Neurolab 3D: Un rol docente y asistencial

Roberto Vega, Encargado Docente de Laboratorio de Impresión 3D, Neurocirujano del INCA y funcionario de la U. de Chile:

“Nuestro objetivo es ser un espacio abierto para todas las unidades del Instituto que requieran de nuestra ayuda”

A fines de 2017, a partir de un convenio entre la Facultad de Medicina y la Facultad de Arquitectura y Urbanismo, ambas de la Universidad de Chile, a través del convenio asistencial docente sostenido con el INCA, nació Neurolab 3D, un laboratorio de planificación de neurología dentro del Instituto, centrado en utilizar la tecnología de impresión 3D para aportar tanto en modelos de entrenamiento que permiten apoyar el aprendizaje, como para la asistencia clínica de distintas áreas del hospital. Los resultados han sido gratificantes y en el futuro, nueva tecnología y más recursos profesionales permitirán imprimir directamente prótesis implantables para los pacientes.

¿Cómo surge el laboratorio de impresión 3D del INCA?

En el contexto general, primero cabe destacar que esta tecnología ha estado -o estuvo- un poco ajena a la medicina, en especial a lo que es la neurocirugía. Cuando cursaba neurocirugía, con mis colegas becados surgió la idea de introducir esta tecnología (que era bastante ajena a nosotros, en particular yo nunca había hecho nada en esta área), y empezamos a investigar qué podíamos realizar, especialmente asociado a la docencia. Vimos que era un foco de trabajo bastante importante. Y, entonces, nos reunimos con nuestros profesores de la Universidad de Chile, y les transmitimos que en realidad había un polo de desarrollo importante en esta área.

Después, nos contactamos con el área de docencia del Instituto, en especial con el doctor Enzo Brunetti y con él empezamos a trabajar en modelos educativos y a conocer esta tecnología. Cuando nos dimos cuenta de todo el potencial que existía, conversamos con la jefatura en el INCA y de la Universidad para tener un espacio destinado a seguir desarrollando este tema, transformando una sala del Instituto, que en ese momento funcionaba como bodega, en un laboratorio, tanto para hacer modelos de entrenamiento como para la asistencia clínica para las diferentes áreas del hospital.

Después concretamos un convenio docente entre la Facultad de Medicina y la Facultad de Arquitectura y Diseño Industrial -en especial con la Escuela de Diseño Industrial-, para tener alumnos en práctica, y así mantener un flujo constante de trabajo. Esto, ya que claramente hay áreas de la medicina -de la neurocirugía-, que manejo yo: sé qué quiero abordar con los modelos desde el punto de vista médico. Sin embargo, había toda un área de diseño, de software y de conocimiento, que estaba muy alejada de esto. Gracias al convenio que hicimos con la Facultad de Diseño, con su Escuela, pudimos tener dos alumnos apoyándonos en forma constante en el laboratorio. Por lo tanto, ellos hacen una práctica laboral, y cuando terminan su ciclo llegan nuevamente dos alumnos.

De esta manera, nace el laboratorio de impresión 3D, que tiene un rol docente y asistencial. Y eso lo hemos extendido a todas las áreas de la neurocirugía del hospital. Trabajamos con neurocirugía infantil y adulto, otorrino, terapia ocupacional, fonoaudiología, kinesiología y la Unidad de Pacientes Críticos, en las etapas más complejas del Covid, haciendo desde insumos para protección de las orejas, etc. En definitiva, lo que hicimos fue implementar un laboratorio que ya existía en la salud privada (porque el primer laboratorio de este tipo se creó en la Clínica Las Condes, asociado a un proyecto Corfo). En tanto, nosotros fuimos el primer laboratorio implementado con estas condiciones en el sistema público.

“Existe un área asociada a los modelos de entrenamiento. para que la medicina pueda evolucionar, se requiere tener ‘horas de vuelo en simuladores’ antes de tocar un paciente. En este contexto, hemos trabajado y colaborado profundamente en cómo debería conformarse esa unidad de docencia asociada a nuestro laboratorio”

Entonces, ¿el equipo de laboratorio quiénes lo conforman actualmente?

Estoy yo como docente de la Universidad de Chile para esta área; Pablo Domínguez, que es el Profesor de Diseño Industrial encargado de estas prácticas; los dos alumnos en práctica que van rotando y también tenemos el apoyo del Doctor David Rojas, Director del Departamento de Ciencias Neurológicas de la Universidad de Chile.

¿Cómo se canaliza este trabajo del laboratorio con distintas áreas del Instituto?

La idea es que cualquier persona que tenga un proyecto, en relación con 3D, o algún diseño que podamos hacer, se acerque a nosotros, y las puertas están abiertas para hacer desarrollos en conjunto.

Mencionaste dos aristas: docencia y asistencial. En el área docente, ¿cómo impactan en los procesos a través del laboratorio?

La docencia, hasta este momento, siempre ha estado asociada a la atención de pacientes; es decir, hay una relación directa entre lo asistencial y lo docente; y uno va aprendiendo en torno a lo asistencial. Pero existe un área asociada a los modelos de entrenamiento; y para que la medicina pueda evolucionar, se requiere tener “horas de vuelo en simuladores” antes de tocar un paciente. Si bien aún estamos muy lejos de eso, dentro de lo que está planificado en el Instituto de Neurocirugía, está muy fuerte.

En este contexto, hemos trabajado y colaborado profundamente en cómo debería conformarse esa unidad de docencia asociada a nuestro laboratorio. Por ejemplo, para suturar una dura-madre bajo un microscopio en un paciente que estás operando, debe ser necesario sumar horas practicando en un microscopio, por lo menos cerca de cien horas, antes de suturar. O sea, es modificar lo que nosotros hacemos hoy, y llevarlo a los modelos de entrenamiento, que son reproducibles y de bajo costo.

Hay muchos modelos de este tipo que se venden en el mercado, pero que son de altísimo costo (entre US$2 mil y US$5 mil) pues no hay economía de escala, se producen en muy poca cantidad porque son muy específicos. En cambio, nosotros podemos desarrollar modelos que van de US$10 a US$50, que pueden ser reproducibles. Es decir, con una impresora 3D, que es de bajo costo, podemos hacer modelos de alta calidad, reproducibles, y ajustados a lo que necesitamos.

A nivel asistencial ¿cómo trabaja y aporta el laboratorio?

Nos hemos transformado en una entidad que es fundamental para el proceso asistencial del paciente. Comenzamos con algo específico, que eran desarrollar moldes de craneoplastía, que ponemos al paciente cuando no podemos insertarle hueso. Hacemos un modelo tridimensional impreso de un negativo, generando un molde en que aplicamos un acrílico que es implantable. Entonces, como resultado, al abrir ese molde sale una craneoplastía, totalmente idéntica a lo que diseñamos en el computador. Un modelo que uno habitualmente hace con las manos, que queda regularmente bueno, con esta tecnología el resultado es tal cual lo diseñaste y puedes diseñar de diferentes formas, tamaño, convexidades, concavidades, etc.

Después de este inicio, llevamos esta tecnología también a las planificaciones. Cuando tenemos un caso complejo -craneofacial, muscular, de columna, vascular, tumoral, etc.-, hacemos modelos para los diferentes equipos dentro de la especialidad, cirujanos de neurocirugía adultos e infantil, para que ellos puedan abordar los tumores.

Entonces tenemos tanto roles de planificación como de equipo postoperatorio. Elaboramos modelos que nos sirven no solo para el abordaje, sino que, por ejemplo, para ver cuánto cráneo debemos extraer y que vamos a reemplazar con una craneoplastía que ya está hecha. Esto acorta los tiempos quirúrgicos.

¿Podrías profundizar en las mejoras que se logran?

Las mejoras van orientadas, en primer lugar, a que puedes planificar una cirugía, con tus conocimientos de neurocirujano, pero con algo concreto que está ya en tus manos. De esta manera, se reduce el tiempo quirúrgico, porque tú sabes, desde antes, con qué te enfrentarás. Esto también repercute en el resultado desde el punto de vista estético: vas a extraer, por ejemplo, un pedazo de cráneo y lo vas a reemplazar con algo que ya está diseñado y que tiene la misma forma del cráneo. Por lo tanto, estéticamente también el resultado es de mejor calidad.

¿Cómo es la tecnología que se utiliza?

La tecnología de impresión 3D lleva muchos años, si bien principalmente antes abarcaba solo a la gran industria, aproximadamente hace diez años eso cambió y se empezaron a diseñar las impresoras de escritorio, acercando la impresión 3D al quehacer común de cualquier persona. Estamos hablando de impresoras que costaban US$100 mil y ahora bordean los US$1.000 o US$2.000 y que ocupan un espacio pequeño dentro de tu oficina o de tu casa. A nivel del software utilizado, que antes era pagado, comenzaron a desarrollarse nuevas soluciones gratuitas, tanto para diseñar, modelar, como para imprimir. Entonces, los costos bajaron. Después, los insumos también comenzaron a venderse de forma libre, y empezaron a comercializarse diferentes tipos de insumos a bajo costo.

Nosotros tenemos dos impresoras de distintos rangos de precio y calidad, ambas de escritorio, marcas Prusa y Ender; y eso nos da la posibilidad de imprimir modelos que son bien complejos, pero que nos sirven mucho. Dentro de la impresión 3D hay diferentes tecnologías, los modelos que tenemos en el laboratorio utilizan FDM (Fused Deposition Modeling) un tipo de impresión que usa un filamento plástico que se calienta y se funde, y va haciendo capa por capa. En detalle, opera con una placa/cama de impresión en la que se imprime la pieza, una bobina de filamento que sirve como material de impresión y una cabeza de extrusión también llamada extrusor. El filamento es succionado y fundido por el extrusor de la impresora 3D, que deposita el material de forma precisa capa por capa sobre la cama de impresión.

¿Cómo se proyectan, pensando en el nuevo hospital?

Lo primero que tenemos que hacer es consolidarnos dentro del hospital, y ser una herramienta útil para todas sus áreas. Eso es fundamental. Es decir, que los terapeutas, fonoaudiólogos, kinesiólogos, neurocirujanos, otorrinos, endovasculares, digan: “Nosotros, en este laboratorio, tenemos una entidad que nos ayudará a desarrollar la innovación e implementación de nuevos proyectos, tanto asistenciales como docentes, que surjan en el futuro”.

Ese es nuestro primer rol: que cuenten con nosotros. Hoy en día, por ejemplo, para los neurocirujanos infantiles desarrollamos mucho modelos cráneo-faciales y de unión cráneo-cervical. Semanalmente hacemos modelos de planificación. Por ejemplo, si nos indican: “Para la próxima semana necesitamos algo para tal paciente”. Entonces nosotros lo desarrollamos, imprimimos y se lo entregamos. Estamos constantemente presentes en diferentes áreas.

Dentro de la planificación del nuevo Instituto está, en el área de personal, integrar la contratación de un diseñador industrial, es decir, que tengamos los dos alumnos en práctica, más un diseñador industrial, que sea directamente el jefe de ellos, además de mi rol, que será la asesoría desde el punto de vista médico. Con esto podemos aumentar la cantidad de proyectos, y desde ahí evaluar nuevas tecnologías de impresión 3D.

Y en cuanto a nueva tecnología y espacio…

Este laboratorio tiene entre 15 y 20 metros cuadrados aproximadamente hoy, pero dentro de la planificación del nuevo hospital, se incluye un aumento de cerca de 100 metros cuadrados para bodegas, zonas de elaboración de proyectos e impresión. También solicitamos distintos tipos de impresoras: de resina, FDM y un equipo específicamente para uso médico que imprime directamente sobre material implantable, un filamento llamado peek. De esta forma, en el futuro podremos imprimir directamente prótesis que sean implantables. Por ejemplo, ya no requeriríamos hacer moldes rellenados con acrílico, haríamos directamente la craneoplastía o la prótesis. Eso abarcaría prótesis específicas tanto a nivel craneofacial, como otorrino, cráneo y columna, lo que amplía considerablemente el área de trabajo que hoy abarcamos.

¿Cómo ves la proyección en cuanto a colaborar o transmitir conocimiento a otras entidades de salud?

Desde el inicio de este proyecto, hemos estado abiertos a que otros hospitales tengan esta tecnología. Estamos colaborando en la implementación de un laboratorio que ya está funcionando en el Hospital de Rancagua, donde orientamos al Jefe de Servicio sobre lo que necesitaban (impresoras y software) y sobre el trabajo que se realiza. También hemos entregado esta información al Hospital Clínico de la Universidad de Chile Dr. José Joaquín Aguirre, al área de neurocirugía y nos han visitado para ver en directo en qué consiste y cómo opera nuestro laboratorio.

¿Cuál es el sello del laboratorio de impresión 3D del INCA?

El origen de este laboratorio fue pensando en la innovación e implementación de herramientas que nos ayuden en todas las áreas de neurocirugía, no solo para los adultos. Y eso es importante y nuestro objetivo: ser un espacio abierto para todas las unidades del Instituto que requieran de nuestra ayuda. Podemos desarrollar en conjunto los proyectos que nos traigan, y también ser un ejemplo para diferentes hospitales públicos para que puedan formar laboratorios con las mismas características, y se den cuenta de que no es una tecnología compleja, que no es de alto costo y que tiene una efectividad muy alta desde los puntos de vista docente y asistencial, tal como ya lo han hecho el Hospital de Rancagua y el de la Universidad de Chile.

Recuerdo que la primera columna que imprimimos fue con una impresora en una empresa externa y costó $60 mil el modelo. Y eso, si ahora lo imprimimos en el laboratorio, cuesta $3 mil en insumos; menos de un sexto del precio anterior, lo que demuestra que es muy asequible.

Como laboratorio el gran valor que logramos desde el comienzo es cómo nos relacionamos con diferentes áreas: nosotros salimos de la neurocirugía y fuimos al área de diseño industrial y le dijimos: “Queremos implementar esto, y trabajar en conjunto”. Y la primera respuesta fue: “Yo les ofrezco dos alumnos de Diseño Industrial de forma constante”, porque ellos estaban ávidos de tener un campo nuevo donde explorar, ya que habitualmente sus desarrollos se orientan solo al retail. En palabras del propio Director de la carrera: “Esto es una innovación para nuestra malla curricular, por lo tanto es fundamental para nosotros trabajar con ustedes”.

Ese trabajo colaborativo es clave…

Sin duda, la Unidad de Docencia e Investigación del Instituto, la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, y la Facultad de Arquitectura y Diseño Industrial trabajando en conjunto podemos desarrollar proyectos e iniciativas que nos ayuden como hospital.

Cuando los laboratorios están hechos solo por médicos, la iniciativa no siempre trasciende; esa es la idea de este trabajo conjunto que nos ha permitido ser un aporte en los procesos asistencial y docente. Hay que romper el paradigma de que “esto yo no lo conozco, y es caro”. Cuando lo rompemos vemos que es una tecnología que podemos desarrollar, y que si trabajamos en forma colaborativa podemos hacer cosas más grandes; y eso ayudará a los pacientes y a la formación de los neurocirujanos, u otros profesionales que en el futuro ayudarán a ese paciente.

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