El líder de la impresión en 3D, Stratasys Ltd. (NASDAQ: SSYS) ha mejorado su impresora digital J750 Digital Anatomy™ con capacidades óseas avanzadas que no sólo parecen reales sino que son realmente realistas biomecánicamente, respaldadas por la investigación clínica. La actualización del software permite que los sistemas imiten las estructuras óseas porosas, el tejido fibrótico y los ligamentos para que los profesionales médicos puedan crear modelos que se comporten como el hueso humano.
La impresora de Anatomía Digital se introdujo por primera vez hace un año, con el objetivo inicial de imitar los tejidos blandos de la cardiología, como los corazones y los vasos sanguíneos, utilizando un potente software de Anatomía Digital y materiales como GelMatrix™ y TissueMatrix™. La tecnología ha ayudado a los proveedores de servicios de salud a mejorar la preparación quirúrgica y a los fabricantes de dispositivos médicos a realizar pruebas y a capacitar a los profesionales médicos en nuevos dispositivos. El material de BoneMatrix™ con las capacidades mejoradas del software extiende esos beneficios a las aplicaciones ortopédicas.
"Creemos que una mejor preparación conduce a mejores resultados clínicos", dijo el Vicepresidente Osnat Philipp, que dirige el equipo de atención de la salud mundial de Stratasys. "Las propiedades mecánicas del hueso son tan fundamentales para la capacidad de nuestros esqueletos de soportar el movimiento, proporcionar protección a nuestros órganos vitales y, en última instancia, afectar a nuestra calidad de vida. Poder imprimir modelos en 3D que sean biomecánicamente exactos y únicos para cada paciente es fundamental para esa preparación".
A pesar de la gran demanda de modelos óseos, las opciones de modelos tradicionales tienen serias deficiencias. La industria médica ha utilizado tradicionalmente hueso humano de cadáveres, o soluciones de impresión 3D heredadas, todas las cuales han demostrado ser inadecuadas. El hueso humano es caro, difícil de obtener y difícil de adquirir con las características patológicas precisas que se necesitan, como en el caso de los tumores o reflejando las diferentes edades. Los modelos de hueso fabricados en serie también carecen de esas características específicas del paciente, y otras soluciones tradicionales de impresión en 3D no son biomecánicamente realistas. Por el contrario, ya sea insertando un tornillo o taladrando o aserrando un hueso, los profesionales médicos pueden esperar una retroalimentación háptica de los modelos de anatomía digital que es muy realista, y cada modelo puede ser creado a partir de una exploración real del paciente.
Los modelos de cráneo y columna vertebral impresos en 3D para los talleres de formación de médicos permiten a los médicos practicar el corte y la perforación de huesos, dijo un director médico de un hospital infantil en Florida. Su atención se ha centrado en el uso de la simulación de última generación para transformar la formación y la educación pediátrica. "Las oportunidades me parecen infinitas porque los médicos pueden 'operar antes de operar'. "Va a disminuir el tiempo de cirugía, va a disminuir la morbilidad y la mortalidad, y nos ayudará a disminuir el tiempo de anestesia, que es mejor para el desarrollo del cerebro."
Mientras que la impresora 3D en sí es una tecnología de vanguardia, es el software de Anatomía Digital el que libera su poder. Más de 100 sofisticados preajustes han sido desarrollados y refinados a través de años de pruebas de expertos, en asociación con los principales centros médicos académicos y hospitales de todo el mundo. Por ejemplo, los discos intervertebrales pueden imprimirse normales o degenerados. Las articulaciones entre las vértebras pueden ser impresas en varios grados de rigidez. La estructura más densa del hueso del cráneo se diferencia de los huesos generales. Los huesos largos pueden imprimirse con cantidades variables de médula. Se producen diferentes combinaciones de materiales a un nivel de vóxeles tridimensionales para asegurar las propiedades biomecánicas correctas.
Los investigadores del Laboratorio de Mecánica Computacional y Biomecánica Experimental de la Universidad de Tel Aviv llevaron a cabo una evaluación clínica de las características de los modelos óseos que se imprimieron en 3D en el sistema de Anatomía Digital, centrándose específicamente en la precisión con la que replicaban la fuerza de extracción de los tornillos y el par de accionamiento utilizando tornillos corticales y de esponja. El estudio de 2020 concluyó que la fuerza de extracción de los tornillos ortopédicos en los modelos impresos en 3D tenía una respuesta háptica similar a la del hueso del cadáver humano.
Un segundo estudio realizado este año por investigadores del Laboratorio de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Tecnológico Technion de Israel demostró la precisión mecánica de los modelos de la columna vertebral impresos en 3D en comparación con las espinas del cadáver. El estudio pudo demostrar que los modelos impresos en 3D de las vértebras lumbares representaban con precisión el rango de movimiento en comparación con la literatura publicada sobre la columna vertebral humana.
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