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Impresión 3D en medicina: Cirugía de Reconstrucción Facial

Los médicos del Pabellón de Cirugía Oral y Maxilofacial del Hospital Clínico Universitario de Olsztyn, Polonia, trabajan con modelos a escala real de cráneos de pacientes impresos en 3D en la Zortrax M200 con filamento Z-ABS. Con base en las tomografías computarizadas, esos modelos ayudan a dar forma a los implantes personalizados antes de la cirugía. Solo en el período 2015-2017, la sala admitió aproximadamente 300 pacientes. El 55% de ellos sufría traumatismos orbitales y más del 80% de esos casos requirieron reconstrucción del piso orbital. La impresión 3D en medicina puede hacer que su tratamiento sea más efectivo y seguro.

FONDO

La cirugía de la boca, la cabeza, el cuello, la cara y las mandíbulas (cirugía oral y maxilofacial) es particularmente difícil, ya que generalmente numerosos órganos y estructuras delicadas y vitales rodean el área operada. La tecnología de impresión 3D en medicina permite personalizar el proceso terapéutico y aumentar la precisión y por lo tanto, la seguridad del tratamiento. Los modelos impresos en 3D de órganos y huesos basados ​​en MRI o tomografías computarizadas ayudan a preparar los implantes antes de las cirugías y evalúan con precisión su ubicación. Gracias a las impresoras 3D Zortrax, la creación de esos modelos altamente personalizados se hizo posible y económicamente viable. Son invaluables durante la planificación quirúrgica, ya que las imágenes planas a menudo son insuficientes. Especialmente en los casos de estructura ósea dañada por accidentes de tráfico o procedimientos oncológicos.

Modelo digital del cráneo del paciente: naranja: cambio patológico, verde: parte reflejada.
Modelo digital del cráneo del paciente: naranja: cambio patológico, verde: parte reflejada.

OBJETIVOS

Todos los tipos de patologías del ojo (órbita) son particularmente desafiantes para los cirujanos de reconstrucción facial. En 2015-2017 se admitió a más de 130 pacientes que necesitaban reconstrucción de piso orbital. Además, algunos pacientes oncológicos que se sometieron a la extirpación del cráneo parcial y orbital (resección) de las áreas afectadas por tumores necesitaron la reconstrucción. Es importante recrear la forma inicial de la cuenca del ojo del paciente para reducir complicaciones como: visión doble (diplopía), protuberancia del ojo (exoftalmos), desplazamiento del globo ocular (enoftalmos) o deterioro del movimiento ocular.

Una de las formas posibles de reconstrucción del piso del alvéolo es cubrir la cavidad con un implante de titanio en forma de red. El implante debe tener la forma adecuada para adaptarse a la forma de la órbita. La placa debe ajustarse con precisión a la anatomía del paciente. El método más común fue doblar el implante durante la operación para que quepa dentro del piso de la orbita. Pero hay una alternativa viable a este método engorroso e inexacto.

PROCESO

De acuerdo con la literatura médica moderna, la impresión en 3D refleja el modelo de la órbita no afectada y luego reconstruir el afligido es el método principal. La primera etapa de las preparaciones preoperatorias es crear un modelo 3D del cráneo del paciente. El modelo digital se puede editar sin esfuerzo. Utilizando un software de modelado, los especialistas preparan la imagen del área saludable y reemplazan la afectada.

Cráneo modelo 3D impreso en Zortrax M200 con filamento Z-ABS.
Cráneo modelo 3D impreso en Zortrax M200 con filamento Z-ABS.

 

Más tarde, un archivo .stl se transfiere al software de corte Z-SUITE para prepararlo para la impresión 3D. Z-SUITE permite a los usuarios seleccionar la calidad de impresión 3D, el tipo de relleno y la cantidad de estructuras de soporte. Por último, el modelo del craneo está impreso en 3D en la impresora Zortrax M200 3D. Con él, el cirujano prepara el implante antes de la operación. La placa de titanio se dobla hasta que se ajusta exactamente a la estructura ósea. La implantación se realiza a través de una pequeña incisión en el párpado inferior. La cicatriz de la cirugía está bien escondida en el pliegue natural de la piel.

En este caso, se utilizó el filamento Sky Blue Z-ABS. La elección fue deliberada, ya que el material colorido revela más detalles que Pure White. Z-ABS es un termoplástico económico más adecuado para los modelos que requieren durabilidad. El modelo de cráneo impreso en 3D se usó para moldear implantes, por lo que la resistencia estructural fue la prioridad número uno. Cabe destacar que la impresión 3D fue realizada en su totalidad por un estudiante de medicina sin experiencia previa.

RESULTADO

Las preparaciones modelo, incluida la reconstrucción espejada, se realizaron en 30 minutos. La impresión 3D del modelo tomó 20 horas. El especialista formó el implante en media hora. Una hora total del trabajo del especialista (preparación del modelo más modelado del implante) equivale a 30 minutos de duración durante la operación. Este valioso tiempo se puede ahorrar, lo que resulta en una operación más rápida y segura. Además, significa que el equipo (cirujano, asistente operativo, anestesiólogo y enfermero) puede finalizar su tarea más rápido.

El modelo de cráneo 3D impreso con filamento Z-ABS se usa para doblar implantes de titanio antes de la cirugía.
El modelo de cráneo 3D impreso con filamento Z-ABS se usa para doblar implantes de titanio antes de la cirugía.

 

Al utilizar el implante preparado individualmente antes del procedimiento, los especialistas lograron reducir el trauma tisular. Basado en el modelo impreso en 3D preciso, el implante puede ajustarse considerablemente más rápido. No hay necesidad de doblar, maniobrar y probar repetidamente en el sitio. Todo esto da como resultado un mejor efecto visual y menos tiempo para terminar la cirugía. Una cirugía más corta significa un período de convalecencia más corto y un riesgo reducido de infección. Además, da como resultado una menor dosis de anestésicos que impacta positivamente en el hígado y los riñones del paciente. Los procedimientos médicos compatibles con las impresoras 3D Zortrax son más efectivos, más rápidos y más seguros. El resultado final es más predecible. Además, la apariencia de los pacientes no debe alterarse, ya que a menudo afecta su bienestar.

Implante de titanio precurvado.
Implante de titanio precurvado.

CONCLUSIÓN

La experiencia reunida por los cirujanos  en Olsztyn confirma que las cirugías respaldadas por modelos impresos en 3D tienen efectos positivos en la comodidad y la salud del paciente. Los implantes formados antes de la operación reducen el riesgo de errores y otras complicaciones. La tecnología de impresión 3D mejora significativamente y acorta el procedimiento. Además, los modelos impresos en 3D permiten explicar mejor la situación y el procedimiento a los pacientes, lo que los hace sentir más seguros. Los objetos tangibles son más fáciles de comprender que las imágenes planas. Paso a paso, un cirujano puede explicar cada etapa de la cirugía. Todo lo anterior reduce el estrés, las dudas y aumenta la tranquilidad de los pacientes.

Anna Dudzińska-Filkiewicz MD y Borys Hołub con modelos de calavera impresos en 3D.
Anna Dudzińska-Filkiewicz MD y Borys Hołub con modelos de craneo impresos en 3D.

 

Hasta hace poco, la construcción interna económica de modelos médicos precisos e intrincados era imposible. Con la impresión 3D a la mano, los especialistas cuentan con un método confiable para la fabricación de modelos médicos. La precisión y la velocidad son incomparables con los métodos del pasado, como la fundición de yeso o el costoso fresado mecánico. Por lo tanto, la impresión 3D es la tecnología predominante en los campos de la medicina como la odontología y la ortodoncia.

El autor, Borys Hołub es estudiante del Colegio de Medicina Collegium Medicum de la Universidad de Warmia y Mazury en Olsztyn y presidente de la Sociedad Científica de Cirugía de Cabeza y Cuello de los Estudiantes, Kalos Kagathos. Está apoyando al equipo de Anna Dudzińska-Filkiewicz MD, cirujano del Departamento de Cirugía Maxilofacial del Hospital Clínico Universitario de Olsztyn y propietario de la clínica Alfa Dental.

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Paulina

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