Aiju reproduce un biomodelo impreso en 3D que ayuda a planificar cirugías tumorales complejas

IBI. El Instituto Tecnológico del Producto Infantil y Ocio (AIJU), junto a Avamed Synergy, ha reproducido, con el apoyo del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace), la fabricación con impresión 3D de modelos anatómicos de órganos y tejidos para la planificación quirúrgica y formación.

Esta investigación, financiada con fondos de Generalitat Valenciana "es un claro ejemplo de la valía de conocimiento que se genera en los centros tecnológicos y de cómo su potencial tiene un valor transversal, del que se pueden beneficiar no sólo las empresas del sector sino otras empresas así como la sociedad en general" ha indicado la directora general del Ivace, Júlia Company.

Este biomodelo en impresión 3D se enmarca dentro del proyectoDAP4MED desarrollado por la empresa Avamed Synergy. Combina hasta seis resinas para reproducir los diferentes tejidos -vasos sanguíneos, tejido óseo, o tejido tumoral- y que ha ayudado en la planificación de una cirugía tumoral compleja. 

Su desarrollo se ha realizado  para un paciente diagnosticado con una lesión de estirpe grasa en el compartimento anterior del muslo derecho, con invasión intermuscular de paredes no definidas que además genera desplazamiento de los tejidos blandos adyacentes, así como compromiso del paquete vasculonervioso. 

La lesión era de gran tamaño y se extendía hasta el tercio proximal del muslo, localizado entre los músculos sartorio, aductores, el psoas ilíaco y el recto anterior. 

Ante situaciones de este calado, el cuadro clínico al que se han enfrentado los especialistas requiere de una planificación con un biomodelo físico que se comporte de forma lo más similar posible a los tejidos anatómicos, que permita una planificación milimétrica de la cirugía. 

Exhaustivo proceso de segmentación

Previo al trabajo de impresión 3D, Avamed Synergy tomó, como punto de partida la tomografía (TC) realizada al paciente y realizó un exhaustivo proceso de segmentación con el que se diferenció y separaron los diferentes tejidos afectados, la complejidad de la lesión y su alcance. 

Tras aislar digitalmente las estructuras de interés se han generado ficheros independientes y se han modelado distintos tejidos de la zona. De esta forma, el listado de elementos posicionados se convierte a formato STL que procesará la impresora 3D. 

En esta fase, AIJU comenzó la validación de elementos para el proceso de impresión, analizó los ficheros y modificó o reparó cualquier información que no era apta para la impresión 3D. Así, se definen las propiedades físicas que deben tener los diferentes tejidos, de modo que sean lo más afines al tejido real del paciente.

Material flexible con transparencia para visualizar ramificaciones

Posteriormente se han estudiado y seleccionado los diferentes materiales y combinaciones de material posibles para conseguir simular los tejidos involucrados como vasos sanguíneos, tejido óseo incluso con interior trabecular, así como tejido tumoral afín al detectado. Para este último, AIJU ha trabajado con material flexible con transparencia que ha permitido visualizar ramificaciones en su interior para apoyar al cirujano en la planificación. 

De este modo, la tecnología de fabricación aditiva empleada para obtener el biomodelo final (tecnología PolyJet e impresora J750 DAP de Stratasys^®) ha permitido trabajar con una muy alta precisión con espesor de pared mínimos de 0.8mm y resolución en Z de 30µm lo que aporta un nivel de detalle mayor al que puede aportar actualmente el mejor equipo de tomografía de última generación. 

En este sentido, el ingeniero responsable de AIJU Manufacturing, Nacho Sandoval explica que "las posibilidades de impresión con la combinación de hasta 6 resinas distintas permite obtener de forma simultanea modelos multimaterial con un aspecto y comportamiento que simula los diferentes tejidos que se han seleccionado para el estudio".

En este caso, el biomodelo "ha ayudado a decidir la correcta disposición de la extremidad durante la cirugía. Y gracias al tratamiento en los distintos tonos de color, transparencias y dispares texturas flexibles de los diferentes tejidos, el cirujano ha podido ensayar las posibles resecciones y prever así las complicaciones quirúrgicas sin aumentar los riesgos sobre el paciente durante la intervención". 

Así mismo, los beneficios de este tipo de biomodelos hacen que los cirujanos dispongan de la máxima información precisa acerca de su localización, alcance, volumen real del defecto a resecar y los márgenes de resección negativos que pueden afectar a otras estructuras vitales y que se ven comprometidas en la resección tumoral. 

Por tanto, sus ventajas abarcan desde la planificación quirúrgica, el ensayo quirúrgico y la formación clínica. Ya que la posibilidad de trasladar estos biomodelos a facultades son muy amplias y permiten su análisis a estudiantes de medicina, incluso con la impresión de sucesivas réplicas para el correcto entrenamiento de este tipo de intervenciones. 

En este sentido, el director general de Avamed Synergy, Lucas Antonio Díez explica que "la vida de los biomodelos una vez planificado, ensayado e intervenido el caso clínico, no ha terminado. Su uso formativo puede seguir siendo lo más indicado. A nivel interno, residentes y otros profesionales pueden aprender de casos extremadamente complejos a los que no tienen acceso por las limitaciones físicas de un quirófano".