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 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.
“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.
Rubén Pérez-Mañanes, subdirector científico del Instituto de Investigación Sanitaria del Gregorio Marañón, asegura que 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. “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 el titanio en una solución a medida
De partida, el material era el titanio, un elemento más pesado que el hueso. 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.
Crearon un gemelo digital de su pierna con 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.
“La prótesis pesa unos 300 gramos, frente a cerca de un kilo de una convencional. Prácticamente, lo mismo que un reloj”, subraya Saucedo-Mora. Además, soporta más de 500 kilos.
Para José María Lamo de Espinosa, director del Departamento de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital Ascires de Valencia, hay dos características principales que diferencian estas prótesis de las tradicionales. La primera es la adaptación a las propiedades mecánicas de cada hueso. “En la cirugía oncológica, muchas veces el tumor marca una resección que no es la estándar para una prótesis convencional”, apunta Lamo de Espinosa, que también es presidente de la Sociedad Española de Investigación en Cirugía Ortopédica y Traumatología, que ha valorado la presentación del caso de Pierre.
La segunda está en el interior del objeto. “El material está diseñado de tal forma que sea lo más parecido al hueso. No es lo mismo un hueso de un chaval de 20 años que el de una señora de 60”, explica el también miembro de la Sociedad Europea de Oncología Musculoesquelética (Emsos) e investigador en ADAPT BONE, un proyecto europeo y nacional que desarrolla este tipo de tecnología para aplicaciones médicas, entre ellas la oncológica.
Aunque existen muchos proyectos que van en ese sentido, lo que el Hospital Gregorio Marañón y la Universidad Politécnica de Madrid han desarrollado es el primero que ha sido implantado y muestra signos de éxito.
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.
“El coste habitual de un implante como este es de entre 30.000 y 50.000 euros. Este costó 3.000, que es el precio de la impresión 3D”, detalla Pérez-Mañanes. “Pero lo más importante no es el ahorro económico, sino el poder aprovechar recursos para democratizar el acceso a la medicina personalizada”, agrega el médico del Hospital Gregorio Marañón.
De acuerdo con él, pese a toda la tecnología que rodea la prótesis, el objetivo es “humanizar el trabajo”. “Trabajar en equipo. Sin eso no hay medicina, ni salud”. Además, comenta que ya han operado a otros pacientes bajo este método: “Queremos hacer un protocolo, un programa estándar para poder llegar a un mayor volumen de pacientes”.
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