Notas

Con la ayuda de los líderes de O&P cuyos pacientes pediátricos se benefician de la creciente abundancia de regalos de la impresión 3D, exploramos cómo se está aprovechando el rápido crecimiento de esta ciencia para transformar vidas jóvenes con un nuevo potencial.

Mitos, rumores y malentendidos sobre la impresión 3D

Una mezcla tan abundante de verdad, ficción, exageración y rumores ha rodeado el descubrimiento de la impresión 3D y su potencial de desarrollo, que Samantha Payne, COO y cofundadora de Open Bionics, con sede en Bristol, Reino Unido, se ofreció a aclarar algunos conceptos erróneos sobre el papel de la impresión 3D en dispositivos de O&P pediátricos como el Hero Arm biónico creado por su empresa.

“El primer mito es que los resultados clínicos realmente buenos a largo plazo y las buenas tasas de adopción pueden provenir de una persona en casa con un modelo de deposición fusionada, una impresora familiar lista para usar sin información clínica o experiencia clínica”, dice ella. Además, mucha gente asocia la impresión 3D con la falta de estándares, regulaciones o pruebas, pero la verdad es que aunque se crea utilizando una metodología de fabricación aditiva similar, una prótesis mioeléctrica como Hero Arm, con su multi-grip funcionalidad, debe cumplir con los estándares internacionales y someterse a rigurosas pruebas por parte de agencias independientes “.

Eric Shoemaker, MS, CPO, director regional, Ability Prosthetics and Orthotics, con sede en Exton, Pensilvania, señala que si bien la impresión 3D para niños ha permitido a los protésicos diseñar y crear manos parciales, cada una de las cuales es específica para el niño individual, existen defectos. “Vemos muchos diseños de código abierto en Internet que cualquiera puede imprimir y luego escalarlos al tamaño de la persona. Hay muchas ideas geniales, pero en mi experiencia, tienden a que no sean muy funcionales o duraderas, y se rompan con facilidad “.

Y aunque los elementos de código abierto se ajustan al tamaño del individuo, “no es realmente un ajuste personalizado, y el ajuste de un dispositivo es realmente lo que le da a una persona el control sobre el dispositivo”, explica. Shoemaker, que asesora a estudiantes universitarios de ingeniería en proyectos similares y ve los mismos problemas.

“Le conseguimos a una niña una mano de color rosa intenso. A ella le encanta, aumentó su confianza, estaba orgullosa de ella, se la estaba mostrando a la gente. ¿La usó funcionalmente?

Realmente no. Se lo puso como si fuera una pulsera o un bolso. Lo cual tiene un propósito, pero buscamos un rendimiento más funcional; y eso es lo que creo que vamos a empezar a ver ahora, a medida que avanzan las cosas.

“La impresión 3D está todavía en su infancia, todavía tenemos un largo camino por recorrer, pero creo que el potencial es increíble, especialmente porque hay tanta gente interesada. Pero es necesario que haya una mayor fusión entre las personas que están del lado de la impresión 3D y los médicos “, dice Shoemaker. “He hablado con varios estudiantes y empresas que están trabajando en este tipo de cosas, y mi mensaje para ellos es ‘No ignoren al protésico. Cree algo que pueda venderle al protésico que sea un producto viable que él optará por utilizar en sus pacientes ‘”.

También cita la calidad y el costo como preocupaciones principales. “Para crear realmente algo que sea un producto de calidad, se necesita una impresora 3D cara. En lugar de comprar su propia impresora de ese calibre, algunas instalaciones buscan empresas que ya las tengan y que no utilicen capacidad. Como todo es digital, pueden enviar por correo electrónico su diseño en todo el país a una de estas impresoras y hacer que le impriman ese dispositivo. 

“Esto es nuevo para mí, en el último año estoy viendo estos dispositivos de mayor calidad. Así que supongo que también vamos a empezar a ver este cruce en el ámbito ortopédico”, agrega Shoemaker. “Empezaremos a ver AFO impresos en 3D y ortesis de pie que son realmente de alta calidad y buena durabilidad, que no hemos visto hasta ahora”.

Pioneros contemporáneos

Payne dice que la popularidad de la impresión 3D creció en 2013, al mismo tiempo que se fundó Open Bionics. “Los ingenieros y diseñadores vieron el potencial de estos nuevos materiales y métodos de fabricación y hubo mucha experimentación con estas nuevas herramientas en un intento de ofrecer dispositivos protésicos más rentables que realmente pudieran ayudar a las personas”.

Luego, recuerda, hubo una divergencia. Si bien Open Bionics se centró en la investigación y el desarrollo junto con médicos y pacientes pediátricos con amputaciones de miembros superiores, otros no lo hicieron. Open Bionics entrevistó a cientos de personas con amputaciones de miembros superiores e identificó problemas con las prótesis contemporáneas, incluido el alto precio de la función alta, la funcionalidad y el peso decepcionantes del dispositivo, además de quejas sobre lo incómodas que eran de usar, lo calientes que se ponían, con materiales cómo la silicona que era pegajosa y no respiraba y, lo que es más importante, cómo las prótesis de miembros superiores voluminosas, pesadas, caras y mínimamente funcionales hacían sentir a las personas.

Muchas prótesis de miembros superiores fueron abandonadas porque no eran lo suficientemente útiles y hacían que los amputados (especialmente los jóvenes) se avergonzaran de usarlas.

“No había muchos médicos especializados en miembros superiores para ayudar a solucionar problemas; y dado que la población de amputados de miembros superiores es muy pequeña”, señala Payne, “la experiencia de un médico [en miembros superiores] podría limitarse a unos pocos casos en su carrera profesional “.

El diseño del prototipo del Hero Arm se basó en las características que surgieron de estas entrevistas con los pacientes. El Servicio Nacional de Salud de Inglaterra había identificado simultáneamente las prótesis de miembros superiores como un área con alto abandono de prótesis que necesitaba desesperadamente innovación, por lo que financió el prototipo Hero Arm para un mayor desarrollo y pruebas en diez niños, con comentarios de médicos, terapeutas ocupacionales, los niños y sus familias.

El producto se introdujo en los Estados Unidos en 2019 y cientos de dispositivos se colocaron en instalaciones seleccionadas de O&P, como Hanger Clinic, Shriners Hospitals y Ability P&O.

El Hero Arm robótico transradial fue diseñado para adaptarse a niños y adultos de todos los tamaños, dice Payne, quien identifica una de las características principales que lo hacen único: “A la gente le encanta expresarse a través de su prótesis; y el alto nivel de adopción que vemos viene entre las muchas opciones disponibles para que el usuario haga una declaración de moda o revele su personalidad con la misma facilidad con la que se cambia de ropa o de color de cabello “.

Los gráficos dinámicos disponibles en las cubiertas de los brazos intercambiables incluyen el Metal Gear Solid Arm oficial, el Iron Man Arm oficial, además de diseños de Deus Ex, Disney y, potencialmente, Alita: Battle Angel de James Cameron. Una joven usuaria del Reino Unido ha creado una colección extensa y se cambia las fundas de los brazos cuando se cambia de ropa, dos o tres veces al día, informa Payne.

El Hero Arm también es excepcionalmente liviano, en parte debido a su diseño paramétrico ventilado, con orificios estratégicos en el encaje y el forro. En el caso de un paciente pediátrico, no es necesario reemplazarla con tanta frecuencia como una prótesis tradicional porque su diseño, con un revestimiento flexible, incluye estiramiento incorporado y espacio de crecimiento para que pueda expandirse a medida que el niño crece.

Shoemaker señala que el uso de Hero Arm de tecnología completamente impresa en 3D, no accesible hace dos años, ofrece acceso a alta calidad y menor costo para una mayor parte de la población, los niños en particular.

“No es realmente una comparación de manzanas con manzanas con las manos i-Limb de gama alta, pero es funcional, es económico; hemos ajustado un par de estos y a los niños les encanta”.

Sin embargo, Payne todavía considera el Hero Arm como un trabajo en progreso. “Desarrollamos continuamente Hero Arm, ya que prosperamos con los comentarios de la comunidad e implementamos continuamente cambios que la mejoran”, dice.

La educación en diseño y fabricación 3D sigue siendo un desafío para la profesión de O&P, dice Payne. “Los fabricantes, técnicos e ingenieros de la industria 3D están más por delante en términos de adopción de tecnología que los médicos. Muchos médicos a los que capacitamos nunca han visto una impresora 3D o usó un escáner 3D antes y no estaban capacitados en CAD. Por lo tanto, no saben cómo manipular una prótesis en el flujo de trabajo digital y no están familiarizados con los materiales que estamos usando. Existe una gran brecha de conocimiento que necesita para ser llenado para hacer avanzar O&P y aprovechar lo que está disponible “.

Hanger Clinic también está haciendo olas con su propio avance de vanguardia: un dispositivo de extremidad superior pediátrico pasivo impreso en 3D que se entrega actualmente a dos pacientes que serán sus primeros beneficiarios.

El desarrollo del dispositivo comenzó a mediados de 2020, informa Antonio Dias, director de ingeniería de Hanger Fabrication Network, con sede en Tempe, Arizona.

“El dispositivo está diseñado con un pulgar tensado, lo que permite a nuestros pacientes agarrar, pellizcar y levantar objetos a medida que se acostumbran a usar un dispositivo protésico”, dice. “La impresión 3D brinda la capacidad de imprimir de manera precisa y eficiente la mayoría de hardware y componentes y hacerlo de manera que se fabriquen completamente ensamblados. Esto nos permite producir un dispositivo más liviano que se puede fabricar rápidamente y escalar digitalmente para adaptarse perfectamente a nuestros pacientes “.

Los ingenieros y diseñadores superaron una serie de desafíos para lograr este avance pionero en la tecnología 3D protésica. “La combinación de un diseño mecánico con una forma anatómica requiere una variedad de paquetes de software y cuidado al combinar el diseño”, señala Dias. “Además, damos prioridad a la seguridad, que requiere pruebas y revisiones de ingeniería para garantizar que el dispositivo funcione de manera excepcional y segura como se espera”. 

“Hanger Clinic se ha adaptado a varios pacientes de extremidades superiores que utilizan esta tecnología impresa en 3D, especialmente a adultos con necesidades parciales de prótesis de mano”, dice Bryan Lott, CP, centro de atención al paciente de Hanger Clinic, Durango, Colorado. “El nuevo diseño específico para pediatría se centra en niños con pérdida o diferencia de extremidades por debajo del codo que están interesados en un dispositivo funcional pasivo.

“Mi paciente, Ayden, tiene seis años y es uno de los primeros niños en los EE. UU. en ser equipado con nuestra nueva prótesis de brazo impresa en 3D. Ayden nació sin su brazo derecho debajo del codo, y su última prótesis le fue proporcionada hace aproximadamente un año. Debido a que tiene seis años y está creciendo rápidamente, pensamos que sería un gran candidato para un dispositivo impreso en 3D debido a la fabricación rápida y económica “, dice Lott. “El peso ligero del dispositivo y el potencial del producto terminado para lucir increíble también fueron características atractivas: se completará con hidro inmersión, un método innovador de aplicar diseños a dispositivos impresos en 3D, pintado con una pintura termocromática que se vuelve transparente cuando se calienta a 86 grados Fahrenheit.

¿Quién se beneficia de los dispositivos impresos en 3D? ¿Y cómo?

¿A qué edad se pueden equipar de forma segura dispositivos 3D a los pacientes pediátricos, y eso está cambiando a medida que evoluciona la tecnología?

“Generalmente”, dice Lott, “recomendamos introducir un primer dispositivo protésico para el miembro superior cuando un niño alcanza el hito del desarrollo de poder sentarse, lo que puede suceder tan pronto como entre los cinco y seis meses. El rango de edad adecuado no ha cambiado con el desarrollo de dispositivos impresos en 3D. Sin embargo, la capacidad de los médicos para proporcionar dispositivos de diagnóstico o realizar los ajustes indicados en los dispositivos ha mejorado debido a los beneficios de la tecnología de impresión 3D.

“En Hanger Clinic”, agrega, “podemos realizar cambios en el ajuste del encaje de la extremidad superior, la longitud del dispositivo, el tamaño de la mano u otras características en una pantalla de computadora portátil o iPad, con el paciente y la familia presentes. Luego, podemos enviar los ajustes a nuestro equipo Hanger Fabrication Network, que utilizará nuestra tecnología de impresión 3D HP Multi Jet Fusion para imprimir el dispositivo modificado y tenerlo listo al día siguiente. Esta línea de tiempo es difícil con un dispositivo fabricado tradicionalmente “.

Shoemaker señala que la edad en la que Ability comienza a colocar una prótesis pediátrica varía y depende de las capacidades y la función del niño. “Creo que cualquier persona a la que le equipamos con una prótesis convencional también podría adaptarse a una prótesis 3D, independientemente de su edad”. 

Payne señala que el Hero Arm no puede ajustarse a nadie menor de siete años, y que el tamaño y la masa muscular del niño deberían tenerse en cuenta, ya que el dispositivo mioeléctrico requiere una fuerza de señal muscular de electromiografía adecuada. “Realmente no hay un límite superior en el tamaño de Hero Arm. También los hacemos para adultos, incluso para adultos muy, muy altos”, aclara.

“La mayoría de los pacientes que tienen la necesidad médica de un dispositivo protésico de extremidad superior fabricado tradicionalmente podrían ser considerados para un dispositivo impreso en 3D o piezas impresas en 3D dentro de un conjunto protésico general”, dice Lott.

Al igual que Payne y Shoemaker, enfatiza que “gran parte de este éxito se debe a la colaboración entre el paciente, su médico y el equipo de diseño para crear un dispositivo personalizado que satisfaga las necesidades del paciente y lo ayude a lograr sus objetivos”.

Junto con los avances en el proceso de impresión 3D, ¿han mejorado también la resistencia y durabilidad de los materiales?

“Algunas máquinas de impresión 3D ahora pueden fabricar dispositivos o piezas impresas en 3D para reemplazar fácilmente los componentes que se rompen o fallan”, dice Lott. “Los materiales que utilizamos son robustos, con una relación resistencia-peso que compite con los diseños fabricados tradicionalmente”.

Dias también señala que la tecnología de impresión 3D ha evolucionado hasta un punto en el que los materiales pueden imprimirse con una resistencia similar a la de sus homólogos moldeados por inyección. “Hanger ha invertido en la impresora 3D HP Jet Fusion 4200, que tiene la capacidad de imprimir nylon-11 y nylon-12. Los dispositivos y sus componentes impresos con la tecnología HP Multi Jet Fusion han sido probados y verificados para resistir las necesidades funcionales. de pacientes pediátricos y adultos con extremidades superiores. Además, los dispositivos impresos ofrecen un mayor nivel de personalización y comodidad que se logra mediante el diseño que solo es posible con la impresión 3D “.

Shoemaker está de acuerdo. “Los niños lo rompen todo. Por lo tanto, la durabilidad es una alta prioridad. Pero, por lo general, la durabilidad se obtiene a expensas del peso y el volumen. Lo que creo que la impresión 3D puede hacer por nosotros es brindar durabilidad sin aumentar necesariamente el peso o el volumen. Son capas de fibra de carbono y metales impresos en 3D, por lo que los materiales y la durabilidad existen, pero el costo de estas impresoras de alta gama tendrá que bajar para que sea accesible para la mayoría de nosotros “.

Es ese alto costo lo que pone la tecnología biónica fuera del alcance de la mayoría de los niños y las familias con amputaciones de miembros superiores, y es lo que motivó a Payne a desarrollar la solución 3D Hero Arm.

“El Hero Arm es aproximadamente cinco veces más barato que otras manos biónicas de agarre múltiple, y diseñamos deliberadamente el Hero Arm para que sea rentable”, dice Payne. “Uno de los hallazgos clave de la comunidad fue que los brazos de agarre múltiple eran demasiado caros, ya que la mayoría de ellos oscilan entre $ 30,000 y $ 50,000”.

“A medida que empresas jóvenes como Open Bionics ingresen a la industria y una competencia saludable baje el precio, comenzaremos a ver algunos cambios muy interesantes en la industria”, predice.

Judith Philipps Otto es una escritora independiente que ha ayudado con el marketing y las relaciones públicas para varios clientes en la profesión de O&P. Ha sido redactora y editora de periódicos y ha ganado premios nacionales e internacionales como escritora y productora de programas de televisión.

Por Judith Philipps Otto | Extracción THe O&P Edge