HOSPITAL 12 OCTUBRE

Unidad de impresión 3D hospitalaria

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Un Hospital con tecnología de Vanguardia

Un laboratorio 3D que nace en el servicio de oncología radioterápica

En junio de 2019 se inicia este laboratorio gracias a un proyecto de investigación de la fundación biomédica de investigación del hospital y gracias también a la aportación de una impresora de tecnología FDM por la fundación Amancio Ortega, que les sirvió como punto de inicio para iniciarse en la impresión 3D.

El laboratorio 3D nace en el servicio de oncología radioterápica, por la necesidad fundamentalmente de implementar esta tecnología dada la variedad de procedimientos que requieren el uso de accesorios o elementos de posicionamiento para completar y dirigir los tratamientos de radioterapia y en particular los de braquiterapia.

Apostando por la impresión 3D desde 2019

El Hospital Universitario 12 de Octubre es un complejo hospitalario gestionado por el Servicio Madrileño de Salud, ubicado en la avenida de Córdoba, en el distrito de Usera, de la ciudad de Madrid. En la actualidad cuenta con 1196 camas, convirtiéndose así en uno de los hospitales de mayor capacidad de España.

Cuenta con todas las especialidades clínicas y tecnología de vanguardia y en él trabajan además casi 7.000 profesionales. 

En Junio de 2019 el laboratorio de impresión 3D surge a partir de que todos los servicios de las especialidades médico-quirúrgicas, y con un papel relevante en el servicio de oncología radioterápica, ve la necesidad de tener herramientas en las áreas del proceso médico quirúrgico a causa de la implantación de una serie de técnicas que han ido evolucionando, llevando a cabo la impresión de herramientas para la planificación de cirugías complejas, herramientas para la planificación de procesos médicos en cuanto a tratamientos de oncología radioterápica y también la impresión de biomodelos que servirán como modelos de entrenamientos para alumnos, médicos en formación o residentes. También como herramientas de desarrollo de las diferentes técnicas.

El Hospital inicia el laboratorio 3D con una impresora de tecnología FDM, donde se iniciaron las primeras pruebas con los primeros materiales y donde se realizaron los primeros estudios de caracterización de los materiales para que antes de ser utilizados fueran verificados.

Proceso de diseño en Preform.

Proceso de impresión con F3L.

Experiencia de Antonio Martín con Formlabs

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¿Cómo notáis que surge la necesidad de iniciar este departamento?

El laboratorio de impresión 3D surge de que todos los servicios de las especialidades médico-quirúrgicas, y con un papel relevante en el servicio de oncología radioterápica, ve la necesidad de tener herramientas en las áreas del proceso médico quirúrgico a causa de la implantación de una serie de técnicas que han ido evolucionando, por ello se han visto en la necesidad de incorporar la impresión 3D.

¿Cuándo sentís esa necesidad de pasar a la tecnología SLA?

La unidad ha ido creciendo a medida que recibimos peticiones, observando que cada vez se volvían más exigentes y complicadas para la realización e impresión de ellas, finalmente el FDM se nos quedó escaso. De ahí que decidimos incorporar la tecnología SLA de Formlabs, ya que el principal objetivo era realizar la fabricación e impresión en el mismo hospital y poder así alcanzar el resultado esperado.

¿Por qué decidisteis apostar por Formlabs?

La elección por la marca Formlabs, vino dada por la realización de unos cursos de impresión 3D y dentro de la variedad formativa de los cursos y describir la tecnología de la estereolitografía de baja fuerza, impresión en el mismo hospital y poder así alcanzar el resultado esperado.

 Formlabs era uno de los referentes. Por otro lado, también vimos que Formlabs tenía una gran variedad en materiales y sobre todo en odontología y que esto nos permitía tener una garantía de que la máquina tuviese una certificación gracias a la utilización de materiales biocompatibles. Por último la elección de la Form 3BL vino dada por el tamaño y el gran volumen de impresión que nos ofrecía. La incorporación de esta nueva tecnología hizo que fuésemos el primer hospital en incorporar una 3BL de Formlabs en España y Europa.

¿A qué departamento dais soporte en la actualidad?

A día de hoy damos servicio a todos los servicios del hospital en concreto los que tienen alguna aplicación tecnológica, desde cirugía maxilofacial, tanto de adultos como de niños, cirugía traumatológica, servicios de pediatría, cirugía plástica, cirugía pediátrica general, vía aérea pediátrica, entre muchos.

 

¿Cuáles son las mayores limitaciones con la impresión 3D que os habéis encontrado?

La mayor limitación son los escasos materiales biocompatibles, ya que nuestro principal objetivo es mejorar en el procedimiento de todos estos materiales biocompatibles, para poder ofrecer una mayor y mejor confortabilidad al cliente/paciente.

1. Soporte para tratamiento radiológico pedriático

[Imagen 1]

Proyecto final de grado de un alumno de ingeniería biomédica. Se trata de un soporte de fijación de la cabeza, para niños con problemas neurológicos, donde se le sujetaba la cabeza para que quedase alojada en él se le pudiera realizar estudios neurológicos y evitar los movimientos laterales de la cabeza. 

Se realizaron dos dispositivos, el primero con resina BioMed, el cual se trata de la parte que estaba en contacto con la cabeza, y por otro lado, el dispositivo que va fijado a la columna y otro soporte también impreso en resina BioMed.

Imagen 1: Soporte para tratamiento radiológico pedriático impreso en Resina BioMed Clear

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También estamos trabajando en un proyecto sobre el desarrollo de unas mascarillas customizadas para prematuros de bajo peso, el cual el primer diseño fué impreso en IBT y Elastic 50. En la actualidad este proyecto lo lidera Elena Rodriguez, estudiante en prácticas de Ingeniería biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Antonio Martín, Ingeniero mecánico y responsable de la unidad de impresión 3D.

2. Soporte con conexión tipo Y para la realizazción de broncoscopias.

[Imagen 2]

Dispositivo que permite realizar aspiración sin tener que quitar ninguna de las dos conexiones. La pieza final fué impresa con resina Surgical y BioMed Amber.

3. Segmento del óvulo superior de la oreja

[Imagen 3]

Tras un escaneo de la oreja sana y afecta, se pudo realizar la reconstrucción de la oreja, logrando gracias a SolidPerfil3D y Formlabs que la impresión se realizara con resina Elastic siendo así un proceso exitoso mejorando la calidad de vida de este paciente.

4. Mango de martillo

[Imagen 4]

Del servicio de electromedicinas les llegan cada día muchos accesorios, equipamientos, soportes o tornillos y elementos sobre todo que utilizan en su día a día y que se rompen. 

Una de las aplicaciones con mayor éxito, es la impresión de un mango de un martillo en el que el mango estaba construido de un material de madera, y a causa del vapor, él mismo acababa agrietándose y se tenía que sustituir el martillo nuevo. Gracias a la impresión 3D se ha podido imprimir unos mangos en Tough 1500, recuperando en su totalidad el mango del propio martillo y pudiendo seguir utilizando el mismo martillo sin tener que sustituirlo, por uno nuevo entero.

Imagen 2: *Soporte con conexión Y para la realización de broncoscopias impresa en Surgical y BioMed Amber

Imagen 3: Segmento del óvulo superior de una oreja impresa en Elastic

Imagen 4: Mango de martillo impreso en Tough 1500

Impresión 3D en la dosimetría física y clínica

Como parte de la dosimetría, se tiene que caracterizar y medir bien las dosis en los diferentes materiales a través de los cuales va a pasar la radiación, siendo el objetivo principal, conseguir dar una dosis muy concreta al tumor para obtener unos resultados de beneficios curativos eficientes y a la vez limitar la dosis que se van a llevar los órganos de riesgo, por lo que si conseguimos limitar la dosis de efectos secundarios y dar la mayor cantidad de dosis al tumor, se conseguirán unos resultados terapéuticos para poder controlar el avance del cáncer. 

Un aspecto clave para este departamento es mantener la reproducibilidad y el posicionamiento del paciente y todo aquel elemento adicional que se ponga sobre él, ya que la mayoría de veces los tratamientos se dan en días diferentes, con lo cual el poder personalizar estos moldes o añadidos al paciente, les permitirá realizar una dosimetría más precisa y para controlar más la dosis que se lleva el tumor como los órganos de riesgo. 

Diseño final del nuevo soporte amortiguador. Imagen cortesía de Igestek.

Experiencia de Alejandro Ferrando con Formlabs

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¿Cuál es tu experiencia con 3BL de Formlabs?

La experiencia con 3BL es muy satisfactoria, puesto que la mayoría de las resinas por sus características químicas son bastantes similares en densidad en cuanto a la composición química del cuerpo humano y a la vez esta tecnología nos permite hacer geometrías bastante complejas sin necesidad de soportes, y también dibujar catéteres en su interior que nos permita introducir fuentes radiactivas o bien diseñar un molde que se adapte al paciente para las cuales necesitan tratar las superficies y a su vez añadir un material extra que les permite que la dosis nada más entre en contacto con la superfície se deposite ahí.

¿Qué importancia tiene en tu trabajo, el hecho de que con la impresión 3D puedas personalizar?

La importancia de utilizar la impresión 3D en el día a día de un departamento de radioterapia, es que podemos llegar a tratar zonas muy irregulares que bajo otras tecnologías, como la radioterapia externa o la braquiterapia, no seríamos capaces de mantener immovil al paciente para que la fuente de radiación se conserve en su día a día.

5. Molde superficial para el tratamiento de Braquiterápia de un brazo.

[Imagen 5 y 6]

Se trata de un molde superficial, para un tratamiento en braquiterapia de un brazo, impreso en dos partes y unidos por catéteres, donde les permite visualizar la lesión encima de la piel del paciente, y a su vez, gracias a la tecnología 3D, les permite que se coloque en la posición que le corresponde gracias al molde 100% personalizado. 

Para la optimización total del proyecto, la fuente de radiación pasa por una serie de trayectorias que han diseñado previamente a la impresión, para así, tener un tratamiento óptimo para la curación del paciente y controlar las dosis que reciben las diferentes zonas. 

Como se puede ver en el molde, se pueden ver las trayectorias de los diferentes catéteres, que se han mantenido espaciadas en torno a un centímetros, a su vez el molde se adaptaría perfectamente al paciente y una vez verificado que está sobre la lesión a tratar, se conectaría a la máquina de tratamiento a lo largo de una serie de tubos de transparencia.

Imagen 5 y 6: Soporte para tratamiento radiológico pedriático impreso en Resina BioMed Clear

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“Al necesitar una geometría personalizada, se ha recurrido a la impresión 3D en concreto a la tecnología SLA de Formlabs, para poder lograr canales y geometrías que nos permitiese utilizar menos soportes y poder hacer canales y geometrías más adaptables al paciente. Antes de utilizar la impresión 3D, tuvimos que caracterizar el comportamiento de cada uno de los materiales y medir la dosis en su interior. Para ello imprimimos piezas geométricas, en concreto cubos, que sometidos a estudios nos permitía medir la dosis en su interior y comparando los cálculos teóricos con la dosis física final, pudimos emplear estos materiales, tanto como para aplicaciones que pasara una fuente radiactiva, como realizar pequeños canales para poder introducir catéteres, y a la vez también, pudimos generar pequeños moldes superficiales que se adaptaran a zonas en concreto del paciente.”

Alejandro Ferrando, Especialista en radiofísica hospitalaria en el Hospital 12 de Octubre.

Primeras mascarillas neonatales para niños prematuros 100% personalizables.

Este proyecto nace del problema que un bebé prematuro sufre cuando nace, ya que no disponen de un desenvolvimiento completo de sus pulmones y no disponen de surfactante que les permita ampliar el tórax para respirar. Una vez, se le somete al prematuro a una respiración no invasiva a través de unas mascarillas ya existentes para este tipo de bebé prematuro, el principal problema es que dichas mascarillas solo disponen de dos medidas estándar, ocasionando fugas de aire o que simplemente queden grandes, provocando al prematuro problemas graves a nivel respiratorio. 

A partir de ver y experimentar este problema, les surgió la posibilidad de utilizar la impresión 3D para mejorar la calidad de vida de los niños prematuros, es decir, a partir del escaneo de la cara del prematuro y mediante un programa de diseño 3D, pudieron personalizar la mascarilla para que se adaptara 100% a la cara del prematuro y así evitar que surjan posibles fugas y no experimenten ningún tipo de problema respiratorio.

Diseño final del nuevo soporte amortiguador. Imagen cortesía de Igestek.

6. Mascarilla personalizada para un neonato

[Imagen 7]

Desde el inicio del proyecto piloto, se utilizó la resina Elastic 50, que a partir de un posprocesado pudieron esterilizarla sin problema. El principal problema que se encontraron fué la dureza de dicha resina, ya que dicha resina utiliza un shore de 50A y a priori se pensó que sería suficientemente elástico para los bebés, pero les acabó provocando irritaciones y heridas en la zona nasal, principalmente por la falta de elasticidad en el material. Por ahora siguen con la búsqueda de una resina con una dureza menor y con un Shore menor de 30, concretamente entre 10 y 30 para conseguir dicha efectividad de estas mascarillas.

  Prototipo