El Hospital Nacional de Niños recibe alrededor de 220 niños por año con cardiopatías congénitas. En un esfuerzo por mejorar la calidad de vida de estos pacientes, la Universidad Nacional (UNA) y la Caja Costarricense de Seguro Social (CCSS) trabajan en conjunto para imprimir modelos de corazón en 3D, que faciliten la preparación del equipo quirúrgico. 

“Cada caso es visto por un grupo interdisciplinario que analiza las imágenes médicas de cada paciente; entre 40 y 60 de estos casos son candidatos para enviar al Laboratorio de Fabricación del Departamento de Física de la Universidad Nacional (UNA), donde se segmentan las imágenes para obtener una impresión del corazón en 3D”, explicó Alejandro Vallecillo Torres, coordinador nacional de Radiología de la CCSS.

A partir de las imágenes que se adquieren mediante tomografía de rayos X en el centro médico, se realiza el proceso de segmentación de imágenes. “Este es un procesamiento digital que permite dividir la imagen en secciones más pequeñas para identificar, de forma precisa, las estructuras anatómicas de interés, como tejidos, huesos u órganos, y en nuestro caso específico el corazón y los vasos sanguíneos”, detalla David Chacón Obando, coordinador de la Maestría en Física Médica de la UNA.

“Se utiliza un software libre especializado que segmenta de manera manual o mediante métodos semiautomáticos como la umbralización de banda y el crecimiento de semillas. Estos métodos ayudan a identificar y delinear con precisión las diferentes partes anatómicas”, explica Chacón. 

Una vez segmentadas las imágenes, el software permite reconstruir un modelo tridimensional detallado del corazón, el cual se comparte con el médico para su aprobación y se exporta en un formato compatible con los softwares de las impresoras 3D. 

El Programa Laboratorio y Espacio Maker de Física Aplicada de la UNA, trabaja desde hace tres años, en desarrollar soluciones a las necesidades del sector salud; en este caso, se utilizan los sistemas de impresión en 3D para fabricar modelos basados en las imágenes médicas que se obtienen de los servicios de radiodiagnóstico de los hospitales y que se procesan en plataformas de visión computacional en la UNA. 

“Contamos con tres tecnologías:  deposición de material fundido, estereolitografía e inyección de material, estas dos últimas consisten en procesamiento óptico que permite replicar con mayor fidelidad las características orgánicas que los médicos requieren ver para preparar las intervenciones. También respondemos a las necesidades del equipo médico con respecto al tipo de materiales, y consideramos los costos ambientales y económicos que conlleva fabricar el modelo para ir optimizando y documentando buenas prácticas para el servicio”, comentó Luis David Badilla Oviedo, académico del Departamento de Física. 

Posterior a la impresión, el modelo se limpia en una herramienta de modelado para evitar que pequeños fragmentos generados por el ruido radiológico de la imagen, generen errores a la hora de preparar los códigos de fabricación de las impresoras, luego se preparan los archivos y el proceso de impresión tarda entre 12 y 20 horas, dependiendo de la complejidad y el tamaño del corazón. En la última fase se lava con solventes para remover el material restante y se irradia con luz ultravioleta para alcanzar las propiedades del material usado. 

“Es importante aclarar que lo que se desarrolla en esta etapa les sirve a los especialistas como una herramienta de entrenamiento previa a la intervención, para comunicarse entre las distintas especialidades y con los familiares del paciente. Este no es un dispositivo que se pueda trasplantar al paciente”, explicó Badilla. 

Práctica

De acuerdo con los médicos, estos modelos sirven como una herramienta para visualizar y planificar procedimientos quirúrgicos con mayor precisión, mejorar el diagnóstico y personalizar los tratamientos para cada paciente.

“Es como un entrenamiento básicamente prequirúrgico de lo que tiene el paciente, eso nos permite a nosotros, eventualmente, determinar cuál es el momento más crítico de la intervención. Este modelo es el conocimiento integrado de los radiólogos y del equipo de  la Universidad Nacional, que nos permite tomar el modelo, darle vueltas, tocarlo, sentirlo y progresivamente ir identificando lo que tenemos que corregir”, detalló Carlos Chacón Fernández, cirujano cardiovascular del HNN.

De acuerdo con José Saavedra Arias, director del Departamento de Física de la UNA, la Maestría en Física Médica permite que haya egresados trabajando en el sistema de salud nacional, y esa interacción lleva al desarrollo de nuevas ideas. “Esas ideas se concretan gracias a que la Universidad invirtió en infraestructura, equipo y logramos tener este Laboratorio de Fabricación, que es la punta de lanza junto con la combinación de la tecnología nuclear para desarrollar este proyecto, que fue aprobado por el Organismo Internacional de Energía Atómica y que viene a atender una necesidad país en el diagnóstico de cardiopatías congénitas”. 

Para Vallecillo, esto es una alianza en beneficio del paciente. “Lo que nos unió fue el paciente, el querer ayudar. Gracias también a Francisco González, rector de la UNA y Marta Esquivel, presidenta de la CCSS, podemos crear este tipo de proyectos”.

A mediano plazo, la UNA contará, gracias al OIEA, con un tomógrafo para beneficio de la población herediana.