[MÚSICA Y SONIDO DE IMPRESORA]
Dr. Jonathan M. Morris, director médico, Unidad para Modelado Anatómico en Mayo Clinic: A menudo, me oyen decir que una imagen vale más que mil palabras y que un modelo vale más que mil imágenes.
[MÚSICA]
Una producción de Mayo Clinic
con Moxie Pictures
EXPLORAR LO POSIBLE
CON MIRAS AL FUTURO
[MÚSICA Y SONIDO DE IMPRESORA]
Esta tecnología realmente se centra en los pacientes. La impresión en 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.
2006
El primer caso que nos llevó al camino de la impresión en 3D fue el de unas gemelas unidas. Vimos a un par de niñas que estaban unidas a nivel del abdomen y el pecho. El cirujano y el radiólogo se esforzarían por comprender la anatomía, porque a la larga había que separarlas. ¿Compartían el hígado? ¿Compartían los intestinos?
Por ello, uno de los cirujanos preguntó si éramos capaces de hacer una copia física del hígado. Le respondieron que quizás se podía hacer con una impresión en 3D. Pero el primero que hicimos fue subcontratado y cuando lo recibimos, no parecía un hígado. Entonces, trabajamos con el Departamento de Ingeniería para crear algunos de los primeros modelos impresos en 3D. 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 en 2D. Ahora tenemos este nuevo método entre nuestros recursos.
Nuestra misión es brindar atención médica de la mejor calidad. Hay una gran variedad de pacientes que tienen problemas realmente complejos que la impresión en 3D ayuda a resolver. Ese hígado impreso en 3D fue el catalizador que llevó a lo que somos hoy.
Dr. Eric J. Moore, cirujano de cabeza y cuello, director de Otorrinolaringología, Mayo Clinic: El laboratorio para impresiones en 3D era solo un cuarto en un espacio similar a un armario. Pero ahora es este fantástico sexto piso del hospital. Realmente, es casi surrealista. Entras y ves modelos completos del tórax con el corazón y todos los vasos sanguíneos.
Dr. Basel A. Sharaf, médico y dentista, cirujano plástico y reconstructivo, Mayo Clinic: Tenemos la suerte de contar con una de las mejores instalaciones mundiales para impresión en 3D, sobre la que hablamos en el lugar de atención médica. Es decir, el lugar de atención médica significa hacerlo en el hospital. Creo que esto es exclusivo de Mayo Clinic.
Dr. Peter S. Rose, cirujano especialista en tumores ortopédicos, Mayo Clinic: El laboratorio para impresiones en 3D está abierto en el hospital. No está ubicado en otro lugar. Como cirujano, camino hasta allí entre uno y otro caso. Voy allí mientras se pasa visita para revisar las cosas.
Los médicos hablan sobre las exploraciones frente a un monitor: Se puede ver que hay un tumor grande. ¿Puedes ver cuán estrechamente cubren los vasos sanguíneos la parte frontal del tumor? Correcto. Sacar los lados de los vasos sanguíneos es el principal problema quirúrgico para nosotros. Pero ¿cuál es la relación entre la aorta y la vena cava?
Dr. Morris: Se realizará algún tipo de exploración radiológica en el 90 % de los pacientes que acuden a Mayo Clinic. En esa sola exploración, podrían haber trece mil imágenes en cuatro fases diferentes, que ven las arterias, las venas, el tumor, el uréter y toda esta información. Un ingeniero deberá segmentar cada corte a fin de hacer un modelo impreso en 3D. Probablemente hagamos unos 3000 modelos al año.
Cada una de estas salas de impresión hace algo diferente. Esta impresora realiza impresiones a base de polvo. Se ponía cada capa una por una, se colocaba una nueva capa de polvo y, luego, se bajaba para repetirlo una y otra vez hasta obtener un objeto tridimensional. Estas impresoras son otra tecnología. Imagina una pistola de pegamento caliente que va haciendo un círculo tras otro, pues así se empieza a construir un objeto tridimensional.
Esta es otra tecnología de impresión. Usamos esto para hacer modelos anatómicos a todo color. Si queremos algo así a todo color, con varias partes pequeñas, como esta, y con múltiples vasos sanguíneos, como estos de la arteria pulmonar, o si queremos crear modelos para capacitación, como este árbol traqueobronquial con todos los ganglios linfáticos alrededor.
Mi objetivo es ayudar a evitar el sufrimiento de otro ser humano. Esta tecnología puede brindar mejores cuidados a más cantidad de personas.
Un médico habla con una de las personas que hacen el examen: Sería genial si pudiéramos extraer una parte del área posterior del cráneo. Sí, para ver mejor el tumor. Eso. Sí, sí. Me gusta que hayan extraído la primera vértebra cervical, porque ese es el método sobre el que vamos a hablar con el paciente. Eso es realmente útil.
Dra. María Peris Celda, neurocirujana, Mayo Clinic: Cada tumor es diferente. Por ejemplo, podemos ver que este realmente está en el centro de la base del cráneo. Por tanto, es un tumor de difícil acceso. Hay la posibilidad de acceder a él por la nariz. Pero también existe la posibilidad de un método lateral. Eso era importante para decidir lo mejor para el paciente. Pude tocar y sentir en tamaño real el tumor y ver la anatomía. Eso realmente ha cambiado mi práctica.
Aquí está el modelo en 3D. Se puede ver que los tumores van hacia el frente de la 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, obtener márgenes limpios, visualizar el defecto, medir el orificio, recolectar el peroné para subirlo y cortarlo a ver si encajaba. Con este modelado preciso, uno de nosotros extirpa el tumor, el otro extrae el peroné y lo corta allí mismo mientras las piernas siguen conectadas y estos vasos sanguíneos aún están comunicados para tener todo listo cuando se extirpe el tumor. Así el paciente pasa muchas horas menos en la mesa de operaciones y no recibe tantos líquidos intravenosos. Eso significa una recuperación mucho más rápida.
Dra. Peris Celda: Cada modelo es un caso. Pero no es solo un caso. Es un paciente con una familia. ¿Qué temían y qué les angustiaba?
Dr. Moore: Un modelo realmente ayuda a comprender el lugar exacto donde está el tumor. Es como un enorme mapa tridimensional. Esto nos permite al Dr. Price y a mí hacer estos cortes realmente precisos.
Un médico y un paciente hablan: Así es como vamos a recomponerlo. Sí. Bien. Este es el hueso de la pierna que vamos a cortar y amoldar para reconstruir el hueso de la mandíbula y, luego, pondremos tres implantes para que haya dientes ahí. Será posible volver a masticar. Ajá, pero me parece que salgo perdiendo porque me sacan siete y me devuelvan tres.
Dr. Rose: Los pacientes tienen grandes incertidumbres y eso les genera ansiedad. Muchos de los pacientes que nos remiten tienen tumores muy raros y posiblemente no los comprendan bien. La capacidad de sentarnos con ellos y mostrarles un modelo de su anatomía exacta puede ser invalorable para generar confianza y comodidad a medida que prosiguen con el tratamiento de un tumor raro.
El médico y el familiar de un paciente hablan: ¿Puedo ver el producto terminado? Claro que sí. Sí. Entonces ese es el hueso de la pierna. Bien. Vamos a cortarlo.
Dr. Sharaf: Una cosa es mostrarles una tomografía computarizada o un diagrama, pero la comunicación realmente es a otro nivel cuando pueden ver su propio modelo impreso en 3D. Podemos, de verdad, decirles que esto es lo que vamos a hacer, que estos son los huesos que tenemos que mover y que esta es la simetría que intentamos establecer, lo que le aporta mucha claridad al paciente.
El médico y el familiar de un paciente hablan: Vaya, es increíble poder ver ese modelo. Es increíble, ¿verdad?
Dra. A. Noelle Larson, cirujana ortopédica, Mayo Clinic: Hola. ¿Cómo estás, Olive? Cada vez que abro una puerta y entro a un consultorio, veo que me espera una familia con la enorme expectativa de que yo haga algo para ayudar a su hijo. Parece que tu curva ha avanzado un poco en los últimos meses, así que me alegro de que ya lo tengamos programado. Se está convirtiendo en el tipo de escoliosis que podría causar problemas en el futuro.
Les hago saber a mis pacientes que Mayo tiene uno o más de todo, lo que realmente 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 en la espalda una incisión que es algo así, desde arriba hacia abajo. Separamos los músculos y colocamos en la espalda varillas y tornillos que luego se conectan entre sí para enderezar la columna vertebral.
Son pacientes únicos y con 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 a fin de engañar al cuerpo para que crea que hubo una fractura. Eso desencadena toda una cascada de recuperación ósea. Luego, todas las áreas que cruzan las varillas sanan hasta formar una lámina sólida de hueso.
Dr. Rose: El modelado en 3D es increíblemente útil para operar a niños pequeños. Porque en las exploraciones, 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 verdaderamente permite visualizar la anatomía a la que vas a enfrentarte.
Dr. Morris: A medida que ampliamos el uso clínico de la impresión en 3D, los cirujanos acudieron a nosotros porque querían instrumentos para simulación. Estaba claro que solo podíamos llegar hasta un cierto nivel de fidelidad. Entonces, pensé que necesitábamos a alguien que tuviera estas habilidades, que estuviera fabricando accesorios para efectos especiales en esa industria y que conociera la fundición de uretano y tanto el moldeado como la pintura en silicona, además de la fundición en vivo. En una organización con 70 000 empleados, no existe ninguna descripción de funciones para un ingeniero de efectos especiales.
Pero tuvimos la suerte de que se postulara para el puesto Christian Hanson que había trabajado en la industria de efectos especiales. Desde entonces, hemos estado creando estos simuladores hechos a medida.
Christian Hanson, ingeniero de simulación, Mayo Clinic: Desde la secundaria, siempre me han atraído los efectos especiales y los de maquillaje. Me interesé por la escultura. Conseguí algunos libros sobre cómo hacer máscaras, maquillaje protésico y cosas por el estilo. Cuando era niño, tenía calaveras de plástico y pasaba contemplándolas. Siempre me ha fascinado el mundo de los efectos del maquillaje. Eso es lo que siempre me ha apasionado. Es poner tanto detalle, tanto realismo. Estoy constantemente intentando capturar la calidad del tejido, el aspecto de la grasa y del músculo.
Este modelo es un buen ejemplo de cómo utilizamos la impresión en 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. En su mayor parte, este método no es una manera estandarizada de construir un modelo, así que vamos inventando sobre la marcha para superar los límites de lo posible.
Dr. Morris: Esto es piel moldeada en silicona, asentada en una base impresa en 3D. La parte exterior de esto es lo que verá el cirujano. Se armará así y, luego, se lo meterá en esa cavidad. Entonces, el cirujano verá que todo esto estará completamente cubierto. Luego, el cirujano introducirá la mano en la cavidad torácica y tendrá que detener el sangrado u otro traumatismo pulmonar para el que construimos esto.
Dr. Daniel L. Price, cirujano de cabeza y cuello, Mayo Clinic: Aquí tenemos un simulador para coser dos vasos sanguíneos. Tenemos que asegurarnos de hacerlo perfectamente cuando estemos en el quirófano. La mejor forma de lograrlo es con mucha experiencia y podemos adquirir mucha sin ningún riesgo al practicar estos procedimientos.
Dr. Moore: Realizamos un programa de simulación cada año con los nuevos médicos residentes. Un cirujano practicará y perfeccionará las cirugías tal vez cien veces, antes de realmente llevarlas a cabo en un cuerpo humano.
Dr. Price: Me daría una C+ porque tuvimos ese pequeño problema aquí. Te daría una A+ por cada una de estas suturas de longitud bastante pareja.
Vamos a tener un paciente con un tumor que se ha tomado la mayor parte de la mandíbula superior. Tenemos que extirpar ese tumor, o sea, hay que extraer la mitad de la mandíbula superior. Eso reconstruimos con hueso de la pierna. Vamos a tomar el hueso de la pierna y darle la forma del hueso maxilar superior. Luego, coseremos la arteria de la pierna a una del cuello para nutrir el hueso. Este es un simulador que imita esa parte del procedimiento, lo que es fundamental para tener éxito.
Dra. Peris Celda: Imagino que la impresión en 3D será cada vez más común. Esto ayudará a avanzar la ciencia. Esto ayudará a avanzar la neurocirugía. Ofrece mejores resultados y eso es lo que queremos todos. Queremos el mejor resultado para nuestros pacientes.
La Dra. Celda y un paciente hablan: Este es el modelo que observamos antes de la cirugía y este es el tumor que extrajimos. Hace más fácil ver exactamente qué aspecto tiene. Es difícil imaginarlo con solo las imágenes por resonancia magnética, así que, es muy útil ver eso. El modelo fue muy impresionante por dejarnos ver todo, 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.
Este es el tumor que vimos en el modelo. Y aquí vemos, cómo la médula espinal y la parte inferior del cerebro realmente se expandieron después de la resección del tumor.
Me siento bastante bien, en realidad; sí, sorprendentemente, muy bien. En camino a la recuperación y creo que ya pasó la peor parte. Extirpar ese tumor fue fundamental. De ahora en adelante solo queda la recuperación.
Dr. Morris: Desde aquel caso de las gemelas unidas, es difícil creer cuánto tiempo ha pasado y hasta dónde hemos llegado. Estamos creciendo a un ritmo exponencial. En algún momento, se necesita más espacio y más personal. Por eso construimos en Jacksonville otro centro de impresión en 3D. Ampliamos nuestras operaciones para impulsar la atención médica de los pacientes. Ahora, en otra parte del país se está haciendo exactamente lo mismo que hacemos en Rochester.
Dr. Robert A. Pooley, físico médico, director técnico de la Unidad para Modelado Anatómico, Mayo Clinic: 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 haya esto.
Dr. Kingsley O. Abode-Iyamah, neurocirujano, Mayo Clinic: Puedes ver la gravedad de la escoliosis. Anteriormente, este paciente se sometió a una cirugía de fusión. Ahora se puede ver que este hueso sólido ha vuelto a crecer aquí. Poder ver cosas que no se ven en las imágenes tradicionales da tranquilidad para abordar casos más complejos. Así que, la funcionalidad diaria.
Dr. Jeffrey J. Janus, cirujano oncólogo de cabeza y cuello, director de Otorrinolaringología, Mayo Clinic: Es incalculable el resultado de esta tecnología para prestar mejor servicio al paciente y darle la mejor atención médica. Cuando uno reflexiona en la medicina académica, piensa en cómo estamos educando a las nuevas generaciones de cirujanos. Esta tecnología no solo se refiere a la impresión en 3D, sino a una evaluación tridimensional y a métodos tridimensionales. Hay mucho que se puede hacer con la educación en el espacio virtual.
Dr. Morris: La realidad virtual te permite desenvolver en espacios educativos. Podemos crear el entorno de un museo o de un quirófano. Eso permite capacitar a las personas en todos estos tipos diferentes de métodos quirúrgicos. La neurocirugía en el cráneo tiene una curva de aprendizaje realmente pronunciada. Tradicionalmente, si querías aprender de la Dra. Peris Celda o de cualquiera de los cirujanos especialistas en cráneo, debías estar físicamente cerca de ellos.
Pero lo que estamos creando en Mayo Clinic son entornos de inmersión para que puedas actualizarte más rápido.
Dr. Moore: La medicina y la cirugía son como el arte de aprender y hay que pasar años repitiendo las cosas una y otra vez. Piensa en cómo ese proceso educativo puede acelerarse simplemente con toda la práctica virtual que se pueda realizar, y creo que va a revolucionar la manera en que impartimos la formación quirúrgica.
Dr. Morris: Cuando te hicieron esa tomografía computarizada, todo eso nos dio imágenes de tu cuerpo, un corte a la vez. Entonces, lo que hicimos fue tomar todos esos cortes y crear un modelo en 3D. Esta es una imagen de ti. Esos son tus brazos, ese es tu esqueleto. Si miras hacia atrás por encima del hombro, verás que donde está esa cosa verde, allí 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: Es una muchacha de 13 años que tiene una curvatura progresiva en la columna vertebral que realmente ha avanzado rápido en cuatro meses. Normalmente, para poder hacer un modelo de esto, un tecnólogo tendría que pintar a mano cada hueso, nivel por nivel. Pero ahora tenemos este algoritmo de inteligencia artificial que no solo puede segmentar los huesos, sino también etiquetar automáticamente el hueso que es. Ahora podemos pasar de un escaneo a esto en unos 4 minutos. Estos algoritmos predictivos son el siguiente paso más allá de la segmentación y más allá de hacer modelos en 3D con mayor velocidad.
Dr. Sharaf: Digamos que alguien tiene una fractura de la órbita ocular en ambos lados, un caso en el que todo está roto. La inteligencia artificial realmente puede hacerte saber que así es como debería verse. Esta es la mejor alineación anatómica de la fractura que tratarás. Luego, esto se puede imprimir en 3D. Será realmente revolucionario para la reconstrucción facial compleja.
Dr. Rose: La pregunta es si el próximo avance será la llamada bioimpresión. En lugar de simplemente un implante, ¿podemos adjuntar antibióticos al implante? ¿Se puede adjuntar quimioterapia a un implante? Creo que esa variable será nuestra próxima conquista.
Dr. Morris: Todo cirujano que ha utilizado este instrumento ha dicho que le permitió hacer las cosas de una manera imposible de realizar antes. Parte de mi misión en los últimos 10 años es ser una especie de promotor de la impresión en 3D y de la medicina, porque la mayoría de los pacientes nunca llegarán a Mayo Clinic. Y, a menos que ayudemos a la gente de todo el mundo, no causaremos en los pacientes el impacto que consideramos posible con esta tecnología. La misión de Mayo Clinic es que las necesidades del paciente son la prioridad. Esta tecnología sustenta la misión. Estamos haciendo lo mejor para el paciente. No se trata de nosotros como cirujanos, médicos, tecnólogos ni innovadores, todo es para el paciente.
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