Hace unos años, a Pierre, un joven francés de 38 años, le diagnosticaron cáncer. Tras una radiografía y una biopsia, los médicos identificaron que se trataba de un sarcoma óseo de alto grado en la tibia, un tumor agresivo que había crecido rápidamente. Pierre fue tratado en el Hospital Gregorio Marañón, centro de referencia nacional para los sarcomas del aparato locomotor. Los cirujanos consiguieron extirpar el tumor y que conservara la pierna y la articulación, pero esto era solo el primer paso. Tenían que reconstruir parte del hueso para que aquella extremidad pudiera volver a soportar el peso de su cuerpo. La solución llegó de una alianza entre el hospital y la Universidad Politécnica de Madrid. Le fabricaron una prótesis ósea de metamaterial personalizada, la primera de estas características en el mundo que se ha implantado en un paciente.
El Hospital Gregorio Marañón y la Universidad Politécnica de Madrid desarrollan una tibia con tecnología 3D que le ha permitido a un hombre de 38 años conservar su pierna y poder caminar
Hace unos años, a Pierre, un joven francés de 38 años, le diagnosticaron cáncer. Tras una radiografía y una biopsia, los médicos identificaron que se trataba de un sarcoma óseo de alto grado en la tibia, un tumor agresivo que había crecido rápidamente. Pierre fue tratado en el Hospital Gregorio Marañón, centro de referencia nacional para los sarcomas del aparato locomotor. Los cirujanos consiguieron extirpar el tumor mientras él conservaba la pierna y la articulación, pero eliminarlo era solo el primer paso. Tenían que reconstruir parte del hueso para que aquella pierna pudiera volver a soportar el peso de su cuerpo. La solución llegó de una alianza entre el hospital y la Universidad Politécnica de Madrid. Le fabricaron una prótesis ósea de metamaterial personalizada, la primera de estas características en el mundo que se ha implantado en un paciente.
“He vuelto a apoyar la pierna después de dos años y por fin voy a poder caminar de nuevo sin muletas”, cuenta Pierre. La prótesis no la ve ni la siente: “Es lo que tengo y ha salido bien”.
La pieza dentro de su pierna fue calculada a partir de su propio hueso y fabricada mediante impresión 3D en el Hospital Gregorio Marañón. Su estructura interna, hecha de titanio, está formada por una red de pequeñas barras cuya geometría ha sido calculada para que el implante soporte las cargas de una forma parecida a como lo haría un hueso sano.
La prótesis, que el hospital madrileño ha presentado este viernes, es el resultado de años de colaboración entre ambos centros. Llevan más de una década en el desarrollo de una estructura que permite que médicos, ingenieros, investigadores y otros profesionales participen en el diseño y fabricación de este tipo de soluciones.
De acuerdo con Rubén Pérez-Mañanes, subdirector científico del Instituto de Investigación Sanitaria del Gregorio Marañón, el hospital ha sido pionero en la aplicación de esta tecnología a la medicina. “Este hospital fue el primero en implementar una unidad de este tipo. Cuando las impresoras 3D se utilizaban para hacer maquetas y juguetes, aquí se utilizaban para hacer modelos y réplicas anatómicas de pacientes”, cuenta el también coordinador de la Unidad de Planificación Avanzada y Manufactura 3D (UPAM3D).
Un implante para un paciente único
No existía una solución comercial que respondiera a las necesidades del caso de Pierre. La prótesis había que crearla específicamente para él. “Funcionan por tallas y es el cirujano el que tiene que adaptarlas al paciente. Y aquí lo hacemos a la inversa”, explica Pérez-Mañanes. “Se ha diseñado solo para él. Situamos al paciente en el centro y desarrollamos una cultura de medicina personalizada”, sostiene el médico.
El Instituto de Investigación Sanitaria del hospital mantiene convenios con distintas universidades, entre ellas la Universidad Politécnica de Madrid. De ese vínculo surgió el contacto con el equipo de Luis Saucedo-Mora, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio. Este grupo llevaba años desentrañando estructuras cuya geometría interna permite modificar las propiedades mecánicas de un material.
Tras todo ese trabajo, de investigación y experimentación, lograron aumentar la resistencia del implante con la misma rigidez y distribución que tenía el hueso sano de este paciente. “Hemos conseguido una metodología con la que podemos ir adaptando la forma para tener la misma función mecánica de antes”, detalla Saucedo-Mora.
Así convirtieron al titanio en la solución
De partida, el material era el titanio, un elemento cuyas propiedades mecánicas son muy superiores a las del hueso y que, en una estructura convencional, resultaría demasiado pesado. Los investigadores tuvieron que aligerar su estructura. Construyeron el interior de la pieza con pequeñas barras de escala milimétrica. “Es una réplica matemática del hueso”, apunta el también profesor de Mecánica del Continuo y Teoría de Estructuras en la Escuela de Ingeniería Aeroespacial de la UPM.
Construyeron un gemelo digital de su pierna a partir de las imágenes radiológicas. Simularon las cargas que soportaría la tibia al caminar, subir escaleras o sufrir un tropiezo. Con esos datos calcularon la arquitectura interna del implante y orientaron los tornillos hacia las zonas de hueso mejor conservada.
“Pesa unos 300 gramos, frente a cerca de un kilo de una prótesis convencional de referencia. Prácticamente, lo mismo que un reloj”, subraya Saucedo-Mora. Además, soporta más de 500 kilos.
Casi un año después de la intervención, Pierre conserva la pierna y la movilidad de la rodilla. Ha tenido que pasar por una larga rehabilitación y continúa en seguimiento oncológico, pero ha empezado a caminar sin muletas. En este tiempo, sufrió una caída durante la recuperación. La pierna contraria se fracturó, pero el implante de la tibia reconstruida resistió y se mantuvo intacto.
Para Pérez-Mañanes, pese a toda la tecnología que rodea a esta prótesis, el objetivo es el mismo de la medicina más tradicional: “Lo que queremos es humanizar el trabajo. Trabajar en equipo. Sin eso no hay medicina, ni salud”.
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