Caso clínico con implementación 3D

Se trata de un niño de 11 años de edad que desde hace 4 años presentó en una masa frontal derecha dura, inmóvil, no dolorosa, de crecimiento progresivo que lentamente produjo deformidad orbitaria con proptosis e hipotropia. La agudeza visual, reflejos pupilares y movimientos oculares no estaban alterados.

La TAC volumétrica sin medio de contraste, adquirida con cero grados de angulación y con un espesor de corte de 1 mm, demostró una lesión ósea de núcleo hipodenso, con compromiso del techo de la órbita, porción lateral del seno paranasal frontal y extensión

intracraneal extradural, de 5 cm de diámetro mayor.

Evolucion

Para planificar mejor la cirugía se decidió elaborar un modelo óseo tridimensional con el procedimiento que se detalla a continuación:

Los archivos en formato DICOM fueron reconstruidos y el tejido óseo segmentado usando el programa InVesalius versión. Esta información segmentada fue luego post procesada utilizando el programa de código abierto para producción 3D, BLENDER versión escogiéndose un área de impresión con escala que abarcó el cuadrante craneal anterosuperior derecho, de manera que se adapte al área de impresión de los equipos, e incluyó el tumor, toda la órbita derecha y parte de la lámina vertical del frontal y la escama del temporal.

La imagen 3D fue convertida a formato STL e impresa en un equipo QIDI TECH I (Qidi Technology Co., Ltd, Ruian, China) con el programa para impresión 3D, ReplicatorG versión 0040, usando filamentos de Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) de 1.75 mm de espesor

El proceso de segmentación y post procesamiento tomó 2 horas, la impresión demoró 6 horas. El día previo a la cirugía, usando el modelo 3D, se explicó al paciente y al padre el procedimiento que se realizaría y sus objetivos. El día de la intervención, antes de la inducción anestésica, se planificaron y dibujaron las osteotomías y craneotomía en el modelo anatómico. Siguiendo el mismo procedimiento descrito, se elaboró un modelo

3D del resultado postoperatorio para comparación.

El modelo anatómico fue de gran utilidad para explicar el procedimiento quirúrgico al paciente y sus familiares, quienes pudieron manipularlo, realizaron varias preguntas y estuvieron muy satisfechos con la información detallada del procedimiento.

Las osteotomías y craneotomía se realizaron según la planificación, sin demoras. El tumor se resecó en bloque y la órbita fue reconstruida con hueso autólogo y material de osteosíntesis reabsorbible. El tiempo quirúrgico fue de 180 minutos.

El postoperatorio transcurrió sin novedades, la tomografía de control mostró una resección completa de la lesión y una adecuada reconstrucción orbitaria. El diagnóstico histopatológico fue una displasia fibrosa.

Discusión

Aunque la impresión 3D fue inventada en la década de los 80, su mayor apogeo se ha dado en el siglo 21 a medida que se ha vuelto más accesible para la industria y el público en general. Su uso en medicina también ha crecido mucho en los últimos 5 años, abarcando desde la elaboración de modelos para educación y diagnóstico, hasta la creación de biomodelos individualizados para planificación preoperatoria e incluso prótesis e implantes médicos personalizados con simetría y dimensiones exactas.

Si bien no existen estudios controlados sobre los beneficios de su uso en los resultados clínicos o sobre el ahorro de recursos, la experiencia táctil y la oportunidad de simular la cirugía que permiten al cirujano conocer la anatomía con exactitud antes de realizar la

incisión, así como probar implantes, son muy promisorias. En teoría la manipulación preoperatoria de los biomodelos facilita realizar una reconstrucción mental de la anatomía, mejora no solo su comprensión sino también la memorización de detalles esenciales aumentando la seguridad y precisión de la intervención, sobre todo en cirugía mínimamente invasiva donde la percepción sensorial es limitada. Además se trata de objetos portátiles que son fáciles de llevar a la sala de operaciones para facilitar procedimiento y guía

intraoperatorias.

En Japón cada vez son más comunes la simulación preoperatoria 3D y la elaboración de modelos 3D para planificación de cirugía hepática, tanto así que en ese país, el uso de estas tecnologías es cubierta por el seguro universal de salud desde el 2012.

La utilidad de estos modelos 3D pueden extrapolarse también a personas que no son expertas en interpretación de imágenes bidimensionales como estudiantes, pacientes y familiares, permitiendo una mejor comprensión de su anatomía y patología, permitiendo una mejor comprensión de los objetivos de la cirugía.

Una desventaja frecuentemente citada de esta tecnología es el tiempo requerido en la planificación y elaboración del modelo de impresión, según la literatura oscila entre 10 horas a 2 semanas según la complejidad del caso y la calidad de impresión, por lo que su uso en situaciones de emergencia e incluso algunos casos electivos es limitado. En este paciente, al usar una resolución intermedia de impresión se logró reducir el tiempo total a 8 horas.

Otra limitación es el costo adicional generado, que oscila entre $ 167 y 4000 dólares, la elaboración de un modelo 3D requiere el uso de programas de computación, equipos y materiales especiales que afortunadamente cada vez se vuelven más accesibles al público en general. En este caso el costo de los materiales de impresión fue $ 50 dólares y para la segmentación y post procesado se usaron programas de distribución gratuita.

La precisión de los objetos impresos es otro aspecto que se debe considerar y verificar, puede depender de muchos factores tales como la resolución al adquirir las imágenes iniciales, el material utilizado en la impresión y la resolución de la impresora. En este caso al tratarse de un modelo para planificación de cirugía craneal ósea no se encontró problemas relacionados con la calidad de impresión, fue media para acelerar el proceso, sin embargo, esto probablemente no es viable al realizar modelos vasculares o de conductos pequeños por ejemplo las vías biliares.

Además, al elaborar modelos no óseos tales como cerebro, hígado, etc., se debe considerar el uso de materiales de impresión deformables que reproduzcan mejor la consistencia real de los tejidos.

Un limitante adicional que se encontró fue la reducida área de impresión de los equipos empleados, que permitió elaborar un modelo en tamaño real de sólo un cuadrante craneal, que si bien cumplió con su propósito, deberá mejorarse en el futuro empleando impresoras con capacidad para mayores volúmenes.

Si bien en la literatura latinoamericana existen publicaciones sobre la aplicación de tecnologías de impresión 3D en cirugía maxilofacial, provenientes de Brasil y Argentina y un reporte de Chile sobre su uso en docencia médica, no se encontraron artículos sobre su aplicación en la planificación quirúrgica de tumores fronto – orbitarios.

En Ecuador, se conoce por notas de prensa la existencia de un centro de impresión 3D en el Hospital Luis Vernaza de Guayaquil que trabaja fundamentalmente con modelos para planificación quirúrgica en cirugía ortopédica y maxilofacial y existe también un reporte sobre la impresión 3D de un pabellón auricular que sirvió como modelo para elaborar una prótesis de silicona en Cuenca, Ecuador  por lo que a nuestro mejor entender, este es el primer reporte sobre el uso de biomodelos tridimensionales para planificación de cirugía craneal ósea en el país.

A medida que entren al mercado impresoras más rápidas, económicas y la segmentación se haga automática, más hospitales y universidades dedicarán fondos para imprimir sus propios modelos, los cuales se convertirán en un complemento estándar de los estudios radiológicos convencionales y la docencia. Se necesita una colaboración multidisciplinaria en el más amplio sentido que involucre cirujanos, imagenólogos, ingenieros, especialistas en segmentación e impresión 3D, de manera que involucren anatomía compleja, se elaboen modelos para planificación preoperatoria en forma eficiente y rápida. Este es precisamente uno de los objetivos del nuevo laboratorio de impresión 3D de la Universidad del Azuay y sus proyectos de investigación que ahora se encuentran a disposición de la comunidad médica y científica del austro ecuatoriano.

Conclusiones

La impresión 3D es una valiosa herramienta que cada vez gana más espacio en la docencia y también en la planificación quirúrgica, permitiendo disponer de modelos anatómicos muy precisos y personalizados. Por otro simular el campo operatorio, comprender y memorizar detalles anatómicos críticos y ensayar la intervención quirúrgica antes de ejecutarla en el paciente real.

Los costos agregados así como el tiempo requerido para elaborar un biomodelo 3D son los principales inconvenientes de esta técnica, por lo que se debe trabajar en la fabricación de impresoras más rápidas, de bajo costo y que usen materiales baratos sin sacrificar la

calidad de la impresión para facilitar el acceso de esta tecnología a quienes la requieran.

Al tratarse de biomodelos que servirán para fines médicos, debe hacerse un estricto control de calidad en cuanto a la exactitud de la reproducción anatómica, y establecer además en cada laboratorio protocolos propios para la adquisición de imágenes, segmentación y post-procesamiento para cada órgano en particular.

Recomendaciones

Es recomendable medir en el futuro en este medio, mediante estudios controlados, el impacto de utilizar biomodelos 3D individualizados en la docencia y para explicar al paciente y sus familiares su patología, el plan de tratamiento, así como medir su impacto en la práctica quirúrgica en cuanto a costos, tiempo operatorio, reducción de complicaciones, etc.

Deja un comentario