Jonathan M. Morris, M.D., Director Médico, Unidad para Modelado Anatómico: A menudo me oyen decir que una imagen vale más que mil palabras y que un modelo vale más que mil imágenes. Esta tecnología realmente se centra en los pacientes. La impresión 3D ha cambiado lo que podemos hacer por ellos y cómo lo hacemos. Ha abierto nuevas vías de tratamiento que antes no eran posibles. Y todo empezó hace casi 20 años.
El primer caso que nos llevó al camino de la impresión 3D fue el de unas gemelas unidas. Había unas chicas conectadas por el abdomen y el pecho. El cirujano y el radiólogo iban a trabajar para intentar comprender la anatomía, porque eventualmente íbamos a tener que intentar separarlas. ¿Comparten el hígado? ¿Comparten los intestinos? Entonces uno de los cirujanos dijo: ¿podemos hacer una copia física de su hígado? Y dijeron, bueno, ¿por qué no lo imprimimos en 3D? Entonces, el primero que hicimos, lo subcontratamos y resultó que no parecía un hígado. Así que trabajamos con el Departamento de Ingeniería para crear algunos de los primeros modelos impresos en 3D. Y fue la primera vez que un grupo de cirujanos pudo sostener en sus manos el hígado de un paciente fuera del cuerpo. Hubo varios cirujanos de diferentes subespecialidades que tuvieron que hablar sobre lo que iban a hacer y usaron el modelo como vehículo de comunicación, de una manera que no se puede lograr con una imagen 2D. Ahora tienes este nuevo instrumento en tu caja. Nuestra misión es brindar atención de la mejor calidad, y hay una gran cantidad de pacientes que tienen problemas realmente complejos que la impresión 3D ayuda a resolver. Ese hígado impreso en 3D fue el catalizador que llevó a lo que somos hoy.
Eric J. Moore, MD, cirujano de cabeza y cuello, Catedrático de Otorrinolaringología: El laboratorio de impresión 3D era un espacio que parecía un armario, y ahora es este hermoso sexto piso del hospital. Es realmente casi surrealista. Entras y ves modelos completos del tórax con el corazón, y todos los vasos sanguíneos que se expanden.
Basel A. Sharaf, MD, DDS, cirujano plástico y reconstructivo: Tenemos suerte de contar con una de las mejores instalaciones de impresión 3D del mundo de la que hablamos como un lugar de atención médica. Es decir, es un lugar de atención para los pacientes. Estás haciendo esto en el hospital. Y creo que esto es exclusivo de Mayo Clinic.
Peter S. Rose, M.D., cirujano especialista en tumores ortopédicos: El laboratorio de impresión 3D está abierto en el hospital, por lo que no está fuera de la sede. Como cirujano, camino hasta allí entre mis casos y durante las rondas para comprobar cómo están las cosas.
Dr. Morris: Puedes ver que hay un tumor grande. Se puede ver con qué intimidad están colocados los vasos sanguíneos sobre el frente del tumor. Derecha.
Dr. Rose: Ahí es donde está el mayor problema para nosotros al sacar esto quirúrgicamente, son los vasos. Entonces, ¿qué vemos sobre la relación con la aorta y la cava?
Dr. Morris: Se realizará algún tipo de exploración radiológica al 90% de cada paciente que acude a Mayo Clinic. De esa exploración, podría haber 13.000 imágenes, 13.000 imágenes y cuatro fases diferentes en que se observan las arterias, venas, tumores, uréteres, toda esta información. Un ingeniero tendrá que segmentar cada corte para poder hacer un modelo impreso en 3D. Y probablemente fabricamos unos 3.000 modelos al año. Cada una de estas salas de impresión hace algo diferente. Esta impresora realiza impresiones a base de polvo. Cada capa se fue colocando sobre otra capa. Y luego entró una nueva capa de polvo. Después fue bajando y repitiendo la tarea una y otra vez hasta que obtenemos un objeto tridimensional. Estas impresoras son otra tecnología, la puedes imaginar como una pistola de pegamento caliente, haciendo un círculo y luego otro y luego otro. Así podrías empezar a construir un objeto 3D. Esta es otra tecnología de impresión. Usamos esto para hacer modelos anatómicos a todo color. Entonces, si queremos algo así a color, que tenga múltiples partes pequeñas como esta, que tenga múltiples vasos pequeños como estos vasos de la arteria pulmonar, o si queremos construir módulos de entrenamiento como este árbol bronquial, rodeado por todos los ganglios linfáticos a su alrededor. Mi objetivo es ayudar a evitar el sufrimiento de otro ser humano. Y esta tecnología puede brindar una mejor atención a un mayor número de personas.
Maria Peris Celda, M.D., Ph.D., Neurocirujana: Sería genial si pudiéramos quitar la parte posterior del cráneo. Sí, para mostrar mejor el tumor. Solo hacer eso. Oh, sí, me gusta que hayan extraído la primera vértebra cervical, porque ese es el abordaje del que vamos a hablar con el paciente. Eso es realmente útil.
Cada tumor es diferente. Por ejemplo, podemos ver que este está realmente en el centro de la base del cráneo. Así que es un tumor de difícil acceso. Existe la posibilidad de un abordaje por la nariz, pero también por el costado, esto era importante para decidir qué era mejor para el paciente. Pude tocar y sentir el tumor y la anatomía en tamaño real. Y eso realmente ha cambiado mi práctica.
Ingeniero: Aquí está el modelo 3D. Se puede ver que el tumor se acerca al frente de su cara.
Dr. Moore: Nuestra planificación es mucho mejor. El modelado tridimensional ha eliminado todas las conjeturas y ha hecho que el proceso sea mucho más preciso. Estas son operaciones realmente largas. Solíamos tener que extirpar el tumor, limpiar nuestros márgenes, visualizar el defecto, medir todo lo extraído del peroné. Extraerlo Cortarlo. Ver si encaja. Con este modelado preciso, uno de nosotros extirpará el tumor. El otro extraerá el peroné. En realidad, se corta eso en su lugar mientras la pierna todavía está conectada, estos vasos sanguíneos todavía están conectados para que tan pronto como se extraiga el tumor, todo esté listo. Así se reduce en varias horas el tiempo que el paciente pasa en la mesa de operaciones, y tiene que recibir menos líquido intravenoso, lo que lleva a una recuperación mucho más rápida.
Dr. Peris Celda: Cada modelo es un caso. Pero no es solo un caso. Es un paciente con una familia. ¿Qué les causaba miedo y ansiedad?
Dr. Moore: El modelo realmente nos ayuda a comprender exactamente dónde está el tumor. Es como un tremendo mapa tridimensional. Y esto nos permite al Doctor Price y a mí hacer estos cortes realmente precisos.
Daniel L. Price, M.D., Cirujano especialista en cabeza y cuello: Así es como vamos a recomponerlo. Entonces, ya sabes, este es el hueso de tu pierna que vamos a cortar y doblar para darle forma y reconstruir el hueso de la mandíbula. Y luego vamos a colocar tres implantes allí para poder poner los dientes. Así podemos hacer que vuelvas a masticar.
Paciente: Sí. Pero eso parecía un muy mal negocio. Sacas siete. Sólo me devuelves tres.
Dr. Rose: Existen enormes incertidumbres para los pacientes. Y eso genera ansiedad. Muchos de los pacientes que nos remiten tienen tumores muy raros y es posible que no los comprendan bien. La capacidad de sentarse con ellos con un modelo que muestra su anatomía exacta puede ser muy valiosa para generar confianza y comodidad a medida que avanzan en el tratamiento de un tumor raro.
Esposa del paciente: ¿Podría ver el producto terminado?
Dr. Price: Entonces ese es el hueso de su pierna.
Dr. Sharaf: Una cosa es mostrarles una tomografía computarizada o un diagrama, pero en realidad esta es una comunicación a otro nivel. Cuando ven su propio modelo impreso en 3D, podemos decirles: esto es lo que haremos por ustedes. Estos son los huesos que tenemos que mover, esta es la simetría que intentamos establecer, lo que le aporta mucha claridad al paciente.
Esposa del paciente: Ese modelo es asombroso. Poder ver todo eso.
Dr. Moore: Sí, ¿no es increíble?
A. Noelle Larson, M.D., cirujana especialista en ortopedia: Hola. ¿Cómo estás, Olive? Cada vez que abro una puerta y entro a la sala de una clínica, hay una familia esperándome que tiene una expectativa muy entusiasta de que voy a poder ayudar a su hijo. Parece que su curva ha progresado un poco en los últimos meses, me alegra que tengamos esto ya programado. Se está convirtiendo en el tipo de escoliosis que podría causar problemas en el futuro. Les digo a mis pacientes que Mayo tiene uno o más de cada cosa, y eso realmente nos permite aprovechar el conocimiento, las técnicas y la tecnología para realizar cirugías que no son posibles en otros lugares. Mayo realmente ha sido un líder a nivel nacional en este campo. Mientras duermes, hacemos una incisión en la espalda. La incisión es algo así, desde arriba hacia abajo, y apartamos músculos y colocamos varillas y tornillos en la espalda. Y luego conectamos los tornillos a las varillas y colocamos la columna en una posición más recta.
Estamos tratando a pacientes únicos, pacientes que tienen una deformidad que probablemente sea diferente a la de cualquier otro niño en el mundo. Tener un modelo personalizado es esencial. Al final del procedimiento, hacemos que el hueso quede áspero, y eso engaña al cuerpo para que piense que tuvo una fractura, lo que desencadena toda una cascada de curación ósea. Y luego todas las áreas que cruzadas por las varillas sanan hasta formar una lámina sólida de hueso.
Dr. Rose: El modelado 3D personalizable es increíblemente útil al operar a niños pequeños porque en una exploración, todas las tomografías computarizadas parecen del mismo tamaño. Pero en la vida real, la anatomía de los niños es muy diferente. El modelo impreso en 3D de un niño te permite visualizar verdaderamente la anatomía a la que vas a enfrentarte.
Dr. Morris: Al ampliar nuestros usos clínicos de la impresión 3D, los cirujanos acudieron a nosotros porque querían instrumentos para simulación. Estaba claro que solo podíamos alcanzar un cierto nivel de fidelidad, y pensé que necesitábamos a alguien que tuviera este conjunto de habilidades y que estuviera fabricando accesorios de efectos especiales para la industria y que conociera el moldeado en uretano y en silicona, la pintura con silicona y el moldeado en vivo. No existe ninguna descripción del puesto para ingeniero de efectos especiales en una organización de 70.000 empleados. Y tuvimos la suerte de que Christian Hanson, que había trabajado en la industria de efectos especiales, se postulara. Desde entonces, hemos estado creando estos simuladores personalizados.
Christian Hanson, ingeniero de simulación: Siempre me han gustado los efectos especiales. Efectos de maquillaje desde la escuela secundaria, ya sabes, me dediqué a la escultura, compré algunos libros sobre cómo hacer máscaras y maquillaje protésico y cosas así. Cuando era niño tenía calaveras de plástico y simplemente las miraba fijamente. Sabes, siempre he estado fascinado por el mundo de los efectos del maquillaje. Eso es lo que siempre me ha apasionado. Intento poner tanto detalle, tanto realismo. Estoy constantemente intentando capturar la calidad del tejido, el aspecto de la grasa y el músculo. Este modelo es un buen ejemplo de cómo utilizamos la impresión 3D a todo color y la pintura digital para replicar una superficie realista del interior de la cavidad torácica. Es una combinación de realismo visual y también de tratar de entender la forma en que el tejido se moverá y se sentirá. La mayor parte de este enfoque no es realmente una forma estandarizada de construir un modelo. Así que estamos inventando algo a medida que avanzamos para superar los límites de lo que es posible.
Dr. Morris: Esto es una piel moldeada en silicona colocada dentro de una base impresa en 3D. Lo que verá el cirujano es su exterior. Se armará así y luego se pondrá dentro de esa cavidad. Entonces, lo que el cirujano verá, es todo esto que se cubrirá con una toalla. El cirujano introducirá la mano en la cavidad torácica y tendrá que detener el sangrado u otro traumatismo pulmonar para el que hemos construido esto.
Dr. Price: Aquí tenemos un simulador para entrenamiento para coser dos vasos sanguíneos. Tenemos que asegurarnos de hacerlo perfectamente cuando lo hagamos en el quirófano. La mejor manera de hacerlo es tener mucha experiencia, y podemos adquirirla sin ningún riesgo practicando estos procedimientos.
Dr. Moore: Realizamos un programa de simulación cada año con nuestros nuevos residentes. Un cirujano practicará y perfeccionará cirugías tal vez cien veces antes de realizar esa cirugía en un cuerpo humano.
Dr. Price: Me doy una C+ porque tenemos ese pequeño problema aquí. Y te das una A+ por cada una de estas suturas de longitud bastante pareja. Tenemos un paciente con un tumor que reemplazó la mayor parte de su mandíbula superior. Tenemos que extirpar ese tumor y, por lo tanto, hay que extirparle la mitad de la mandíbula superior, que vamos a reconstruir con hueso de la pierna. Así que vamos a tomar el hueso de su pierna y doblarlo para darle la forma de la mandíbula superior. Y luego llevaremos nutrición a ese hueso cosiendo la arteria de la pierna a una arteria en el cuello. Y este es un simulador para entrenamiento que imita esa parte del procedimiento, lo que es fundamental para tener éxito.
Dr. Peris Celda: Imagino que la impresión 3D será cada vez más común. Esto ayudará a hacer avanzar la ciencia, lo que ayudará a avances en la neurocirugía. Hay un mejor resultado. Y eso es lo que todos queremos. Queremos el mejor resultado para nuestros pacientes. Este es el modelo que miramos antes de la cirugía. Y este es el tumor que extirpamos.
Paciente: Hace que sea más fácil ver exactamente qué aspecto tiene. Es difícil imaginar cuando solo estoy mirando la resonancia magnética. Así que sí, es realmente útil ver todo esto, el modelo, y era impresionante poder verlo todo, y dónde estaba el tumor y lo grande que era. Creo que realmente ayudó a ponerlo en perspectiva. Mirar el modelo definitivamente lo hizo más real.
Dr. Peris Celda: Este es el tumor que vimos en el modelo. Y aquí vemos, después de la resección del tumor, cómo la médula espinal y la parte inferior del cerebro realmente se expandieron.
Paciente: Me siento bastante bien en realidad. Sorprendentemente bastante bien, en camino a la recuperación. Definitivamente ya pasé por la peor parte. Creo que extirpar ese tumor fue clave. Y de ahora en adelante queda solo la recuperación.
Dr. Morris: Es difícil creer cuánto tiempo ha pasado y hasta dónde hemos llegado desde el caso de aquellas gemelas unidas. Estamos creciendo a un ritmo exponencial. En algún momento necesitas más espacio, necesitas más personal. Entonces construimos otro centro de impresión 3D en Jacksonville. Hemos ampliado nuestra operación para impulsar la atención a los pacientes. Ahora otra parte del país está haciendo exactamente lo mismo que estamos haciendo en Rochester.
Robert A. Pooley, Ph.D., físico médico, director técnico de la Unidad para Modelado Anatómico: Esta es la unidad para modelado anatómico de Mayo Clinic en Florida. Trabajamos con médicos, cirujanos y radiólogos en el campus. Esta es una tecnología en evolución. No hay muchos lugares en el país donde se haga esto.
Kingsley O. Abode-Iyamah, M.D., neurocirujano: Para ver la gravedad de la escoliosis. Este paciente se sometió previamente a una cirugía de fusión, y se puede ver este hueso sólido que ha vuelto a crecer aquí. Poder mirar cosas que no se pueden ver. Al mirar las imágenes tradicionales se llegará a ese nivel de comodidad para abordar casos más complejos. El funcionamiento diario
Jeffrey R. Janus, M.D., FACS, cirujano especialista en cabeza y cuello, catedrático en otorrinolaringología: Cuanto mejor sea el servicio al paciente, mejor será la atención que le brindaremos como resultado de esta tecnología. No puede medirse. Y cuando se piense en medicina desde el punto de vista académico, pensemos en cómo educaremos a las próximas generaciones de cirujanos. Por eso, esta tecnología no se trata solo de la impresión 3D. Se trata de evaluación tridimensional e instrumentos tridimensionales. Hay mucho que se puede hacer con la educación en el espacio virtual.
Dr. Morris: Realidad virtual. Permite construir espacios educativos. Podemos construir entornos de museo o entornos de un quirófano, y eso permite capacitar a las personas en todos estos diferentes tipos de enfoques quirúrgicos. La neurocirugía basada en el cráneo tiene una curva de aprendizaje realmente pronunciada. Tradicionalmente, si quieres aprender de la Dra. Peris Celda o de cualquiera de los cirujanos especialistas en cráneo, debes estar físicamente cerca de ellos. Y lo que estamos creando en Mayo Clinic son entornos de inmersión para que puedas ponerte al día más rápido.
Dr. Moore: La medicina y la cirugía son un arte basado en el aprendizaje y uno pasa años haciéndolo, repitiéndolo una y otra vez. Piensa en cómo ese proceso educativo puede acelerarse simplemente con toda la práctica virtual que se pueda realizar. Creo que va a revolucionar la forma en que impartimos educación quirúrgica.
Dr. Morris: Cuando te hicieron esa tomografía computarizada, todo eso nos dio imágenes de tu cuerpo, una porción a la vez. Entonces, lo que hicimos fue tomar todos esos cortes y crear un modelo 3D. Esta es una imagen tuya. Esos son tus brazos, ese es tu esqueleto. Y si miran hacia atrás por encima del hombro, verán dónde está esa cosa verde, donde está el tumor.
Dr. Sharaf: La realidad virtual y la realidad aumentada son realmente el futuro de la cirugía, y la inteligencia artificial desempeñará un papel importante.
Dr. Morris: Se trata de una joven de 13 años, presenta una curvatura progresiva en la columna que realmente ha progresado rápido a lo largo de cuatro meses. Normalmente, para poder hacer un modelo de esto, un tecnólogo tendría que colorear a mano cada hueso, nivel por nivel. Pero ahora que tenemos este algoritmo de IA, no sólo puede segmentar los huesos, sino que también puede etiquetar automáticamente de qué hueso se trata. Ahora podemos pasar de un escaneo a esto en unos cuatro minutos. El siguiente paso, más allá de la segmentación, más allá de hacer los modelos 3D más rápidos, es a través de sus algoritmos predictivos.
Dr. Sharaf: Digamos que alguien tuvo una fractura en la cuenca del ojo en ambos lados. Un caso donde todo está roto. El ojo realmente puede decirte que así es como debería verse. Esta es la mejor alineación anatómica de la fractura que enfrentas. Entonces esto se puede imprimir en 3D. Será realmente revolucionario para la reconstrucción facial compleja.
Dr. Rose: La pregunta es: ¿puede el próximo avance ser lo que se llama bioimpresión, en lugar de simplemente un implante? ¿Podemos colocar antibióticos en ese implante? ¿Podemos adjuntar quimioterapia a un implante? Creo que esa será nuestra próxima frontera.
Dr. Morris: Cada cirujano que ha utilizado este instrumento ha dicho: esto me permitió hacer cosas de una manera que antes no podía hacer. Parte de mi misión en los últimos diez años es ser una especie de evangelista de la impresión 3D en la medicina, porque la mayoría de los pacientes nunca acudirán a Mayo Clinic. Y, a menos que ayudemos a las personas de todo el mundo, no afectamos a los pacientes de la manera en que creemos que puede hacerlo esta tecnología. La misión de Mayo Clinic es que las necesidades del paciente son lo primero. Esta tecnología apoya la misión. Estamos haciendo lo mejor para el paciente. No se trata de nosotros como cirujanos, médicos, tecnólogos o innovadores, todo es para el paciente.