Tener experiencia personal con el tiempo típicamente agonizante que se pasa en una sala de espera mientras un ser querido se somete a cirugía, soy un gran fan de cualquier cosa que reduce con seguridad la cantidad de tiempo que los pacientes tienen que gastar en una mesa de operaciones, incluyendo modelos biomédicos impresos en 3D para entrenamiento y planificación. Los modelos médicos, especialmente los específicos del paciente, permiten a los cirujanos centrar sus ojos, y sus manos, en el órgano o parte del cuerpo que van a operar con antelación, lo que les permite planificar exactamente lo que necesitan hacer durante la cirugía. Esto puede disminuir la cantidad de sorpresas que podrían aparecer durante el procedimiento, y ayuda a sacar al paciente de la cirugía más rápido. Un equipo de investigación conjunto de cirujanos ortopédicos pediátricos y bioingenieros de UC San Diego y Rady Children’s Hospital están saltando en el tren proverbial y el uso de modelos impresos en 3D para acortar las cirugías de cadera pediátrica y entrenar a los cirujanos.

 

El Dr. Vidyadhar Upasani, un cirujano ortopédico pediátrico en UC San Diego y Rady Children’s Hospital, dijo: “Ser capaz de practicar en estos modelos en 3D es crucial”.

 

La cirugía específica que el equipo está trabajando para acortar es para el trastorno de cadera más común en niños de 9 a 16 años de edad, deslizamiento de la epífisis femoral capital (SCFE), que afecta a aproximadamente 11 de cada 100.000 niños cada año en los EE.UU. Es comúnmente asociado con la obesidad y la disfunción hormonal. La cabeza del fémur del paciente deforma la placa ósea deslizando a lo largo de ella, y los cirujanos tienen que restaurar la función de la cadera mediante la escultura del fémur en su forma normal. Es un procedimiento difícil, porque el hueso y su placa de crecimiento no son directamente visibles durante la cirugía, por lo que los cirujanos no pueden obtener una visualización 3D de cómo exactamente la placa se deforma.

Normalmente, los cirujanos planifican los cortes de hueso necesarios estudiando los rayos X del sitio de la cirugía desde diferentes ángulos y, a continuación, un haz de fluoroscopia de rayos X ilumina el sitio para propósitos de orientación de vez en cuando durante la propia cirugía. Pero ambos métodos exponen a los niños a la radiación y pueden tardar mucho tiempo; El tiempo también aumenta porque los cirujanos no son capaces de practicar la cirugía antes de tiempo en un modelo físico. Aquí es donde la tecnología de impresión 3D entra en picada para salvar el día.

Los investigadores publicaron recientemente un estudio, titulado “Patient-specific 3D models aid planning for triplan proximal femoral osteotomy in slipped capital femoral epiphysis“, en el Journal of Children’s Orthopedics. La investigación mostró que al dar a los cirujanos un modelo impreso en 3D de la articulación de la cadera del joven paciente para preparar con antelación, la cantidad de tiempo necesario para la cirugía se redujo en un 25%, en comparación con un grupo control. El autor principal Dr. Upasani trabajó con D.R. Wenger, M. Jeffords, C.L. Farnsworth, y J.D. Bomar del hospital de niños de Rady; UC San Diego A.F. Szewczyk, E. Cory, y el profesor de bioingeniería Robert L. Sah; Y los estudiantes de UC San Diego Jason Caffrey, que está cursando un doctorado en bioingeniería, y Lillia Cherkasskiy, trabajando para un MD, para procesar tomografías computarizadas de las pelvis de los pacientes con Materialize Mimics software y crear un modelo 3D imprimible e informatizado del hueso y la placa de crecimiento.

 

De acuerdo con el resumen del documento, “El propósito de este estudio fue evaluar los beneficios de usar la tecnología de impresión 3D para ayudar en la planificación quirúrgica”.

 

El estudio se inspiró en una clase práctica de ingeniería que el profesor Sah enseñó hace dos años. Caffrey ayudó con la clase, donde los estudiantes utilizaron tomografías computarizadas de los pacientes de UC San Diego para modelos de impresión en 3D de fracturas complejas de huesos de tobillo. La clase todavía se enseña hoy.

Estudiante de ingeniería de UC San Diego Jason Caffrey

Una dificultad que encontró el equipo de investigación fue elaborar la textura adecuada para los modelos de modo que imitaban con exactitud el hueso real. El modelo impreso en 3D se rompería si la textura fuera demasiado fina, y una herramienta quirúrgica la derretiría si fuera demasiado gruesa; Terminaron usando una estructura de nido de abeja, y cada modelo tomó de cuatro a diez horas para imprimir con material de ABS en un TAZ 6 de LulzBot. Usando el laboratorio del profesor Sah en la UC San Diego Jacobs School of Engineering, Caffrey dirigió los esfuerzos de impresión 3D, y el Dr. Upasani operado en un total de diez pacientes para el estudio, sólo con los modelos impresos en 3D para planear las cirugías para cinco. Otros dos cirujanos operaron en un grupo separado de cinco pacientes, sin utilizar un modelo impreso en 3D para la planificación prequirúrgica.

El Dr. Upasani dijo que el departamento de ortopedia de Rady Children estaba tan inspirado en los resultados positivos del estudio que compró su propia impresora 3D.

 

“He visto cómo los modelos 3D son beneficiosos. Ahora es difícil planear cirugías sin ellos”, dijo el Dr. Upasani.

 

(A) Radiografía preoperatoria anteroposterior (AP) de un fémur proximal de una niña de 15 años con SCFE. (B) vista AP del modelo 3D del fémur proximal de este paciente, (c) las osteotomías de cirugía simulada se realizaron y se eliminaron las cuñas y (d) fragmentos en posición final. (E) Una radiografía tomada tres meses después de la operación indica la corrección lograda por el TPFO.

Las cirugías para el grupo de pacientes donde el Dr. Upasani utilizó los modelos 3D impresos para la planificación fueron 38-45 minutos más cortos que las cirugías de los dos grupos de control. Los investigadores dijeron que esto equivaldría a por lo menos $ 2700 en ahorros por cirugía, y después del costo de una sola vez de la compra de una impresora 3D $ 2200, los modelos quirúrgicos de la planificación se pueden crear para un coste de cerca de $ 10.

Caffrey y el Dr. Upasani ahora están trabajando juntos para utilizar los modelos impresos 3D en un esfuerzo para determinar la mejor manera de corregir quirúrgicamente la displasia de cadera en infantes.

[Fuente / Imágenes: UC San Diego]

Por Jorge Monardes V.