Prótesis de fosa ocular mediante impresora de polvo

• El investigador Juan Alfonso Beltrán Fernández, de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) Unidad Zacatenco, diseñó la prótesis con el apoyo de programas informáticos especiales y generó el implante craneal mediante una impresora de polvo

El investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Juan Alfonso Beltrán Fernández, diseñó y fabricó una prótesis de fosa ocular a partir de una Tomografía Axial Computarizada (TAC), y con el apoyo de programas informáticos especiales, generó un implante craneal mediante una impresora de polvo.

La prótesis fue implantada mediante una craneoplastia a un paciente del Hospital Regional 1º de Octubre del Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE).

El científico de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) Unidad Zacatenco, refirió que la prótesis la diseñó y fabricó en un tiempo récord menor a un mes con el apoyo de los alumnos de maestría y licenciatura Christian Moisés Díaz Vargas y Gabriela Ortega, respectivamente.

Realización de fosa ocular

Señaló que la elaboración de la prótesis implicó un trabajo meticuloso, pero se pudo realizar adecuadamente por su experiencia previa en el desarrollo de prototipos rápidos en el área de ortopedia.

Explicó que tomó en sus manos el caso de este paciente de 24 años, a petición del doctor Mauricio González Rebatú, responsable del área de cirugía maxilofacial y cirugía plástica del Hospital Regional 1º. de Octubre.

“El accidente ocurrió en febrero. Al paciente, quien recibió un impacto de bala en el rostro, le realizaron una cirugía de reconstrucción de tejido, y en junio me entregaron el expediente; a partir de ahí nos pusimos a trabajar porque la vigencia de sus derechos terminaban el 15 de julio y la prótesis estuvo lista antes del 12 de julio, que fue cuando se realizó el reemplazo”, puntualizó.

“Fue un proyecto que surgió de imprevisto y tiene como antecedente el protocolo original referente a la propuesta de soluciones a problemas de la columna vertebral, del que se ha derivado la generación de prototipos rápidos. Por ello, contaba con recursos para financiarlo, conseguí la renta del equipo y donación de material de una empresa privada, pues si no hubiera sido así, la prótesis habría tenido un costo de al menos 100 mil pesos”, comentó.

El especialista politécnico expuso que en México no existen prótesis similares, de hecho hay una empresa que las importa, pero todas son de titanio y tienen un costo muy elevado. “Para reconstruir las fosas oculares, los cirujanos toman hueso de las costillas de los propios pacientes. Nosotros utilizamos hidroxiapatita (polvo de calcio), el cual es altamente biocompatible y su duración va en paralelo a la del hueso natural, porque es de calcio y acaba por integrarse al hueso natural de manera extraordinaria”, apuntó.

Indicó que inicialmente la intención era elaborar la prótesis de nylon y se creó un prototipo de ese material, pero cuando detectó que se podían sustituir los materiales se abrieron mejores expectativas para el paciente.

Detalló que el proceso comienza a partir de un archivo digital en formato DICOM con las imágenes de la TAC (las imágenes registraron 303 cortes), posteriormente se procesan mediante dos programas especiales de ingeniería asistida por computadora para construir un modelo.

“Aparentemente puede sonar sencillo pero el analizar los cortes de la tomografía es altamente complicado, el grado de detalle debe ser muy específico para reproducir la prótesis a la medida de los requerimientos. Como ingenieros tenemos que caminar siempre de la mano de los especialistas médicos porque ellos son los expertos en anatomía y datos antropométricos, que son importantes y si además tomamos en cuenta que se trata de una estructura ósea muy irregular por el impacto del proyectil, la tarea es muy meticulosa”, acotó.

Beltrán Fernández explicó que luego de procesar las imágenes se comienza la impresión del diseño, la cual se lleva a cabo de manera similar a la de una impresora de tinta convencional, pero se utiliza polvo de calcio y resina epóxica, para que no tenga repercusiones en el organismo.

“De acuerdo con las imágenes de los cortes, la máquina distribuye una cantidad de resina, luego la cubre de hidroxiapatita y este proceso se continúa capa por capa hasta que se va conformando el volumen de la prótesis; cuando ya está terminada se le quitan los residuos del polvo de calcio con una pequeña pistola de aire y, con el propósito de incrementar su grado de dureza, antes de la cirugía el médico la puede barnizar con una capa de la misma resina”, apuntó.

Consideró que esta nueva técnica representa un parteaguas en el área de la ortopedia en México, debido a que no es necesario implantar materiales como nylon o titanio, ni utilizar hueso de otra parte del cuerpo de la persona. “Hay empresas que se dedican a la fabricación de prótesis de cráneo, pero por ser de aleaciones a base de titanio suelen dar molestias a los pacientes, sobre todo con la baja temperatura. En ningún hospital se tienen prototipos rápidos, por lo que el proyecto se puede fortalecer y beneficiar a muchas personas”, afirmó.

El investigador politécnico manifestó que ante la necesidad de garantizar la calidad de la prótesis, ésta fue sometida a pruebas médicas y de ingeniería. “Con el propósito de evaluar el comportamiento de los materiales, se hicieron pruebas de humedad, pureza y esfuerzos de tensión y compresión, así como de radiación.

Todo ello para evitar rechazos en el organismo”, agregó.Informó que el proyecto se registrará el siguiente año ante la Secretaría de Investigación y Posgrado (SIP) de esta casa de estudios, y buscarán fondos mixtos para apoyar la investigación, los cuales se gestionarán ante el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), el Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal (ICyTDF) y el Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE).

Fuente: Comunicación Social IPN