Por diferentes razones la movilidad de las articulaciones de los dedos se puede ver limitada: por el deporte, por un accidente o incluso por enfermedades como la artritis reumatoide.
Esta enorme restricción de los dedos tiene repercusiones físicas y psicológicas, ya que casi todas las personas dependen de su utilización tanto en su vida privada como profesional. Para ciertas profesiones, como músicos, cirujanos o artesanos, puede significar el final de su carrera.
El Instituto Fraunhofer de Tecnologías de Fabricación Aditiva (IAPT), el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos (IKTS), el Instituto Fraunhofer de Toxicología y Medicina Experimental (ITEM), el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales (IWM) y el Instituto Fraunhofer de Medicina Digital (MEVIS) se han unido para investigar y desarrollar una solución aditiva para las personas que padezcan limitaciones en las articulaciones de los dedos no funcionales.
En el marco del consorcio «FingerKIt», estas instituciones fabrican piezas para los dedos, creadas mediante IA y, producen implantes articulares a partir de la impresora 3D que se adaptan al paciente y pueden sustituir las piezas de sus propios dedos en caso necesario.
En este proyecto FingerKIt, se utiliza metal o cerámica como material para los implantes, implicando una producción rápida, segura y certificada.
Para poder ponerlo en práctica, Fraunhofer MEVIS ha desarrollado principalmente un software basado en inteligencia artificial que se utiliza para calcular los modelos tridimensionales de los huesos de los dedos a partir de imágenes de rayos X bidimensionales.
También muestra las malas posiciones de los dedos y sugiere posibles correcciones, incluyendo los dedos muy curvados, la falta de partes de hueso o las articulaciones que son muy pequeñas y delicadas.
El siguiente paso es la impresión en 3D por el Fraunhofer IAPT, el cual imprime los diseños individuales de los implantes mediante Binder Jetting.
Una vez realizado este importante paso, las articulaciones de los dedos fabricadas de forma aditiva aún deben tener el contorno final deseado, por lo que el Fraunhofer IKTS trata los implantes en fabricación casi en red.
Las piezas fabricadas con cerámica se procesan mediante colada en barbotina, un proceso específico que implica un molde de escayola y un vaciado. Cuando la fabricación aditiva se utiliza en medicina, siempre es importante aclarar la compatibilidad biológica y su certificación.
Dado que las estructuras involucradas son muy finas y delicadas, los científicos utilizan el proceso de chorro de aglutinante metálico para construir las piezas capa por capa. Luego, los implantes se someten a un proceso de sinterización, lo que significa que se compactan y solidifican.
En Fraunhofer IKTS, los implantes se producen mediante la fabricación de forma casi neta, este proceso tiene como objetivo crear productos que se acerquen lo más posible a la forma final, reduciendo la necesidad de un trabajo de acabado posterior. También es posible utilizar materiales cerámicos, que se elaboran mediante fundición en barbotina, con un proceso especial de fundición en molde de yeso.
Fraunhofer ITEM se ocupa de las cuestiones relativas a la compatibilidad biológica y la certificación de los implantes y, Fraunhofer IWM se encarga de la simulación de las cargas mecánicas.
Los implantes se fabrican utilizando la fabricación de forma casi neta, un proceso que tiene como objetivo crear productos que se acerquen lo más posible a la forma final, reduciendo la necesidad de un trabajo de acabado posterior.
Las propiedades mecánicas y las cargas se comprueban en el Fraunhofer IWM.
La posibilidad de fabricar articulaciones de dedos funcionales a partir de una radiografía 2D mediante IA e impresión 3D también supone un gran avance para estas instituciones:
¨La tecnología del proceso es algo especial: como la estructura del vástago del implante es muy filigrana, se utiliza Binder Jetting para titanio como proceso de impresión 3D. Permite fabricar con gran precisión los pequeños y complejos implantes y, al mismo tiempo, estructurar la superficie del vástago para que crezca mejor en el hueso. Además, permite minimizar el repaso de las superficies de las juntas, ya que deben ser lo más lisas y de baja fricción posible¨.
Según el estado actual de la investigación y la medicina , si un paciente pierde movilidad en las articulaciones de los dedos, sólo hay dos alternativas para tratarlas: por un lado, se pueden utilizar implantes de silicona, pero éstos tienen el inconveniente de que suelen aflojarse con rapidez y hay que reinsertarlos correctamente mediante otra operación.
Por otra parte, pueden utilizarse implantes estándar, pero sólo están disponibles en tamaños limitados y, no permiten todos los movimientos. Esto demuestra que todavía no existe en el mercado médico una solución personalizable para pacientes con movilidad limitada de las articulaciones de los dedos.
La posibilidad de personalizar las articulaciones de los dedos no sólo ahorra tiempo, ya que supone un ahorro de hasta el 60 % del tiempo que se necesitaría de otro modo, sino que también conlleva menores costes.
El proceso podría completarse en cuestión de días, lo que se traduciría en estancias hospitalarias más cortas y menos costosas.
Debido a que el diseño del implante se basa en la articulación original, el nivel de movilidad logrado es mucho mayor que con las soluciones disponibles actuales.
El Dr. Imgrund resume el proyecto de la siguiente manera:
“FingerKIt podría cambiar completamente el tratamiento de la artritis reumatoide. Los implantes personalizados podrían convertirse en el estándar de oro”.
Según el equipo de investigación, el siguiente paso es obtener la aprobación.
El desarrollo tecnológico dentro del proyecto FingerKIt ahora ha alcanzado una etapa en la que el producto podría estar listo para el mercado, en colaboración con un socio del sector de la ingeniería médica.
La creación del diseño basado en IA y el proceso de fabricación funcionan, y los implantes exhibibles ya han sido producidos.
