Ahora se pueden imprimir órganos que lucen, se sienten y sangran como los reales

Los médicos de la Universidad de Rochester Medical Center (URMC) han desarrollado una nueva forma de fabricar órganos artificiales y anatomía humana que imita la real, incluso hasta el punto de sangrar cuando se cortan.

Estos modelos son capaces de crear simulaciones altamente realistas para el entrenamiento y pronto podrían ser ampliamente utilizados para ensayar casos complejos antes de la cirugía.

El programa, que los creadores han denominado Modelo Simulado Inanimado para una Experiencia de Aprendizaje Físico, o SIMPLE, es la creación de Ahmed Ghazi, MD, M.Sc., profesor asistente en el Departamento de Urología, y Jonathan Stone, MD, Neurocirujano residente que también tiene un título en ingeniería biomédica.

El proceso consiste en convertir las imágenes obtenidas de los escáneres médicos en diseños generados por computador y, mediante la ayuda de la impresión en 3D, fabricar órganos realistas que pueden ser palpados y cortados.

“Muy pocas simulaciones quirúrgicas tienen éxito en la recreación del evento en vivo desde el principio hasta el final”, dijo Ghazi.

“Lo que hemos creado es un modelo que luce, se siente y reacciona como un órgano vivo y permite a los alumnos y cirujanos replicar la misma experiencia que tendrían que enfrentar en la sala de operaciones con un paciente real”.

Desarrollar el método de fabricar órganos artificiales realistas fue un proceso de ensayo y error y comenzó hace más de dos años cuando Ghazi, un cirujano urológico y educador, conoció a Stone quien tiene experiencia en ingeniería y pasión por desarrollar nuevos dispositivos médicos, Y, lo más importante, el acceso a una impresora 3D.

El proceso comienza con imágenes obtenidas de resonancia magnética, tomografía computarizada (CT) o ecografías en diseños asistidos por computadora (CAD).

En lugar de utilizar estos diseños para crear réplicas de plástico rígido de la anatomía humana, que ya se estaba haciendo en muchos otros lugares, cconvirtieron los CAD de órganos en moldes, o negativos, que se construyeron utilizando una impresora 3D.

En un proceso similar a la fundición de una estatua de bronce, los moldes se inyectan después con un hidrogel que, después de la congelación, asume un estado sólido.

La consistencia del agua del hidrogel es idéntica a la que se encuentra en nuestros cuerpos dando a los órganos artificiales la misma sensación que lo real.

Una gran cantidad de investigación y experimentación entró en el proceso de formulación del hidrogel por lo que el producto final no sólo tenía la consistencia correcta, pero también el color correcto.

En colaboración con el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Rochester, el equipo también sometió a los modelos a una batería de pruebas científicas para asegurar que el producto final tenía las mismas propiedades mecánicas que el tejido real.

También compararon el desempeño de los cirujanos en los modelos y en pacientes reales y encontraron que había una correlación entre los dos.
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Una vez que los modelos básicos de la anatomía humana fueron creados, se comenzaron a ajustar los diseños con el fin de cambiar la patología.

Por ejemplo, cambiarían la concentración del hidrogel para añadir una masa tumoral más densa a un hígado, o un bloqueo en un riñón, o una placa en una arteria.

Utilizando la impresora 3D para crear estructuras más rígidas, el equipo también puede crear hueso para simular procedimientos que involucran la columna vertebral y el cráneo.

De hecho, los escenarios médicos potenciales que la tecnología podría replicar son esencialmente interminables.

Sólo ser capaz de manejar y examinar una réplica de un órgano real puede proporcionar a los cirujanos una gran cantidad de información y conocimiento.

Pueden observar donde los vasos sanguíneos entran y salen del órgano y, si es un modelo de cáncer, el tamaño y la ubicación del tumor. Incluso pueden cortar en el órgano para echar un vistazo al interior.

Querían que los estudiantes, los aprendices y los cirujanos pudieran replicar la experiencia quirúrgica completa, lo que requería no sólo la construcción de los órganos de interés, sino el resto de la anatomía humana circundante para que todo el proceso quirúrgico de guiar los instrumentos a la ubicación correcta, mover otros órganos fuera del camino, la sujeción de los vasos sanguíneos, la resección y la eliminación de tumores pudiese ser replicado.

Para lograr esta hazaña, el equipo ensambla segmentos enteros del cuerpo, completos con tejido muscular artificial, piel y grasa, y, dependiendo del área de interés, el hígado, intestinos, bazo, riñón y otros órganos y estructuras adyacentes.

Los vasos sanguíneos artificiales se conectan a bolsas de color rojo que “sangran” si se cortan.

Esto también se hizo con otros fluidos corporales tales como orina o bilis.

La unidad ensamblada podría entonces ser llevada a la sala de operaciones donde se conecta a un sistema quirúrgico robótico, y todo el procedimiento se simuló desde la primera inserción de instrumentos hasta su terminación.

“Los cirujanos son como los pilotos”, dijo Ghazi. “Siempre habrá la primera vez que un piloto tome un 747 en el aire y siempre habrá una primera vez que un cirujano haga un procedimiento de principio a fin por su propia cuenta.

Mientras que los pilotos tienen simuladores que les permiten pasar horas de entrenamiento en un entorno realista, realmente no hay equivalente real para los cirujanos “.

Mientras que el programa SIMPLE representa una oportunidad para que los residentes quirúrgicos practiquen procedimientos completos y cirujanos entrenados mantengan sus habilidades afiladas y aprender nuevas tecnologías quirúrgicas, los modelos también se están utilizando con estudiantes de medicina.

Fuente: Universidad de Rochester