Hace ya unos años, la impresión de piezas y productos con tecnología 3D era una quimera, un logro a realizar que parecía no llegar nunca. Sin embargo, la sociedad tecnológica actual se encuentra en un proceso de crecimiento exponencial, y, al igual que en el resto del entorno en el que nos movemos, los tiempos de alcanzar ciertas metas se acortan de una manera que no se había previsto y en muchos casos, estos sucesos llegan antes de lo esperado. Este es uno de esos casos.
Hablar de fabricación de piezas con tecnología de impresión en 3D hace 10 años era casi una utopía; ahora mismo, se podría decir que la tecnología esta cuasi madura, y este cuasi se refiere a que cada vez salen nuevos usos no previstos que hace que nunca se llegue a esa meta final. En este escaso periodo de tiempo, los usos y los propios materiales han sufrido una evolución imprevista y disruptiva que hacen plantearse escenarios no esperados hace menos de 2 años, así como escenarios que no somos capaces de imaginar en la actualidad.
Primeros proyectos en el ámbito de la impresión 3D
Todo surge de una idea de finales de los 90, de un desarrollo que da lugar a lo que se llama la estereolitografía desarrollada por la empresa 3D Systems. El funcionamiento básico de este proceso es la construcción capa a capa de un objeto partiendo de una imagen. Con este concepto, y durante los primeros años del presente siglo se van madurando los procesos de fabricación de objetos en 3 dimensiones y se van ampliando los campos de conocimiento donde se pueden aplicar. Es a principios de la presente década, con la incorporación de las impresoras de consumo, cuando este proceso sufre una metamorfosis y se democratiza, se hace mundano.
En el campo de la sanidad, tenemos los primeros casos de usos en el prototipado y fabricación de algunas piezas y prótesis, especialmente de extremidades que son muestra del potencial de esta tecnología en esos momentos. En la actualidad, es un campo restringido a las grandes corporaciones y a los grandes proyectos de investigación, por lo que su impacto es muy reducido. Sin embargo, su repercusión en los medios de comunicación hace que se alimenten las expectativas sobre esta tecnología.
Proceso de construcción y materiales
El proceso de construcción es relativamente básico, ya que la realización de una pieza sigue una serie de pasos sencillos, como son la obtención de una imagen basada en tomografía axial computarizada, intentando ser lo más fiable posible, en el sentido de que el número de cortes sea lo más elevado; un software de renderización y prototipado, que en base a la imagen del TAC pueda reproducir la imagen y generar una pieza en su modelo 3D; una verificación del correcto prototipado por parte del usuario junto con el ingeniero; y un pase a producción real, que implica la impresión de la pieza para el uso que se le vaya a dar. Con estos sencillos pasos, se puede construir una pieza en sanidad, sea cual sea el uso o el proyecto destino de la pieza.
Como se ha dicho, los materiales dependen de los usos para los que se quiera la pieza. La evolución del material ha ido acorde al propio desarrollo de la tecnología en 3D. Inicialmente se empezó a realizar estas impresiones con bobinas de hilo de distinto tipos de material plástico, lo que daba lugar a distintas durezas, y distintas sensaciones al tacto. Estos han ido evolucionando hasta material biocompatible, pasando por variedades y mezclas de metal con polímeros e, incluso, arena de sílice, cuyo tacto es lo más parecido al hueso. Todo este rango de material ha hecho que las áreas de uso también se amplíen.
Además, con el desarrollo de esta tecnología, y con respecto a algunos materiales como pueden ser los metálicos, se han eliminado muchas barreras de los métodos tradicionales de fabricación, ya que la fabricación capa a capa ayuda a la construcción de formas geométricas complejas sin tener que retocarlas, a un coste infinitamente menor y con una calidad muy superior.
Por último, y no menos importante, se han estado desarrollando en los dos o tres años precedentes los materiales biocompatibles, que van a permitir dar un salto abismal en la llamada medicina personalizada.
Proyectos y servicios consolidados
En el ámbito de la sanidad, la tecnología 3D ha salido de los grandes proyectos liderados por las compañías de biotecnología y la eclosión de casos de uso ha dado lugar a un sinfin de unidades clínicas que utilizan esta tecnología. Uno de los servicios que más la usa es el de traumatología y cirugía ortopédica, con especial relevancia de los usos concretos para la construcción de cédulas para la inmovilización de partes del cuerpo en sustitución de yesos y escayolas. Este tipo de caso de uso tiene la ventaja de que al hacer la pieza para la persona en concreto, la adaptabilidad a través de la imagen TAC es perfecta y se puede realizar con suficiente accesibilidad, con la introducción de huecos en la pieza, para evitar escaras, roces y picores tan típicos de este tipo de procedimiento.
Asimismo, en el abordaje quirúrgico, se construye una pieza que es una réplica exacta de la que se va a realizar en la operación. Esta pieza puede ser manipulada con tiempo suficiente como para que el cirujano traumatólogo pueda preparar la operación adecuadamente, sabiendo de antemano como va a realizar el abordaje, el tipo de instrumental que va a necesitar a priori y conociendo como esta la morfología del hueso. Este tipo de proyectos son en la actualidad unos de los que mas impacto tienen en impresión 3D.
Este desarrollo se está llevando a cabo desde hace algo más de 5 años, en parte porque el abaratamiento de costes ha propiciado que este material entre en los centros hospitalarios y, debido al empuje de estos servicios, se ha autogestionado esta potencialidad con el fin de mejorar la asistencia sanitaria.
En el otro lado de la moneda, se dan casos en los que los servicios contratan las piezas a desarrollar e implantar, bien por falta de medios o porque los medios requeridos son excesivamente caros o innovadores. Este es el caso de un enfermo de Salamanca, al que se le implantó en 2015 parte de la caja torácica con una pieza fabricada en 3D por parte de una empresa australiana.
Otra área de desarrollo que se esta dando en nuestros centros hospitalarios, esta relacionada con la formación de los médicos internos residentes. Aprovechando las sinergias del material, en algunos hospitales se están fabricando piezas que reproducen partes de la estructura ósea para que este tipo de personal pueda aprender sobre estas replicas antes de entrar en contacto directo con tejido y material humano.
El gran auge de las nuevas modalidades de radiología, ha dado como resultado que las imágenes que se obtienen para la reconstrucción de los modelos de las partes del cuerpo susceptibles de usar en la formación MIR sean de una realidad paralela a los órganos que replican, y puestas las bases, es relativamente fácil para los cirujanos de cualquier especialidad, desde cardiaca hasta ORL, presentar técnicas de simulación sin riesgo de complicaciones. Esto es especialmente útil cuando se trata con órganos complejos como el corazón o el cerebro.
Nuevas áreas de desarrollo
En la actualidad, el vertiginoso ritmo de la sociedad tecnológica, esta haciendo que áreas que hace apenas 5 años parecían ciencia ficción estén a punto de dar el paso a una sociedad de consumo que no deja de sorprenderse inicialmente, pero que, en paralelo, adopta naturalmente las innovaciones en su vida cotidiana. Los campos de investigación actuales mas importantes vienen de la mano de la medicina personalizada y del uso de materiales biocompatibles para su impresión.
En concreto, los estudios más representativos se han centrado en la medicina personalizada, que aboga por la adecuación de los medicamentos a cada paciente y va en contra de la actual fabricación en cantidades estandarizadas de la industria farmacéutica. Sin embargo, se ha demostrado que esto puede no ser lo óptimo a nivel poblacional. La tecnología 3D y la ingente cantidad de datos de los que se dispone en el ámbito sanitario, ha propiciado el desarrollo de algoritmos que permiten ajustar la dosis farmacológica de manera personalizada, y convertirla en datos imprimibles en 3D.
También se han desarrollado estudios en el ámbito de las prótesis pesonalizadas. Hasta ahora, las prótesis se habían abordado a través de materiales estándar que, en muchos casos, provocan rechazo. La posibilidad de hacer una pieza lo mas parecida a la realidad, supone un avance enorme para los pacientes con estas necesidades. Además y en otra vertiente, el abaratamiento de costes puede posibilitar llevar esta tecnología a zonas del mundo en conflicto, donde la inmediatez, la adaptación y la facilidad de fabricación pueden suponer una segunda oportunidad para la población.
Otro de los estudios se ha centrado en la impresión de células madre, ya que se ha logrado que un grupo de investigación de la universidad escocesa de Heriot-Watt consiga la impresión de un racimo de células madre, con la potencialidad que esto puede dar para una serie de patologías en las cuales estas células son la principal arma de ataque que tienen los clínicos. Estos avances se están investigando para el uso en el tratamiento de tumores hepáticos y de cerebro.
Por otra parte, la tecnología 3D junto con los nuevos descubrimientos relacionados con células madre, está permitiendo desarrollar una técnica de impresión de piel nueva de material biocompatible con el paciente, que evite el rechazo de tejido impreso desarrollado a partir de células madre inducidas. Este desarrollo se está llevando a cabo en la Universidad de Leiden, en Holanda. Estos avances son básicos para tratamientos donde el área a cubrir en grandes heridas no permite el uso del propio tejido y la impresión 3D se presenta como la tecnología que solventará esta situación en un par de años como máximo.
El futuro vendrá dado por el avance en tejido biocompatible, que dará solución a la réplica de órganos para las necesidades de trasplante a nivel mundial, como una de las grandes líneas a desarrollar. En esta área, el desarrollo de articulaciones directamente implantables permitirá evitar rechazos. Y esta es otra de las evoluciones a las que podría acercarse esta carrera tecnológica.
La próxima línea a traspasar se centrará en el área de biocompatibles, aunque en la actualidad contamos con el hándicap de la cantidad ingente de capacidad computacional para poder desarrollar los algoritmos y la investigación. No obstante, la informática cuántica será la gran aliada de la medicina en esta y otras áreas y las empresas ya están publicitando los primeros casos de usos.
