El auge de la fabricación aditiva en la fabricación de órtesis y prótesis

febrero 17, 2022
7 min

The orthotics and prosthetics market is booming. However, traditional fabrication processes are not a sustainable El mercado ortésico y protésico está en auge. Sin embargo, los procesos de fabricación tradicionales no son una opción sostenible para que sigan con su crecimiento. Sobre todo, provocan el desperdicio de material y son un proceso largo y laborioso. Aquí es donde entra en juego la fabricación aditiva (AM), también conocida como impresión 3D, que facilita estos problemas. Se estima que el tamaño del mercado de dispositivos médicos de impresión 3D crecerá a una CAGR del 17,5% desde 2021 hasta 2028. Sin embargo, también viene con su serie de desafíos. En este artículo, revisaremos el estudio sobre el estado actual de la aplicación de las tecnologías de AM en la fabricación de prótesis y órtesis.

La fabricación aditiva versus el método tradicional

Hoy en día siguen existiendo en el mercado prótesis y órtesis prefabricadas que son mucho más económicas que los productos a medida. Sin embargo, las prótesis y órtesis a medida permiten un mejor ajuste a la parte del cuerpo del paciente, lo que le proporciona más comodidad y mejores resultados. El método tradicional, que es el más adoptado para la fabricación de productos a medida, implica el vaciado en yeso y lleva mucho más tiempo debido a su proceso manual.

En la fabricación tradicional, se obtiene un molde de escayola utilizando vendas de yeso alrededor de la parte del cuerpo y luego se construye un molde positivo vertiendo yeso en el molde negativo. Con este método, no es raro realizar múltiples ajustes durante las visitas de adaptación para lograr la forma correcta. Todo este proceso supone un desperdicio de materiales, tiempo y altos costos de mano de obra. Además, la calidad del producto final depende en gran medida de la habilidad del especialista médico.

En cambio, con la AM, las posibilidades son infinitas. Además de ahorrar dinero en costos de material (y producto desperdiciado), también permite la personalización para cumplir requisitos únicos y tener en cuenta las características individuales. Las ventajas no acaban ahí; se pueden evitar los retrasos en la producción debidos a la escasez de elementos específicos necesarios cuando se fabrican productos en serie.

Soporte de mano impreso en 3D

Estudio de la fabricación aditiva en la fabricación de órtesis y prótesis

Con los recientes avances en materiales y la disminución de los costos, la tecnología AM se ha puesto a prueba. Los estudios han descrito nuevos métodos de fabricación de prótesis y órtesis que utilizan tecnologías de escaneo del cuerpo, como el CAD/CAM, para una adquisición precisa en 3D y tecnologías de AM. Para crear ortesis de pie a medida, se han utilizado tecnologías de AM para fabricar varios tipos de productos y se han comparado con los productos fabricados tradicionalmente. Estos estudios concluyeron que el enfoque en las órtesis de pie/tobillo-pie puede tener éxito e indica un gran potencial para el uso clínico.

También se realizaron otros estudios en la fabricación de prótesis en los que se fabricó el encaje de la prótesis transtibial utilizando tecnologías CAD y SLS. Se demostró una mayor comodidad, una mayor simetría de los pasos y una función articular de la extremidad inferior similar a la de la prótesis definitiva del paciente. Estos estudios concluyeron la viabilidad del modelado por deposición fundida (FDM) en el diseño y la fabricación de encajes transtibiales.

Además, con la AM, el uso del análisis de elementos finitos (utilizado para encontrar la distribución de tensiones para geometrías complejas) ha permitido predecir y optimizar las características mecánicas, así como el rendimiento funcional. Los métodos topológicos pueden utilizarse para optimizar la distribución del material manteniendo la rigidez del diseño, lo que es imposible con los procedimientos tradicionales. Las tecnologías multimateriales, como SL, FDM, y SLS se utilizan para producir componentes con múltiples materiales y geometrías complejas al tiempo que añaden funcionalidad. Sin embargo, uno de los principales problemas de esta tecnología es la combinación de diferentes materiales, debido a las diferencias de expansión/contracción térmica y a la falta de coincidencia en la liberación de calor, lo que no es un problema en el método tradicional. El análisis de elementos finitos se introdujo en las prótesis y ortesis para predecir y diseñar un ajuste adecuado antes de su fabricación. Una vez más, diversos estudios fueron realizados para analizar la distribución de las tensiones en los tejidos del cuerpo humano e identificar los comportamientos biomecánicos.

Marco para el proceso de fabricación aditiva

These finitEstos modelos de elementos finitos han proporcionado información valiosa sobre la predicción del rendimiento. Sin embargo, estas tecnologías avanzadas de modelado aún no están integradas en la práctica clínica debido a la falta de un marco sistemático perfeccionado que abarque todos los aspectos, incluido el análisis computacional. Por ello, este estudio propone un marco para gestionar el procedimiento de AM desde la concepción inicial hasta los productos finales adaptables.

Este marco reduce el tiempo y agiliza la producción para ofrecer resultados de personalización más rápidos y con calidades constantes. En el nuevo mundo digital, la fabricación por AM va camino de convertirse en la favorita de muchas empresas. Sin embargo, no se ha comercializado ni aplicado de forma generalizada en las clínicas protésicas u ortésicas debido a las limitaciones existentes en un marco sistemático perfeccionado.

Uno de los principales problemas es que, en comparación con los procedimientos tradicionales, la aplicación del análisis previo a la fabricación requiere habilidades adicionales por parte de los profesionales médicos. Además, este proceso requiere software y equipos profesionales. La integración de las tecnologías de AM en aplicaciones de la vida real aún no es habitual debido a los elevados costes y al consumo de tiempo. Además, aún no se ha logrado una mejor comprensión de los productos de AM en la fase pos-clínica gracias a los comentarios de los pacientes y al análisis de los efectos a largo plazo.

A pesar de las numerosas ventajas que aporta la AM al mercado, su adopción es lenta en la actualidad y todavía existen algunas incertidumbres en el sector. En los próximos años, será interesante seguir el resultado funcional a largo plazo de esta nueva tecnología, la evolución de la comparación adecuada de la AM con el método tradicional, así como los crecientes debates sobre cuestiones de propiedad intelectual con la impresión 3D. ¿Está preparado para el auge de la fabricación aditiva?

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