Impresión 3D para lomos

Las noticias sobre impresión médica en 3D de los últimos meses han estado dominadas en gran medida por historias con temas de coronavirus. Máscaras, ventiladores, válvulas … incluso el descubrimiento de vacunas con la ayuda de la impresión 3D.

Pero el mundo médico ha disfrutado durante mucho tiempo de una relación con la impresión 3D, incluso antes de que recientemente se lanzara a los ojos del público con Covid-19.

Comenzó con prótesis externas básicas, que utilizaban la capacidad de la impresión 3D para fabricar piezas personalizadas adaptadas a las necesidades anatómicas únicas de los pacientes. Luego, a medida que avanzaban los materiales y métodos, comenzamos a ver implantes impresos en 3D que aparecían dentro del cuerpo.

Entonces, con la gente caminando con componentes externos e internos impresos en 3D que forman parte de sus cuerpos, estaba claro que los artículos impresos en 3D estaban bien para los dispositivos médicos.

¿Qué más se podría mejorar? ¿Qué tal la geometría interna de un implante? ¿Quizás imprimir algunas estructuras trabeculares y agregar un poco de porosidad para ayudar a la osteointegración? Tal vez un implante de titanio está haciendo que un paciente camine de manera extraña porque el metaimplante en sí no tiene la misma flexión que el hueso que reemplazó.

De hecho, hay una manera. Cuando la impresión 3D se combina con nuevos materiales, diseño generativo y software de optimización de topología, la industria de los implantes médicos recibe un impulso en términos de innovación y tiempo de desarrollo de productos.

NuVasive: implantes de columna con topología optimizada

Una empresa que realiza innovaciones en el campo de los implantes espinales es NuVasive , como empresa estadounidense que se ha centrado en la fabricación de estructuras ligeras y más fuertes que promueven un mejor crecimiento óseo en el implante (osteointegración).

NuVasive lanzó su implante Modulus en 2020. Pudieron pasar del concepto al mercado en solo un año con la ayuda de 3D Systems , con su tecnología Direct Metal Printing ( DMP ) y su equipo de ingenieros de aplicaciones.

Desde entonces, el módulo ha crecido de un solo producto a una línea completa de productos de implantes, con cada producto optimizado topológicamente para proporcionar el mejor equilibrio de peso, fuerza y detectabilidad de rayos X, lo que permite a los cirujanos verificar el implante y cómo bien se ha integrado con el hueso natural.

Nuevo titanio para imprimir

Por supuesto, hay más en la impresión de implantes que simplemente asegurarse de que tengan la misma forma y volumen que lo que se supone que debe reemplazar, instalarlo dentro de un paciente y esperar lo mejor.

Muchos factores, además de la geometría sólida, afectan la osteointegración.

Una de esas fracturas es el propio material del implante.

Un equipo de investigadores de la Universidad McMaster ha estado investigando el uso de titanio de grado Ti-5553 para implantes impresos en 3D. La mayoría de los implantes se imprimen actualmente con materia prima en polvo Ti64 … pero puede que esta no sea la solución óptima para el mejor material de implante completo. El Ti-5553 no es generalmente común en implantes médicos. Se encuentra más comúnmente en las estructuras de aviones de combate y helicópteros rusos.

El beneficio de Ti5553 proviene de tener un módulo elástico más bajo en comparación con Ti64, lo que debería reducir el blindaje de tensión una vez instalado en el paciente.

Con esto en mente, el equipo comenzó a comparar la aleación aeroespacial con su contraparte biomédica, la Ti64.

El equipo imprimió probetas de ambas aleaciones de titanio y las sometió a un proceso de anodización que alteró la topología de las muestras impresas. La anodización produce pequeñas características superficiales, llamadas nanoporos y nanotubos en las muestras de titanio. Son estas características topográficas las que pueden ayudar a la unión del hueso.

Los resultados mostraron que los tubos más grandes se desarrollaron en el Ti5553 después de la anodización en comparación con el Ti64 tradicional. Esto significa que la Ti5553 no solo es buena para imprimir, también es mejor para la osteointegración.

¿Que sigue?

Aunque hay mucha innovación en este campo, todavía queda mucho trabajo por hacer para observar los beneficios a largo plazo. Después de todo, el campo es todavía nuevo.

“Las jaulas de titanio impresas en 3D proporcionan una geometría peculiar que optimiza el perfil de crecimiento óseo, pero esto debe ser confirmado por más estudios”, dijo Enrico Tessitore, vicepresidente de la Unidad de Neurocirugía de los Hospitales Universitarios de Ginebra en una entrevista con Spinal News International .

Su instituto está participando en un estudio aleatorio que involucra jaulas intersomáticas impresas en 3D mientras hablamos.

“Realizamos una exploración SPECT-CT muy temprana para ver si hay una integración temprana de estas jaulas. En comparación con las jaulas de PEEK, por ejemplo. La tecnología de impresión 3D parece promover la fusión al facilitar el crecimiento de células óseas desde las placas terminales hasta la caja «.

Por lo tanto, el futuro parece bastante brillante para cualquiera que necesite un implante espinal en un futuro no muy lejano.

Las impresoras 3D están evolucionando, se están probando nuevos materiales, el nuevo software está permitiendo mejores geometrías … y lo más importante, estos flujos de trabajo se están probando y certificando médicamente para ayudar a pacientes reales. Y estos flujos de trabajo solo cuentan con AM, no pintan la imagen completa. Las herramientas quirúrgicas guiadas por realidad aumentada y guiadas robóticamente desempeñarán un papel en la mejora de la cirugía de columna en la próxima década.

Y cuando uno se acerca a la mediana edad con todas las fallas corporales que la acompañan, eso solo puede ser algo bueno.