Fabrican implantes craneales con tecnología 3D
Boletín de prensa
078/2015
México, DF. 12 de enero de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Hasta hoy, la fabricación de implantes craneales se ha realizado en forma manual, mediante un proceso que requiere de 12 a 16 semanas. Ahora, gracias al uso de tecnología de punta y diseños de manufactura aditiva desarrollados por investigadores mexicanos, es posible acortar el proceso de producción a solo un par de semanas y, en algunos casos, a menos de 15 horas.
Las tecnologías de manufactura aditiva (conocidas también como impresión 3D o prototipado rápido), han hecho posible el diseño y fabricación de implantes craneales de exactitud milimétrica, un factor importante al considerar las complejas geometrías del cuerpo humano.
El líder del proyecto de esta investigación es el doctor Leopoldo Ruiz Huerta, adscrito al Laboratorio Nacional de Manufactura Aditiva, Digitalización 3D y Tomografía Computarizada (Madit) perteneciente al Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
"La rapidez con la que logramos producir el implante beneficia al paciente pero, además, comprobamos que con este procedimiento también se obtiene un mejor ajuste cuando se coloca en el cráneo de las personas. De esta forma, se minimiza el uso de tornillos, placas o un acrílico especial para rellenar cuando queda holgado", precisó el académico.
Además de un procedimiento más rápido y fabricación con mayor exactitud, también lograron mantener el mismo costo, lo que beneficiará a un gran número de pacientes.
En Madit se cuenta con equipamiento de vanguardia tecnológica que permite generar moldes para implantes, lo cual reduce el tiempo para que el resultado final sea colocado pronto dentro del cuerpo humano. El proceso de construcción de los moldes es capa por capa, es decir aditivo, y la tecnología se denomina Modelado por Deposición Fundida (FDM, por sus siglas en inglés).
"Es como cuando a un niño se le pone a colorear, lo primero que dibuja es el contorno y después rellena el interior, eso mismo hace la máquina, pero en lugar de lápiz de color utiliza un hilo de material termoplástico, tan fino como el cabello o tan grueso como un milímetro. La máquina cuenta con un programa que delimita el área y forma el molde para el implante capa por capa", informó el especialista.
En 2013, académicos de la UNAM iniciaron trabajos conjuntos con la Unidad de Prótesis Maxilofacial del Servicio de Oncología del Hospital General de México Dr. Eduardo Liceaga, de la Secretaría de Salud. Como resultado de estos trabajos se produjeron prótesis cranomaxilofaciales, es decir, implantes para cubrir necesidades desde el cuello hasta la punta de la cabeza.
El doctor Ruiz Huerta explicó que hay personas que como consecuencia al tratamiento contra el cáncer, pueden requerir de un implante, aunque aclaró que casos de personas con traumatismos en la cabeza también son candidatos. "Quien decide la aplicación médica son los cirujanos del Hospital General de México", puntualizó.
El caso más complicado que han tenido fue originado por el tratamiento de un tumor maligno que creció entre el cerebro y el aparato respiratorio (neuroestesioblastoma). Al paciente le tuvieron que producir un implante de la mitad de la frente, la nariz y las órbitas oculares.
El viejo proceso
El académico comentó que desde 1987 el Hospital General de México realizaba estos implantes craneales pero la técnica empleada requería de una gran cantidad de actividades de diseño manual. Primero sacaban una tomografía, posteriormente la enviaban a un taller donde hacían una representación de la lesión con cera, con la que luego se hacía un molde en yeso y se derretía la cera para ser eliminada.
A partir de allí se colocaba el polimetilmetacrilato (PMMA), un material que el hospital ha venido trabajando desde hace tres décadas. El PMMA es una resina que, incluso, se usa en el área dental. Después, la pieza pasaba a un proceso de endurecimiento (curado o polimerizado) para posteriormente obtener el implante. El procedimiento manual requiere de entre 12 y 15 semanas dependiendo de la disponibilidad de la información y materiales.
Innovación: más rápido y exacto
"Nosotros vimos un área de oportunidad y decidimos participar en este proyecto, la diferencia es el proceso de producción del molde con el uso de tecnología de punta. A partir de la tomografía, vemos la lesión y desarrollamos un diseño computarizado. Posteriormente delineamos los moldes aplicando técnicas de ingeniería, después agregamos el PMMA (la resina) y realizamos la polimerización del implante. Logramos simplificar el proceso porque producimos de manera directa el molde", aseguró Ruiz Huerta, quien es doctor en Ingeniería Mecánica.
La ventaja de usar PMMA es que este material permite monitorear el tratamiento oncológico a través de la visualización de rayos X. En cambio, las placas que se realizan con titanio limitan esta posibilidad. La segunda ventaja es el costo: en referencia únicamente de materiales, la cantidad de PMMA que se requiere tiene un costo de 35 dólares (515 pesos, aproximadamente) y la de titanio aproximadamente 800 libras esterlinas (18 mil 400 pesos, aproximadamente).
El equipo con que cuenta el Madit también tiene aplicaciones en el área automotriz, farmacéutica, aeronáutica y la industria del papel, por citar solamente algunas. Este laboratorio permite dar servicio externo a quienes lo requieran. Por ejemplo, representantes de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ) están por firmar un convenio de colaboración para que los investigadores de esa casa de estudios puedan ser usuarios de la tecnología instalada en la UNAM.
"Este trabajo nos deja la satisfacción de colocar la ciencia y la tecnología para que tengamos mejores condiciones de salud", concluyó el doctor Leopoldo Ruiz Huerta.
MM/AT/LR/078/2015
Versión en línea aquí.