales quirúrgicas, guías cráneo-maxilofaciales y implantes personalizados todo lo cual contribuyó a una mayor confianza para los médicos y mejores resultados para los pacientes. Desde el principio, Fried creyó que la creación conjunta (mentes de diferentes empresas y campos que trabajan junto con nuestro software, tecnología, experiencia y conocimientos) era la clave para la innovación. Además, Mimics se puso a disposición de otras empresas para que pudieran promover su propia investigación y desarrollo. Con esta visión holística del ecosistema empresarial que ha continuado hasta hoy, la creación conjunta y las asociaciones siguen siendo pilares de nuestra base.

Esta base ha ayudado a muchos de nuestros socios a escalar desde la investigación y el desarrollo (I + D) hasta la operación clínica de gran volumen. Algunas empresas utilizan nuestro software para diseñar productos para imprimir y producir internamente, mientras que otras empresas necesitan una solución llave en mano que cubra el ciclo de vida completo del producto, como nuestros implantes craneomaxilofaciales (CMF) personalizados que se ofrecen a través de DePuy Synthes TRUMATCH® CMF Soluciones .

En Materialise, nos esforzamos por hacer que la impresión médica en 3D sea accesible para todos los investigadores, ingenieros y médicos, a través de una plataforma abierta de software y servicios que ayudan a personalizar el tratamiento del paciente.
- Fried Vancrean, CEO y fundador

Cirujano de CMF explicando un plan quirúrgico digital a un paciente con con la ayuda de un modelo anatómico impreso en 3D.

Evolución actual

Hoy en día, existen muchas vías de innovación derivadas de los avances en ingeniería médica que incluyen planificación 3D, pacientes virtuales , impresión 3D en el lugar de atención , IA para mejorar la planificación preoperatoria y más allá.

En particular, los pacientes virtuales han recorrido un largo camino desde que solo son una idea hasta convertirse en una práctica estándar cuando se trata del proceso de desarrollo de implantes ortopédicos. En esencia, los pacientes virtuales son modelos informáticos de pacientes que ayudan a predecir la respuesta de los pacientes al tratamiento.

En el ejemplo de Exprt® Revision Hip , DJO Surgical pudo mejorar rápidamente el ajuste del implante con una variedad de diferentes tamaños de hueso. Todo esto mientras se ahorra tiempo y dinero a través de un proceso iterativo más rápido con confiabilidad del proceso de verificación y validación. Tener esta herramienta también ayudó a los cirujanos e ingenieros a comunicarse más fácilmente a través de datos que ambos podían comprender. Con tantos beneficios, este avance en la ingeniería médica se ha convertido fácilmente en un estándar para DJO Surgical.

La experiencia de Materialise en Investigación y Desarrollo y Diseño e Ingeniería se unió para la pandemia global actual cuando desarrollamos y fabricamos un conector NIP impreso en 3D que mantiene unido el equipo médico estándar:una mascarilla, un filtro de aire y una válvula PEEP. Dado que los pacientes se enfrentan a problemas respiratorios graves, el hospital UZ Leuven está llevando a cabo un ensayo clínico para encontrar una solución que supere la brecha entre una simple máscara de oxígeno y la intubación. Nuestros ingenieros médicos trabajaron junto con los médicos para crear esta solución no invasiva utilizando nuestro conocimiento en diseño de dispositivos médicos, procesos regulatorios y fabricación médica certificada. Guiados por nuestras tres décadas de ingeniería para impresión 3D, pudimos enfrentar rápidamente la pandemia con soluciones impactantes que se podían escalar.

Materialise desarrolló la máscara NIP como una alternativa no invasiva a los ventiladores durante la pandemia de COVID-19.

Nuevos horizontes compartidos por venir

Vemos una continuación en nuestra misión de hacer que la atención personalizada sea más sostenible a través de la automatización de procesos y una mejor integración en el ecosistema de atención médica digital. A medida que Materialise avanza en tecnología, esperamos continuar colaborando sólidamente con otros para abrir nuevos caminos en el campo médico, brindando previsibilidad y mejorando la atención al paciente al tiempo que mitiga el riesgo. Después de 30 años de desarrollar aplicaciones significativas en el campo de la medicina, estamos orgullosos de mirar atrás y ver cómo nuestra tecnología ha ayudado a impactar tantas vidas.