Metodología de elaboración de un prototipo de implante a partir de modelos quirúrgicos de huesos maxilofaciales obtenidos mediante tecnologías de fabricación aditiva

Abstract

El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado (TFG) consiste en aportar una metodología de elaboración de implantes de huesos maxilofaciales obtenidos a partir de modelos quirúrgicos obtenidos mediante procesos de Fabricación Aditiva (FA). Éste se sitúa en el ámbito de la ingeniería aplicada a la salud. El trabajo se centra en el uso de herramientas digitales para la obtención de implantes personalizados, destinados a la reconstrucción de defectos óseos en la región maxilofacial. El trabajo surge con base en las investigaciones realizadas por los tutores en el ámbito citado y se fundamenta en los resultados previos de un proyecto del Centro de Cooperación para el Desarrollo (CCD) de título “Transformación de la práctica quirúrgica en un hospital de Holguín (Cuba) mediante la incorporación de la fabricación aditiva a la obtención de modelos quirúrgicos” desarrollado por ellos. Para iniciar el trabajo, se presenta una breve introducción teórica sobre anatomía craneal y sobre algunas técnicas de fabricación aditiva aplicadas al ámbito médico. Seguidamente, se aborda el estado del arte de las técnicas empleadas en la reconstrucción maxilofacial. Se analizan los métodos quirúrgicos convencionales y los sistemas de fijación utilizados en la práctica clínica. Se estudian los distintos tipos de implantes y los materiales más habituales en este ámbito, indicando sus propiedades y limitaciones en aplicaciones maxilofaciales. Además, se analiza el uso actual de la fabricación aditiva en el ámbito sanitario. Este análisis permite situar el trabajo dentro del contexto técnico existente. De igual manera, se aborda la obtención y edición de modelos anatómicos digitales a partir de las técnicas de imagenología. Se analiza el uso de diferentes herramientas de software para la visualización, segmentación y edición de modelos anatómicos tridimensionales. Se realiza una comparativa entre las principales soluciones disponibles, teniendo en cuenta sus funciona- lidades, facilidad de uso y limitaciones. Este análisis permite identificar las herramientas más adecuadas para el tipo de aplicación planteada en este trabajo, que son los software RadiAnt, MeshMixer y SolidWorks. La metodología aquí propuesta se aplica a un caso experimental basado en una lesión mandi- bular real de un paciente y sirve a modo de validación de la misma. A partir de la anatomía del caso, se plantea el diseño de un prototipo de implante adaptado a la geometría del defecto maxilofacial, partiendo del estudio de los elementos que comercialmente se utilizan en las cirugías maxilofaciales, y se procede a su materialización mediante la tecnología de Fabricación por Filamento Fundido (FFF). Se valida de este modo la metodología propuesta en el TFG. El trabajo se completa con un análisis de la planificación del proyecto y con el estudio de los aspectos ambientales, económicos y sociales asociados al desarrollo de la propuesta, así como el impacto potencial de la aplicación de este tipo de soluciones en el ámbito sanitario. Por último, se establecen las conclusiones y recomendaciones correspondientes.