Prótesis Medido digitalmente, impreso con materiales de origen biológico

El proyecto de investigación NaRo-3D muestra cómo se pueden fabricar los vástagos de las prótesis de forma más respetuosa con el medio ambiente y más eficiente. Los materiales de origen biológico aptos para la impresión 3D y un proceso de fabricación totalmente digital separan la toma de medidas al paciente de la fabricación, lo que permite ofrecer ventajas no solo en aquellos lugares donde escasea el personal cualificado.

Según datos de ATscale, una organización vinculada a la OMS, alrededor de 65 millones de personas en todo el mundo viven con una amputación de una extremidad. Se estima que cada año se suman aproximadamente 1,5 millones de personas, algunas de ellas con amputaciones múltiples. Solo una pequeña parte de las personas afectadas recibe atención. Según datos de la OMS, en los países de renta baja y media, solo entre el 5 % y el 15 % de las personas que lo necesitan tienen acceso a una prótesis adecuada y a medida. Uno de los principales obstáculos es la falta de personal cualificado, que a menudo solo se encuentra en las grandes ciudades.

Es precisamente aquí donde entra en juego el proyecto NaRo-3D, en el que participaron el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción y Automatización (IPA), el fabricante de biomateriales Tecnaro y la empresa ortopédica DOI ortho-innovativ. El proyecto contó con la financiación del Ministerio Federal de Agricultura, Alimentación y Asuntos Regionales (BMLEH) a través de la Agencia Especializada en Materias Primas Renovables (FNR).

Biomateriales de alta tecnología impresos en 3D

Tecnaro transformó poliolefinas biológicas, poliésteres biológicos, poliamidas biológicas, TPU biológico y derivados de la celulosa, junto con diversos rellenos y aditivos, en materiales compuestos aptos para la impresión 3D. Según la información facilitada por el fabricante, estos materiales destacaban por su buena fluidez de fusión —algo importante para la fabricación del monofilamento— así como por sus propiedades mecánicas, que en algunos casos superaban a las de productos comparables derivados del petróleo. Según el proyecto, dos variantes alcanzaron incluso las propiedades de materiales de alto rendimiento como el titanio o la fibra de carbono.

En las pruebas de impresión realizadas por DOI, dos materiales resultaron especialmente adecuados: un biopoliéster con un 78 % de carbono de origen biológico y una biopoliamida 100 % de origen biológico. Además, según el fabricante, un filamento transparente compuesto por derivados de la celulosa y biopoliéster, con un contenido de carbono de origen biológico del 46 %, resultó muy adecuado para la fabricación de vástagos de prueba.

Desde la obtención de imágenes hasta la impresión

El Fraunhofer IPA ha desarrollado una plataforma virtual de diseño de vástagos para la planificación y fabricación digitales sin cambios de medio. Esta plataforma utiliza técnicas de imagen como la resonancia magnética (RM), el escáner láser y los ultrasonidos, a partir de cuyos datos se crean modelos CAD y de elementos finitos del muñón y del vástago. Mediante el método de elementos finitos se pueden determinar la capacidad de carga y el comportamiento en cuanto a comodidad en interacción con el muñón, así como optimizar la geometría y el espesor de las paredes de la prótesis. El hecho de que, además de las tensiones volumétricas, también se tengan en cuenta las tensiones de cizallamiento del muñón, se considera una novedad en la fabricación de prótesis. Asimismo, las opiniones de usuarios con larga experiencia en el uso de prótesis fabricadas con biocompuestos han resultado ser positivas.

La fabricación digital sigue siendo, por el momento, un sector minoritario

En lugar de realizar un molde de yeso, verter posteriormente resinas de moldeo y dedicar horas de trabajo manual, los datos de medición podrían, en teoría, procesarse en cualquier parte del mundo, sin depender de los conocimientos especializados disponibles in situ. Esto resulta especialmente relevante en regiones con escasez de personal cualificado.

Sin embargo, esta tecnología aún no está muy extendida. Según estimaciones del sector, en la región DACH solo entre el 10 % y el 20 % de las empresas de tecnología ortopédica trabajan, al menos en parte, de forma digital; menos del 5 % de las prótesis se imprimen realmente en 3D. Según sus propias declaraciones, el Gobierno federal no dispone de estadísticas fiables sobre la cobertura asistencial. Entre los factores que frenan su implantación se encuentran, además de los requisitos normativos de la legislación sobre productos sanitarios y las elevadas necesidades de inversión en escáneres, software e impresoras, las estructuras de remuneración aún sin aclarar.

Importancia para la atención sanitaria en el Sur Global

«Con los resultados del proyecto abrigamos, entre otras cosas, la esperanza de mejorar la atención ortopédica en muchos países mediante enfoques digitales optimizados», afirma Karl-Heinz Trebbin, maestro técnico ortopédico y director general de DOI. Él mismo cuenta con una dilatada experiencia en la atención a pacientes amputados en Sudamérica, África y Asia. Sin embargo, los procedimientos digitales «no deben sustituir a los conocimientos ortopédicos, sino complementarlos de forma sensata». En el mejor de los casos, quedaría más tiempo para la atención individualizada al paciente.

El Fraunhofer IPA quiere poner su plataforma de medición virtual a disposición de usuarios como tiendas de productos sanitarios y empresas de ortopedia. «Dado que, por el momento, su uso aún requiere conocimientos específicos de programación, ayudamos a las tiendas de productos sanitarios mediante proyectos piloto específicos a integrar con éxito estos procedimientos digitales innovadores en sus procesos internos», destaca el director del proyecto, el Dr. Ing. Okan Avci, del Fraunhofer IPA.

Por su parte, Tecnaro quiere impulsar rápidamente la comercialización de los nuevos materiales compuestos y no solo tiene en mente las aplicaciones ortopédicas y protésicas en la impresión 3D. Además, la empresa tiene previsto ofrecer productos finales moldeados por inyección con una elevada resistencia térmica y a los impactos para otros sectores. Los monofilamentos estarán disponibles en breve a través del socio distribuidor Albis Distribution. El Informe final del proyecto puede consultarse en la página web de la Agencia Especializada en Materias Primas Renovables (FNR).

Este artículo se publicó por primera vez en nuestro portal asociado www.healthcare-digital.de.