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Preguntas frecuentes sobre bioréplicas

Medicina personalizada por impresión 3

Que es una bioreplica?

La bioreplica es la reproducción exacta de una parte de un organismo vivo.
Las bioreplicas también reciben el nombre de réplicas anatómicas, impresiones 3d médica o modelos anatómicos, todas estas definiciones se utilizan para designar las copias reales a escala 1:1 de una parte del cuerpo.
Son objetos sólidos que representan una reproducción exacta y tridimensional de una zona determinada.

De qué material están hechas las bioreplicas o réplicas anatómicas:

En teoría se podrían realizar casi en cualquier material dependiendo del uso o la finalidad que van a tener;
como en la mayoría de los casos son utilizadas para programar o preparar cirugías se suele utilizar el material con el que es más fácil y económico elaborarlas;
Estos son diferentes tipos de plásticos que pueden ser de origen mineral o vegetal.
Aunque recientemente en la práctica médica se han comenzado a utilizar materiales biológicos con el fin de poder ser implantados para sustituir partes dañadas de la anatomía.

Como se fabrican las impresiones 3d anatómicas:

Las reproducciones tridimensionales de partes del cuerpo se han fabricado históricamente utilizando diferentes sistemas de moldes. Aunque con la llegada de las impresoras 3d el campo de la reproducción tridimensional ha experimentado un progreso significativo.

Cómo funciona una impresora 3d:

Existen múltiples métodos de impresión tridimensional y su funcionamiento depende del tipo de material que deseamos utilizar para obtener la reproducción anatómica.
Uno de los métodos más extendido para la obtención de duplicados reales de partes del cuerpo es mediante un proceso de modelado por deposición fundida (MDF); Los acrónimos en inglés más empleados son FDM (Fused deposition modeling) o FFF (Fused Filament Fabrication). Las impresoras de extrusión funcionan calentando un material sólido para posteriormente depositarlo a través de una boquilla en forma de filamento viscoso que se solidifica al reducir su temperatura tras salir de la impresora.
El sólido se obtiene al repetir el proceso en múltiples capas o estratos.

Otros métodos de impresión 3d comúnmente utilizados son:

El “SLS”: Acrónimo de Selective laser sintering en el que un láser solidifica diferentes estratos de un polvo depositado.

Polyjet: Funcionan esparciendo partículas de fotopolímero mientras un luz ultravioleta incide sobre ella haciendo que se solidifiquen. Un de las mayores ventaja que presenta esta tecnología es la de realizar impresiones en una amplia gama de colores al mismo tiempo.

SLA: También llamada estereolitografía. En este caso la impresión 3d se produce gracias a una laser que se encarga de solidificar capas de una resina depositada de manera progresiva.

Que materiales se utilizan comúnmente en la impresión 3d medica:

Al margen de las bioreplicas anatómicas de materiales biológicos, los más frecuentemente utilizados para las reproducciones médicas reales son 2 tipos de plásticos:

“PLA”: EL Poliácido Láctico es un polímero formado por moléculas de ácido láctico. Es de origen vegetal y se obtiene a partir del almidón del maíz, la yuca o la caña de azúcar. Su punto de fusión se encuentra alrededor de los 200 ºC . Este material es más fácil de modelar y generalmente permite obtener reproducciones más precisas con más facilidad.

“ABS”: El acrilonitrilo butadieno estireno es un derivado del petróleo y su punto de fusión está por encima de los 220ºC, por lo tanto es más difícil de modelar, aunque presenta ciertas ventajas sobre el PLA ya que produce un plástico más resistente a los agentes externos como el agua y temperatura elevada.

Desde donde se generan las bioreplicas ?

El proceso de creación de una réplica anatómica comienza con la adquisición de las imágenes médicas en forma de archivos con formato DICOM, cuyas siglas representan Digital Imaging and Communication in Medicine. Representan un estándar aceptado en todo el mundo para el intercambio de imágenes médicas.
Estos archivos DICOM incorporan una imagen en escala de grises que posteriormente será fácilmente interpretable y manejable por los diferentes sistemas informáticos que soportan dicho formato.

Qué tipo de archivos imágenes DICOM nos sirven para crear impresiones 3d anatómicas?

No se pueden realizar reproducciones tridimensionales a partir de cualquier archivo DICOM. Tan solo aquellos generados a partir de dispositivos informatizados capaces de generar una imagen tridimensional a partir de una secuencia de cortes o estratos obtenidos del estudio del paciente.

Qué pruebas diagnósticas se usan para la realización de los modelos anatómicos?

Los que más frecuentemente se utilizan son los estudios de RNM o Resonancia Nuclear Magnética y TAC o Tomografía Axial Computerizada. Aunque otros sistema de adquisición de imágenes estratificadas pueden servir igualmente.
Estos dispositivos son capaces de generar un conjunto de archivos DICOM que posteriormente la computadora ordenara para obtener una representación volumétrica del cuerpo del paciente.

Qué prueba diagnóstica es mejor para la obtención de réplicas anatómicas?

Entre las dos pruebas más comúnmente utilizadas en la práctica médica (RNM y TAC), resulta más sencilla y exacta la obtención de réplicas a partir de secuencias de TAC ya que las imágenes generadas presentan generalmente un mayor contraste entre los tejidos y los límites suelen ser más precisos; en especial aquellas que corresponden al estudio de los huesos y articulaciones, que muestran mayor contraste y límites mejor definido en relación al tejido que los rodea.
Además las imágenes TAC presentan una ventaja añadida sobre las imágenes de RNM y es que las primeras se pueden y suelen obtener en cortes de 0.625 mm mientras que los de RNM como mínimo presentan un espesor de 2mm. Por lo tanto las bioreplicas fabricadas a partir de estudios de TAC mostraran de 3 a 4 veces más definición que las de RNM.
La RNM presenta ventajas sobre la TAC sólo en ciertos casos de tumores sólidos, en los que por la naturaleza diferencial del tejido del tumor con respecto al tejido huésped, existe una contraste en las imágenes producidas en estos casos es especialmente importante la interpretación de las imágenes para saber diferenciar entre tejido sano, el patológico y el frecuente edema asociado a la lesión.

Las bioréplicas obtenidas mediante la impresión 3d son totalmente exactas?

Si y No, es decir el grado de exactitud del modelo creado dependerá en gran medida de la definición con la que hayamos obtenidos las imágenes, es decir con el grosor de los cortes de la TAC y la RNM.
Considerando el espesor del corte más comúnmente utilizado en el TAC y en el caso de las imágenes del esqueleto se puede decir que los duplicados generados son absolutamente exactos en términos de forma y tamaño, aunque no tanto desde el punto de vista de la textura.
Dado que en la práctica médica lo importante son la forma, localización y tamaño de las lesiones, se puede decir que estas imágenes tienen la exactitud suficiente para resultar útiles en diferentes campos de la medicina.

Limitaciones de las reproducciones anatómicas:

Las reproducciones anatómicas se crean a partir de imágenes tomadas con diferentes técnicas diagnósticas, en ocasiones se producen artefactos debidos a implantes metálicos que producen destellos e interfieren en la visualización de las estructuras anatómicas cercanas.
En las imágenes de TAC los procesos degenerativos muy avanzados generan osteofitos con una densidad ósea mayor que el resto del hueso que nos interesa visualizar pudiendo interferir en la obtención de una bioreplica fiable. Del mismo modo los pinzamientos articulares significativos pueden difuminar los límites entre los huesos. Además en los casos de fracturas conminutas, los fragmentos pequeños pueden obstaculizar la correcta interpretación de la fractura y poder visualizar con mayor claridad los fragmentos de mayor tamaño e interés para la posterior programación del tratamiento.
Mediante las técnicas de postprocesado en la mayoría de las ocasiones se consigue eliminar los artefactos y resaltar aquellos aspectos que puedan resultar de mayor utilidad al profesional que va a emplear nuestras réplicas anatómicas.