Un equipo de médicos e investigadores de la Universidad de Florencia utiliza la tecnología 3D de Mimaki de la mano de Bompan para crear modelos anatómicos tridimensionales fotorrealistas

La impresora 3D UJ-553 de Mimaki crea modelos anatómicos con un alto grado de fidelidad cromática

Redacción Interempresas15/06/2021

¿Qué tienen en común la anatomía y la impresión 3D? Como ciencia que estudia la forma y la estructura del cuerpo humano, a lo largo de los siglos la anatomía ha sido la base del conocimiento médico y científico y sigue siendo el hilo conductor de la formación y el desarrollo profesional de todo médico. El objetivo de esta disciplina es investigar y, en consecuencia, producir representaciones figurativas de la morfología del cuerpo humano, con un grado de realismo y precisión que ha desempeñado —y sigue desempeñando— un papel crucial para garantizar la eficacia de la enseñanza y la difusión de los conocimientos anatómicos. Y es precisamente aquí donde la impresión 3D se presenta como una tecnología de vanguardia que podría marcar un punto de inflexión en la representación anatómica del cuerpo humano.

Un gran paso adelante en esta dirección se ha dado en un reciente proyecto italiano en el que han participado la Universidad de Florencia y Bompan, importador exclusivo de Mimaki en Italia, que aprovecha la pasión, las habilidades y la determinación de un equipo de médicos e investigadores visionarios, y la capacidad fotorrealista y a todo color de la tecnología de impresión 3D de Mimaki.

Los equipos de la Universidad de Florencia y Bompan trabajaron juntos para imprimir en 3D un corazón utilizando la impresora 3D UV LED 3DUJ-553 de Mimaki.

Un algoritmo revolucionario para una representación gráfica extraordinaria

Una pasión compartida por la anatomía llevó a Ferdinando Paternostro, médico y profesor asociado de la Sección de Anatomía del Departamento de Medicina Experimental de la Universidad de Florencia, y a Giacomo Gelati, médico y residente, a explorar nuevas formas de llenar el vacío existente y dar el salto cualitativo definitivo en la representación anatómica. Debido a una serie de cuestiones críticas, como el carácter perecedero de los cadáveres y las complicaciones legales, la práctica de la disección -el principal método de investigación anatómica que ha permitido adquirir conocimientos y producir una representación iconográfica de las estructuras del cuerpo humano- se ha vuelto cada vez menos práctica.

“Durante mis estudios de medicina, gracias a Ferdinando, que era mi profesor, me apasioné por la anatomía. Sin embargo, pronto me di cuenta de una serie de dificultades. No sólo era imposible participar en las sesiones prácticas de disección anatómica (que sigue siendo la mejor herramienta disponible para conocer la morfología del cuerpo humano), sino que la iconografía utilizada (aunque basada en fotografías que mostraban detalles anatómicos realistas y acuarelas de gran valor artístico, a pesar de basarse en una representación esquemática de las estructuras anatómicas), seguía siendo plana y estática, y por tanto poco utilizable”, afirma Giacomo Gelati. “Para las personas que estudian anatomía o practican la medicina, la oportunidad de ver la luz y los colores reales de un espécimen anatómico, y comprobar su consistencia y relación con las estructuras circundantes, puede marcar realmente la diferencia”.

Es precisamente el deseo de encontrar una solución lo que impulsó al joven médico a realizar una serie de experimentos, cuyo resultado es un algoritmo único de implementación e integración de imágenes que genera una reproducción gráfica fiel de los sistemas anatómicos. “Tenía un objetivo claro y lo conseguí combinando varias herramientas que dieron resultados importantes. Empecé con un escaneado y luego añadí la fotografía para introducir el color. Por último, necesitábamos información detallada sobre las estructuras internas, que integré utilizando la resonancia. De este modo, pude realizar una representación tridimensional explorable, visible desde todos los ángulos —tanto en la superficie como en el interior— y, sobre todo, fiel en términos de luz, color, morfología y relaciones topográficas anatómicas”.

Este algoritmo, ya patentado por Giacomo Gelati, despertó inmediatamente un gran interés tanto en el ámbito de los estudios académicos como en el de la divulgación científica. “Los estudiantes reaccionaron con entusiasmo porque por fin tenían la posibilidad de acceder a imágenes realistas y, en consecuencia, comprender la materia inmediatamente y memorizarla con mayor facilidad. Presentadas en congresos médicos internacionales, nuestras imágenes fueron recibidas con el mismo entusiasmo por nuestros colegas, que nos animaron a continuar con el proyecto”, explica Ferdinando Paternostro. “Fue un agradable descubrimiento tanto para mí como para Giacomo: lo estéticamente bello es también didácticamente bello y, por tanto, útil”.

La impresora 3D de Mimaki permitió producir un corazón tridimensional con buenas dimensiones y buena definición de los detalles y, sobre todo, con una excelente fidelidad del color.

El papel de la impresión 3D

Una vez alcanzado el primer objetivo, el siguiente paso era casi ineludible, pero el resultado no se daba por descontado. “Disponíamos de imágenes gráficas bellas y eficaces, así que empezamos a considerar la posibilidad de transformarlas en objetos tridimensionales, manejables e imperecederos. Enseguida pensamos en la impresión 3D, centrándonos en la fidelidad del color, que es un elemento crucial para nosotros”, dice Gelati. Este último aspecto llevó a los dos doctores e investigadores a dirigirse a Bompan y a la tecnología de impresión aditiva con colores realistas de Mimaki. “Era un reto dentro de un reto. La calidad gráfica y la calidad de impresión van de la mano: sin un buen archivo fuente nunca habrá un buen objeto impreso en 3D y, a la inversa, sin una buena impresora 3D, un archivo fuente perderá su calidad en el proceso de impresión. Por eso decidimos asociarnos con una excelente empresa de impresión 3D en color”.

Así pues, el equipo de la Universidad de Florencia y Bompan trabajaron juntos para imprimir en 3D un primer órgano —un corazón— utilizando la impresora 3D UV LED 3DUJ-553 de Mimaki. Esta impresora 3D se distingue por el uso de perfiles de color y un método de curado UV-LED, que permiten reproducir una gama de más de 10 millones de colores -en CMYK de 4 colores, blanco y transparente- con calidad fotográfica. El resultado de este proyecto piloto fue muy positivo y alentador: según Parternostro y Gelati, la impresora de Mimaki permitió producir un corazón tridimensional con buenas dimensiones y definición de los detalles y, sobre todo, con una excelente fidelidad de color. “Nos impresionó esta tecnología, que realmente ofrece una impresión a todo color con una gama muy amplia de colores, lo que nos permitió lograr un hito fundamental en el estudio anatómico”. Aunque existen varias tecnologías 3D para obtener reproducciones morfológicamente fieles, nos esforzamos por reproducir la calidad del color".

El motivo de la importancia del color lo explica Ferdinando Paternostro: “Las distintas estructuras anatómicas con las que nos encontramos al realizar una intervención quirúrgica o en la sala de disección tienen su propio color específico y están rodeadas de un contexto topográfico de varios colores diferentes. Distinguir las estructuras en su contexto topográfico anatómico no es especialmente fácil, y el color desempeña un papel crucial”. El conocimiento del color es, por tanto, esencial a la hora de aprender y, en consecuencia, de reconocer la estructura durante una disección quirúrgica o anatómica. Y este es el objetivo del equipo: aprovechar la calidad del color, la posibilidad de réplica y la durabilidad de los objetos impresos en 3D en la práctica médica.

“Los objetos que fabricamos combinando nuestro algoritmo con la tecnología de impresión 3D de Mimaki son realistas desde el punto de vista cromático y morfológico, medibles y repetibles. Utilizando este método, podríamos cruzar potencialmente otras fronteras. En anatomía patológica, por ejemplo, podremos crear un órgano en 3D que muestre las anomalías causadas por una enfermedad concreta, lo que supondrá una herramienta muy útil para preparar cualquier intervención quirúrgica y para comunicarse con el paciente”.

A la vista de los resultados obtenidos, según el equipo de la Universidad de Florencia, la impresión 3D puede contribuir eficazmente a transformar el mundo de la enseñanza y la investigación médico-científica.

Según el equipo de la Universidad de Florencia, la impresión 3D puede contribuir eficazmente a transformar el mundo de la enseñanza y la investigación médico-científica. “Todavía estamos en una fase inicial, pero estamos seguros de que vamos por el buen camino. Tenemos la oportunidad de sustituir los modelos anatómicos y las piezas anatómicas plastinadas -ambos de gran valor, pero delicados, perecederos y, por tanto, sólo utilizables en determinados contextos- por piezas anatómicas impresas en 3D, a disposición de universidades, institutos de investigación, hospitales y clínicas”.

“Volviendo a lo que decía antes, me gusta inspirarme en la ‘kalokagathia’, el concepto griego de salud y belleza, según el cual la perfección estética del cuerpo y la maravilla funcional interna de los órganos individuales están estrechamente relacionadas. La salud es belleza y viceversa. Un modelo anatómico bello es funcional para el aprendizaje, la comunicación y la práctica médica y quirúrgica”, concluye Paternostro.

Andrea Ferrante, especialista en 3D de Bompan, comenta: “Estamos entusiasmados con esta colaboración con el equipo de la Universidad de Florencia. Este proyecto demuestra y confirma las cualidades superiores de nuestra tecnología de impresión 3D: la impresora 3DUJ-553 ha demostrado ser la solución más adecuada, de hecho la única capaz de lograr una alta fidelidad y consistencia de color, así como una definición ultrarrealista de los detalles necesarios para estas aplicaciones. Estamos convencidos de que esta tecnología se utilizará ampliamente en diversos campos y las oportunidades se verán potenciadas por la inminente llegada de la 3DUJ-2207, una versión con un diseño más compacto y accesible pero equipada con la misma tecnología que la 3DUJ-553”.