Virtualizando la fisiología humana

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En la última década la medicina avanza en progresión geométrica: hemos visto cómo se llevan a cabo trasplantes de manos o de cara, y ya se fabrican prótesis a medida para cada paciente. La simulación es clave en el avance de la medicina.

Prótesis maxilofaciales, craneoencefálicas, de rodilla, ya se pueden construir mediante la impresión 3D adaptadas a cada paciente para evitar las complicaciones de la cirugía y los rechazos posteriores. Sólo en España se realizan al año 50.000 operaciones de prótesis de rodilla; si tenemos en cuenta que existen 206 huesos en el cuerpo humano, las posibilidades son enormes.

Así, Exovite, una “start-up” española, colabora con los traumatólogos para personalizar las férulas con materiales transpirables y más ligeros, las imprime en 3D directamente sobre el miembro roto, y las une a un sistema de rehabilitación por electro-estimulación, lo que reduce el tiempo de curación y elimina los efectos secundarios de la escayola. La rehabilitación es otra de las disciplinas médicas que se verá beneficiada con la tecnología 3D.

La bioimpresión, ya sea de tejidos o de órganos, está en fase de experimentación, y ya se está desarrollando una impresora para imprimir piel en pacientes quemados con una tinta fabricada con diferentes tipos de células epiteliales.

El avance en la investigación de biomateriales permitió a Organovo, una empresa californiana, imprimir los primeros tejidos de hígado que han servido para probar medicamentos en la industria farmacéutica. Un gran camino queda todavía por delante, pero la puerta se abre a un mundo en el que se crearán órganos adaptados a cada persona con la posibilidad de que los tejidos sean propios, evitando de este modo los rechazos.
De manera similar, la planificación pre-quirúrgica mediante simulación permitirá reducir los riesgos al conocer la anatomía concreta del paciente antes de llevar a cabo operaciones complicadas. Esta simulación realista que se está utilizando ya en algunos hospitales de nuestro país permite reducir el tiempo de quirófano y adaptar los dispositivos quirúrgicos a cada paciente y circunstancia.
Médicos e ingenieros entran en una nueva era colaborativa. La bioingeniería se convertirá en una profesión donde el ingeniero deberá tener conocimientos suficientes para poder ayudar al profesional sanitario a ser más eficiente. Los ingenieros ayudarán a los médicos a “diseñar” una intervención quirúrgica, que no es más que anticiparse a los posibles problemas mediante la simulación numérica, gracias a la conversión de imágenes del paciente en modelos 3D.

Herramientas como Abaqus se han utilizado para simular dispositivos implantados (“stents”, válvulas cardíacas artificiales, implantes dentales), ortopedia (rodillas artificiales, caderas), lesiones cerebrales por impacto en la cabeza, modelado de tejidos, comportamiento mecánico de los pies, y dispositivos portátiles de monitorización del flujo sanguíneo, entre otras aplicaciones.

La simulación virtual siempre ha sido un reto en el campo de la medicina, pero la llegada de las nuevas tecnologías de impresión 3D permite que su papel sea cada vez más relevante. Existen soluciones de software de simulación cada vez más potentes y completas, a través de las cuales, la ingeniería puede ayudar a la medicina a acelerar la innovación de una manera crucial.


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