Laboratorios de modelado anatómico tridimensional Panorama general

Innovaciones en impresión 3D y la atención al paciente

Las personas que se someten a cirugías nuevas, poco comunes o complejas en Mayo Clinic pueden beneficiarse del acceso a la experiencia de la clínica en modelos anatómicos tridimensionales. Esta tecnología colabora con la planificación quirúrgica, la educación del paciente y la educación médica.

Los laboratorios de modelado anatómico tridimensional del Departamento de Radiología utilizan la impresión tridimensional para ayudar a los médicos a adaptar el tratamiento de adultos y niños en función de su anatomía exacta. Los estudios que figuran en revistas médicas revisadas por colegas muestran que el uso de modelos impresos tridimensionales mejora los resultados quirúrgicos.

Los laboratorios de modelado anatómico están disponibles en los centros médicos de la clínica en Arizona, Florida y Minnesota. Mayo Clinic es líder en el movimiento que lleva esta tecnología a los hospitales para el beneficio de todas las personas.

La impresión en 3D de la anatomía del paciente ayuda a la planificación quirúrgica

Michael Slag, paciente quirúrgico: La zona negra es el tumor. La zona blanca son las costillas alrededor del tumor.

Narrador: Michael Slag se quedó estupefacto con el tumor. En realidad, es un modelo impreso en 3D del tumor que crece en la parte superior de su pulmón derecho. Un cirujano de Mayo Clinic lo extirpó durante una intervención de invasión mínima. Apenas tres días después, Michael salió a casa.

Sr. Slag: Es increíble. La primera noche después de la cirugía, ya pude caminar.

Narrador: Es increíble cómo este modelo en 3D lo salvó de lo que muy seguramente habría sido una operación mucho más invasiva, con bastante tiempo de recuperación y dolor.

Sr. Slag: Estoy seguro de que si me hubieran abierto el pecho, probablemente habría estado en la Unidad de Cuidados Intensivos y la experiencia habría sido muy diferente.

Dra. Jane Matsumoto, radióloga, Mayo Clinic: Este tumor está asentado justamente en el plexo braquial.

Narrador: Era un tipo de cáncer de pulmón que se conoce como tumor de Pancoast y es tan infrecuente que Mayo Clinic solo ha visto 60 casos en los últimos 20 años.

Dra. Shanda Blackmon, cirujana torácica, Mayo Clinic: A menudo, un cirujano plástico, un cirujano ortopédico, un cirujano vascular y yo trabajamos juntos en la resección de un tumor de Pancoast. Ante esta situación, no hay nada mejor que contar con un modelo para que todo el equipo se reúna y planifique el caso.

Narrador: La cirujana torácica Dra. Shanda Blackmon dice que el modelo en 3D ayudó a eliminar sorpresas porque permitió al equipo ver con exactitud cómo este gran tumor de Michael se envolvía alrededor de varios nervios y vasos sanguíneos fundamentales.

Dra. Blackmon: Obviamente, todo tumor es diferente y siempre está en un lugar distinto.

Narrador: Le llevó casi 70 horas a una impresora en 3D de alta tecnología crear el modelo

Dra. Matsumoto: del plexo braquial.

Narrador: Pero antes de eso, los radiólogos pasaron muchas horas incorporando imágenes de la resonancia magnéticade la tomografía computarizada y un sofisticado software de computación para crear un modelo virtual de la anatomía de Michael.

Dra. Matsumoto: Esas son las raíces nerviosas que salen de la columna cervical y

Narrator: están codificadas por colores según cada tipo específico de tejido.

Dra. Matsumoto: Aquí se pueden ver las venas, la aorta, la arteria pulmonar y el plexo braquial... el tumor está allí arriba.

Narrador: La radióloga Dra. Jane Matsumoto es codirectora del laboratorio de Mayo Clinic para modelos anatómicos en 3D.

Dra. Matsumoto: El departamento de radiología está compuesto por unas 170 personas que son expertas en áreas muy especializadas de huesos, pulmones y nervios. Tenemos la capacidad de atraer a todas esas personas a una sola área para que trabajen juntas y creen esto.

Narrador: Es la tecnología que emplean los cirujanos en casos complejos de ortopedia, reparación cardíaca y vascular, pediatría y otras especialidades. Aparte de una recuperación más rápida, el método de menos invasión y menos cortes tranquilizó a Michael por otra razón. Es que además de ser el paciente, también es endocrinólogo y realiza ciertos procedimientos médicos delicados.

Sr. Slag: La zona gris clara es el plexo braquial, que es un complejo conjunto de nervios que recorren el brazo. Saber que tenía más probabilidades de que mi mano fuese funcional, comparado con un brazo que no iba a hacer mucho, me tranquilizó enormemente.

Cómo funciona

Los modelos anatómicos tridimensionales precisos se basan en los resultados de los procedimientos por imágenes que se realizan a las personas, como las tomografías computarizadas o las resonancias magnéticas. Antes de imprimir un modelo tridimensional, los radiólogos procesan las exploraciones con un software sofisticado para crear primero un modelo virtual con codificación por color para cada tipo de tejido. A continuación, se utilizan una o más tecnologías de impresión para imprimir, capa por capa, un modelo tridimensional en tamaño real de la anatomía del paciente.

La tecnología de inyección de la impresora utiliza luz ultravioleta para endurecer capas finas de resina líquida a medida que construye la estructura de una capa a la vez. La mayoría de los modelos se imprimen en plástico. A veces se hacen de materiales flexibles para que los cirujanos puedan practicar una técnica quirúrgica en un modelo más realista.

Aplicación de tecnología para personalizar el tratamiento

Impresión en 3D de cabeza y cuello para reconstrucción

Dr. Jonathan M. Morris, Radiología, Mayo Clinic: Realmente no hay ningún otro sistema hospitalario que haya creado tanta infraestructura en torno a la impresión en 3D como Mayo Clinic. Hemos realizado muchos estudios sobre el cáncer de cabeza y cuello, las impresiones en 3D y cómo se complementan. Algunos de esos estudios permiten comprender mejor la anatomía específica del paciente antes de entrar al quirófano. Con un plan virtual para la cirugía específica del paciente y guías para hacer las incisiones, podemos reducir la duración de la cirugía hasta 2 horas, lo que significa menos tiempo de anestesia para el paciente. Además, obtenemos mejores resultados gracias a todo el diseño hecho con antelación.

Hemos creado una especialidad llamada fabricación en el lugar de atención médica. Los médicos fabrican todo dentro del hospital, de modo que no hace falta transformar nada. Pasamos sin ningún problema desde la tomografía computarizada hasta el modelo tridimensional de un cáncer complejo en cualquier área del cuerpo, pero especialmente en la cabeza y el cuello. En un solo lugar, combinamos la cirugía, la ingeniería biomédica y la radiología para no solamente crear los modelos impresos en 3D, sino también planificar virtualmente la cirugía.

Las imágenes de la anatomía del paciente y del tumor sumadas a la vascularización nos permiten crear impresiones tridimensionales y en tamaño real que entregamos al cirujano como una especie de mapa.

Dr. Daniel L. Price, Otorrinolaringología, Mayo Clinic: Todos estamos habituados a ver imágenes bidimensionales de los pacientes en tomografías computarizadas y resonancias magnéticas. El modelo en 3D toma esa imagen en 2D y la convierte en algo que puedes sostener con tus manos para realmente entender la anatomía del paciente. Tener guías hechas a medida de la mandíbula y del hueso que se va a extraer de otra parte del cuerpo permite reconstruirlos para que el contacto entre ellos sea perfecto y se obtenga una apariencia similar a la que había antes del diagnóstico de cáncer.

Pero hay que realmente lograr que salga perfecto la primera vez. Tenemos la oportunidad de practicar, planificar y perfeccionarlo en una computadora, antes de entrar al quirófano. Sabemos que los pacientes tienen menos complicaciones a largo plazo cuando utilizamos modelos en 3D. Hay menos probabilidades de que se rompa una placa, que se produzca una fractura ósea o que haya falta de consolidación al utilizar modelos en 3D.

Dr. Morris: Otra ventaja es el consentimiento del paciente. Cuando el paciente puede sostener con sus manos su propio cráneo, su mandíbula o su tumor, ese modelo sirve como conducto para la comunicación. Mayo Clinic cuenta con un equipo multidisciplinario integrado. En lugar de que solo los cirujanos y los neurorradiólogos se reúnan para analizar los casos, ahora dentro del mismo equipo de atención médica tenemos cirujanos, neurorradiólogos, ingenieros biomédicos e impresiones en 3D.

Dr. Price: Nos destacamos por brindar atención médica compleja. Creo que allí es donde realmente interviene la eficiencia y la experiencia de todos nuestros colegas a fin de tratar a estos pacientes con casos complejos.

En Mayo Clinic, radiólogos y cirujanos forman un equipo para descubrir cada detalle posible sobre casos complejos, antes de la operación. El uso de modelos virtuales y modelos impresos en 3D puede implicar que los pacientes experimenten menos dolor, tengan hospitalizaciones más cortas y recuperaciones más rápidas.

La impresión tridimensional puede ser un instrumento valioso para los cirujanos, que pueden utilizar un modelo anatómico tridimensional específico de un paciente para explicar, planificar o incluso practicar la cirugía. Durante la fase de preparación digital antes de la impresión, los médicos pueden utilizar las imágenes para la planificación quirúrgica virtual. Después de la impresión, poder sostener el modelo anatómico antes de comenzar la cirugía puede ayudar a comprender las anomalías anatómicas u obtener información adicional que puede cambiar el enfoque quirúrgico.

La historia de Isaac García: Tratamiento del cáncer óseo en Mayo Clinic

Sarah García, esposa de Isaac: Isaac es una persona llena de energía y le encanta hacer actividades con sus hijos. Le encanta pasar tiempo al aire libre. Es muy aventurero y exuda entusiasmo. Creo que, en parte, me enamoré de él por eso.

Isaac García, superviviente de cáncer y paciente de Mayo Clinic: Soy Isaac García. Tengo 38 años y vivo en Río Rancho, Nuevo México. Estoy casado con Sarah desde hace 15 años. A finales de 2014, empecé a tener un dolor sordo en la ingle. Mi médico local de atención primaria me remitió a un urólogo, lo que llevó a un diagnóstico erróneo y una cirugía innecesaria. Todo esto terminó retrasando el descubrimiento de mi problema real. Después me derivaron a un especialista en ortopedia aquí, en Albuquerque. El especialista en ortopedia pensó que como hago mucho enduro, posiblemente me lesioné algo en un choque y que no era gran cosa, sino una tendinitis. Vamos a hacer una resonancia magnética para ver qué hay allí, y no será gran cosa.

Sarah García: Fuimos al médico y cuando entró a vernos, dijo: "Tengo malas noticias. Parece que es un tumor maligno en el hueso. Tienes que ir a un oncólogo ortopédico. Mi secretaria les dará la información". Y se fue.

Isaac García: Mi mujer y yo nos derrumbamos. Lloramos mucho. No eran buenas noticias. Realmente, las noticias eran horrorosas.

Sarah García: Tenía mucho miedo de que el diagnóstico de cáncer de hueso significase que no iba a poder estar con nosotros. Estuvimos todo el día dando vueltas para tratar de encontrar a un oncólogo ortopédico. Los tiempos de espera eran de seis semanas o más solo para hablar con el médico. Llamé a mi jefe porque no estaba en condiciones de ir a trabajar al día siguiente. Me dijo que no me diese por vencido, que había otros sitios. Ve adonde debas ir. Así que en Google busqué "mejor médico para cáncer de hueso" y apareció Mayo Hospital.

Isaac García: Mi mujer se puso en contacto con Mayo Clinic en Phoenix y nos dijeron que les enviásemos por fax el informe de mi resonancia magnética y algunos datos más, luego de lo cual, ellos se comunicarían con nosotros. Eso fue un lunes y nos llamaron al día siguiente, el martes, para decirnos que fuésemos el viernes.

Dr. Christopher Beauchamp, médico especialista, Cirugía Ortopédica, Mayo Clinic en Arizona: Tras completar todas las pruebas e investigaciones y realizar una biopsia, el diagnóstico fue de condrosarcoma. Se trata de un tumor óseo maligno, ubicado en un lugar muy complicado y problemático como es el acetábulo de la cadera. El condrosarcoma es un problema puramente quirúrgico. No existe ninguna otra opción médica ni tratamiento. En este caso, el tratamiento quirúrgico consistía en extirpar toda la articulación de la cadera, tanto la cabeza como el acetábulo. Afortunadamente, no era necesario extirpar ninguno de los músculos importantes de la cadera, porque eso presenta un problema difícil para la reconstrucción.

Isaac García: En general, había tres opciones y una de ellas era de solamente extirpar, sin reemplazar nada. Es decir, extirpar tanto el acetábulo de la cadera como la parte superior del fémur y no reemplazarlos con nada. Es una hemipelvectomía interna sin reconstrucción. Otra opción es usar la pelvis de un cadáver. Hay que hacerla encajar y esperar que funcione bien. Al Dr. Beauchamp no le gustó esa idea tampoco. Dijo que la mejor opción era un implante de titanio impreso en 3D.

Dr. Beauchamp: El tratamiento dado de extirpar la articulación de la cadera casi se ha convertido en el logro máximo de la oncología ortopédica. Podemos hacerlo mejor que nunca. Tenemos la tecnología necesaria para poder hacer la resección, imprimir el modelo y crear un implante.

Sarah García: Sí, pues, el Dr. Beauchamp salió a decirnos "lo logramos", y esas fueron las palabras que usó para describir la cirugía. Dijo: "Extirpé todo. Los márgenes están limpios. Lo extraje todo y ya no hay cáncer".

Isaac García: Gracias a Mayo Clinic he vuelto a tener una vida normal, una buena vida. Aprecio mucho más las cosas pequeñas que normalmente se dan por sentadas, y ahora son muy importantes. Valoro mucho más la vida.

Sarah García: Me gustaría decirle al Dr. Beauchamp que se lo agradezco muchísimo. El causó un gran impacto en la vida de mi marido, en la mía y en la de mis hijos. Gracias a esta tecnología tan increíble que no existe en ningún otro sitio, él nos ayudó a conseguir un resultado muy bueno. Hizo un trabajo impresionante. Le diría que muchas gracias.

Un enfoque basado en el trabajo en equipo

Un equipo utiliza un modelo impreso en 3D para prepararse para un procedimiento quirúrgico Innovación con modelos anatómicos en 3D

Los cirujanos utilizan las capacidades de fabricación en el punto de atención de los laboratorios de modelado anatómico en 3D de Mayo Clinic para realizar ensayos quirúrgicos junto a la sala de operaciones.

En Mayo Clinic, casi todas las especialidades médicas y quirúrgicas han tenido acceso a los laboratorios de modelado anatómico y a los modelos 3D que producen, y se han beneficiado de sus servicios. Entre estas especialidades se incluyen la otorrinolaringología pediátrica (oído, nariz y garganta), la cirugía ortopédica, oncológica y cardiovascular. Las cirugías para las cuales los modelos anatómicos impresos en 3D han demostrado ser útiles incluyen la cirugía de cabeza y cuello, la reconstrucción facial o de las vías respiratorias complejas, la cirugía cardíaca, la cirugía pulmonar, la reconstrucción de las articulaciones y la extracción de tumores.

Estos modelos 3D también desempeñan un papel importante en la educación, ya que estudiantes de medicina, médicos residentes, médicos fellow y cirujanos experimentados de Mayo Clinic los utilizan para aprender procedimientos nuevos o poco frecuentes.

Innovación con modelado tridimensional

Los laboratorios de modelado anatómico:

  • Produjeron más de 6000 modelos.
  • Se produjo el primer modelo de Mayo Clinic en 2006 para ayudar al equipo quirúrgico a planificar una cirugía compleja para separar a gemelos unidos.
  • Se crearon modelos que se han convertido en el estándar de cuidado para múltiples usos, incluidas las mandíbulas que han guiado más de 100 extirpaciones de mandíbula (mandibulectomías) y 300 corazones.

Los médicos, científicos e ingenieros de Mayo Clinic avanzan continuamente en el estudio y la práctica del modelado tridimensional en cirugía.

Investigación e innovación

Los expertos de Mayo Clinic en modelado anatómico 3D realizan investigaciones para desarrollar nuevas soluciones que mejoren el tratamiento. Consulta una lista de publicaciones sobre modelado anatómico en 3D realizadas por investigadores de Mayo Clinic en PubMed, un servicio de la Biblioteca Nacional de Medicina.

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June 28, 2024