ARTÍCULO DE REVISIÓN / Dres. S. Zabala-Travers, J. Sattler, J. Perdomo.
BIOmODELADO E ImPREsIÓN 3D EN uRuGuAy:
uNA NuEVA suBEsPECIALIDAD EN ImAGENOLOGÍA.
Dra. Silvina Zabala-Travers*, Dr. Juan Sattler**, Dr. José Perdomo***.
*Médico imagenólogo
Pediátrico- Especialista 3D
Coordinador - Área
Innovación / Unidad de
Planificación Quirúrgica
Virtual e Impresión 3D -
Depto Imagenología CHPR
Presidente de Comisión
Nuevas Tecnologías - SLARP
**Médico Imagenologo -
Especialista 3D.
Imagenólogo - Área de
innovación / Unidad de
Planificación Quirúrgica
Virtual e Impresión
3D - Departamento de
Imagenología - Hospital
Pereira Rossell.
Imagenólogo - Banco de
Seguros del Estado.
***Médico Imagenólogo -
Especialista 3D
Imagenólogo - Área de
innovación / Unidad de
Planificación Quirúrgica
Virtual e Impresión
3D - Departamento de
Imagenología - Hospital
Pereira Rossell
Imagenólogo - Banco de
Seguros del Estado.
ABSTRACT
In the last few years, 3D biomodels have found
their place as a new kind of medical image, to
support the diagnostic and treatment workflow
for complex surgical patients. 3D biomodels are
generated from CT or MRI volumes through a
segmentation process which requires strict radio-
logist supervision, and they can be navigated as a
digital version or 3D printed in different materials
according to the intended use. This technology
applies to most surgical specialties and is used
for anatomical analysis and to plan surgeries that
need precise osteotomies, symmetry or custom
implant design. It is useful for doctor - patient
communication as well as for human resources’
education and training. In this article we describe
image requirements for 3D biomodeling and the
biomodeling and 3D printing process; we present
clinical cases from our laboratory at the Innovation
Area, Pereira Rossell Hospital, to review their use
in different surgical specialties; and we describe
the role of radiologists and workflow in this new
subspecialty in Radiology.
RESUMEN
En los últimos años han surgido los biomodelos 3D como
un nuevo tipo de imagen médica, para apoyo al diagnós-
tico y tratamiento de pacientes con patologías quirúrgicas
complejas. Los biomodelos se generan a partir de imágenes
volumétricas de TC o RM a través de un proceso de seg-
mentación que requiere supervisión estricta por parte del
médico radiólogo y pueden utilizarse en formato virtual
o impreso en 3D en diferentes materiales de acuerdo al
uso que se les dará. Esta tecnología se aplica a la mayoría
de las especialidades médico-quirúrgicas, para el análisis
anatómico y en la planificación de tratamientos que re-
quieren osteotomías precisas, simetría o la construcción
de implantes a medida. Tiene utilidad en la comunicación
médico-paciente y en la educación y entrenamiento de
recursos humanos. En el presente trabajo se describen
los requerimientos de imagen y los procedimientos de
generación e impresión 3D de biomodelos, se presentan
casos clínicos trabajados por el Área de Innovación del
Hospital Pereira Rossell para revisar la aplicación en las
distintas especialidades y de describe el rol del médico
imagenólogo y el flujo de trabajo en esta nueva subespe-
cialidad de la Imagenología.
Palabras clave: Biomodelo 3D, Impresión 3D, Planificación Quirúrgica
Virtual, Imagenología.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años ha surgido un nuevo tipo de imágenes para
apoyo al tratamiento de pacientes con patologías quirúrgicas
complejas. Los biomodelos 3D son representaciones tridimen-
sionales (3D) de estructuras anatómicas de un paciente, que
surgen de los estudios de imagen que se realizan con criterio
diagnóstico, cómo la tomografía (TC) o la resonancia magné-
tica (RM) (Figura 1). Pueden considerarse un complemento
Figura 1.
Ejemplo de Biomodelo 3D
construido para un neonato de 20 días de vida, con diagnóstico prenatal de
tumor neuroglial heterotópico gigante en cuello para planificación quirúrgica
virtual, trabajo en equipo multidisciplinario con los Departamentos de
Neonatología, Cirugía pediátrica, Maxilo-Facial, otorrinlaringología y Anestesia,
en el Centro Hospitalario Pereira Rossell. a) RM, secuencia T2, en que se
observa una gran masa sólida orofaríngea (*). b) RM de cráneo, corte axial,
secuencia T1 con saturación grasa, post administración de Gadolinio, en donde
se visualiza el realce principalmente periférico de la masa (*). c) Biomodelo
3D de estructuras anatómicas de cara y cuello: piel, hueso, partes blandas,
vasculares y tumor (*) d) Biomodelo impreso en material PLA de las estructuras
óseas y el tumor (*).
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del informe radiológico, una nueva forma de presentar
los hallazgos imagenológicos en un lenguaje más familiar
al equipo clínico, que facilita la comprensión de una
enfermedad y mejora la calidad de la planificación de
cirugías complejas. En el presente trabajo se exponen los
requerimientos de imagen para lograr biomodelos 3D de
calidad, se describe brevemente el procedimiento a través
del cual se llega de la imagen DICOM a los biomodelos 3D,
se comentan las principales aplicaciones de la tecnología
3D en diferentes especialidades quirúrgicas mientras se
presentan casos clínicos trabajados por nuestro grupo, y
se explora el rol del médico radiólogo y el flujo de trabajo
en esta nueva subespecialidad de la imagenología.
Los biomodelos 3D se generan a partir de los mismos
volúmenes de reconstrucción de imagen DICOM que
utilizamos para diagnóstico (1). Para que las imágenes DI-
COM puedan ser convertidas a biomodelos 3D de buena
calidad, sin artefactos, es necesario que se adquieran de
forma volumétrica y que las reconstrucciones se realicen
REQUERIMIENTOS DE IMAGEN PARA BIO-
MODELOS 3D
con vóxel isométrico o isovóxel (en las que el espesor de
corte es igual o menor al espesor del píxel), de corte fino
(Figura 2). La mayoría de los tomógrafos en nuestro medio
adquieren las imágenes de forma compatible, por lo cual si
las mismas son de calidad diagnóstica, serán útiles también
para biomodelar. Es importante que las reconstrucciones
en el postprocesamiento imagen se realicen con filtro duro
y filtro de partes blandas, fundamentalmente este último,
que es el más adecuado para las reconstrucciones 3D
(Figura 3). Una mención especial ameritan los estudios rea-
lizados en pacientes con material de fijación ortopédica o
traumatológica metálicos. Paradójicamente, estos pacien-
tes que tanto se benefician de reconstrucciones 3D son los
más difíciles de biomodelar por la cantidad de artefactos
que se generan en la imagen. Por tanto es recomendable
adquirir estos estudios en tomógrafos que cuenten con
software para reducción de dichos artefactos (Figura 4).
En resonancia magnética, la situación es distinta, ya que
en nuestro medio, las adquisiciones volumétricas no se
hacen de rutina. Por lo tanto, se requiere la planificación
de aquellos estudios de RM que potencialmente requieran
biomodelarse, de modo de adquirir de forma volumétrica
al menos una secuencia, de ser posible aquella en la que
la estructura de interés o la lesión tengan mejor contraste
Figura 2.
Artefacto en escalera.
a) Vista sagital de secuencia T1 de RM de rodilla adquirido en
plano axial, de forma no volumétrica.
b) En celeste se aprecia el biomodelo 3D superpuesto a la
imagen DICOM, en el que se aprecia el “artefacto en escalera”,
causado por un espesor de corte mayor al tamaño de píxel.
Figura 3
Artefactos de porosidad y espículas. Biomodelo 3D óseo de pelvis
en el que se muestra la diferencia de calidad de biomodelo cuando la
misma se realiza a partir del volúmen de reconstrucción con filtro duro
o filtro de hueso a) y b) y a partir del volúmen reconstruido con filtro de
partes blandas. a) artefacto de porosidad. b) artefactos espiculados. c)
escasos artefactos espiculados.
Figura 4
Artefactos por metal
a) y b) muestran cortes axiales de una TC de columna en una paciente
pediátrica del Departamento de Ortopedia Infantil del Centro
Hospitalario Pereira Rossell con escoliosis severa, que presenta material
de fijación metálica por una intervención quirúrgica previa. Se muestran
imágenes de la reconstrucción sin (a) y con (b) software de remoción
de artefacto por metal. c) y d) muestran el biomodelo 3D de columna
realizado para planificación y simulación quirúrgica, obtenido desde las
imágenes DICOM (a) y (b) respectivamente. El software de remoción de
artefactos metálicos mejora significativamente la calidad diagnóstica de
las imágenes además de permitir el biomodelado 3D con alta definición
anatómica y en menor tiempo.
2
3
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con los tejidos adyacentes. La secuencia T2 o el T1 con
saturación grasa tras la administración de Gadolinio son se-
cuencias útiles para la mayoría de las lesiones oncológicas.
Dado que la planificación específica de la RM se considera
en general una limitante para el uso de la información de
RM en biomodelos, centros en donde se utilizan biomo-
delos con mayor frecuencia han publicado protocolos de
adquisición para adultos y niños optimizados a diferentes
situaciones clínicas para lograr imágenes de calidad diag-
nóstica y buena calidad para biomodelar (2,3).
Planificamos las adquisiciones para lograr una máxima
reducción de artefactos técnicos, por movimiento o por
entrada de flujo de contraste; ajustamos parámetros para
reducción de artefactos de endurecimiento del haz y lograr
el menor ruido posible en la imagen, incluyendo toda el
área de interés en la adquisición. Como regla general, las
mismas condiciones que aplican a la conducción de un
estudio para que tenga valor diagnóstico, aplican para que
el mismo sea de calidad acorde para el biomodelado 3D.
GENERACIÓN DE BIOMODELOS 3D
El mismo volumen de reconstrucción DICOM que se usa
para diagnóstico se carga en un software específico para
biomodelado 3D. En nuestro laboratorio utilizamos sof-
tware de descarga gratuita (Ivesalius v3.1 y Slicer 4.1) (4,5).
A partir de un proceso llamado “segmentación”, en el que
se etiquetan los píxeles correspondientes a cada estructura
anatómica, se va generando el biomodelo 3D (Figura 5)
(6). Dependiendo de la estructura a biomodelar, el proceso
puede ser más o menos automático, aunque siempre se
requiere de supervisión humana y corrección manual, en
particular de los límites entre estructuras, y mayormente
cuando se trata de enfermedades oncológicas o malfor-
maciones complejas. Existen softwares comerciales que
permiten superponer imágenes de distintos estudios (TC,
RM, PET) en la etapa de segmentación, proceso llamado
“registro de imágenes”, para obtener biomodelos que
contengan información proveniente de distintos estudios
(Figura 5). Si bien se promociona por la industria como
semi-automático, este proceso conlleva una gran etapa de
ajuste manual y verificación de la correcta superposición
de estructuras y eventual deformación de imagen ocasio-
nada por el ajuste automático, por lo que es insustituible la
supervisión por médico imagenólogo. Además, se deben
tener en cuenta las limitaciones del biomodelo por impre-
cisiones derivadas de este proceso, principalmente cuando
se trata de lesiones en partes blandas, por deformación
diferencial de tejidos entre estudios. Un paso fundamental
en la etapa de segmentación es el control de calidad, en el
que se verifica que los límites de las estructuras segmen-
tadas se correspondan exactamente con los límites en las
imágenes DICOM, esto asegura la precisión del biomodelo
(Figura 6). El resultado del postprocesamiento de imágenes
en estos software de segmentación o biomodelado son
archivos en formato .STL (“standard triangle language”),
o mallas de triángulos, que luego se exportan a programas
de visualización y edición de biomodelos 3D (Figura 7).
Figura 5 - Registro TC/RM y proceso de segmentación
a) Proceso de registro de TC y secuencias T1 y T1 con
Gadolinio en el que de forma manual se realiza el ajuste
de estructuras, utilizando las estructuras óseas como
referencia. b) Proceso de segmentación de estructuras
óseas, piel y músculo desde la TC y lesión tumoral
intraósea desde la secuencia T1 de RM. Software Inobitec
v 2.5.
Figura 6 - Control de Calidad
a) Corte axial en TC que muestra una metástasis hepática. b Proceso de
segmentación de la masa hepática. c) Superposición del biomodelo 3D
de la masa y las imágenes DICOM para control de calidad.
Figura 7 - Formato STL
En (a) puede visualizarse el formato
en malla de triángulos con el que se
corresponden los archivos en 3D que
luego visualizamos como se observa
en (b).
5
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BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
UNA NUEVA SUBESPECIALIDAD EN IMAGENOLOGÍA.
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Los biomodelos 3D se utilizan en
formato virtual y en formato real,
tangible, impresos en 3D.
Biomodelos 3D virtuales
Los biomodelos 3D virtuales se vi-
sualizan en programas especiales.
Todos los ejemplos de biomodelos
3D que se presentan en este artículo
fueron creados por nuestro labora-
torio utilizando Autodesk® Mesh-
mixer™ (v3.5) La navegación de los
biomodelos 3D permite girarlos 360º,
permitiendo así la comprensión de
relaciones anatómicas desde todos
los ángulos (Figura 8).
Las distintas estructuras que lo com-
ponen pueden visualizarse u ocultarse
selectivamente para el análisis ex-
haustivo de las relaciones anatómicas
entre sí y se pueden colorear para
facilitar su identificación y com-
prensión. Existe también un modo
de visualización “transparente” que
facilita especialmente el estudio de
relaciones anatómicas vasculares y de
masas tumorales en el interior de los
órganos (Figura 9). Los archivos .STL
pueden ser navegados por los propios
clínicos para el análisis anatómico
utilizando software de visualización
3D (Figura 10).
Otro formato de entrega que se
utiliza frecuentemente es el de fotos
explicativas y videos .mp4 (Figura 11).
También es posible la aplicación de
realidad virtual y aumentada para el
estudio biomodelos 3D utilizando una
experiencia más inmersiva.
Figura 8 - Visualización en 360º
Visualización de biomodelo 3D virtual de metástasis hepática y vasos
hepáticos de la Figura 6. Se muestran imágenes desde distintos ángulos de
las relaciones de la masa hepática con la vascularización del sistema porta
(en rojo) y VCI-suprahepáticas (azul):
a) vista superior, b) vista inferior, c) vista posterior, d) vista anterior.
Figura 9 - Transparencia
a) Corte axial de TC en el que se
observa un condrosarcoma coxal
(flecha) en una paciente de 70
años intervenida por la Unidad
de Patología Oncológica Músculo-
Esquelética (UPOME) de la UdelaR.
b) Biomodelo 3D del hueso coxal y
lesión ósea. Visualización en modo
transparente que permite evaluar las
relaciones con la lesión tumoral en
su interior.
c) Herramienta de corte en que
permite trazar diferentes planos
de corte para analizar relaciones,
topografía y planificar la futura
cirugía.
Figura 10 - Navegación de los
biomodelos 3D. Visualización y
procesamiento de archivos .STL en el
programa Meshmixer en ordenador
portátil.
Figura 11
Ejemplo de material de entrega
en formato pdf.
Relaciones vasculares arteriales
del tumor neuroglial heterotópico
gigante del paciente presentado en
la Figura 1.
59 - 73
Impresión 3D
La impresión 3D consiste en materializar el biomodelo 3D
virtual, obteniendo una réplica exacta en tamaño real de
la región anatómica en estudio (Figura 12).
Para ello existe una amplia gama de materiales con diferen-
tes propiedades mecánicas y químicas así como distintos
tipos de tecnologías de impresión (7). La elección del tipo
de material se basa fundamentalmente en su posterior uso.
De forma muy resumida, las diferentes categorías podrían
agruparse de la siguiente manera: similares al plástico
(polímeros termoplásticos como el ABS, ácido poliláctico
o PLA, Nylon), sirven mayormente para imprimir piezas
que se usan para estudio anatómico y simulación (Figura
1d). Dentro de esta categoría también existen materiales
flexibles (como el poliuretano termoplástico, TPU) que
son especialmente útiles para imprimir órganos con algún
grado de elasticidad para simulación de procedimientos
(ej. vía aérea para intubación orotraqueal, endoscopía,
simulación de sutura) (Figura 13).
Existen materiales más duros y resistentes, como las
resinas, que se utilizan para biomodelos anatómicos, en
odontología o para imprimir guías quirúrgicas (Figura 14).
Además, la tecnología 3D ha puesto en auge el diseño e
impresión de ortesis y prótesis implantables a medida, por
ejemplo de articulaciones (cadera, rodilla, codo) o para
reconstrucciones óseas (cráneo, caja torácica), para lo que
se utilizan materiales implantables, biocompatibles, como
el titanio, aluminio y fibras de carbono (8). Existen también
materiales de impresión 3D implantables biocompatibles,
reabsorbibles, como la policaprolactona (PCL) que se
utiliza en la impresión de stents en cirugía cardiovascular,
prótesis para tratamiento de debilidades de la vía aérea
como la bronquiomalacia y en el tratamiento de defec-
tos óseos, entre otros (9). Por otro lado, la bioimpresión
celular en 3D y el uso de las biotintas ya está en etapa
de prueba y el desarrollo de órganos vivos funcionales
está cada vez más lejos de la utopía (10). Por último, la
impresión 4D, define aquellas estructuras que luego de
impresas utilizando tecnologías de impresión 3D pueden
modificar su forma o sus propiedades mecánicas o quími-
cas de una forma prediseñada, cuando son expuestas a
estímulos externos (temperatura, pH, campos magnéticos).
También se considera impresión 4D cuando se imprime
en 3D con materiales enriquecidos
(por ejemplo con sensores). Esto ha
permitido la impresión de dispo-
sitivos implantables “inteligentes”,
capaces de adaptarse a una forma
determinada o de actuar como sen-
sores y enviar señales a ser captadas
por equipos externos luego de ser
implantadas en el cuerpo humano
(11). Ejemplos de ello son prótesis
articulares con sensores que emiten
bioinformación o implantes con cé-
lulas madre óseas que al exponerse
al entorno biológico se diferencian
y remodelan para cubrir un defecto
óseo (12).
Figura 12 - Biomodelado e impresión 3D de modelo
cardíaco.
Biomodelo 3D cardíaco impreso con fines educativos. a)
Proceso de segmentación de cavidades y luz del circuito
circulatorio, b) Biomodelo 3D cardíaco virtual con circuito
derecho representado en azul y circuito izquierdo en rojo,
c) réplica exacta impresa en 3D en tamaño real, en material
PLA, compuesto por varias partes ensambladas; el circuito
derecho en PLA azul y el izquierdo en PLA rojo, d) biomodelo
cardíaco, piezas separadas, con imanes en sus paredes para
ensamblaje, como se muestra en (c).
Figura 13 - Ejemplo de impresión en
material flexible.
Biomodelo de traquea y bronquios
fuente, impreso en material flexible (TPU)
para simulación de procedimientos de
endoscopia.
Figura 14 - Ejemplo
de impresión
en resina. Guías
de corte (verde)
diseñada para cirugía
por pseudoartrosis
de escafoides
trabajada en
conjunto con el
Departamento de
Cirugía Plástica del
Hospital de Clínicas.
En blanco biomodelo
3D de puño para
planificación
quirúrgica y
simulación de
procedimiento.
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APLICACIONES
Los biomodelos 3D se aplican actualmente al diagnóstico,
tratamiento y entrenamiento de recursos humanos en
casos quirúrgicos complejos. Algunas de las especialida-
des en que tienen mayor aplicación son traumatología y
ortopedia, cirugía plástica, cirugía máxilo-facial, cirugía
pediátrica, general, cirugía vascular y cardíaca, cirugía de
tórax y urología.
Biomodelos 3D en diagnóstico
Los biomodelos 3D pueden considerarse un nuevo forma-
to complementario al informe radiológico de un estudio de
imagen diagnóstico para un paciente complejo. En primer
lugar, presentan los hallazgos de imagen en un lenguaje
más familiar para quien no está entrenado en la interpre-
tación de imágenes en 2D de TC o RM, permitiendo a los
clínicos la asimilación de información en menor tiempo
que con el análisis de imágenes DICOM. En segundo lugar,
agregan información útil a la planificación de tratamiento.
Cómo médicos radiólogos, interpretamos los hallazgos de
imagen y elegimos qué incluir en nuestro informe de modo
tal de destacar la información útil para la comprensión
de una patología, así como elementos que puedan ser
importantes en su resolución. Sin embargo, un estudio
de imagen brinda mucha más información que no sería
viable informar por escrito y que es difícil de interpretar
utilizando un modo de visualización en 2D para los cuales
el formato 3D es específicamente útil. Un ejemplo de ello
podría ser la disposición de arterias y venas en torno a una
estructura, al detalle de mediano vaso.
Se han publicado numerosas ventajas de trabajar con
tecnologías 3D. Los biomodelos y la planificación qui-
rúrgica virtual permiten reducir las principales causas de
complicaciones quirúrgicas y anestésicas que se describen
para cirugías complejas: tiempos quirúrgicos prolongados,
tiempos anestésicos prolongados y las consecuentes dosis
de medicación y altas tasas de sangrado (13). Los equipos
quirúrgicos que utilizan la tecnología 3D en el tratamiento
de sus pacientes refieren mayor seguridad en el conoci-
miento de la patología del paciente en comparación con
la valoración con las técnicas de imagen convencionales
(14). El análisis anatómico exhaustivo permite anticipar
y prevenir potenciales complicaciones, en particular la
tasa de lesiones accidentales, y reducir el volúmen de
hemorragia intraoperatoria (13, 15, 16).
Dado que el trabajo con biomodelos 3D permite cálculos
volumétricos, es posible hacer diagnóstico de volumen y
calcular volumetrías comparativas, por ejemplo en lesio-
nes pre y post quimioterapia, que se asocian con una
predicción de respuesta a tratamientos (Figura 15) (17).
También es posible realizar simulaciones para calcular
volúmen de órgano residual post-quirúrgico, cómo por
ejemplo en cirugía de resección de metástasis hepáticas,
decidiendo si un paciente está o no en oportunidad qui-
rúrgica (Figura 15)(18).
Por último, los biomodelos virtuales y los impresos en 3D
mejoran la comunicación entre clínicos, pacientes y sus
familiares, lo que posibilita una mejor comprensión de la
enfermedad, los riesgos de su tratamiento y un empode-
ramiento a la hora de toma de decisiones (19).
Biomodelos 3D en tratamiento
Los biomodelos 3D se utilizan para la planificación qui-
rúrgica virtual de pacientes complejos, creando así una
instancia de planificación inexistente previa a la aparición
de esta tecnología. Programas de biomodelado y diseño en
3D permiten simular márgenes oncológicos de una lesión y
realizar cortes y sustracción de sectores de un biomodelo,
para simular, por ejemplo, resecciones oncológicas (Figura
16). De esta forma, se pueden probar distintas estrategias
quirúrgicas, hasta llegar a la que tenga mayores beneficios
y menores riesgos para el paciente.
Figura 15 - Cálculo de volumetría comparativa y volúmen residual
a) Biomodelo 3D Sarcoma de Ewing de fémur izquierdo. En transparente
se presenta la lesión post quimioterapia y el valor de volumen y
superficie (flecha gris). En rojo se presenta la lesión prequimioterapia con
sus correspondientes valores (flecha roja).
b) y c) biomodelo hepático con lesión por metástasis. Cirugía virtual y
cálculo estimativo de volumetría residual post resección lesional.
Figura 16 - Simulación de márgen oncológico y cirugía virtual
Se presenta una paciente de 19 años con un Sarcoma de Ewing.
a) Biomodelo 3D óseo y tumoral: lesión prequimioterapia (rosado) y
simulación del márgen oncológico sano de 10 mm como un halo gris
alrededor (flecha).
b) y c) muestran la simulación resección de la lesión más el márgen, de
perfil y de frente, respectivamente, para decidir la estrategia quirúrgica.
59 - 73
Un paso más en la planificación quirúrgica virtual es el
diseño de guías quirúrgicas de corte, las cuales se usan
principalmente en traumatología y ortopedia, cirugías
máxilo-faciales y cirugía plástica. Estas herramientas per-
sonalizadas se diseñan específicamente para ser usadas
durante la cirugía de un paciente y permiten reproducir
paso a paso lo planificado virtualmente. Son moldes que se
adaptan únicamente a la anatomía ósea del paciente para
el cual fueron diseñadas, que tienen ranuras del ancho
de la sierra quirúrgica, que marcan al cirujano la locali-
zación y orientación exacta de la osteotomía, de modo
de reproducir de forma precisa lo planificado en la etapa
virtual y asegurar la resección del tumor con márgenes
sanos (figuras 17). Esta estrategia permite muchas veces
conservar articulaciones o evitar amputaciones que no
serían posibles de forma segura sin el uso de estas guías.
Como resultado del uso de planificación y guías las cirugías
oncológicas son más precisas y más seguras (20).
En algunos casos los biomodelos 3D se imprimen, creando
una réplica de la anatomía y de la enfermedad del pacien-
te para simulación pre-quirúrgica del procedimiento. Per-
miten estudiar y planificar la táctica quirúrgica, practicar
procedimientos, practicar la colocación de guías, diseñar
osteotomías y la localización de fijaciones y tornillos,
así como preparar el material de osteosíntesis, con la
elección de los materiales a medida (Figura 18 y 19). La
planificación pre-quirúrgica virtual y la simulación con
modelos anatómicos impresos en 3D permiten la elección,
ensayo y cambio en estrategias quirúrgicas en un tiempo
preoperatorio, reduciendo el tiempo en block quirúrgico
y el tiempo anestésico, y así la tasa de complicaciones
vinculadas a ello (16,21,22,23). Se ha publicado una
reducción de tiempos quirúrgicos entre 23 y 62 minutos
Figura 17 - Planificación quirúrgica virtual y diseño de guías
quirúrgicas para cirugía de resección de condrosarcoma
acetabular
Planificación quirúrgica virtual y diseño de guías quirúrgicas
para la paciente presentada en la Figura 9 intervenida por un
condrosarcoma acetabular. a) Biomodelo 3D virtual de hueso coxal
y lesión. b) Simulación de márgen oncológico sano de 10 mm. c)
Diseño de guías de corte paciente específica. d) Impresión 3D en
material PLA de biomodelo óseo coxal, fragmento de osteotomía, y
guías de corte. e) Imagen del procedimiento quirúrgico: osteotomía
coxal con sierra oscilante guiada por guía quirúrgica impresa en
3D. f) Comparación del fragmento de osteotomía con el hueso
coxal impreso a escala real para doble verificación de precisión del
procedimiento. La planificación virtual y el uso de guías permitieron
conservar la articulación.
Figura 18 - Planificación quirúrgica virtual y diseño de guías quirúrgicas
en Sarcoma de Ewing. Paciente de 14 años con Sarcoma de Ewing humeral,
trabajada en equipo con UPOME. a) Corte sagital de TC en ventanas de partes
blandas y ventana ósea en la que se observa una lesión diafisaria humeral con
reacción perióstica en sol naciente (flechas). b) Cortes en sagital de RM T1 y
T1 con Gd en donde se observa una lesión hipointensa en T1 que realza con
contraste (*), con componente de partes blandas (triángulo) y una pequeña
skip metástasis en la metáfisis proximal (flechas). c) Biomodelo 3D del húmero
y la lesión tumoral con el componente de partes blandas, diagnosticada como
Sarcoma de Ewing por anatomía patológica. d) Diseño de guías de corte para
osteotomía proximal y distal. e) Procedimiento quirúrgico en donde se muestra
en uso intraoperatorio de las guías impresas en resina. Se realiza procedimiento
de congelamiento del fragmento de osteotomía. La planificación con guías
quirúrgicas permitió conservar ambas articulaciones en una paciente en edad
pediátrica.
Figura 19
Preparación de material quirúrgico. Húmero
impreso en 3D, réplica exacta del hueso de la
paciente presentada en la Figura 18. Se muestra el
procedimiento en el cual se utiliza el biomodelo
para la elección del material de osteosíntesis a
medida y el moldeado previo y durante la cirugía,
acortando el tiempo anestésico.
BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
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para pacientes en los que se usó planificación virtual con
guías y biomodelos anatómicos, respectivamente (23). El
mismo estudio describe un análisis de costos para centros
de salud de Estados Unidos que utilizan tecnologías 3D
con distintos costos de funcionamiento de block. Dicho
análisis describe una reducción de costo por cirugía en
todos los centros estudiados. Como ejemplo, para un
costo promedio de funcionamiento de block de 65USD/
min, el ahorro por caso quirúrgico se describe entre 1918
y 5172 USD, con el uso de planificación virtual y diseño
de guías, y modelos anatómicos, respectivamente (23). El
ahorro de tiempos quirúrgicos abre también la posibilidad
de mayor número de cirugías al mes permitiendo tratar
un mayor número de pacientes.
Por último, se describe una menor exposición del equipo
quirúrgico a rayos x en cirugías de pacientes en los que
se utiliza la planificación virtual, derivada de una mayor
tasa de éxito en la reconstrucción de fracturas complejas
y posicionamiento inicial de material de fijación que lleva
a una menor necesidad de imágenes intraoperatorias (15).
Finalmente, es posible diseñar e imprimir con tecnologías
3D prótesis en materiales implantables biocompatibles, a
medida del paciente, que se utilizan en cirugías de recam-
bio articular, reparación de defectos óseos, o miembros
protésicos. Las prótesis paciente-específicas reducen
complicaciones frecuentes derivadas del uso de prótesis
de tamaño estándar, aceleran el proceso de recuperación,
mejoran la estabilidad inicial y a largo plazo de los implan-
tes así como los resultados estéticos ( 24,25)
Aplicaciones en Cirugía Cardíaca
En cirugía cardíaca, la tecnología 3D se utiliza principal-
mente en cardiopatías congénitas, valvulopatías y patolo-
gía de grandes vasos, en las que permiten una planificación
quirúrgica avanzada y simulación de los procedimientos
en el biomodelo impreso en 3D (Figura 20). Su uso se
ha asociado a un mejores resultados quirúrgicos, a una
minimización de los riesgos perioperatorios, disminución
de los tiempos quirúrgicos, disminución de las complica-
ciones peri-quirúrgicas y al desarrollo de nuevas técnicas
de tratamiento mínimamente invasivas (26,27)
Aplicaciones en Cirugía de Tórax
En oncología, la volumetría de los nódulos pulmonares
se utiliza desde hace tiempo como biomarcador de
oportunidad quirúrgica, a esto se suma la posibilidad de
biomodelado 3D para el estudio de las relaciones del
nódulo o lesiones tumorales en localizaciones complejas
con los vasos sanguíneos y bronquios, que se ha asociado
con subsegmentectomias, segmentectomías y lobectomías
más rápidas, con menor tasa de sangrado y menor tiempo
intrahospitalario de los pacientes (Figura 21) (28,29,30).
Se describe con éxito en una serie de pacientes el uso de
impresión 3D combinado con realidad aumentada para
uso intrablock (30). Para resecciones óseas en la caja
torácica se puede planificar primero de forma virtual,
diseñando guías de corte para las osteotomías y utilizar
la impresión 3D para la guía de confección de implantes
óseos autólogos o heterólogos en la reconstrucción. (Figura
22) (28,29). En esta región también es muy útil el diseño de
Figura 20
Biomodelos en cirugía cardíaca
Lactante con cardiopatía congénita: doble tracto de salida del
ventrículo derecho (VD) y comunicación interventricular.
a) Biomodelo 3D virtual de cavidades y circuito sanguíneo en
donde se visualiza la arteria Aorta (*) y la Arteria pulmonar (**)
en su emergencia del VD.
b) Impresión 3D del corazón en partes ensamblables con imán,
en material flexible (TPU). El biomodelo impreso se utilizó
para el análisis anatómico del defecto cardíaco, simulación del
procedimiento y preparación materiales a medida que luego
se esterilizaron para ser utilizados en block quirúrgico, con el
consiguiente ahorro en tiempo anestésico.
Figura 21
Biomodelo 3D para planificación quirúrgica
En verde se observa neurofibroma malignizado en opérculo
torácico en una paciente pediátrica. Se biomodelaron
también estructuras óseas, vasculares, corazón, pulmones y
vascularización pulmonar.
Figura 22
Biomodelos en cirugía de tórax
Paciente pediátrica de edad 12 años, con gran defecto óseo
parietal izquierdo por ausencia de arcos costales debido a
resección de un sarcoma en la infancia.
a) Biomodelo 3D óseo y pulmonar donde se aprecia el defecto
óseo. b) Planificación quirúrgica virtual de la corrección
utilizando la técnica “imagen espejo” de los arcos contralaterales
sanos y diseño de novo de una costilla accesoria (*) para cubrir
el defecto por la deformación de su parrilla costal.
c) Diseño e impresión 3D de los arcos costales diseñados para
elección a medida del material óseo heterólogo a implantar.
59 - 73
67
implantes a medida metálicos o de fibra de carbono que
por su diseño reproducen las características de elasticidad
de la caja torácica (30). El uso de materiales reabsorbible
como la policaprolactona (PCL), ha permitido también el
desarrollo de implantes reabsorbibles para tratar bronco-
malacias (7). La volumetría pulmonar utilizando herra-
mientas de biomodelado como Slicer ha tenido especial
importancia durante la pandemia COVID-19 en la que
se utilizó para cuantificar infiltración y atelectasia para
determinar coeficientes asociados con el pronóstico de
los pacientes (32).
Aplicaciones en Traumatología y Ortopedia
En cirugía ortopédica, el uso de biomodelos 3D se ha
utilizado con éxito en cirugías de columna, en las que
se reportan mejoras en la visualización y comunicación
entre miembros del equipo quirúrgico, así como mejores
resultados en la colocación de tornillos y fijadores (33,34).
Los biomodelos impresos en materiales como PLA, a escala
real, permiten simular reducciones y preparar el material
de fijación previo a la cirugía (Figura 23 y 24). Ya fueron
nombradas las ventajas de contar con esta tecnología en
cirugías de preservación de articulaciones y cirugía de
preservación de miembros en oncología ortopédica (20).
También son destacables los resultados en cirugía repara-
dora y reconstructiva, por lesiones traumáticas y fracturas
complejas, en las que se reportan mejores resultados esté-
ticos y funcionales, con cirugías menos invasivas, en menor
tiempo y con menor tasa de sangrado, en comparación a
cirugías convencionales sin uso de tecnología 3D (35,36).
La técnica “espejo” es muy utilizada para reparación de
patologías óseas como fracturas complejas acetabulares,
claviculares, de tobillo, escafoides, pilón. Dicha técnica
utiliza la reconstrucción 3D de la imagen espejo del mismo
hueso sano contralateral, que se modela virtualmente y
luego se imprime en 3D a escala real para premoldeado
de placas de fijación (36). Si bien en algunos casos implica
irradiar al paciente con una tomografía del lado sano, en
pacientes con fracturas complejas, se contrarresta con un
menor tiempo de fluoroscopia en block, lo cual sumado
a los mejores resultados quirúrgicos inclinan la balanza
costo/beneficio hacia este último (36). La planificación
virtual se utiliza también en la reparación de miembros
en varo o valgo y en pseudoartrosis por fracturas, con ex-
celentes resultados quirúrgicos, reducción de exposición
a rayos x y menor tasa de hemorragia (37,38). Por último,
tiene especial utilidad en la planificación prequirúrgica de
pacientes con displasia de cadera, en los que se planifi-
can las osetotomías y se diseñan guías para restablecer la
funcionalidad de la articulación (39)
Figura 23
Biomodelos en traumatología y ortopedia
Simulación prequirúrgica de corrección de epifisiolistesis en
un paciente pediátrico del Departamento de Traumatología
y Ortopedia Infantil del Centro Hospitalario Pereira
Rossell. a) Corte coronal de TC en el que se observa el
desplazamiento de la epífisis femoral derecha (flechas) b)
Biomodelo virtual óseo y de estructuras vasculares para
planificación quirúrgica. c) Imagen del intraoperatorio en el
que se utilizó el biomodelo óseo impreso en PLA a escala
real del defecto como referencia para la reparación de la
epifisiolistesis. d) Control radiológico post operatorio en el
que se observa la reparación exitosa del defecto.
Figura 24
Biomodelos en cirugía de columna
Diferentes tipos de escoliosis y malformaciones vertebrales
de pacientes con patologías complejas, impresas en material
PLA, utilizadas en la planificación quirúrgica, elección del
material y formación de residentes en del Departamento de
Traumatología y Ortopedia del Centro Hospitalario Pereira
Rossell.
Figura 25
Biomodelos en Cirugía Plástica y Máxilo-Facial
Paciente con carcinoma espinocelular en en cara con
invasión ósea en maxilar inferior. a) Planificación virtual
para resección del hueso afectado con margen oncológico
sano. b) Impresión 3D en PLA de la región ósea y el
fragmento de osteotomía. c) guía quirúrgica impresa en
resina.
Aplicaciones en Plástica y Máxilo-facial
Ambas especialidades trabajan con patologías óseas en las
que son necesarias osteotomías precisas, modelado óseo y
moldeado de placas. La tecnología 3D aporta significativa-
mente en la planificación prequirúrgica, la cirugía virtual y
precisión de osteotomías a través del diseño e impresión
3D de guías de corte y modelos óseos a escala real para el
BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
UNA NUEVA SUBESPECIALIDAD EN IMAGENOLOGÍA.
ARTÍCULO DE REVISIÓN / Dres. S. Zabala-Travers, J. Sattler, J. Perdomo.
Rev. Imagenol. 2da Ep. Ene./Jul. 2021 Vol. XXIV (2):
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premoldeado de placas (Figura 25) (40,41,42).
Las planificación con la técnica de “imagen en
espejo” tiene especial aplicación en estas es-
pecialidades, ya que implican con frecuencia
la reconstrucción ósea en áreas anatómicas
que requieren de la simetría (Figura 26). El uso
de tecnologías 3D se ha asociado con mejores
resultados en cuanto a la simetría así como a
menores tiempos quirúrgicos (40,41,42). El
diseño de férulas y prótesis a medida para
pacientes con defectos complejos como el
paladar hendido o malformaciones de pabe-
llón auricular o nariz es otro gran campo de
aplicación de la tecnología 3D. Por último, el
diseño e impresión de implantes a medida de
defectos óseos máxilo-faciales, en materiales
metálicos como el titanio, tiene gran utilidad
en esta región. (40)
Aplicaciones en Urología
Los biomodelos virtuales e impresos en 3D
son útiles para el análisis anatómico detallado
en cirugías complejas. Permiten planificación
virtual de nefrectomías parciales y el estudio
de variantes anatómicas vasculares para evitar
lesiones accidentales y reducir así las tasas de
hemorragia. Se ha utilizado biomodelado e
impresión 3D en nefrectomías oncológicas, en
simulación de nefrolitotomías percutáneas, en
el estudio anatómico y comparación de vas-
cularización de donante y receptor en casos
de trasplante renal y para crear simuladores
de entrenamiento de cirugía laparoscópica y
robótica en diferentes regiones anatómicas
(Figura 27) (43).
Aplicaciones en Neurocirugía
Los biomodelos se aplican principalmente al
estudio anatómico de patologías tumorales y
vasculares de lesiones con relaciones comple-
jas y en localizaciones vinculadas sobre todo a
base de cráneo. Se aplica a patologías como
la craneosinostosis, ventriculostomías y ven-
triculostomías. También a la reconstrucción
ósea de defectos complejos en cráneo con
impresión de implantes a medida. Cumple
un rol fundamental en el desarrollo de simu-
ladores para entrenamiento de profesionales
(Figura 28)(44).
Aplicaciones en Cirugía Pediátrica
En cirugía pediátrica general los biomodelos
se utilizan para el estudio anatómico de
patologías oncológicas complejas, agregan
información útil a la planificación del trata-
miento y colaboran en la decisión de estra-
tegias quirúrgicas (45) Todas las aplicaciones
nombradas en las distintas áreas descritas
anteriormente aplican también a la cirugía
en niños. (Figura 29).
Figura 26 - Planificación quirúrgica virtual para fractura compleja de macizo facial
Paciente del 25 años, colaboración con el Departamento de Cirugía Plástica del Hospital
de Clínicas. a) TC, corte axial, donde se observa fractura compleja de región interna y piso
de órbita y maxilar superior. b) Biomodelo ósea de la fractura compleja. c) Planificación
virtual utilizando la técnica “imagen espejo” modelando la región a reparar a partir del lado
contralateral sano. d) Impresión 3D del biomodelo con la fractura reparada para simulación
prequirúrgica y moldeado de placas. e) Intraoperatorio, uso del biomodelo como guía de
corrección quirúrgica. f) radiografía intraoperatoria y g) TC de control postoperatorio donde se
observa la reparación de la fractura manteniendo la simetría de cara.
Figura 27 - Biomodelo 3D virtual de lesión renal
Construida desde TC con fines educativos. a) Estructuras arteriales (rojo), venosas (azul), lesión
(verde) y vía excretora (amarillo). b) Relación de la lesión con estructuras arteriales.
c) Visualización selectiva sin la lesión para estudio anatómico de la disposición de cavidades
excretoras.
Figura 28 - Biomodelo 3D virtual encefálico
Segmentado desde imágenes de RM, con fines educativos, con las siguientes estructuras:
sustancia gris, sustancia blanca, ganglios basales, vasos sanguíneos, ventrículos.
Figura 29 - Paciente pediátrico con recidiva de hepatoblastoma
Se muestra el corte axial de RM, secuencia T2, donde se muestra la lesión de recidiva
en el año 2020 (flecha), b) en el año 2021 (flecha). Biomodelo 3D virtual de la lesión y
sus relaciones vasculares en 2021 (c) y en 2021 en (d) que se utilizó para la planificación
quirúrgica en ambas ocasiones.
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Biomodelos en Educación y Entrenamiento
La impresión 3D abre la puerta a la formación y entre-
namiento de recursos humanos a través de la simulación
quirúrgica, lo cual se asocia con una mayor velocidad en
la curva de aprendizaje (30, 37,38). El entrenamiento y
la repetición de los procedimientos, son la base del éxito
en pacientes complejos (36). La impresión 3D nos da la
posibilidad de crear simuladores de pacientes complejos
específicos y así preparar al equipo quirúrgico para una
situación compleja en particular, dándoles la posibilidad
de practicar el procedimiento, definir estrategias y prepa-
rarse para potenciales complicaciones (Figura 30).
Por otro lado, desde un punto de vista académico, la
simulación con biomodelos impresos en 3D potencia la ca-
pacidad de formación de recursos humanos en hospitales
escuela, haciendo posible que un mismo paciente permita
la educación y entrenamiento de innumerables nuevos
profesionales. Un biomodelo virtual puede almacenarse
en el banco de memoria del departamento y ser impreso
infinitas veces. El biomodelo impreso permite al docente
practicar el procedimiento en un ambiente académico,
fuera del block quirúrgico, donde hay espacio para más
residentes, cada uno de los cuales puede incluso tener su
propia copia para practicar. El ambiente de la simulación
es seguro para aprender, equivocarse y probar diferentes
estrategias, para que al momento de realizar la cirugía el
procedimiento le sea familiar (Figura 31). Dado que es
posible la impresión 3D de estructuras huecas, se pueden
construir simuladores para colocación de vías, simuladores
de endoscopía de vía aérea, de vía biliar o simuladores vas-
culares para práctica de procedimientos endovasculares
complejos (46). Los biomodelos pueden ser de anatomía
normal, de variantes anatómicas o anatomía patológica.
Puede replicarse la anatomía de un paciente específico
que necesita tratamiento o ser de pacientes genéricos. La
impresión 3D permite también la realización de moldes
en negativo de órganos, que luego pueden rellenarse con
materiales blandos como gel de agarosa o gelatinas para
simular la consistencia de órganos y construir simuladores.
Figura 30
Uso de diversos modelos impresos en 3D para
fines educativos, para entrenamiento del equipo
tratante y comunicación con la familia del
paciente.
a y b) Biomodelo de cráneo y lesión del paciente
presentado en la Figura 1, utilizado en la
planificación pre quirúrgica en el block del hospital
Pereira Rossell y complemento del estudio con
biomodelo virtual en pantalla.
c) Impresión 3D en PLA de base de cráneo y
segmento de columna espinal con material de
fijación en un paciente pediátrico con escoliosis
severa para uso en la planificación quirúrgica y
comunicación con el paciente.
d) Estudio de segmento de columna dorsal con
malformación congénita (hemivértebra) con
complemento del biomodelo virtual en pantalla.
Figura 31
Biomodelos impresos en 3D para
entrenamiento de recursos humanos.
a) Se muestra el procedimiento de
colocación de vía intraósea en un biomodelo
de tibia impreso en material PLA, para
entrenamiento en realización de maniobras
complejas. La resistencia que ofrece el
material al pasaje de la cánula es muy similar
a la que ejerce el hueso real, de ahí su gran
utilidad para la práctica del procedimiento.
b) Posición final de la vía.
BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
UNA NUEVA SUBESPECIALIDAD EN IMAGENOLOGÍA.
ARTÍCULO DE REVISIÓN / Dres. S. Zabala-Travers, J. Sattler, J. Perdomo.
Rev. Imagenol. 2da Ep. Ene./Jul. 2021 Vol. XXIV (2):
Los tiempos de biomodelado e impresión 3D son conside-
rados desventajas del uso de estas técnicas para la aplica-
ción al tratamiento de pacientes complejos. En promedio,
la disponibilidad de un biomodelo 3D anatómico virtual
es entre 24 a 72hs, dependiendo de la región anatómica a
biomodelar y del tipo y la calidad técnica de las imágenes
DICOM a partir de las que se generarán. Para pacientes
en los que es necesario la planificación virtual, el diseño e
impresión 3D de guías quirúrgicas y piezas anatómicas, se
debe considerar un tiempo mínimo de planificación de 5
a 10 días, necesario para llevar a cabo las etapas descritas
en el apartado flujo de trabajo. La impresión 3D en sí
misma, particularmente cuando se trata de piezas anató-
micas grandes puede tardar varias horas en completarse,
y a ello debemos sumarle el tiempo de postprocesado de
las piezas para retirar material de soporte o lavar y curar
con luz ultravioleta, como es el caso con la impresión en
resinas (Figura 32). Estos tiempos pueden retrasar cirugías
y determinan que tengan utilidad limitada en situaciones
de urgencia. Dado que aún no forma parte de las presta-
ciones habituales en la mayoría de los centros de salud,
estos tiempos tienden a extenderse aún más por demoras
administrativas en la autorización de los mismos.
Si bien la tecnología 3D se asocia con una disminución
de los costos anuales vinculado a la reducción de tiempos
operatorios, como fue descrito (23) la inversión inicial
en biomodelos y planificación quirúrgica, o los costos
de instalación y mantenimiento de un laboratorio de
biomodelado e impresión 3D intrahospitalario, se citan
como causas de la no implementación de esta tecnología
en varios centros de salud (47).
Finalmente, el biomodelado y la impresión 3D requie-
ren recursos humanos con formación específica, ya sea
imagenólogos entrenados en softwares de biomodelado
o ingenieros biomédicos entrenados en trabajo clínico
(47). Si bien aún no es amplia la disponibilidad, esta
nueva subespecialidad se adapta a las nuevas pautas de
teletrabajo, lo cual puede subsanar esta dificultad para
su implementación.
Figura 32
Tiempos de impresión
a) Impresión de pantalla del Software
Cura v 4.7, durante la preparación para
la impresión 3D, en material PLA, donde
puede verse el estimativo de material
(21.2 metros) y el tiempo estimado de
impresión (4 horas, 37 minutos), para un
segmento de epífisis femoral distal, que se
muestra en b) en color blanco.
DESVENTAJAS DEL USO
DE BIOMODELOS 3D
Biomodelado 3D: una nueva subespecialidad
en imagenología
La FDA (Food and Drug Administration) define una imagen
médica como aquellas obtenidas por distintas tecnologías
para visualizar partes del cuerpo humano con el objetivo
de diagnosticar, examinar o tratar enfermedades. Los bio-
modelos 3D derivan específicamente de imágenes médi-
cas en formato DICOM y dado que cumplen con la misma
definición, pueden ser consideradas en sí mismas como
imágenes médicas, y por lo tanto, podemos considerar
esta área una nueva subespecialidad dentro de la Image-
nología. La nueva especialidad está en la presentación de
los hallazgos de imagen en este nuevo formato así como
en la potencial impresión en 3D de imágenes del cuerpo
humano, en contrapartida a la impresión en planchas en
2D dimensiones como lo hicimos hasta ahora. Los biomo-
delos 3D surgen de la segmentación, que utiliza software
específico semiautomático pero que siempre requiere de
revisión y validación manual de imágenes para asegurar
su fidelidad, principalmente en patologías oncológicas
complejas. Los médicos imagenólogos somos los únicos
profesionales médicos entrenados específicamente en la
interpretación de imágenes médicas y, como tal, los únicos
idóneos en garantizar con seguridad la precisión de los
biomodelos 3D. Esta nueva subespecialidad extiende el
área de actuación de los médicos imagenólogos al diseño
de estrategias y herramientas útiles en el tratamiento de
pacientes. Nos abre puertas a participar de la planifica-
ción y ejecución de un tratamiento quirúrgico, acercando
ambas especialidades y permitiéndonos involucrarnos aún
más con nuestros pacientes. Como es natural, dada la com-
plejidad de las herramientas necesarias para lograr estas
imágenes virtuales e impresas en 3D y siendo la profesión
que desarrolla las mismas, esta nueva subespecialidad se
solapa ampliamente con ramas de la ingeniería biomédica,
y veremos por ello mucha presencia de dichos profesio-
nales en el área, quienes con el tiempo colaborarán cada
vez más con nuestros departamentos de imagenología. Sin
embargo, es frecuente ver ingenieros brindando servicios
de biomodelado e impresión 3D que no se apoyan de la
supervisión de profesionales imagenólogos, simplemente
porque hasta el momento no se ha cuestionado la nece-
sidad y no se identifican los riesgos potenciales. Está en
nosotros hacer notar esa necesidad, reclamar nuestro lugar
70
59 - 73
Figura 33
Diagrama del flujo de trabajo
del equipo de planificación
quirúrgica virtual
La columna de la izquierda
nombra los integrantes del
grupo de trabajo en cada paso:
clínicos,C, imagenólogos del área
diagnóstica, Im (D), licenciados en
imagenología, Lic, imagenólogos
especializados en el área 3D, Im
(3D), bioingenieros, B.
y hacerlo parte de nuestra carrera profesional.
Como en toda nuestra especialidad, habrá quienes de-
cidan entrenarse específicamente en el área y para otros
bastará con actualizaciones más generales. Sin embargo,
es importante conocer los requerimientos de imagen para
que las mismas puedan ser usadas en la construcción de
biomodelos 3D, ya que de ello dependerá la posibilidad
de biomodelado y la calidad final del biomodelo 3D.
En el Hospital Pereira Rossell trabajamos en biomode-
lado e impresión 3D desde el año 2019, en el Área de
Innovación del Departamento de Imagenología, un sector
específicamente creado para el desarrollo de nuevas
tecnologías vinculadas a la Imagenología. Trabajamos en
colaboración con las distintas cátedras de dicho hospital
y de la Universidad de la República en la Planificación
Quirúrgica Virtual e Impresión 3D en pacientes comple-
jos y en el desarrollo de simuladores para entrenamiento
de recursos humanos. Todos los casos presentados en
este trabajo han sido trabajados por nuestro grupo, en
el que actualmente trabajan 5 médicos imagenólogos,
un licenciado en imagenología y cuenta con el apoyo de
ingenieros y profesores de la Escuela Universitaria Centro
de Diseño. Contamos con una impresora de tipo FDM
(Ultimaker S2) y una impresora de resina (Anycubic Photon
S) con su correspondiente estación de lavado y curado
con luz UV (Anycubic), con los cuales fueron realizadas
las impresiones que se muestran en el presente artículo.
Flujo de trabajo
El flujo de trabajo en pacientes en los que es necesaria la
planificación quirúrgica virtual requiere de un fuerte tra-
bajo en equipo entre clínicos, imagenólogos, licenciados
en imagenología y el equipo de la unidad de planificación
quirúrgica virtual (PQV). El diagrama de la figura 33 mues-
tra todos los pasos desde que surge un paciente complejo
hasta que se entregan los biomodelos 3D virtuales o im-
presos en 3D al equipo clínico; el médico radiólogo que se
subespecializa en esta área aporta desde su experiencia en
todos ellos. De forma ideal, el trabajo comienza previo a la
adquisición de imágenes, con la discusión entre clínicos e
imagenólogos respecto del mejor método de imagen para
satisfacer las necesidades diagnósticas y, de ser necesario,
planificar ajustes al momento de la adquisición para lograr,
a partir de dichos estudios, biomodelos de calidad óptima
(por ejemplo, planificar adquisiciones volumétricas en
determinada secuencia de RM). Al momento de la adqui-
sición, el médico radiólogo es imprescindible en la toma
de decisiones que permitan obtener estudios de calidad
diagnóstica, en tiempos adecuados, con secuencias con
máxima definición de contraste para el análisis anatómico.
El trabajo del licenciado en imagenología en la recons-
trucción de los volúmenes es clave: desde el ajuste de los
parámetros de adquisición para lograr la mejor calidad y
el menor número de artefactos, pasando por su trabajo
con los algoritmos de reconstrucción en el post proce-
samiento de la rawdata para lograr imágenes de buena
calidad. La generación de los biomodelos 3D a partir de
las imágenes DICOM, debe, desde nuestro punto de vista
ser realizada o estrictamente supervisada por un médico
imagenólogo, dada la importancia de etiquetar adecuada-
mente cada tejido y sus límites, especialmente cuando se
trata de pacientes oncológicos. Una vez listo el biomodelo
3D se realiza una reunión con el equipo clínico durante
la cual se navega el biomodelo 3D y se consideran las
opciones terapéuticas. Se realizan simulaciones virtuales
de las diferentes opciones hasta llegar a la alternativa con
mejores resultados y menores riesgos para el paciente. Si
es necesario el diseño de guías quirúrgicas, se discuten los
detalles de diseño durante el ateneo. Entre estos detalles
están por ejemplo la topografía de apoyo de las bases de
guía y la localización y número de fijadores. La segunda
etapa de trabajo en la unidad de PQV es el diseño de estas
herramientas, utilizando software de diseño 3D. Una vez
listo el diseño de guías se aprueban durante una nueva
BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
UNA NUEVA SUBESPECIALIDAD EN IMAGENOLOGÍA.
71
ARTÍCULO DE REVISIÓN / Dres. S. Zabala-Travers, J. Sattler, J. Perdomo.
Rev. Imagenol. 2da Ep. Ene./Jul. 2021 Vol. XXIV (2):
reunión con el equipo clínico, en la cual se dará el visto
bueno para su impresión 3D y se decidirá si es necesaria
la impresión de piezas anatómicas para simulación o para
uso en block quirúrgico. Esta nueva instancia que se crea
en la preparación para una cirugía habilita al imagenólogo
a participar y asistir aún más activamente en la planifica-
ción del tratamiento de los pacientes, acortando el gap
entre nuestro habitual rol diagnóstico y la terapéutica. La
etapa final de trabajo es la impresión 3D de las piezas,
que implica la selección del material de impresión, que
variará según el uso que se dará a las mismas. Se utilizan
CONCLUSIONES
Los biomodelos 3D son un nuevo tipo de imagen médica que surge de nuevas tecnologías que permiten
crear imágenes en tres dimensiones desde imágenes DICOM volumétricas como la TC y la RM para
análisis anatómico y planificación de tratamientos quirúrgicos de pacientes complejos. Se presentan
los requerimientos de imagen, el proceso de generación de los biomodelos y flujo de trabajo en estos
pacientes. Se describen las principales aplicaciones en las diferentes especialidades quirúrgicas que más
hacen uso de esta tecnología y se exponen casos clínicos que se han trabajado en el Área de Innovación
del Hospital Pereira Rossell para pacientes de la Universidad de la República.
Conflictos de interés: Los autores declaran no tener conflicto de interés.
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que se posicionan las piezas, se colocan los soportes, se
elige la velocidad de impresión y altura de capa, entre
otros elementos que variarán la calidad final de la pieza
impresa. Luego de finalizada la impresión, resta el post
procesado de las piezas, en la que se retiran los soportes,
se limpian las piezas, se colocan imanes o se ensamblan
si fueron impresas por partes. Por último, se acondicionan
para ser entregadas al equipo clínico, con su correspon-
diente identificación e información sobre el método de
esterilización de las mismas.
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BIOMODELADO E IMPRESIÓN 3D EN URUGUAY:
UNA NUEVA SUBESPECIALIDAD EN IMAGENOLOGÍA.
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ARTÍCULO DE REVISIÓN / Dres. S. Zabala-Travers, J. Sattler, J. Perdomo.
