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Así es como la impresión 3D salvó la vida de tres bebés

Kaiba, Ian y Garret nacieron con una enfermedad terminal e incurable, llamada traqueobroncomalacia, que provoca el colapso de las vías respiratorias e impide respirar. Sus esperanzas de sobrevivir eran escasas, pero gracias a una prótesis impresa en 3D pudieron salvar la vida. Ahora, dos años después, puede decirse que la intervención –la primera de este estilo– fue un éxito.

Así lo aseguran los investigadores que desarrollaron el dispositivo en un estudio publicado hoy en la revista Science Translational Medicine. El equipo de doctores ha llevado a cabo un seguimiento muy cercano de los tres niños para controlar su evolución y los resultados, aseguran, son muy prometedores.

“Esperamos que puedan llevar una vida normal sin ningún efecto secundario”, explica a Teknautas el investigador de la Universidad de Michigan y autor principal del estudio, Glenn Green. De momento los pacientes ya no necesitan respiración asistida ni sedación. Tampoco precisan de alimentación intravenosa. Además, el biomaterial se está absorbiendo, y los doctores confían en que, una vez disuelto del todo, la tráquea ya se habrá desarrollado lo suficiente.

‘El dispositivo rodea la tráquea y mantiene abierto el bronquio. Luego se abre conforme pasa el tiempo para permitir que la vía respiratoria crezca’

Todo esto ha sido posible gracias a una pieza de apenas 3 centímetros. El diseño de las prótesis debía ser personalizado para cada niño, para así ajustarlas al milímetro a la tráquea de cada paciente. Para lograrlo se utilizó un software que aprovechó las imágenes tomográficas tomadas para traducirlas en un dispositivo con la forma deseada. Se trata, además, de un sistema rápido: el diseño y la fabricación del prototipo llevó apenas 36 horas.

La férula (nombre que reciben las estructuras que se utilizan en medicina para sostener e inmovilizar una parte del cuerpo) consistía en un pequeño tubo poroso de unos 30 mm de longitud. Cada uno de ellos fue fabricado con policaprolactona, un poliéster biocompatible que se reabsorbe en dos o tres años, y que por ello es muy utilizado para implantes médicos.

“El dispositivo rodea la tráquea y mantiene abierto el bronquio. Luego se abre conforme pasa el tiempo para permitir que la vía respiratoria crezca, se refuerce y pueda asumir su configuración natural”, explica Green. Gracias a que el cilindro no era completamente cerrado pudo aumentar su diámetro hasta un 20%, en vez de asfixiar al paciente conforme este crecía.

¿Impresión 4D?

La dificultad que entrañaba una prótesis traqueal de este calibre era bastante alta, y sólo pudo convertirse en realidad gracias a las impresoras 3D. El problema de diseñar un dispositivo destinado a niños y bebés, es que este debe ser capaz de adaptarse al crecimiento del paciente. Aunque estas férulas ya se han empleado con éxito en implantes craneofaciales, se trataba de estructuras estáticas más sencillas de diseñar.

Aquí entra en juego la impresión 4D, una forma de impresión 3D que emplea materiales capaces de cambiar de forma con el tiempo. Esta característica los convierte en candidatos ideales para prótesis para niños, donde las estructuras rígidas fallarían, incapaces de adaptarse al crecimiento (el cual supone la cuarta dimensión).

El diseño de las prótesis debía ser personalizado para cada niño, para así ajustarlas al milímetro a la tráquea de cada paciente

Hasta ahora, este tipo de prótesis han sido utilizadas con enfermedades raras en las que no existía otra opción. Green y el resto de su equipo defienden en el estudio el enorme potencial de los dispositivos biomédicos impresos en 3D y su expansión a otras patologías donde puedan resultar útiles. Sin embargo, consideran el marco regulatorio como “desalentador” para desarrollar nuevas prótesis con materiales en 4D.

Y eso que el cambio que esta tecnología puede suponer para un paciente es de vida o muerte: «Hasta ahora, los bebés con traqueobroncomalacia severa tenían pocas oportunidades de sobrevivir», explica Green. El investigador asegura que en los tres casos, se ha mejorado la vida de los pacientes, hasta el punto de que ahora tienen un futuro por delante.

Por ese motivo animan a desarrollar nuevos biomateriales técnicas de imagen para poder incrementar notablemente las aplicaciones de esta tecnología. Kaiba, Ian, Garret y sus familias ya respiran tranquilos gracias a un pequeño tubo de 3 centímetros, y muchos otros enfermos podrían beneficiarse de las prótesis en 4D en el futuro.

Así han cambiado las consolas portátiles de Nintendo

El inicio de las portátiles de Nintendo

Game and Watch (1980)

Una de las primeras incursiones de Nintendo en el mundo de los videojuegos llegó con Game & Watch, una propuesta que apareció a finales del año 1980 y que ofrecían minijuegos dedicados a diversos títulos de la compañía. Donkey Kong JR, Super Mario Bros, Climber o Ballon Fight fueron algunas de las primeras consolas cosecharon un gran éxito y que se podían ver en distintos formatos: una Wide Screen y otra Multi Screen en la que se inspiró posteriormente Nintendo DS. Salieron una gran cantidad de versiones de estas Game and Watch: Silver y gold fueron las primeras. Luego llegaron las citadas Wide Screen y posteriormente la Multi Screen (con la versión de Zelda en 1989 como destacada). También se hizo una tabletop, una versión panorámica con dos pantallas paralelas en lugar de verticales, una nueva New Wide Screen y otras versiones de menor calado. Todo hasta 1991, llegando a vender más de 40 millones de unidades. Posteriormente saldrían nuevas Game & Watch reeditadas, como pasó en 2010 con la consola que se puede adquirir todavía en el Club Nintendo.

Un rostro nuevo para Violet gracias a una impresora 3D

El cirujano sostiene una cavidad ocular de plástico blanco transparente en cada mano. Separándolas lentamente, John Meara muestra la distancia que había entre los ojos de Violet Pietrok al nacer. Luego las acerca de nuevo para enseñar su posición transcurridos 19 meses desde que la operó.

Violet, que ahora tiene casi dos años, nació con un defecto poco común conocido como fisura facial de Tessier. Según su madre, sus ojos de color castaño oscuro estaban tan separados que su visión se parecía más a la de un ave de presa que a la de una persona. Encima del ojo izquierdo se apreciaba un gran bulto. No tenía cartílago en la nariz. Los huesos que normalmente se unen para formar la cara del feto no se habían soldado adecuadamente.

Sus padres, Alicia Taylor y Matt Pietrok, acudieron a Meara, del Hospital Infantil de Boston, a miles de kilómetros de su hogar en Oregon, porque el cirujano plástico había practicado cuatro operaciones similares en los últimos tres años. Antes de intervenir a Violet, Meara quería una idea más precisa de su estructura ósea de la que podía ofrecerle una imagen en una pantalla, así que pidió a su compañero Peter Weinstock que le imprimiera un modelo tridimensional del cráneo de Violet a partir de resonancias magnéticas.

El primer modelo le ayudó a decidir cómo debía proceder y a comentar el plan de tratamiento con la familia. Otras tres impresiones en 3D cuando faltaba menos para la intervención permitieron a Meara girar la maqueta del cráneo en direcciones que le resultarían imposibles con una imagen y que no intentaría con un paciente sobre la mesa de operaciones. Luego pudo cortar y manipular la maqueta de plástico para determinar cuál era la mejor manera de acercar las cavidades oculares más de 2,5 centímetros.

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John Meara, en su despacho. / Hospital Infantil de Boston.

Esas maquetas impresas en 3D están transformando la atención sanitaria, ya que brindan a los cirujanos nuevas perspectivas y oportunidades para practicar y permiten a los pacientes y a sus familias comprender mejor unos procesos complejos. Los hospitales también están imprimiendo herramientas de formación y material quirúrgico personalizado. Los médicos esperan poder imprimir algún día órganos de repuesto.

“No cabe duda de que la impresión en 3D será una medicina revolucionaria”, afirma Frank Rybicki, antiguo director del laboratorio de diagnóstico por imágenes en el Hospital de Brigham y de Mujeres, situado a unas pocas manzanas del Hospital Infantil de Boston, y ahora director de imagen médica en el Hospital de Ottawa (Canadá). “Acorta los procedimientos y mejora la precisión”, añade Rybicki, un radiólogo que utiliza la impresión en 3D en su trabajo con trasplantes faciales. “Cuando la bioimpresión se afiance, lo cambiará todo”, remacha.

Células y órganos

Por el momento, la impresora expulsa una capa de plástico líquido en lugar de tinta. Después añade una segunda capa, y luego otra, y poco a poco se forma un cráneo, una caja torácica o lo que indique el cirujano. El mismo proceso puede imprimir también estratos de células humanas. Hasta la fecha, los investigadores han impreso vasos sanguíneos, órganos sencillos y fragmentos de hueso. El año pasado le salvaron la vida a un niño de Utah utilizando una tablilla de plástico impresa en 3D, con la cual le abrieron la tráquea.

Weinstock, director del Programa de Simulación Pediátrica del Hospital Infantil de Boston, ve los modelos en 3D como parte de un programa más amplio para mejorar la labor quirúrgica. Explica que en el hospital de Boston y una docena de centros pediátricos de todo el mundo, el programa de simulación quirúrgica que desarrolló mejora la comunicación y la confianza de los equipos, y aumenta su seguridad en sí mismos antes de unas operaciones extremadamente complejas. Weinstock cree que también acorta el tiempo que los pacientes permanecen anestesiados.

Los médicos introducirán catéteres en réplicas de vasos sanguíneos, planificarán ‘bypass para aneurismas y sentirán la diferencia táctil entre los tumores y los tejidos sanos

Si el programa, en marcha desde hace casi dos años, ha evitado siquiera un error médico grave –y Weinstock está convencido de que ha evitado muchos–, está amortizado, como también lo está la impresora 3D de 400.000 dólares, que funciona de manera casi permanente en el sótano del hospital.

Las maquetas del inusual cráneo de Violet permitieron a Meara pronosticar con exactitud lo que encontraría debajo de aquel rostro que hacía que los desconocidos se detuvieran por la calle. Meara ya había recibido modelos impresos del cráneo de otros pacientes, pero tenía que esperar durante semanas o meses una sola réplica que costaba miles de dólares. La impresora de Weinstock generó cuatro copias idénticas en unos pocos días, cada una de ellas por un precio de unos 1.200 dólares y con una precisión milimétrica.

Experimentando con una maqueta que había modelado él mismo, Meara se dio cuenta de que en su posición ideal, los huesos de las cavidades oculares chocarían, lo cual limitaría la visión de Violet, así que modificó el diseño para evitar esa colisión.

“La capacidad para mover físicamente esos segmentos es enorme”, dice Meara. “De lo contrario, tienes que hacerlo por primera vez en el quirófano”. A principios de octubre, el día en que Violet debía ser intervenida, Meara consultó varias veces una maqueta en la sala de operaciones. La cirugía salió tal como se esperaba.

Cuando la bioimpresión se afiance, lo cambiará todo”

A medida que mejoren las impresoras 3D, también lo harán los resultados quirúrgicos, observa Rybicki. Pronto, los médicos introducirán catéteres en réplicas de vasos sanguíneos, planificarán bypass para aneurismas y sentirán la diferencia táctil entre los tumores y los tejidos sanos, por ejemplo.

El falso quirófano de Weinstock, situado en la tercera planta del hospital, parece, suena y huele igual que el de al lado, este de verdad, incluidos el instrumental, los ruidosos monitores y el líquido rojo que rezuma. Ha contratado a un titiritero y ex ingeniero cinematográfico para que las sesiones de práctica resulten más reales. Noah Schulz, un ingeniero mecánico que se incorporó recientemente a la plantilla del hospital después de haber trabajado en el mundo del espectáculo, aplica su experiencia teatral a la creación de impresiones tridimensionales de maniquíes quirúrgicos anatómicamente precisos.

Según Weinstock, neurocirujanos, cardiólogos y cirujanos ortopédicos, entre otros, utilizan a menudo el quirófano de simulación “para entrenarse”.

Aunque hasta el momento se han realizado pocos estudios sobre las ventajas de la impresión en 3D o las simulaciones quirúrgicas, investigadores del Departamento de Asuntos de Excombatientes han demostrado que los ejercicios en equipo realizados en quirófanos redujeron el número de muertes o lesiones en pacientes hasta en un 18%.

“Si resolvemos un problema, eliminamos un error, identificamos una amenaza de seguridad latente o salvamos una vida”, reduciremos los costes personales y económicos, afirma Weinstock, y añade que las ventajas de ensayar procedimientos rutinarios, respecto a los cuales médicos y enfermeras pueden volverse complacientes, son tan grandes como en casos inusuales como el de Violet.

Los padres de Violet, que viven cerca de Salem, en Oregon, y tienen otros cinco hijos, entre ellos Cora, la gemela de Violet, que está sana, se sintieron reconfortados por los numerosos preparativos de Meara. El día de la operación, cuando el cirujano salió a hablar con la familia, “lucía una sonrisa de oreja a oreja”, recuerda Taylor. “Anunció que todo había salido a la perfección”. Conocer cada uno de los movimientos que iba a realizar fue muy diferente “de abrir a Violet y decir: ‘¿Cómo arreglamos esto?”.

El año pasado salvaron la vida a un niño de Utah utilizando una tablilla de plástico impresa en 3D

Aun así, la recuperación de Violet ha sido difícil. La piel del cuero cabelludo no era lo bastante fuerte para aguantar los puntos. Toda la cicatriz amenazaba con abrirse, desde la parte superior de la cabeza hasta la cara, y tres meses después sigue sin cerrarse. La segunda intervención para crear unos párpados que funcionaran solo ha sido una solución parcial. Serán necesarias más operaciones para acercarle más los ojos y añadir cartílago nasal.

Pasará mucho tiempo hasta que el rostro de Violet haga que la gente se pare por la calle; algunas personas se muestran amables y curiosas, y otras prestas a proferir insultos hacia una niña con un aspecto diferente. Pero Violet no parece darse cuenta. Juega al cucú tras con desconocidos. Inclina la cabeza hacia atrás y se ríe incontrolablemente cuando su madre le hace cosquillas. “Tiene algo increíble, algo que encandila”, asegura Taylor.

Traducción de News Clips

© 2015 New York Times News Service