La microtia, una deformidad congénita que refiere a un oído externo subdesarrollado, se presenta en aproximadamente 1 de cada 9.000 nacimientos. Puede representar un impacto en los individuos al sentirse acomplejados por su apariencia física. Un equipo de investigadores obtuvo una geometría de la oreja mediante la segmentación de imágenes de TAC y reconstrucción en 3D utilizando el Mimics Innovation Suite. Este software demostró ser la herramienta perfecta para conseguir esta geometría de alta definición de detalle, lista para la impresión en 3D medicina en materiales biocompatibles. Cirugías de menor duración tienen ventajas importantes para la recuperación.
Fig. 1a Selección de la zona costal
Fig. 1b Moldeado del cartílago para su posterior injerto
Tratamiento por método autólogo
Varios estudios han sido desarrollados buscando alternativas para resolver estas cirugías de reconstrucción. Desde la década de los 80, ya se utilizaba como material para el desarrollo de implantes auriculares el cartílago costal del propio paciente. La ventaja principal de este material es su evidente compatibilidad con los tejidos y su rápida osteointegración, con lo cual se asegura la integridad tanto del implante como de la región donde se coloca. La reconstrucción de la oreja corresponde a 4 cirugías: 1. Colocación de un expansor tisular, 2. Reconstrucción y colocación del marco auricular, 3. Elevación del marco auricular y 4. Transposición del lóbulo.
Para la segunda cirugía (reconstrucción y colocación del implante), la técnica se realiza a partir de dibujos bidimensionales referidos de la oreja sana del paciente, se extrae el cartílago costal, se da la forma de la hélix y se injerta dentro de la piel del paciente en el área delimitada para ello. Debido a la complejidad de esta técnica y al alto requerimiento de experiencia del cirujano, se han buscado técnicas más novedosas que faciliten la creación de la geometría.
“La idea principal de este proyecto es el desarrollo de prototipos impresos para la reconstrucción de la oreja (implantes), que puedan ser utilizados por ingeniería de tejidos. Para ello, la herramienta Mimics Innovation Suite ha sido un elemento clave en el éxito de esta propuesta, desde el modelado, ajuste e impresión de implantes personalizados.”
- O. Pelliccioni, Grupo de Biomecánica-USB, Venezuela
Fig. 2 Modelo 3D de oído externo
Un aspecto importante a considerar en el método autólogo es la cantidad de material disponible. En niños muy pequeños el cartílago no es suficiente para realizar la reconstrucción, adicionalmente el tamaño de la oreja variará durante el crecimiento y, por lo tanto, no se puede realizar una reconstrucción a temprana edad, a pesar de las buenas propiedades que posee el material. En este sentido, se ha reportado que la edad promedio ideal para realizar estas reconstrucciones es entre los 8-10 años. Debido a la complejidad que representa el uso y manejo del cartílago, han surgido investigaciones donde se propone el uso de otros materiales que puedan sustituirlo. Así, diversas investigaciones se han dado tratando de incorporar materiales sintéticos como solución al problema.
Diseño de implantes personalizados internos del pabellón auricular
Utilizando el software Mimics Innovation Suite®, el equipo de desarrolladores convirtió la data capturada por el tomógrafo digital de la cabeza del paciente en un modelo virtual tridimensional de alta precisión, que luego fue utilizado para el diseño de un implante ajustado y personalizado al paciente.
“Con la colaboración de Fundació-CIM en España, nosotros hemos impreso prototipos de soporte estructural para cultivo celular (para una futura aplicación), y una oreja sólida.”
- M. Candal, Grupo de Polímeros 2-USB, Venezuela
En lo que refiere a tiempos de cirugía, ciertamente existe una reducción importante al preparar previamente el implante y eliminar todas las etapas de trazado del pabellón auricular, extracción del cartílago intercostal, tallado y reconstrucción del marco auricular. También se deben considerar los tiempos de espera de desinflamación y recuperación tanto de la cirugía de extracción de cartílago como de manipulación de la cápsula donde fue colocado el implante, todo pensando en un procedimiento quirúrgico más sencillo y menos traumático para el paciente. Algunos especialistas refieren que estas etapas comprenden casi un 70% del tiempo total de esta sesión, pero depende en gran parte de las habilidades del médico cirujano. En promedio esta segunda intervención al paciente oscila entre 2 y 5 horas de quirófano, que se esperan reducir con el uso del implante sintético a tiempos de menos de una hora o máximo 2 horas, según la complejidad del caso.
Guías con silueta de corte
Modelo para tallado 3D. Modelado e impreso en PLA
5a Modelo 3D del cartílago auricular
5b Matriz impresa con material biocompatible para cultivo celular
5c Cartílago tallado
El proceso de fabricación de un cartílago auricular sintético mediante la técnica de Modelado por Deposición de Fundido (FDM) representa grandes ventajas porque se obtienen modelos con alta calidad y precisión en la geometría, a pesar de su complejidad, pudiendo facilitar el trabajo al cirujano.
Trabajos inmediatos están enfocados en reducir los tiempos de fijación de las células sobre el implante y de inflamación producto de su colocación en el paciente y la evaluación de otros nuevos materiales biocompatibles con nuevas ventajas sobre el proceso de recuperación, biodegradación natural controlada e incorporación de células cultivadas en el material para el momento de la impresión 3D. En paralelo se están estudiando los primeros resultados sobre casos atendidos por el grupo de especialistas médicos utilizando esta versión del cartílago auricular sintético propuesto.
Materialise no está familiarizado con el modelo sintético impreso en 3D utilizado en este caso. Cuando evalúe un dispositivo médico impreso en 3D que se destine para el uso en el diagnóstico o en la cura, mitigación, tratamiento o prevención de enfermedades, si aplica, asegúrese de que el fabricante esté registrado o permitido en el país en cuestión para distribuir.
El estándar de 'Ingeniería en AnatomíaTM'
Mimics Innovation Suite convierte los datos de imágenes tridimensionales en modelos digitales de alta calidad de una manera precisa y eficiente. A partir de TAC o RM, Mimics Innovation Suite ofrece la más avanzada segmentación e procesamiento de imágenes médicas, las opciones más amplias de medición anatómica, potentes herramientas de CAD para la ingeniería de la Anatomía y de impresión 3D, y precisa preparación de modelos de FEA y CFD.
Los autores utilizaron la versión médica de Mimics Innovation Suite para el diseño de un implante ajustado a la anatomía del paciente utilizando los pasos siguientes:
- Conversión de los datos provenientes de las TAC en un modelo de superficie 3D de un oído externo.
- Exploración de diferentes conceptos de diseño para lograr un modelo de cartílago.
- Exportación del diseño digital para la fabricación por impresión 3D por tecnología FDM.
Regulatory Information:
The Medical edition of the Mimics® Innovation Suite currently consists of the following software components: Mimics® Medical version 20.0 and 3-matic® Medical version 12.0 (released 2017). Mimics® Medical is intended for use as a software interface and image segmentation system for the transfer of imaging information from a medical scanner such as a CT scanner or a Magnetic Resonance Imaging scanner. It is also used as pre-operative software for simulating /evaluating surgical treatment options. 3-matic® Medical is intended for use as software for computer assisted design and manufacturing of medical exo- and endo-prostheses, patient-specific medical and dental/orthodontic accessories and dental restorations.
Materialise Belgium – Technologielaan 15 – 3000 Leuven – Belgium
Copyright 2018 Materialise N.V., L-10911 revision 1, 01/2018
¿Tiene un proyecto en curso o desea conocer más?