La simulación virtual y la impresión 3D se consolidan en el Hospital Sant Joan de Déu

La simulación virtual y la impresión en 3D están cada vez más presentes en el mundo de la salud. El Hospital Sant Joan de Déu Barcelona fue el primer centro del mundo en utilizar la tecnología 3D para planificar una cirugía oncológica en un paciente pediátrico, hace cinco años. Ahora el centro da un paso más en la implantación de esta tecnología creando la Unidad de 3D, encargada de canalizar y evaluar las demandas de planificación quirúrgica, investigación, prototipado y simulación con modelos en 3D que realizan los profesionales del Hospital.

Tradicionalmente, los cirujanos que debían llevar a cabo una operación disponían de imágenes escaneadas del órgano enfermo para planificar la intervención. Desde hace unos años, los avances tecnológicos han hecho posible que puedan disponer de una simulación virtual de las partes anatómicas implicadas en la intervención, y, en el supuesto de que sea necesario, de una copia en 3D de medida real e impresa en un material de textura parecida al órgano que les permite simular la intervención tantas veces como quieran antes de entrar al quirófano y disponer de herramientas de apoyo a medida de cada paciente para guiar los pasos durante una intervención.

La Unidad de 3D del Hospital Sant Joan de Déu tiene una organización multidisciplinar y da cobertura a todos los servicios del centro, canalizando las demandas de planificación 3D que hacen los profesionales del Hospital. Una comisión integrada por profesionales de diferentes ámbitos, como por ejemplo, médicos, radiólogos e ingenieros, recibe las demandas de los profesionales y las evalúa.

El centro dispone actualmente de dos impresoras 3D o de fabricación aditiva: una impresora PolyJet que permite hacer copias con materiales flexibles, transparentes, solubles y bio compatibles, gracias a la donación de la Fundación Privada MAR, y una impresora FDM, la SIGMA R19, de modelado por deposición fundida, gracias a la donación de la Fundació CIM de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Ahora, en el Hospital Sant Joan de Déu, la simulación virtual y la impresión 3D ya no se usan sólo para planificar intervenciones muy complejas, sino también para crear prótesis personalizadas, fabricar herramientas quirúrgicas adaptadas al paciente y hacer prácticas de simulación en actividades docentes.

En el ámbito de la investigación, cirujanos, radiólogos, ingenieros e investigadores del Hospital participan en un proyecto europeo (FEDER) con un consorcio de diez entidades muy reconocidas en fabricación aditiva en el mundo de la salud que está liderado por la Fundación CIM-UPC. Este proyecto pretende mejorar los sistemas de fabricación aditiva y bioimpresión en el campo de la cirugía crítica, reconstructiva y regenerativa.

Beneficios del 3D

Según Arnau Valls, ingeniero de la Dirección de Innovación e Investigación del Hospital Sant Joan de Déu, en estos años de actividad el Hospital ha podido constatar los muchos beneficios que tiene la planificación en 3D.

Gracias a la simulación virtual y la impresión tridimensional, los cirujanos pueden planificar la intervención de una manera muy detallada, y esto les permite estudiar y actuar con precisión, y prever y reducir las posibles complicaciones de la cirugía.

Además, "el 3D comporta una mayor eficiencia y eficacia porque permite acortar la duración de la intervención y esto, una vez más, repercute en el paciente, puesto que recibe menos anestesia. En cuanto a costes, empiezan a publicarse estudios de coste-efectividad en los cuales ya se demuestran los beneficios económicos cuando se planifica la intervención en 3D en determinadas patologías”, añade Arnau Valls.

Una ayuda para la extirpación de tumores muy complejos

Fue el primer ámbito en que se usó la impresión en 3D en el Hospital Sant Joan de Déu. El equipo del Servicio de Cirugía del Hospital, con el apoyo de la Fundación CIM-UPC, usó por primera vez en el mundo una impresión en 3D para planificar la extirpación de un tumor de gran complejidad en un paciente pediátrico. El paciente, un niño de cinco años, presentaba un neuroblastoma, un tumor extremadamente agresivo que se forma en el tejido nervioso y que resulta muy difícil de extirpar porque rodea vasos sanguíneos.

Liderado por el cirujano Lucas Krauel, se decidió hacer una copia en 3D del tumor y de los órganos y vasos implicados para analizar detenidamente cuál era la manera más efectiva de abordarlo y extirparlo sin poner en peligro la vida del paciente, y ensayarla una y otra vez antes de la intervención identificando las relaciones anatómicas del tumor, vasos y órganos de alrededor. El niño fue, finalmente, intervenido y la operación resultó un éxito. Desde entonces, el 3D se ha usado en cerca de un centenar de las cirugías llevadas a cabo desde el año 2017 y se ha ido extendiendo a otras especialidades del Hospital.

El 3D para corregir deformidades faciales

En el ámbito de la cirugía maxilofacial y ortognática, los cirujanos no tan sólo planifican las complejas y delicadas intervenciones que llevan a cabo para corregir las deformidades faciales que presentan algunos niños, sino que, incluso, crean las herramientas quirúrgicas necesarias para hacerlo. Gracias a la cirugía virtual en 3D, el cirujano Josep Rubio estudia, muchos días antes de entrar a quirófano, cuál es, de las posibles intervenciones, la más adecuada en cada caso; en las deformidades muy severas que requieren distracciones, es decir, hacer un corte al hueso para alargarlo día a día con la ayuda de un aparato, crear guías de corte con 3D adaptadas a la fisonomía del paciente para efectuar el corte en el lugar exacto.

El uso del 3D también resulta útil para diseñar qué medida exacta tiene que tener el aparato que se colocará al niño para alargar el hueso, puesto que permite hacer una réplica y probarlo una y otra vez sobre una copia en 3D del cráneo del paciente. En los últimos cuatros años la Unidad de Cirugía Maxilofacial empleó el 3D en la planificación y realización de más de 100 intervenciones.

Un recurso muy útil para las reconstrucciones craneales

En el campo de la neurocirugía, el 3D resulta extremadamente útil para planificar en detalle las intervenciones antes de entrar a quirófano, y también, para crear algunas de las herramientas quirúrgicas que se necesitan y, incluso, implantes hechos a medida que, de este modo, se adaptan perfectamente al paciente.

El equipo de neurocirugía recurre al 3D para planificar las operaciones destinadas a corregir deformidades craneales. Es el caso, por ejemplo, de las craneosinostosis, una enfermedad que se produce cuando la cabeza crece y se desarrolla de manera anormal debido a un cierre precoz de las suturas de los diferentes huesos que forman el cráneo.

“Esta patología crea asimetrías y para corregirlas tenemos que reconstruir el cráneo desmontando una parte. Gracias al 3D, conseguimos una copia del cráneo sobre la que planificamos, antes de la intervención, qué haremos, y unas guías de corte que nos ayudan a guiarnos durante la cirugía y que nos permiten ganar mucha precisión”, explica Mariana Alamar. La neurocirujana indica que también recurren al 3D en el caso de las craneotomías descompresivas o craneoplastias en que no disponen de material óseo del paciente para corregir un defecto o deformidad craneal. En estos casos, crean una copia en 3D con materiales como plástico poroso o titanio. A lo largo del año 2017, el Servicio de Neurocirugía usó el 3D en unas quince operaciones.

Un modelo en 3D para la reconstrucción de una oreja

Los cirujanos plásticos también han visto muchas posibilidades en el 3D. El cirujano Francisco Parri, experto en corregir la microtia o malformación congénita que hace que algunos niños nazcan con una oreja subdesarrollada, la usa para crear una copia espejo en 3D de la oreja sana que le servirá de guía para reconstruir la afectada. Con la copia en 3D –hasta ahora usaban una copia plana– los cirujanos ganan mucha precisión en la reconstrucción de la oreja, una operación muy difícil dada la multitud de relieves y pliegues que presenta este órgano.

Una herramienta con muchas posibilidades

Actualmente, el Hospital Sant Joan de Déu usa impresiones en 3D para planificar intervenciones quirúrgicas extremadamente complejas, crear guías de corte o herramientas quirúrgicas, diseñar prótesis e implantes personalizados, y hacer prácticas en el marco de actividades docentes y de simulación.

La mayoría de las intervenciones se están llevando a cabo en los ámbitos de la cirugía maxilofacial, la cirugía oncológica, la neurocirugía, la traumatología, la cardiología y la cirugía plástica. Otras especialidades están empezando a probar el 3D como apoyo a su práctica clínica diaria en operaciones complejas. Este es el caso, por ejemplo, del Servicio de Odontología y Ortodoncia del Hospital Sant Joan de Déu.​