Impresión 3D: réplicas de corazones a la medida

La impresión 3D de modelos cardiacos reales permite anticiparse a la cirugía y realizarla de forma más precisa. El Hospital 12 de Octubre participa en un estudio norteamericano que medirá el impacto quirúrgico.

MC. Torrente. Madrid | mctorrente@unidadeditorial.es | 20/07/2015 00:00

Federico Gutiérrez Larraya, jefe de Cardiología Pediátrica del Hospital La Paz, sostiene la réplica en 3-D del corazón de un paciente real. Los materiales que emplea son polímeros y silicona. (José Luis Pindado)

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¿Es posible imprimir corazones biológicos para realizar trasplantes? Ahora mismo no, pero el camino emprendido por la medicina en la impresión 3D alimenta esperanzas. "En un futuro podrán imprimirse corazones incluso con células autólogas", admite Enrique García Torres, cardiólogo infantil del Hospital Universitario 12 de Octubre, de Madrid.

Este centro participa en el primer estudio clínico multicéntrico liderado por el Hospital Infantil de Filadelfia, cuyo objetivo es medir el impacto de las réplicas 3D de corazones de pacientes con cardiopatías congénitas sobre la planificación quirúrgica . "Como cirujano, tener en tus manos una réplica exacta en 3D del corazón que vas a intervenir permite anticiparte a la cirugía, visualizar y planificar con precisión cada uno de los pasos, identificar posibles complicaciones y, en definitiva, realizar una cirugía de alta complejidad de forma mucho más ágil", resume Enrique García.

"En Estados Unidos el coste de un día en la UCI oscila entre los 50.000 y 75.000 dólares. El empleo de modelos 3D acortará tiempos de estancia y ahorrará costes"

Beneficios
Además, permite acortar los tiempos de estancia hospitalaria y, por tanto, abaratar costes, como explica a Diario MédicoYoav Dori, investigador principal del estudio y cardiólogo de intervención en el Hospital Infantil de Filadelfia: "En Estados Unidos el coste de un día en la UCI oscila entre los 50.000 y 75.000 dólares. En comparación, una impresión 3D es sifnificativamente menor, ya que no llega a los 1.000 dólares. Por tanto, esperamos que el empleo de modelos en 3D ahorre costes y acorte tiempos de estancia. España no es un país más atrasado que Estados Unidos, pero quizás sí hay menos incentivos a la investigación. Aún así, basta recordar que Materialise, empresa líder en programas de segmentación de software (necesarios para el 3D) es belga, y el sistema de salud de Bélgica es más similar al de España que al de Estados Unidos".

Estados Unidos comenzó hace ya una década a imprimir modelos cardiacos en 3D. "En España, la impresión de modelos tangibles en 3D aún no está tan desarrollada; sin embargo, existen grupos de trabajo que entienden y han identificado los beneficios que pueden derivarse del estudio tridimensional del corazón. El Hospital Virgen del Rocío, de Sevilla, ha diseñado modelos a partir de reconstrucciones en 3D por resonancia magnética, y su grupo de cardiólogos y cirujanos continúa investigando en esta área", resume Enrique García.

"Para un cirujano, tener una réplica cardiaca en 3D permite anticiparse a la operación, planificar los pasos, y realizar una cirugía de alta complejidad de forma mucho más ágil"

No sólo España está investigando en este campo. Así, Finlandia acaba de emplear la técnica 3D por primera vez en cirugía cardiaca, por iniciativa del Centro Cardiopulmonar del Hospital Central de la Universidad de Helsinki.

Aun así, las diferencias entre Estados Unidos y Europa son claras. "Allí hay edificios enteros en hospitales que se dedican a la bioimpresión e impresión 3D", señala Federico Gutiérrez Larraya, jefe de Cardiología Infantil en el Hospital La Paz, que comenzó hace dos años a emplear esta técnica, y considera que intelectualmente España no tiene nada que envidiar a Estados Unidos. De hecho, es centro de referencia nacional CSUR en “Asistencia integral del neonato con cardiopatía congénita, del niño con cardiopatía congénita compleja y del adulto con cardiopatía congénita, así como también para el trasplante cardíaco infantil”. Federico Gutiérrez explica así cómo es su equipo: "Mis médicos son impresionantes, y los procesos de selección para hacer Cardiología en España son mucho más duros", admite.

Esta tecnología permite personalizar los casos: "Con el modelo real puedo diseñar la pieza exacta que le falta al paciente. También permite el entrenamiento de grupos en el laboratorio de aerodinámica, aunque tiene limitaciones: el corazón real está latiendo. Y es útil para mostrar la particularidad de la cardiopatía a la familia y al paciente", apunta Federico Gutiérrez.

"Hay unas 30 personas implicadas en la impresión 3D. El coste del modelo depende del material y del volumen. El precio de una pieza oscila entre 800 y 2.000 euros"

Cardiopatías
La complejidad del corazón es innegable. "Hay órganos más sencillos, estructuras que no laten, como el cerebro, el hígado o la tráquea. La sístole y la diástole del corazón cambian un 60 por ciento el tamaño de las estructuras. Incluso dentro del propio ciclo, los diámetros varían un 30 por ciento", continúa el cirujano del Hospital La Paz. A ello hay que sumar las más de 200 cardiopatías que se combinan de forma muy diversa.

"Las patologías que probablemente se beneficien más son aquellas que, debido a su complejidad, muchas veces acaban en reparaciones univentriculares y otras donde la cirugía intraventricular puede representar un reto", señala Enrique García. "Es una herramienta que podría hacernos cambiar la forma de abordar el problema y desarrollar nuevas técnicas quirúrgicas", señala quien ha salvado a bebés como el de Anne García, que ha constituido en Estados Unidos la Fundación Opheart (www.opheart.org) con el objetivo de recaudar fondos para el desarrollo de la impresión de corazones 3D.

Los recursos humanos y materiales son vitales. "La primera fase consiste en la obtención de imágenes a partir de un estudio, en la gran mayoría de los casos por resonancia magnética. Después, la creación de un modelo tridimensional por parte de un especialista (radiólogo/cardiólogo) con experiencia en segmentación cardiaca", explica Enrique García Torres, del Hospital 12 de Octubre, centro de referencia nacional CSUR desde 2012 en la Asistencia Integral del Neonato con Cardiopatía Congénita y Compleja. Su colega del Hospital la Paz, Federico Gutiérrez, añade: "Necesitas un andamio. Una impresora 3D funciona igual que una de chorro de tinta, que te pinta un plano. Si tú hicieras con mil folios plano sobre plano tendrías un objeto tridimensional. El proceso lleva una parte manual, porque con una lija tienes que dar forma y quitar lo que sobra, el polvo. Eso no lo puedes hacer en un quirófano. Por eso, nosotros lo subcontratamos".

Equipo
Federico Gutiérrez Larraya explica quién integra el equipo necesario para realizar este proceso. "Estamos implicadas unas 30 personas. El coste es muy elevado, porque está en función del material que escojas (en el Hospital La Paz utilizan polímeros y silicona) y, cuanto más volumen tenga el modelo, más caro. El precio de la pieza puede oscilar entre 800 y 2.000 euros", matiza, al tiempo que destaca el papel de los ingenieros de materiales: "La parte que más tiempo consume de la impresión 3D es la preparación: gestionar cómo vas a imprimir".

Enrique García comenta que "no todas las impresoras 3D son adecuadas para obtener réplicas precisas".

Líderes
Según Federico Gutiérrez, hay otras áreas de la medicina donde la impresión 3D está más desarrollada, "pero es un mundo que no late. Así, la cirugía maxilofacial lidera este campo, porque trabajan en tiempo real. Es decir, a los pacientes que están intervieniendo les están fabricando la pieza que les falta para reconstruir. Si a ti te falta la mandíbula por un cáncer, te van a reconstruir la mandíbula a partir de tu peroné. Para ello, emplearán unas guías metálicas que van a fabricar para ese paciente. Y esas guías metálicas se hacen por fabricación 3D".

El objetivo es, en todo caso, salvar vidas, como recuerda Yoav Dori, del Hospital Infantil de Filadelfia: "La tecnología 3D cada vez estará más disponible y esperamos que, con los resultados de nuestro estudio, podamos beneficiar más al paciente".

Otros hitos

Cara
El Congreso de la Sociedad Radiológica Norteamericana acogió en en diciembre de 2014 los resultados de siete trasplantes de cara que se llevaron a cabo desde 2011 con la ayuda de la tomografía y de la impresión en 3D.

Mandíbula y cráneo
Una holandesa de 22 años fue implantada con el primer cráneo elaborado en impresora 3D, gracias a un equipo del Hospital de Utretch. Dos años antes, otra mujer, en Bélgica, recibió una mandíbula de titanio creada con esta técnica.

Oreja
Una de las prime- ras experiencias con la impresora 3D en España tuvo lugar en el Hospital San Juan de Dios, de Barcelona, donde el equipo de Francisco Barri la usó para reconstruir la oreja de un joven.

Tráquea
La férula traqueobronquial impresa en 3D salvó la vida de tres pequeños que nacieron con traqueobroncomalacia. Los artífices, médicos y bioingenieros de la Universidad de Michigan, emplearon material bioabsorbible.

Esternón
El Servicio de Cirugía Torácica del Complejo Asistencial de Salamanca implantó con éxito el primer esternón fabricado en una impresora en 3D de España. La prótesis sustituyó a la región afectada por una lesión tumoral.

Vértebra
En el Hospital de la Universidad de Pekín se realizó el primer implante de una vértebra impresa en tres dimensiones. El paciente era un niño con un cáncer óseo, al que se injertó la vértebra diseñada a partir del modelo original.

Rótula
Con el empleo de una impresora domiciliaria para obtener el molde de una rótula, el equipo de cirujanos de Javier Vaquero, del Hospital Gregorio Marañón (Madrid), ganó en autonomía para el equipo médico y en la reducción de costes.

Vasos sintéticos
La Universidad china de Shanghai ha impreso vasos sanguíneos artificiales. A diferencia de otros injertos sintéticos, estos vasos se realizaron con materiales que favorecen la elasticidad y el crecimiento de nuevas células.