El mundo del doctor Juan Alfonso Beltrán Fernández es sin duda fascinante porque con las herramientas de la Ingeniería y la Ciencia de los Materiales desde hace doce años diseña y fabrica varios tipos de prótesis y dispositivos ortopédicos cuyo propósito es aliviar y corregir distintos traumatismos.
Movido por su talento innovador, este investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN) creó un dispositivo mecánico impreso en 3D para corregir deformaciones craneales congénitas o generadas por algún traumatismo, cuyo diseño único en su tipo brinda a los pacientes mayor nivel de confort que los aparatos convencionales, ya que su peso es 50% menor y no cuenta con barras frontales, lo cual mantiene despejada la visión del usuario.
Hasta ahora los distractores craneales fabricados comercialmente, Red device y Blue device, son pesados, incómodos y alcanzan una cifra elevada de adquisición que va de 380 mil a 420 mil pesos.
Por el contrario, el del IPN tendrá un costo de fabricación y un precio al público que oscilará entre 140 mil y 180 mil pesos: con este costo el dispositivo será accesible para muchos hospitales interesados en proporcionarlos a sus pacientes.
Contactado por Vértigo, Beltrán Fernández habla del proyecto que encabeza en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) unidad Zacatenco. También recuerda que el dispositivo se fabricó bajo la industria 4.0, ya que todas las piezas que lo integran (barras, arcos y tornillería) se imprimieron en tercera dimensión en un material plástico, luego se digitalizaron con un escáner en 3D y las imágenes se enviaron a una empresa extranjera con el plano de diseño para que las imprimieran con la misma técnica, pero en titanio.
Sobre el origen del dispositivo cuenta que se diseñó por solicitud del doctor Mauricio González Rabatú, jefe del área de Cirugía Maxilofacial del Hospital Regional 1º de Octubre del Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE). El profesional de la salud planteó que en innumerables ocasiones se había presentado la necesidad de contar con el dispositivo comercial Red device utilizado para corregir deformidades maxilares e incluso mandibulares. Sin embargo, el galeno subrayó dos obstáculos que impedían el acceso a este equipo: el alto costo y el peso de casi 400 gramos.
Derivado de su experiencia los cirujanos del ISSSTE sugirieron el diseño de un dispositivo que fuera ligero y original para no pagar derechos de protección intelectual; económico, de fácil acceso y con sello mexicano, ya que estaría centrado en adaptarse a los fenotipos y las características de las poblaciones del país.
Solicitaron a los especialistas politécnicos un distractor craneal altamente funcional que brindara al usuario una visión sin obstáculos, porque los aparatos convencionales tienen barra frontal, lo cual genera trastornos visuales.
El principal desafío del equipo de Beltrán Fernández fue el de no contar con una impresora de modelos en titanio en 3D, cuyo costo es de 30 millones de pesos. No obstante, el académico explica que el IPN tiene una línea de investigación de industria 4.0 que permite utilizar servicios fuera del país en impresión de titanio que realmente es especializada, aunque de un alto costo. Gracias a este convenio los expertos del ESIME pudieron enviar estudios en formato digital a Estados Unidos. O sea, el conjunto de archivos con el diseño del distractor craneal que de esa manera puede llegar a nuestro país con las características sanitarias y médicas exigidas por la autoridad de salud.
Tres dimensiones
De la metodología observada para obtener el dispositivo en titanio comparten los especialistas que primero se envía un modelo en plástico, además de la muestra funcional y los archivos digitales.
Con estos materiales la empresa estadunidense puede observar lo que se busca y respetar la tolerancia y los ajustes de los diseñadores del ESIME que además hicieron la digitalización.
Subrayan los politécnicos que fue de capital importancia imprimirlo en tres dimensiones y en titanio porque son imposibles las deformaciones del material y se pueden atender las peticiones especiales de los médicos. Así, finalmente se pudo obtener un diseño del dispositivo para reproducirlo varias veces sin problema.
El especialista sostiene que el distractor craneal del IPN tiene destacadas ventajas sobre los modelos comerciales: pesa 50% menos, 204 gramos contra los 400 del convencional. Esto es significativo porque de esa forma también se disminuye la cantidad de material que se usa para elaborarlo, lo cual repercute en brindar mayor comodidad al usuario y en la reducción de costos.
Ahora, ¿en qué situaciones el distractor craneal será útil? Sostiene su creador que esta herramienta permitirá corregir deformaciones de maxilar superior o maxilla, tanto congénitas (derivadas de labio leporino) o deformaciones por traumatismos (impactos, golpes, caídas), casi siempre fracturas que se necesitan reparar. También contribuirá a corregir deformidades maxilares y mandibulares. Esto es sin duda importante cuando no hay una correcta mordedura o existe maloclusión.
Cabe recordar, señala Beltrán Fernández, que el cirujano maxilofacial desea corregir estas malformaciones no solo por estética, sino por lograr en el paciente una buena respiración y alimentación.
Ahora bien, el distractor craneal es un mecanismo externo muy diferente a los métodos quirúrgicos alternos e internos. El dispositivo politécnico tiene la ventaja de que, si bien es externo, es muy ligero. Para fijarlo en la cabeza del paciente se requiere de una cirugía invasiva mínima y de menor afectación. El dispositivo se ancla en cuatro puntos: dos a los costados del cráneo y dos al frente del paladar o maxilar superior. Para ello se utilizan microtornillos de titanio que se fijan al cráneo y al maxilar superior. Son tornillos que terminan en punta de aproximadamente uno a dos mm.
Doctor en Ciencias, asegura que los dispositivos Red device y Blue device tienen una barra en medio de los ojos y eso distrae a los pacientes, a los cuales no les gusta mucho o se les cansa la vista. “En nuestro caso tenemos dos barras laterales que dejan libre el campo visual”.
Con una amplia experiencia en la creación de prótesis personalizadas y de técnicas de moldeo y aplicación a diversas prótesis enfocadas a soluciones en cirugía maxilofacial y ortopedia, comparte que su invento (distractor craneal) es un aparato que da a los médicos y cirujanos un mayor grado de libertad para atender traumatismos complejos; por ejemplo, el de una persona que sufrió un balazo en la cabeza, una lesión que se tiene que superar a base de movimientos. Precisamente estas variantes de diseño pueden contribuir en restaurar algo más heterogéneo. Los dispositivos comerciales tienen la desventaja de tener una sola tracción: el aparato se mueve en solo un sentido.
Orgulloso de aportar a la sociedad un dispositivo de gran utilidad a un precio accesible a distintos hospitales de traumatología del país, explica: “Con nuestro distractor craneal se pueden tener diferentes formas de arrastre del hueso. Tiene más versatilidad y evita el estrabismo. Su diseño es único; logramos un dispositivo más ligero, pero con la misma fuerza mecánica de la opción comercial. Se trata de una pieza con la capacidad mecánica necesaria que requiere de un tratamiento especial y de un metal extraordinario (titanio). Su originalidad es imposible de replicar, pero lo más trascendental es que viene a subsanar complejos traumatismos craneales”.
Impresión 3D de titanio
Sin duda tiene un gran futuro en el sector médico, de acuerdo con Harald Kissel, director de I+D de Sandvik Additive Manufacturing (Suecia): “El titanio, la impresión 3D y el sector médico son la combinación perfecta. El titanio tiene propiedades excelentes y es uno de los pocos metales aceptados por el cuerpo humano, mientras que la impresión 3D puede ofrecer rápidamente resultados personalizados para una industria en la que actuar de inmediato significa el alivio de traumatismos leves o severos, simples o complejos”.