Investigadores trabajan en articulaciones de dedos asistidas por inteligencia artificial e impresas en 3D

Puede haber muchas razones por las que la movilidad de las articulaciones de los dedos se vea limitada: ya sea por el deporte, por un accidente o incluso por enfermedades como la artritis reumatoide. Esta enorme restricción que experimentan las personas con las articulaciones de los dedos limitadas no sólo tiene repercusiones físicas, sino también psicológicas, ya que casi todo el mundo depende de ellas tanto en su vida privada como profesional. Por ello, el Instituto Fraunhofer de Tecnologías de Fabricación Aditiva (IAPT), el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos (IKTS), el Instituto Fraunhofer de Toxicología y Medicina Experimental (ITEM), el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales (IWM) y el Instituto Fraunhofer de Medicina Digital (MEVIS) han unido sus fuerzas para investigar una solución aditiva para las personas que en el futuro padezcan articulaciones de los dedos no funcionales.

Las cinco instituciones Fraunhofer han reconocido la importancia de que las articulaciones de los dedos funcionen, sobre todo porque esta removilización también cuenta como mercado de futuro para el cuidado óptimo de los afectados. En el marco del consorcio «FingerKIt», las instituciones Fraunhofer fabrican piezas para los dedos creadas mediante IA y, a continuación, producen implantes articulares a partir de la impresora 3D que se adaptan al paciente y pueden sustituir las piezas de sus propios dedos en caso necesario.

Este método de fabricación ofrece atención al detalle y diferentes calidades de superficie (Imagen: Fraunhofer-Gesellschaft)

Las articulaciones de los dedos serán de metal o cerámica

Para el proyecto FingerKIt, se utilizará metal o cerámica como material para los implantes personalizables de las articulaciones de los dedos, lo que implica una producción rápida, segura y certificada. Para poder ponerlo en práctica, Fraunhofer MEVIS ha desarrollado principalmente un software basado en inteligencia artificial que se utiliza para calcular los modelos tridimensionales de los huesos de los dedos a partir de imágenes de rayos X bidimensionales. Además, también muestra malposiciones de los dedos y posibles sugerencias de corrección. El siguiente paso es la impresión en 3D por el Fraunhofer IAPT, que imprime los diseños individuales de los implantes mediante Binder Jetting. Una vez realizado este importante paso, las articulaciones de los dedos fabricadas de forma aditiva aún deben tener el contorno final deseado, por lo que el Fraunhofer IKTS trata los implantes en fabricación casi en red. Sin embargo, las piezas fabricadas con cerámica se procesan mediante colada en barbotina, un proceso específico que implica un molde de escayola y un vaciado. Cuando la fabricación aditiva se utiliza en medicina, siempre es importante aclarar la cuestión de la compatibilidad biológica y la certificación. Las propiedades mecánicas y las cargas se comprueban en el Fraunhofer IWM.

La posibilidad de fabricar articulaciones de dedos funcionales a partir de una radiografía 2D mediante IA e impresión 3D también supone un gran avance para las instituciones Fraunhofer: «El cálculo basado en IA de un diseño de implante tridimensional a partir de plantillas 2D como las radiografías es completamente novedoso y ya se ha solicitado la patente», explica el Dr. Arthur Seibel, del departamento de Diseño de Componentes de Fraunhofer IAPT. Su colega, el Dr. Philipp Imgrund, jefe del departamento de Cualificación de Procesos del Fraunhofer IAPT, también está satisfecho con el proyecto y sus éxitos:

«La tecnología del proceso también es algo especial: como la estructura del vástago del implante es muy filigrana, utilizamos Binder Jetting para titanio como proceso de impresión 3D. El proceso permite fabricar con gran precisión los pequeños y complejos implantes y, al mismo tiempo, estructurar la superficie del vástago para que crezca mejor en el hueso. Además, nos permite minimizar el repaso de las superficies de las juntas, que tienen que ser lo más lisas y de baja fricción posible».

Las terapias anteriores no muestran opciones de tratamiento óptimas

Según el estado actual de la investigación y la medicina, si un paciente pierde movilidad en las articulaciones de los dedos, sólo hay dos alternativas para tratarlas: por un lado, se pueden utilizar implantes de silicona, pero éstos tienen el inconveniente de que suelen aflojarse de nuevo con rapidez y hay que reinsertarlos correctamente mediante otra operación. Por otra parte, pueden utilizarse implantes estándar, pero sólo están disponibles en tamaños limitados y, por tanto, no permiten todos los movimientos. Esto demuestra que todavía no existe en el mercado médico una solución personalizable para pacientes con movilidad limitada de las articulaciones de los dedos, y que además no resbale.

Por ello, el proyecto FingerKIt supone un rayo de esperanza para las personas afectadas. Incluso los dedos muy curvados, las partes del hueso que faltan o las articulaciones muy pequeñas y delicadas pueden tratarse con la solución alternativa que ofrecen las cinco instituciones Fraunhofer. Además, esta posibilidad de personalizar las articulaciones de los dedos no sólo ahorra tiempo, ya que supone un ahorro de hasta el 60 % del tiempo que se necesitaría de otro modo, sino que también conlleva menores costes.

El proyecto, aunque apasionante, está aún en sus primeras fases. Según el equipo de investigación, el siguiente paso es obtener la aprobación y buscar socios comerciales para llevar el producto al mercado. En cuanto a implicaciones más amplias, esperan crear un «centro de desarrollo basado en IA y evaluación de implantes personalizados que cumpla los requisitos de certificación». Encontrará más información en el comunicado de prensa AQUÍ.

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*Créditos de la foto de portada: Fraunhofer-Gesellschaft