RadioMatrix: El primer material de impresión 3D Radiopaco

Dentro del cuerpo humano existen una variedad de tejidos con diferentes propiedades, texturas y densidad. Debido a características particulares, a cada parte anatómica se le puede asignar un diferente valor de unidades Hounsfield (HU), las cuales son la base para obtener imágenes médicas por medio de Tomografía computarizada, o rayos X.

Entre más denso sea un tejido, mayor será la cantidad de radiación que absorba, aumentando el valor de HU, esto se muestra como coloración en escala de grises en los archivos DICOM que se obtienen de los estudios de imagen. El color blanco es un indicativo de tejido óseo, el negro es aire y las escalas de gris entre estos dos colores son la grasa subcutánea y demás tejidos.

Con los materiales actuales para la creación de modelos anatómicos, era imposible fabricar una pieza a la que se le puedan realizar exámenes de rayos x y obtener imágenes donde se puedan diferenciar las estructuras como en un hueso o tejido real. En la imagen 1 podemos ver dos estudios de imagen; el de la derecha se le realizó a una pieza impresa con resinas PolyJet actuales, mientras que la segunda es de un hueso de cadáver. Con este esquema, queda claro que los materiales actuales de impresión 3D absorben la radiación en un margen muy similar, por lo que no se ve claramente la diferencia entre los tejidos rígidos y suaves que se buscan simular.

           

Imagen 1: Izquierda- estudio de imagen con modelo anatómico creado con resina Vero White. Derecha – Estudio de imagen a hueso de cadáver.

El rango estándar de HU de los materiales PolyJet es entre 60 y 120, lo cual representa únicamente un 5% del espectro de la escala HU. Como resultado, los recursos disponibles actualmente para impresión 3D, no son capaces de cubrir todas las partes anatómicas del cuerpo.

Es debido a esto que Stratasys ha lanzado un nuevo material radiopaco: Radio Matrix.

Este es el primero de su tipo, un material radiopaco para impresión 3D con un valor HU alto, que al ser mezclado con otras resinas de la tecnología PolyJet, permite al usuario el alcanzar diferentes valores HU para crear modelos que se perciban en diferentes escalas de grises.

Dentro de sus características principales, podemos destacar las siguientes:

• Material PolyJet radio opaco.
• Color blanco en apariencia general
• Características físicas similares a la resina VeroWhite.
• Su rango de HU puede ir entre -50 y +1000 HU en combinación con otros materiales.
• Visible bajo estudios de rayos X/ CT.
• Desempeño constante con cada impresión.
• Repetibilidad en modelos impresos.

Imagen 2: Estudio de imagenología a modelo anatómico de resina Vero White y a resina Radio Matrix.

El reto de la radio opacidad era algo que no se había enfrentado previamente en la manufactura aditiva. El ser capaz de jugar y modificar el grado de radiación que absorben los materiales para definir diferentes estructuras dentro de un estudio de imagen era algo impensables años atrás. Ahora es una realizad, que nos permite explorar nuevas posibilidades de diseño de dispositivos médicos, trato a pacientes y cuidado a exposición a la radiación.

Este material da apertura a nuevas aplicaciones que permitan mejorar la enseñanza a los médicos, el desarrollo de productos enfocados a la imagenología médica, así como el acceso a mejores herramientas para el trato al paciente. En una lista más detallada, podemos encontrar las siguientes:

• Enseñanza de modalidades de imagen diagnostica.
• Reducir la exposición del paciente a la radiación.
• Libertad geométrica de modelos radio opacos.
• Creación de “phantoms” con diferentes formas a libertad.
• Eliminar la limitante de los modelos actuales “Invisibles” bajo radiación.
• Practicas prequirúrgicas utilizando equipos de imagen.

Este tipo de resina también busca atacar un mercado nuevo, con fuertes necesidades de innovación, así como apoyar en el cuidado al paciente y al especialista de la salud en materia de exposición a la radiación.

En un principio las resinas PolyJet buscaron emular los colores y formas de las estructuras anatómicas, posteriormente el ser capaz de comportarse como ellas al ser cortadas, fresadas o instrumentadas y ahora el reto se volvió el simular su reacción a estímulos externos como la radiación.

No cabe duda de que con el tiempo podremos ver como este nuevo material se adapta al mercado y van surgieron más aplicaciones para el apoyo en la medicina.

Este nuevo material es una adición importante a los materiales anatómicos del sistema Digital Anatomy printing de la marca Stratasys. Con estos se busca seguir innovando la práctica médica, darle más herramientas a los especialistas y a la industria, porque el paciente se lo merece.