¿Te has preguntado cómo se crean productos 100% personalizados para cada paciente en medicina, usando impresión 3D?

Te explicamos paso a paso cómo se crean productos personalizados con impresión 3D, pero eso sí, ¡has de saber que para hacer uso en pacientes reales es necesario una licencia!

La imagen radiológica

El proceso de crear modelos anatómicos o productos personalizados siempre empieza con la imagen del paciente. Es la clave para tener un producto a medida único para cada paciente: un modelo anatómico, una guía, un implante, una prótesis…

El modelo 3D de partida se suele obtener de una imagen radiológica, especialmente en los hospitales. Es necesario usa una imagen tridimensional, con varios cortes del paciente, es decir, un TAC o una resonancia magnética. Normalmente estas imágenes se comparten y se trabaja con ellas en formato DICOM.

Existe la posibilidad de usar también un escaneado 3D óptico del paciente, que suele ser común para hacer órtesis o modelos superficiales del paciente (es decir, excluyendo huesos u órganos internos).

Los tipos de imagen radiológica que se emplean en impresión 3D médica son:

• El TAC (o CT, o TC) es un tipo de imagen tridimensional que se obtiene con rayos X. Es el tipo de imagen más usado en impresión 3D médica, porque es el que mejor contraste y resolución tiene para los tipos de tejidos que se suelen segmentar.
• La resonancia magnética (RM, MRI, MR…) es una imagen por cortes del paciente, que se obtiene mediante campos magnéticos. La resonancia magnética tiene generalmente menos resolución que el TAC, y suele ser más difícil de interpretar o separar los tejidos que nos interesan, por eso su uso es menos común en impresión 3D médica. Aún así, determinadas estructuras del cuerpo humano, por ejemplo tejidos blandos, sólo se ven correctamente en una resonancia y no un TAC, por lo que también es muy importante conocerla.
• Las ecografías (US) son imágenes que se obtienen mediante ultrasonidos. Aunque no se suelen utilizar en modelado 3D, en algunos casos, como imágenes fetales, se pueden llegar a usar para obtener modelos 3D.

La segmentación

La segmentación es el paso de la imagen médica al modelo 3D de la anatomía del paciente. Abrimos la imagen (generalmente en formato DICOM) y usamos un programa especializado para seleccionar las regiones que nos interesan y construir un modelo 3D de los tejidos del paciente.

Los programas de segmentación tienen herramientas de selección de regiones por umbral, herramientas manuales o herramientas de inteligencia artificial para seleccionar los tejidos de interés y generar los distintos volúmenes 3D para exportar. Los modelos 3D se exportan en formato STL y son compatibles con otros programas de diseño 3D para editarlos a continuación.

Los programas más empleados para segmentar son 3D Slicer, Invesalius, Mimics… Tenemos un artículo en el que hablamos de éstos softwares de de segmentación y de otros programas de impresión 3D médica.

Postprocesado de la malla y diseño 3D

Cuando obtenemos un modelo anatómico, pocas veces es suficiente con el resultado directo de la segmentación.

A veces hay que hacer pequeñas modificaciones en la malla: cortar las partes de la anatomía que no nos interesan, reparar pequeños defectos, añadir una base a la pieza o incluso escribir un texto sobre la pieza para identificar al paciente.

Otras veces necesitamos usar directamente herramientas de diseño 3D para crear nuevos productos: guías quirúrgicas, implantes o prótesis, por ejemplo.

El postprocesado de malla o el diseño 3D se puede hacer con diferentes programas, cada uno de los cuales tiene sus puntos fuertes y débiles. Algunos de los más comunes son Autodesk Meshmixer, Autodesk Fusion 360, Blender, 3 Matic, Freeform…

Fabricación 3D

El último paso es la fabricación del producto con impresión 3D.

Se pueden usar muchas tecnologías de fabricación aditiva: impresión 3D de filamento, de resina o incluso tecnologías industriales como la impresión en metal (por ejemplo, polvo de titanio).

Las impresoras más accesibles son las de filamento y resina, con las que se pueden fabricar modelos anatómicos, órtesis, guías, pequeños instrumentales y accesorios… en máquinas de escritorio.

La impresión con filamento de FDM y de resina requiere de un proceso previo de laminado, es decir, de generar las instrucciones de trabajo y los parámetros de proceso para que la impresora 3D pueda fabricar la pieza.

En cualquier caso, si has llegado hasta aquí debes saber una cosa: la mayoría de los productos que se fabrican en 3D son productos sanitarios. Es decir, que si quieres llegar a emplearlos en el tratamiento de pacientes reales necesitarás una licencia y cumplir todos los requisitos legales que se les aplican. Esto es una parte muy importante del proceso que no se puede pasar por alto.

Qué mas implica el proceso de diseño y fabricación en impresión 3D médica

Hemos pasado por las fases más básicas del proceso de crear un producto 3D.

Pero ya hemos advertido, cuando hacemos modelos que afectan a los pacientes o cuando hacemos modelos para uso por profesionales, la impresión 3D es un campo complejo que no se queda sólo en diseñar y fabricar un producto.

Tenemos que tener en cuenta otras partes del proceso:

• El diseño y la validación del producto con profesionales, por ejemplo cirujanos y radiólogos, que participan en la creación del producto y se pueden llegar a tener que hacer responsables de una parte muy importante de él.
• Otros procesos que sigue el producto, que puede tener que llegar a empaquetarse, transportarse, esterilizarse, usarse en quirófano… Todo ello son fases que se tienen en cuenta cuando diseñamos nuestro producto.
• La gestión de la calidad y de los requerimientos regulatorios del producto, cuando se trate de un producto sanitario, es decir, siempre que vaya a ser utilizado para tratar o diagnosticar a un paciente. Esto implica tener una licencia que te habilite, generar documentación de cada producto, tener las instalaciones adecuadas, trabajar bajo unos procesos documentados… es la parte más difícil de cumplir para muchos proyectos.

Cómo empezar tu proyecto

El campo de la impresión 3D médica es apasionante y nosotros tenemos experiencia en ello.

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