Liu Zhongjun implanta una pieza de la columna vertebral impresa en 3D en el cuerpo de un paciente.

EN la zona N.° 1 de las habitaciones del departamento de ortopedia del Tercer Hospital de la Universidad de Beijing hay una pequeña oficina: “Laboratorio de impresión 3D”. Además de la clínica, habitaciones y lugar de enseñanza, es el lugar en el cual pasa más tiempo Liu Zhongjun, director de Ortopedia.

En la mesa a la izquierda del laboratorio se encuentran unas computadoras e impresoras 3D. Los materiales y modelos están apilados de manera desordenada sobre la mesa. Señalando una impresora 3D, Liu Zhongjun le dijo a la periodista de China Hoy: “La pieza de la columna vertebral que utilizamos como reemplazo en la reciente operación fue hecha en esta impresora”.

El 6 de mayo pasado, el registro del primer dispositivo médico implantable y metálico, impreso en 3D –el cuerpo vertebral artificial– fue aprobado por la Administración Estatal de Alimentos y Medicamentos (CFDA, por sus siglas en inglés). Este producto fue investigado y desarrollado conjuntamente entre el Tercer Hospital de la Universidad de Beijing y Beijing AKEC Medical Co., Ltd. Liu Zhongjun, quien también es responsable del equipo de investigación de cuerpos vertebrales impresos en 3D de dicho hospital de Beijing, afirma que esta aprobación significa que China ya está a la vanguardia con respecto a los implantes desarrollados con tecnología de impresión 3D.

Un gran interés

El interés de Liu Zhongjun por la impresión 3D se inició en 2009. En ese año, Beijing AKEC Medical Co.,Ltd, que tenía negocios con el Tercer Hospital de la Universidad de Beijing, compró una impresora 3D que funcionaba con material metálico. En una reunión, el ingeniero de la compañía les presentó a los médicos las funciones y características de la impresora. Esta máquina, de la cual se dice que puede imprimir piezas de cualquier forma, despertó el interés de Liu, quien percibió perspicazmente que los implantes de ortopedia impresos en 3D solucionarían problemas que lo habían preocupado durante un largo tiempo.

“Primero, los implantes impresos en 3D pueden reproducir a la perfección la forma especial del objeto original”, asegura Liu. Las formas de las vértebras son generalmente irregulares, por ejemplo, el atlas y el axis, primera y segunda vértebras cervicales, son de estructuras muy especiales, difíciles de modelar con los métodos tradicionales. La práctica general es usar el implante de titanio (una malla cilíndrica de titanio que es rellenada con hueso y, a través de la regeneración del hueso, puede unirse con la vértebra cervical). Dado que el implante solo corresponde parcialmente a la forma original, su firmeza no es tan confiable, y su largo periodo de regeneración causa muchos dolores al paciente. No obstante, la impresión 3D puede reproducir perfectamente las estructuras especiales, y adaptarse mejor a las condiciones concretas de los pacientes.

“La otra ventaja es más evidente”, señaló Liu, al tiempo que mostró a la periodista un implante desarrollado con la nueva tecnología de impresión en 3D. “Los huesos tienen pequeños agujeros, que se prestan para el crecimiento de osteocitos. El implante artificial diseñado por la impresora 3D puede tener agujeros similares a los del tejido óseo, y así no es necesario llenarlo con hueso, y puede unirse directamente con la vértebra cervical para proporcionar más firmeza”.

Teniendo en cuenta estas ventajas, Liu y su equipo llevan varios años investigando la aplicación de implantes ortopédicos impresos en 3D con material metálico.

La vértebra artificial que fue registrada en mayo de este año es catalogada como un implante ortopédico de tercer grado, el cual requiere de la supervisión más estricta del Estado. “El desarrollo de la medicina nunca es independiente de la innovación”, dijo Liu. “Y la innovación es impulsada por las necesidades de los pacientes”.

Operación quirúrgica de reemplazo

En mayo de este año, el Tercer Hospital de la Universidad de Beijing recibió a un paciente especial, el señor Yuan. El hombre padecía de cordoma, un tipo de tumor maligno poco frecuente, que había invadido un amplio espacio constituido por la 10°, 11°, 12° vértebra torácica, y la primera y segunda vértebra lumbar. En este caso, por lo general no queda más remedio que cortar el tumor por completo.

El corte de cinco vértebras es una operación muy difícil. “También tuvimos que mantener en perfecto funcionamiento tanto la médula espinal como nervios y vasos sanguíneos. El mayor problema con el que nos enfrentamos fue que después de quitar cinco vértebras, ¿cómo se sostendría la columna vertebral?”.

Liu explicó que las cinco vértebras medían en total 19 cm. Es difícil encontrar una malla de titanio de esta longitud, y así se encuentre, es complicado reproducir la curva fisiológica de la columna vertebral. En el pasado, no era posible realizar operaciones quirúrgicas para casos semejantes. “Gracias a la tecnología de impresión en 3D, tenemos una nueva opción. Podemos reproducir una pieza similar, tanto en forma como en longitud, a las cinco vértebras, según la estructura anatómica del paciente”, sostuvo Liu.

La operación del señor Yuan comenzó a las 8 de la mañana del 12 de junio. Después de seis horas, la operación terminó exitosamente. Dado que no hubo una pérdida de sangre significativa ni inestabilidad en los signos vitales, Yuan no fue enviado a la UCI, sino a una habitación común. Dos semanas después, Yuan ya podía ponerse de pie y caminar con la ayuda de otras personas. El 20 de agosto, el señor Yuan fue dado de alta del hospital y salió caminando por sus propios medios.

Yuan fue el primer beneficiado después de la aprobación del registro de la vértebra impresa en 3D. Sin embargo, en el terreno de los implantes ortopédicos impresos en 3D, no fue la primera vez que Liu y su equipo se encontraban a la vanguardia mundial: el 31 de julio de 2014, durante una operación que requería cortar tumores malignos del axis de un niño de 12 años, el equipo realizó el primer implante de un axis artificial impreso en 3D en la historia. Actualmente, otros cinco pacientes han sido sometidos a implantaciones de axis artificial, y se encuentran en buena recuperación.

De seguidor a líder

Cuando recuerda la etapa inicial de la investigación y desarrollo, Liu relata una anécdota. Necesitaba explicar a un técnico la forma del cuerpo vertebral, pero los términos profesionales fueron confusos para el técnico, quien al final no logró comprender de qué forma se trataba. A Liu le llegó una inspiración repentina. Modeló un cuerpo vertebral con plastilina, y se lo entregó al técnico: “Diseña según esto”, dijo. El técnico imprimió una maqueta de acuerdo con la muestra y, después de varias modificaciones, surgió finalmente un modelo estándar de la columna vertebral.

Ahora el equipo no necesita la ayuda de los técnicos. Li Zihe, médico y estudiante de Liu, dominó completamente la técnica: introducir los datos de la columna vertebral necesaria y esperar el modelo impreso. “El progreso de la medicina está cada día más vinculado con el desarrollo de múltiples disciplinas”, menciona Liu. “Un médico que solo domina los conocimientos médicos se ha quedado atrás. China necesita profesionales interdisciplinarios para tener avances en innovación tecnológica”.

La investigación y la observación clínica que durante varios años ha llevado a cabo el equipo de Liu finalmente lograron dar frutos. Hasta la fecha, en China hay dos implantes médicos impresos en 3D que tienen aprobación de la CFDA; ambos son producto de la investigación del Tercer Hospital de la Universidad de Beijing. La articulación de la cadera impresa en 3D, cuyo registro fue aprobado en septiembre de 2015, es también la primera prótesis de articulación de la cadera humana del mundo registrada después de pasar ensayos clínicos, y ha beneficiado a más de 1000 pacientes después de ser lanzada al mercado.

Liu explicó a China Hoy que la tecnología de impresión 3D, además de sus obvias ventajas en la cirugía espinal, también tiene buena perspectiva para aplicarse en la reparación orbital, craneoplastia, y cirugía estética. Además, también es muy prometedora la exploración de la impresión 3D de órganos y tejidos, con materiales biológicos. “La aplicación de la tecnología de impresión 3D es, sin duda, una excelente oportunidad para que la medicina china deje de ser un seguidor y se convierta en un líder”, manifiesta Liu. Por ejemplo, en la aplicación de la impresión 3D con material metálico en la ortopedia, todos los países partieron del mismo punto. En cierto sentido, en la aplicación clínica y la investigación básica de la impresión 3D en la ortopedia, China está a la vanguardia del mundo”.