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Creación de un nuevo índice para la medición del colapso pulmonar en el neumotórax, basado en la tecnología de la impresión 3D

Publicado el 29/09/2016

Son muchas las aplicaciones que se le están encontrando a la impresión 3D en la medicina. En un próximo artículo expondremos los proyectos de sanidad en los que Tumaker está trabajando actualmente junto con el Hospital Donostia y el Hospital de Cruces. Pero el propósito de este artículo es mostrar una aplicación concreta real de la fabricación aditiva, con la que se mejorará a el diagnostico y futuro tratamiento de los pacientes sin que sean necesarias hacer pruebas invasivas a los mismos.

 

Se trata del proyecto de Creación de un nuevo índice para la medición del colapso pulmonar en el neumotórax basado en la tecnología de la impresión 3D , impulsado por un grupo de médicos vascos formado por los Especialistas en Cirugía de Torax Jon Zabaleta, Iker López, José Miguel Izquierdo y Borja Aguinagalde, los Especialistas en Radiología Mikel Mendoza y Eñaut Lopetegui y el epidemiólogo José Ignacio Emparanza, con la colaboración de Tumaker. El objetivo de este proyecto es conseguir un índice eficaz para calcular el tamaño de neumotórax de posibles pacientes, esto es, el volumen de colapso de los pulmones, sin que haya que hacerles pruebas invasivas.

 

Para que nos entendamos bien, un paciente con neumotórax tiene un colapso pulmonar, que ocurre cuando el aire escapa del pulmón y llena el espacio por fuera, entre éste y la pared torácica. Éste grupo de especialistas se dio cuenta de que las formulas existentes que se usan en todo el mundo para calcular el neumotórax de un paciente no eran exactas y daban problemas a la hora de calcular neumotórax concretos. El proyecto de este grupo de especialistas pretende conseguir una formula con la cual se pueda calcular el porcentaje de volumen exacto de ese aire acumulado para luego decidir si hay que ponerle drenaje al paciente o no.

 

Ésta formula modificará el modo en el que se calcula el porcentaje de colapso pulmonar y en consecuencia la manera en la que se trata a las personas con neumotórax.

 

Las impresoras 3D de Tumaker han sido la clave para poder dar con esta nueva fórmula. El equipo de especialistas optó por esta tecnología al no estar justificadas las pruebas con pacientes reales, puesto que para obtener el cálculo exacto del volumen de un hemitórax habría que utilizar una TAC en cada paciente para compararlo con la radiografía simple y esto no es asumible hoy en día por la radiación que supone para el paciente. Esta técnica permite fabricar hemitórax de diferentes volúmenes y experimentar con ellos. Dicho brevemente, para conseguir el nuevo índice, los expertos han podido imprimir varios hemitórax de un volumen conocido y después introducir en éste diferentes pulmones dañados hechos con plastilina, simulando así diferentes neumotórax. A continuación se les han realizado diferentes radiografías a estos neumotórax simulados y los radiólogos han podido medir diferentes puntos de estos para crear el nuevo índice y compararlo con los valores reales.

 

De este modo, en la primera parte del proyecto, han dejado de relieve los problemas que tenían con los viejos índices, y en la segunda parte, han validado su nueva fórmula.

 

Fabricando los hemitórax en Tumaker

Para fabricar los hemitórax de los pacientes respetando fielmente la geometría y el volumen de los mismos y para hacerlo de la manera más rápida y sencilla se optó por la impresión 3D. Concretamente por la fabricación de deposición fundida. Esta técnica consiste en depositar capas de plástico fundido una encima de la otra hasta que capa a capa se consiga la geometría completa del modelo a fabricar. El equipo de especialistas médicos se puso en contacto con las oficinas de Tumaker y nosotros aceptamos el reto gustosamente.

 

Una vez decidida la manera de fabricar los hemitórax, era imprescindible que el material a utilizar fuese radiopaco, puesto que éstos tenían que pasar por rayos x y debían verse correctamente en las radiografías para su posterior análisis.

 

Para detectar cual era el material más adecuado para dicho cometido se procedió a sacar una radiografía a una persona con muestras de distintos materiales adheridos a su cuerpo, como podemos observar en las imágenes;

 

Los materiales que se probaron fueron PLA, ABS, HIPS, PET y LAYWOOD. Al terminar la prueba y después de haber observado la radiografía, se llegó a la conclusión de que el material más adecuado para esta labor era el PLA. Como se puede observar en la siguiente imagen de la radiografía, el PLA es el material más radiopaco y por consiguiente el que mejor se ve en la misma.

 

 

Una vez elegido el material idóneo se procedió a la impresión del hemitórax. Para realizar la impresión hacía falta tenerlo escaneado en 3D. Por ello, se escanearon hemitórax de diferentes pacientes consiguiendo modelos 3D digitales de gran calidad en el formato .dicom. Para realizar la impresión se convirtieron los archivos .dicom a archivos .stl y se realizaron las diferentes impresiones. Para ello se utilizo la impresora 3D Tumaker Voladora NX.

 

El primer hemitórax que se imprimió fué la de un niño que se imprimió en cuatro partes diferentes. Esas partes se unieron de dos en dos para crear un hemitórax impreso de dos secciones para que fuese fácil trabajar con el. Para que la impresión fuera satisfactoria se le tuvo que poner material de soporte a la pieza, que una vez realizada la impresión se le quitó fácilmente. Las siguientes impresiones que se realizaron fueron dos hemitórax de adulto que se imprimieron en diferentes colores, azul y blanco. Éstos tenían un relleno del 100% para que cuando fueran sometidos a rayos X se pudiera observar con facilidad en las radiografías. No hace falta decir que las impresiones se realizaron a escala 1:1 respetando la forma y el volumen originales de los hemitórax de los pacientes. Estas impresiones también se realizaron en 4 partes diferentes ya que las dimensiones de la impresora Tumaker Voladora V3 no permitían realizas en dos partes, que después se unieron de dos en dos. Aunque hoy en día se podrían realizar las impresiones completamente en una sola pieza con la impresora de gran formato Tumaker BIGFoot.

 

Como hemos podido observar en este artículo, esta es una aplicación sencilla de la impresión 3D que cambiará la manera en la que se trata a los pacientes de neumotórax a nivel mundial.

Una solución sencilla para un problema complicado, consiguiendo una gran mejora.

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1 Comentario

  • 07.06.2017 (12:48) |
    Hoy en día la impresion 3D es aplicable a practicamente todos los sectores desde los industriales hasta el retail y pequeño consumidor. Mucha suerte con el proyecto desde Zebra impresoras industriales