Los biomodelos de órganos fabricados por impresoras 3D se usan para la planificación quirúrgica, donde el profesional puede analizar diferentes técnicas quirúrgicas, disminuyendo el tiempo operatorio y minimizando complicaciones durante la cirugía
Marcelo Sader
Consultor en TI para el mercado veterinarior
NetVet Tecnologia para Veterinários
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Los últimos años han sido marcados por importantes avances en casi todos los campos de la tecnología. Los equipos de diagnóstico por imágenes se hicieron más precisos y accesibles, y las computadoras crecieron en capacidad de procesamiento y de almacenaje.
Los programas también han evolucionado significativamente, no sólo aquellos usados para administrar clínicas veterinarias, sino también aquellos que procesan imágenes, los de análisis de datos y los de comunicación con los clientes.
Este contexto ha ayudado en el desarrollo de una de las innovaciones tecnológicas más importantes en medicina veterinaria: la impresión tridimensional. Esta tecnología ha sido aplicada recientemente en ortopedia y cirugía, educación, entrenamiento, investigación y en el área de medicamentos; no obstante, sus perspectivas de uso en veterinaria son mucho más amplias.
La impresión 3D es un proceso de fabricación con plásticos o metales, que son depositados en capas para crear un objeto 3D a partir de un modelo digital. Este método de fabricación adictiva tiene la ventaja de que se pueden fabricar objetos con geometrías complejas, algo que sería imposible por métodos tradicionales de fabricación.
El proceso es relativamente simple: se obtienen imágenes a partir de, por ejemplo, una tomografía computarizada, resonancia magnética o ecografía 3D, que son procesados por programas específicos y que generan modelos tridimensionales con formato de archivos digitales. Estos archivos son enviados a la impresora 3D que finaliza el proceso con la fabricación de la pieza en algunos minutos.
Órtesis personalizadas
Las órtesis son aparatos externos que se usan para inmovilizar o ayudar en los movimientos de los miembros o de la columna vertebral. Los carros de apoyo pélvico usados en veterinaria son el ejemplo más común. Como existe una gran variación en el tamaño y tipo físico de cada animal, los veterinarios han comenzado a usar estas soluciones personalizadas (hechas a medida) a través de la impresión 3D.
Existe un aumento creciente del uso de este tipo de estrategias que, junto con la popularización de estos equipos y la evolución de los materiales, hace que haya caída de los costos. Además, abre un nicho de posibilidades de uso en veterinaria, como por ejemplo en ortopedia o fisioterapia.
Planificación quirúrgica
La tecnología 3D ha sido usada para imprimir biomodelos en materiales plásticos, usados por los cirujanos para planificar una cirugía de alta complejidad. Las piezas se construyen a partir de imágenes de tomografía que permiten un análisis criterioso y preciso de las estructuras óseas y de los grupos musculares adyacentes a la región de interés.
Con este análisis en mano, el cirujano realiza una planificación quirúrgica previa, evaluando diferentes técnicas quirúrgicas, seleccionando el implante más adecuado y definiendo su posición. De esta manera, es posible reducir el tiempo quirúrgico y minimizar las complicaciones durante el intraoperatorio.
En un artículo reciente publicado en Veterinary Surgery Journal 1, los autores describen la aplicación de la impresión tridimensional (3D) en cirugía bucal y analizan los beneficios de esta modalidad en la planificación quirúrgica, la formación de estudiantes y la educación del cliente. Los investigadores concluyeron que se trata de una herramienta excelente, pero señalan algunas limitaciones, como el tiempo necesario para producir el modelo 3D. Dependiendo del caso, el proceso de impresión tardaba entre 18 y 24 horas. En Brasil, el alto costo de los insumos representa un desafío aún mayor.
Implantes y prótesis
Otro beneficio de la impresión 3D es la producción de prótesis e implantes a medida para cada situación, considerando las características y dimensiones del paciente. El veterinario Rodrigo Rabello, máster en ciencias veterinarias en las áreas de anestesiología y cirugía de animales salvajes por la Universidad Federal de Uberlândia, fue uno de los primeros en utilizar la tecnología en animales salvajes.
Rabello se hizo conocido después de que el caso de Fred el jabota fuera objeto de un reportaje emitido en Fantástico en la Rede Globo 2 en 2014. Fred sufrió una pérdida total de su casco como consecuencia de la exposición a un incendio. Después de estabilizarla clínicamente, Rabello estudió las posibilidades, discutió el caso con sus colegas y se propuso el objetivo de fabricar un casco mediante impresión 3D. A partir de este primer caso con la jabota Fred, Rabello tuvo la oportunidad de mejorar la técnica, aplicándola a otros pacientes, como tucanes, loros y guacamayas.
A finales de 2018, la Dra. Michelle Oblak, del Ontario Veterinary College, ganó visibilidad mundial tras publicar detalles de la cirugía realizada para extirpar un osteosarcoma multilobular del cráneo de un perro salchicha 3. Se extirpó el tumor y se reemplazó la zona afectada con un implante de titanio.
En junio de 2020, Oblak publicó un artículo en BMC Veterinary Research 4, con el objetivo de consolidar un flujo de trabajo y definir un cronograma para la fabricación aditiva de implantes de titanio indicados en cirugía craneal. Según el autor, este es el primer artículo científico sobre el flujo de trabajo para la fabricación de aditivos metálicos para craneoplastia en medicina veterinaria.
Bioimpresión 3D
El concepto de bioimpresión se puede definir como el uso de células y otros productos biológicos en la impresión apilada para ensamblar tejidos y órganos mediante la deposición de capas asistida por computadora.
La ingeniería de tejidos es un campo emergente en el que la ciencia de los materiales y la biología celular contribuyen a hacer posible la implantación de tejidos biofabricados en medicina regenerativa. El objetivo final de la bioimpresión es recapitular el proceso natural de formación de tejido por parte de las células para ensamblar estructuras sintéticas que sean capaces de imitar el microambiente natural del tejido.
Esta técnica se ha estudiado con el objetivo de favorecer la regeneración de tejidos y se están realizando varios estudios centrados en tejidos como el cartílago articular, los tendones y los tejidos musculares y óseos. Se trata de un área de investigación relativamente nueva y prometedora, y se espera un gran crecimiento en los próximos años.
Impresión de órganos
Los avances en el campo de la bioimpresión han motivado a los investigadores a explorar la posibilidad de imprimir órganos vivos diseñados. Un nuevo campo de investigación se muestra prometedor: la ingeniería de tejidos. Varios institutos de investigación de todo el mundo ya están trabajando en esta área, lo que ofrece esperanzas de cerrar la brecha entre la escasez de órganos y las necesidades de trasplantes. Sin embargo, la construcción de órganos vascularizados tridimensionales (3D) sigue siendo la principal barrera tecnológica a superar.
En un artículo reciente publicado en la revista Advanced Healthcare Materials 5, Guifang Gao, investigador de la Universidad Tecnológica de Wuhan, junto con científicos de universidades de Alemania y Estados Unidos, presentan una visión general de los enfoques, desafíos y tendencias actuales de la bioimpresión. fabricar órganos vivos.
La tecnología seguirá impulsando avances significativos en el área de la salud, sacando a los veterinarios de su zona de confort, obligándonos a reflexionar sobre estas desafiantes posibilidades y sus implicaciones éticas.
Referencias
01-WINER, J. N. ; VERSTRAETE, F. J. M. ; CISSELL, D. D. ; LUCERO, S. ; ATHANASIOU, K. A. ; ARZI, B. The application of 3-dimensional printing for preoperative planning in oral and maxillofacial surgery in dogs and cats. Veterinary Surgery, v. 46, n. 7, p. 942-951, 2017. doi: 10.1111/vsu.12683.
02-G1. Jabuti recebe prótese de casco feita em impressora 3D após incêndio. G1, 2015. Disponível em: <http://g1.globo.com/fantastico/noticia/2015/07/jabuti-recebe-protese-de-casco-feita-em-impressora-3d-apos-incendio.html>. Acesso em 12 de agosto de 2020.
03-UNIVERSITY OF GUELPH. 3-D printing research opens new possibilities for cancer surgeries, Ontario Veterinary College, 2018. Disponível em: <https://news.uoguelph.ca/2018/09/3d-printing-research-opens-new-possibilities-for-cancer-surgeries/#:~:text=When%20the%20Ontario%20Veterinary%20College%27s,new%20breakthrough%20in%20cancer%20research>. Acesso em 12 de agosto de 2020.
04-JAMES, J. ; OBLAK, M. L. ; ZUR LINDEN, A. R. ; JAMES, F. M. K. ; PHILLIPS, J. ; PARKES, M. Schedule feasibility and workflow for additive manufacturing of titanium plates for cranioplasty in canine skull tumors. BMC Veterinary Research, v. 16, n. 180, p. 1-8, 2020. doi: 10.1186/s12917-020-02343-1.
5-GAO, G. ; HUANG, Y. ; SCHILLING, A. F. HUBBELL, K. ; CUI, X. Organ bioprinting: are we there yet? Advanced Healthcare Materials, v. 7, n. 1, 2018. doi: 10.1002/adhm.201701018.
