La impresión de huesos en 3D cada vez está más cerca

Un grupo de investigadores del MIT, dirigido por Markus Buehler, ha conseguido un nuevo y sensacional avance en el campo de la construcción de estructuras óseas gracias a la impresión en 3D. Este grupo de investigadores está experimentando con impresoras y un material sintético que emula en algunos aspectos al hueso. El objetivo a largo plazo es llegar a fabricar piezas óseas hechas a medida para cada paciente para después insertar esos “huesos” allá donde se deba reemplazar a los dañados, logrando resultados casi tan buenos como si el paciente tuviera un hueso natural en ese sitio.

Un rasgo clave del hueso, que ha sido difícil imitar en materiales sintéticos, es lo bien combinados y compenetrados que están en él dos ingredientes muy diferentes entre sí. Por un lado, el hueso está compuesto de colágeno, el cuál es demasiado blando y elástico para mantenerse firme ante el peso del cuerpo. Y por otro lado se encuentra la hidroxiapatita, dicho material si soporta el peso del cuerpo, pero es muy quebradiza y se rompe con facilidad ante golpes. Por lo tanto la forma idónea es la combinación de las moléculas de ambos materiales entre sí. Otro de los aspectos complicados es la jerarquización de las estructuras, las cuales están autoensambladas por medio de reacciones electroquímicas.

El equipo de investigación ha desarrollado un método que consigue solventar en gran medida esos obstáculos. Disponen de diseños optimizados por ordenador de polímeros blandos y rígidos dispuestos en patrones geométricos que replican los patrones propios de la naturaleza, además, cuentan con una impresora 3D que imprime usando como “tintas” dos polímeros a la vez. Gracias a todo ello, el equipo ha producido muestras de materiales sintéticos que tienen una conducta ante las fracturas similar a la del hueso.

El objetivo principal de la investigación es poder igualar las excelentes cualidades del hueso a estos materiales sintéticos. Aunque los patrones geométricos utilizados para esos materiales sintéticos por el grupo de Buehler están basados en los propios de materiales naturales como el hueso o el nácar, los investigadores también están trabajando con nuevos diseños que no existen en la naturaleza.

El hecho de poder imprimir huesos sintéticos iguales a los naturales, mediante impresoras 3D, permitiría fabricar piezas óseas capaces de reemplazar a las naturales en personas que lo necesiten, lo cual supone un avance increíble en el campo de la medicina.

PRODUCTOS HECHOS A LA MEDIDA PARA PERSONAS CON DISCAPACIDAD

Hace unos pocos años, Kersten Revalidatietechniek, un fabricante holandés de productos hechos a la medida para discapacitados, decidió expandir su negocio. Kresten ya estaba elaborando productos de alta calidad que le permitían a las personas con limitaciones a sus capacidades físicas disfrutar la vida al máximo. Por ejemplo, la compañía era famosa por adaptar automóviles para proporcionar a las personas con discapacidad la autonomía que un automóvil puede brindar.
Para expandir su línea de productos, la compañía deseaba empezar a fabricar almohadillas y colchones hechos a la medida para las personas con discapacidad, tanto para las sillas de ruedas como para las camas. Después de efectuar un estudio preliminar de la tecnología disponible para el proceso de diseño y producción, la compañía decidió adquirir un escáner 3D Artec L y empezó a trabajar.

Al implantar el equipo 3d en su proceso de producción consiguieron reducir costes y conseguir un sistema sencillo:
1. Un paciente se presenta a las instalaciones de Kresten, o uno de sus empleados se dirige a la casa del paciente.
2. Allí se utiliza una funda especial de colchón.

Colchón de aire especial para definir la forma

3. El paciente se recuesta o se sienta en el colchón y el aire es succionado. Esto deja la forma de la espalda del paciente en el colchón.
4. El colchón es escaneado con el escáner 3D Artec L y el modelo 3D es importando al software VX (desarrollado por ZW3D). Escanearlo toma menos de 5 minutos y el tiempo de post procesado es de aproximadamente 20 minutos para un colchón o 10 minutos para un cojín de asiento.

Procesado inicial de la malla

5. En el software, el campo de escaneo es convertido en un archivo tipo CAD y está listo para ser fresado.

Conversión en CAD

6. El modelo CAD es importado al software Eureka, el cual es usado para crear de manera automática un nicho sensible para la maquinaria de fresamiento.
7. El modelo es fresado por un robot Motoman (modelo – Es165N)

Brazo de mecanizado

8. Fresar el colchón hecho a la medida toma aproximada 1.5 horas.

Ejemplo de una silla adaptada

Ejemplo de un colchón adaptado

Actualmente este proceso es todavía más sencillo pues gracias al nuevo ARTEC STUDIO 9.2 se pueden conseguir una malla mecanizable en CNC de 3,4 o5 cinco ejes con lo que se evita la parametrización del modelo.
Ahora solo coges el escáner 3D EVA o , digitalizas la forma del colchón, la post-procesas y la envías a la fresadora.

Si quieres más información acude a www.aqequipos3d.com o llámanos.

LA TECNOLOGÍA 3D YA SE APLICA EN EL CAMPO DE LA CIRUGÍA

La tecnología 3D avanza imparable por cualquier campo artístico, científico o médico. El último invento es un escáner que emplea un sistema de digitalización mediante rayos X lo que permite escanear el cuerpo del paciente durante la cirugía teniendo una visión completa de la zona operada y minimizando los riesgos de la misma. Los cirujanos ya no tienen que depender de imágenes de baja calidad tomadas antes de la operación.

Imagen 3D de craneo: Imagen  xataca.com

Este escáner ya ha sido empleado por los cirujanos en el Royal National Orthopaedic Hospital (RNOH) en el noroeste de Londres para llevar a cabo operaciones complejas de la columna vertebral de manera más eficiente y segura. Gracias a la imagen 3D pueden ver la zona de la operación desde diferentes ángulos 3D y 2D, incluyendo imágenes detalladas de la columna y la estructura ósea.

El escáner de imágenes de O-Brazo de Medtronic es un tipo revolucionario de la máquina de rayos X que puede circular 360 grados alrededor de un paciente en tan sólo 13 segundos. Una vez que se obtienen las imágenes los cirujanos pueden utilizar el software de navegación de alta tecnología para insertar carpintería metálica en la columna vertebral de forma segura, lo que reduce significativamente el riesgo de lesiones a la médula espinal y los nervios.

El dispositivo es tan preciso que también reduce la posibilidad de que el cirujano tenga que ajustar la posición de los tornillos y varillas después de haber sido insertado.

Sr. Robert Lee, RNOH consultor ortopédico y cirujano de la columna, dijo: "Estamos encantados de poder contar con esta nueva tecnología para mejorar la atención a nuestros pacientes.
 "Es realmente es un gran avance en la tecnología médica pues hará las operaciones mucho más seguras y más fáciles. Los cirujanos serán capaces de determinar exactamente dónde poner los implantes quirúrgicos, tales como tornillos de metal, a lo largo de la columna vertebral, lo que proporciona mucha mayor precisión y seguridad.
'Ser capaz de realizar los procedimientos de esta manera permitirá en última instancia, reducir el tiempo necesario para la cirugía, especialmente para los procedimientos complejos - un beneficio adicional es que los pacientes requerirán menos tiempo bajo anestesia.”

Este no es el único caso. El nuevo escáner 3D de Philips ya ha instalado en un hospital de Ohio, en EEUU. El nuevo escáner destaca por su rapidez y precisión a la hora de tomar una imagen del cuerpo humano. Así, en menos de un minuto es capaz de obtener la imagen completa de un cuerpo humano.

Imagen de tronco digitalizada mediante escáner EVA-LITE

Así la tecnología 3D se asienta en campos como la medicina y la ortopedia. En estos campos los escáneres de ARTEC GROUP ya están siendo utilizados de manera continuada para realizar análisis anatómicos o antropométricos del paciente.
El escáner EVA ya se utiliza asiduamente en numerosas clínicas de estética para realizar simulaciones realistas de los resultados de los cambios estéticos