El proceso de crear objetos tridimensionales a partir de un modelo diseñado con ordenador mediante programas de diseño asistido por computadoras, comienza por la realización de estudios diagnósticos de TAC o IRM, a partir de lo cual se desencadena el post procesamiento de las imágenes obtenidas hasta finalizar en la obtención de un modelo tridimensional físico de la región definida.(4)

a) Proceso de obtención de las imágenes y planificación de modelado e impresión 3D

1. Obtención de las imágenes de TAC o IRM en formato DICOM

2. Definir, crear y modelar el área de interés en 3D, realizando su procesamiento en el software Phillips, versión 8.0 LOT 8.0.2.2.20820; aunque es posible emplear para este fin diversos programas de procesamiento de imagen, algunos de ellos gratuitos y otros comerciales, que permitan realizar reconstrucciones 3D en TAC o IRM y ofrezcan la posibilidad de salvar la imagen en formato exportable STL(STereo Litograpy, Standard Triangle Language o Standard Tessellation Language); es un formato de diseño asistido por computadora, de tipo binario o ASClI, que define la geometría de objetos en 3D.

3. Creación de fichero G-Code: Consiste en a través de un programa denominado Slicer, abrir el fichero STL y' crear un fichero G-Code (nombre de un lenguaje de descripción de operaciones para máquinas de control numérico por ordenador) el cual genera información útil para la impresora teniendo en cuenta varios parámetros como la velocidad, la temperatura, los parámetros de la máquina, dimensiones máximas y de material. A partir de lo anterior, el software va creando las diferentes capas (slices) que la impresora, partiendo de la base del objeto va a ir creando, capa a capa, depositando el material de filamento que sale fundido a través de la boquilla extrusionadora. El fichero G-Code contiene datos asociados a movimientos en determinadas coordenadas tridimensionales X, Y, Z, y asociadas a la expulsión de cierta cantidad de material en determinada posición.

4. Impresión: El fichero G-Code se carga a la impresora a través de un dispositivo Micro SD. Al reconocer el diseño; la impresora inicia el proceso tomando el filamento de polímero aditivo, enrolado en un carrete en su extremo superior izquierdo, lo va derritiendo en el cabezal extrusor a una temperatura que varía de 180-220 grados.

Con el plástico fundido la máquina va creando capa por capa elevándose décimas de milímetros entre cada una de ellas, continuando hasta finalizar la impresión del objeto.

La estrategia de impresión determina los caminos del cabezal de la máquina en la creación de la pieza. En este contexto, las piezas impresas se componen de dos zonas características: el contorno y el relleno. El contorno es la piel que delimita la pieza y se corresponde con los perímetros exteriores.5) El relleno es el formado por las trayectorias que sigue la boquilla para llenar el espacio vacío que queda dentro del contorno. La velocidad de impresión también es un parámetro modificable. Se puede definir para cada zona de impresión, siendo independiente para los contornos, rellenos, capas superior e inferior, lo cual afecta directamente la cantidad de material extruido. 6)

La pantalla del equipo ofrece información referente a: temperaturas del equipo y la base de impresión, tiempo de la impresión (rango de error teniendo en cuenta si el área de interés es cavitada o no), velocidad de impresión y progreso de la de la misma expresada en porciento.

(Figura 1)

b) Características técnicas de la Impresión 3D

Ancho del filamento: Determinado por los diámetros de las boquillas de extrusión: 0,3, 0,4 y 0,6 mm. define el volumen y la superficie de los hilos extruidos, así como la superficie de soldadura entre filamentos.

Altura de la capa: Describe el grosor de cada capa y, por tanto, el número de capas que tendrá la pieza impresa. Afecta al volumen y superficie de los hilos, así como en la soldadura entre capas. El tiempo de fabricación es inversamente proporcional a la altura de la capa. Las capas más delgadas implican más capas para imprimir y más tiempo de producción.

Densidad de relleno: Representa la cantidad de material que se deposita dentro de los contornos. Evita movimientos relativos entre contornos y otorga robustez a las piezas.

Patrón de relleno: Define las trayectorias que sigue la boquilla para llenar el espacio vacío dentro del contorno. Cada patrón creará una geometría interior diferente que producirá diferentes comportamientos mecánicos.

Orientación: Los especímenes se imprimirán en la dirección de los 3 ejes de coordenadas: X, Y y Z.

Velocidad de impresión: Determina la velocidad de extrusión y deposición de los hilos. La velocidad se define para cada parte de la pieza (perímetros interior, exterior, roscas interiores, etc.) para optimizar el tiempo de fabricación. (5)

Tiempo promedio de impresión: variable teniendo en cuenta el área de interés, y el disello del relleno.

Contaminación acústica: mínima para ambiente de oficina mecanizada.

Consumo de energía eléctrica: 0.12kWh

Costo del consumo eléctrico en pesos nacionales: 0- 100 kWh/0.33 cup

c) Características de la impresora 3D

Modelo: Ender-3 3D.

Voltaje de entrada: 230V ó 115V

Material: Metal

Color: Negro

Dimensiones: LxWxH 20.87 x 14.96 x 7.87 pulgadas

Peso del artículo: 8.4 kg.

Calentamiento rápido, ocupando un tiempo de 3 minutos en calentar la boquilla (200-250 grados) y la cama caliente (50-60 grados) antes de empezar a imprimir.

La cama caliente de la impresora está hecha con vidrio de carbono, facilitando la retirada del modelo al culminar el proceso de impresión. Este equipo soporta reanudar la impresión de esta ser detenida voluntariamente o en caso de suspensión inadvertida del fluido eléctrico. En relación a los materiales gastables, el equipo soporta materiales de impresión como PLA (Ácido poliláctico)/ ABS (acrilonitrilobutadienoestireno)/PETG (Polyethylene terephthalate)/ TPU (poliuretano termoplástico).(7)

Costo aproximado de la impresora: $ 260 (USD)(®)

Empresa: SHENZHEN CREALITY 3D TECHNOLOGY CO., LTD.

Materia prima: Filamento de polímero aditivo, PLA extrafill, diámetro 1,75mm, peso -mayor a 750g, trabaja a $190–{210}^{\circ }$ de temperatura. Costo de 20.99-26.50 € por carrete.9)

Objetivos propuestos

Impresión de modelos de áreas de interés para planificación quirúrgica en lesiones complejas.

Personalización de la atención médica.

Elevación de la calidad en la docencia médica.

Aprobación de la investigación

El presente estudio fue aprobado por el Consejo Científico del Hospital Clínico Quirúrgico “Hermanos Ameijeiras" y la Universidad Politécnica de Cataluña.

III. REsultados y Discusión

Tabla 1: Características de los modelos obtenidos y descripción de los parámetros de interés.

La Impresión 3D constituye una tecnología de crecimiento sostenible, con personalización de la atención e innovación basada en el paciente dado por, la impresión de modelos orgánicos complejos sin la necesidad de moldes, empleo de diversos materiales biocompatibles o inertes como PLA, con buena resistencia a la tracción y calidad de la superficie, ideal para modelos y prototipos que requieran detalles estéticos para uso docente y asistencial, adaptando los

tratamientos acordes a las necesidades de cada paciente.(10)

Las piezas que fueron obtenidas tienen la ventaja de brindar asistencia profesional a los diferentes servicios médicos, aumentando un $25\mathrm{\%}$ el tiempo empleado en el procesamiento de las imágenes diagnósticas, con la ventaja de ser una tecnología de bajo coste en cuanto a consumo energético, apenas 2.88kWh en 24 horas, siendo económicamente de alta rentabilidad. (11) Esta tecnología al establecerse como complemento a la planificación quirúrgica de lesiones complejas brinda la posibilidad de individualizar la atención al paciente elevando la calidad de los servicios médicos y disminuyendo los costes; al facilitar el uso rentable de las salas quirúrgicas relativas al tiempo de equipo médico y paramédico e insumos, disminuir el tiempo de cuidado directo, el número de complicaciones transproceder y la necesidad de cirugías adicionales. (-1)

En el área de Neurocirugía espinal, los beneficios de esta tecnología se basan en la disminución del riesgo de daño a estructuras vitales, principalmente en lesiones que involucran la unión craneoespinal, deformidades espinales por escoliosis y espondilolistesis, planificación de la cirugía espinal mínimamente invasiva y bioimpresión de discos intervertebrales. (15,16)

El número de documentos científicos referentes a impresión 3D por fabricación aditiva han aumentado desde 1987 con 556, hasta 2017 con 24.600, ubicados en la web de ciencia, lo que evidencia el interés creciente en la adopción de esta tecnología dado por sus ventajas económicas y la relación que muestra entre el éxito en la implementación y los resultados de la innovación.(14)

Referente a la contaminación sonora

El ruido es uno de los contaminantes más frecuentes en las oficinas incluidos los centros de trabajo no industriales. Ciertamente en estos ambientes rara vez se produce pérdida de la capacidad auditiva y aunque los niveles de ruido que se manejan están por debajo de los niveles dañinos, si producen otros efectos como: alteraciones fisiológicas, distracciones, interferencias en la comunicación o alteraciones psicológicas. Estos efectos son difíciles de valorar y, en la práctica, el ruido producido por la impresora en funcionamiento maneja niveles bajos de presión sonora (20-2oo00Hz), bajo nivel de interferencia conversacional bajos (rango de Noise rating aceptable en oficinas mecanizadas 50-55), tiempo de reverberación menor a 1 segundo.(17)

La alta rentabilidad (margen bruto que se aplica sobre el coste de los materiales oscila entre el 90 y el $95\mathrm{\%}$, llegando incluso en algunos objetos hasta el $97\mathrm{\%}$ ), los ahorros de tiempo y costo en el proceso de atención hospitalaria post proceder quirúrgico, su empleo para las investigaciones biomédicas y su uso en la elevación de la calidad del proceso de formación docente hospitalario, hacen que esta tecnología sea disruptiva, con establecimientopaulatino en el mercado internacional de los insumos médicos y en la atención médica personalizada.

Consideraciones éticas

La investigación se realizó conforme a los principios de la ética médica, a las normas éticas institucionales y nacionales e internacionales vigentes y a los principios de la Declaración de Helsinki.(18)

Fuente de Financiamiento

Centro de cooperación para el desarrollo (CCD) de la Universidad Politécnica de Cataluña/España

Contribución de los autores

Boris Luis Torres Cuevas: Conceptualización, investigación, administración del proyecto, edición y revisión.

Gloria Esther Castillo Lara: Conceptualización, investigación, redacción, revisión y edición.

José Antonio Travieso Rodríguez: Adquisición de fondos, investigación, recursos y administración del proyecto.

Emilio Fidel Buchaca Faxas: Supervisión y validación.

Jordi Llumà i Fuentes: Software y metodología.

Bárbara Adrover Monserrat: Softwarey visualización.