Impressão 3D médica, que oferece oportunidades incomparáveis para uma simulação realista e aprendizagem personalizada. Especificamente, a utilização de guias cirúrgicos impressos em 3D está a revolucionar a forma como os cirurgiões se preparam para procedimentos complexos, abordando desafios de longa data nas metodologias de formação tradicionais.
Os desafios do treino cirúrgico moderno
A formação cirúrgica desempenha um papel crucial no aperfeiçoamento da experiência clínica dos médicos e na melhoria das taxas de sucesso das cirurgias. Através da impressão 3D para formação em planeamento cirúrgico, os cirurgiões podem melhorar a sua proficiência e simular experiências práticas. No entanto, os métodos de treino tradicionais enfrentam vários desafios, incluindo a escassez de cadáveres e a facilidade de os danificar. Além disso, os hospitais hesitam frequentemente em permitir que médicos inexperientes realizem cirurgias reais devido aos elevados riscos envolvidos. Embora alguns hospitais avançados utilizem a tecnologia de RV como ferramenta de aprendizagem, a realidade virtual não fornece o feedback tátil necessário para a aquisição de experiência prática. Estas limitações reduzem as oportunidades de prática para estudantes de medicina e cirurgiões e, em última análise, prejudicam as taxas de sucesso de cirurgias complexas.
Além disso, os modelos anatómicos tradicionais são caros, demoram muito tempo a produzir e têm uma estrutura idêntica, o que significa que não podem ser personalizados para cada paciente. Quando os cirurgiões enfrentam desafios anatómicos únicos em doentes reais, estes modelos produzidos em massa são inadequados para simulações pré-operatórias, limitando a capacidade de conduzir treinos cirúrgicos precisos para casos complexos. Assim, melhorar a eficiência e a acessibilidade da formação, aumentar a precisão das simulações cirúrgicas e tornar esta formação mais acessível tornaram-se necessidades urgentes no âmbito da educação médica.
Vantagens da tecnologia de impressão 3D FDM em ossos impressos em 3D
A tecnologia de impressão 3D Fused Deposition Modeling (FDM) é um método em que os materiais plásticos aquecidos são extrudidos e dispostos em camadas para formar modelos. Esta tecnologia permite a criação rápida e económica de modelos anatómicos complexos.
Em comparação com os métodos tradicionais, a tecnologia FDM oferece diversas vantagens no treino cirúrgico:
1. Produção escalável e económica:
A impressão FDM é significativamente mais barata do que os métodos de modelação tradicionais, principalmente porque utiliza materiais filamentosos acessíveis e ecológicos, como o PLA e o PETG . Os modelos são geralmente impressos numa única tiragem, minimizando o desperdício de material. Os custos são muito mais baixos do que os dos equipamentos de simulação de RV ou dos modelos biológicos personalizados de alta qualidade, tornando a tecnologia FDM especialmente adequada para instituições médicas e hospitais com orçamentos limitados. Além disso, o aumento de prestadores de serviços de impressão 3D e de "quintas de impressão" permite a produção personalizada em grande escala.
2. Estruturas anatómicas complexas e personalizáveis:
A tecnologia FDM destaca-se na construção de estruturas anatómicas complexas, camada a camada. Por exemplo, a impressora Adventure 5M Pro da Flashforge tem uma precisão de ±0,01 mm, o que a torna capaz de produzir ossos impressos em 3D com uma precisão semelhante à dos modelos ósseos que replicam a anatomia do paciente. Para estruturas esqueléticas complexas, como o pé, a Guider 3 Ultra da Flashforge oferece extrusão dupla e características de suporte destacável, facilitando a impressão de modelos com formas ocas ou complexas.
3. Personalização rápida para necessidades personalizadas:
Os cirurgiões podem utilizar tecnologias como a tomografia computorizada para captar detalhes anatómicos do paciente e, em seguida, imprimir rapidamente um modelo utilizando a tecnologia de impressão 3D. Estes modelos permitem aos cirurgiões planear o procedimento, antecipar os potenciais riscos e, por fim, aumentar as taxas de sucesso cirúrgico.
4. Durabilidade e Reutilização:
Os modelos cadavéricos tradicionais são frequentemente descartáveis e propensos a danos. Em contraste, os modelos de PLA impressos em 3D são duráveis e podem ser reutilizados várias vezes, proporcionando aos cirurgiões amplas oportunidades de prática.
5. Curva de aprendizagem mais curta e segurança cirúrgica melhorada:
As impressoras 3D modernas estão mais rápidas do que nunca. Por exemplo, a série Adventure 5M da Flashforge tem uma velocidade de impressão até 600 mm/s, várias vezes mais rápida do que os modelos anteriores, como a série Adventure 3. Isto permite a conclusão de modelos de treino em apenas 1 a 2 dias, atendendo rapidamente às necessidades dos cirurgiões para a prática prática.
Impressoras 3D Flashforge em aplicações médicas
As impressoras 3D Flashforge já demonstraram a sua eficácia em aplicações médicas reais. Num caso ortopédico, a equipa do hospital utilizou a Flashforge Guider 3 Ultra para imprimir um modelo em tamanho real da perna de um paciente. O paciente apresentava uma fratura complexa no joelho, o que exigiu um modelo preciso para o planeamento cirúrgico. Utilizando dados de tomografia computorizada, foi impresso um modelo à escala 1:1 da área fraturada, utilizando material PLA. Este modelo detalhado permitiu à equipa cirúrgica estudar minuciosamente a fratura e as estruturas adjacentes. O modelo foi utilizado para o planeamento pré-operatório, simulação e avaliação de risco. Durante a cirurgia, a equipa seguiu os passos pré-simulados, o que reduziu significativamente as incertezas e melhorou o sucesso do procedimento.
Outro caso envolveu a impressão de um modelo de guia cirúrgico com recurso a tomografias computorizadas da cabeça de um paciente. O Flashforge Guider 3 Ultra criou um modelo 3D que ajudou a orientar uma cirurgia a um tumor cerebral. O guia impresso e o modelo cerebral permitiram à equipa cirúrgica visualizar o tumor e planear o procedimento. Este nível de visualização melhorou significativamente a compreensão do local cirúrgico por parte dos cirurgiões, aumentando tanto a precisão como a confiança na realização da cirurgia.
Limitações e desenvolvimentos futuros na tecnologia de impressão 3D
Embora a impressão 3D FDM tenha trazido muitas vantagens ao treino cirúrgico, ainda apresenta certas limitações:
1. Desafios na simulação de tecidos moles:
Atualmente, a tecnologia FDM é mais adequada para a impressão de tecidos duros, como os ossos, mas é menos eficaz na simulação de tecidos moles, como a pele, os músculos e os nervos. Replicar a elasticidade, o feedback tátil e as propriedades biomecânicas dos tecidos moles continua a ser um desafio devido às limitações dos materiais. Tecnologias mais avançadas e dispendiosas, como o SLA e as impressoras 3D de impressão a cores, podem oferecer soluções para estas necessidades.
2. Melhoria nos materiais e precisão:
Embora a impressão FDM possa satisfazer as necessidades da maioria dos ossos e modelos de órgãos impressos em 3D, ainda não tem a precisão necessária para estruturas altamente complexas e detalhes minúsculos. São necessários avanços adicionais na precisão e no desenvolvimento de materiais para melhorar a exatidão dos modelos impressos.
3. Suavidade da superfície dos modelos:
Devido à natureza da impressão FDM, onde os modelos são construídos camada a camada, as superfícies impressas apresentam frequentemente linhas de camada visíveis, o que pode afetar a suavidade e os detalhes finos dos modelos.
4. Desenvolvimento de Modelos Multimateriais:
O futuro da impressão 3D pode envolver modelos multimateriais e multifuncionais. Ao incorporar diferentes materiais num único modelo, os cirurgiões poderão experimentar texturas e feedback variados, aumentando o realismo das simulações cirúrgicas e melhorando a qualidade do treino.
Conclusão
A tecnologia de impressão 3D FDM, como demonstrado pelas impressoras Flashforge, oferece benefícios significativos à formação cirúrgica. Ao fornecer modelos anatómicos e ossos impressos em 3D de alta precisão e baixo custo, esta tecnologia permite aos profissionais médicos praticar extensivamente e melhorar as suas competências. Apesar das limitações atuais, os avanços contínuos na ciência dos materiais e na impressão de precisão irão melhorar ainda mais as capacidades da impressão 3D na formação médica e em aplicações clínicas. À medida que estas tecnologias evoluem, a impressão 3D desempenhará um papel cada vez mais importante na definição do futuro da educação médica e na melhoria dos resultados dos doentes.
