Thomas More automatiza el proceso de creación de prótesis a medida con la nueva IA y el escaneo 3D de Artec

Un investigador de Thomas More escanea la pierna de un paciente con el Artec Leo.

Ya sea porque han nacido con deformidades, o porque han padecido enfermedades o accidentes que les han cambiado la vida, a las personas a las que les faltan miembros se les presentan obstáculos diarios con los que la mayoría de la gente no tiene que lidiar. Éstos aparecen en tareas cotidianas como levantar y cargar objetos, pero también pueden presentarse de forma psicológica, en pacientes que sufren ansiedad social o dolor en el miembro inexistente.

En la actualidad, las personas amputadas que optan por una prótesis tienen que someterse a un proceso tradicional de enyesado. Este procedimiento, en el que se miden a mano las extremidades parciales, puede llevar mucho tiempo y resultar incómodo para los pacientes. En muchos casos, los moldes resultantes tampoco se guardan, lo que supone que se pierden mediciones que podrían ser útiles posteriormente, desechándose a menudo costosos materiales de escayola.

Por suerte, investigadores como los del laboratorio Thomas More Mobilab & Care continúan buscando nuevas formas de hacer que la personalización de prótesis sea menos invasiva y más sencilla para los profesionales clínicos. Gracias a la ayuda de Artec 3D, parece que están cerca de conseguir un importante avance.

Diseño digital de prótesis

Desde su sede en la ciudad belga de Geel, el equipo de Mobilab & Care lab se dedica a mejorar la calidad de vida de las personas que necesitan asistencia o apoyo. Durante los últimos 16 años, han investigado cómo interactúan los médicos ortopédicos y los pacientes y han buscado nuevos enfoques para crear dispositivos mejor adaptados.

Para lograrlo, los investigadores se han servido de tecnologías avanzadas como el escaneo 3D e impresión 3D. El equipo explica que la digitalización del proceso de adaptación de prótesis, implantes y extremidades a los pacientes permite diseñarlas con mayor libertad creativa y fabricarlas mucho más rápido.

Aunque en principio se trata de un grupo de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas Thomas More, el equipo de Mobilab & Care se ha asociado con muchas empresas ortopédicas, hospitales e instituciones académicas para poner en práctica sus ideas. Hasta ahora, estos proyectos se han llevado a cabo tanto en el ámbito clínico como en el académico, y en ellos los investigadores han trabajado con médicos y pacientes para desarrollar prótesis y órtesis personalizadas para manos, muñecas y otras extremidades afectadas.

Los investigadores de Thomas More Mobilab & Care utilizan su Artec Leo en otro proyecto

Al principio de estas iniciativas, el investigador y desarrollador de negocio de Mobilab & Care, Tom Saey, señala que identificaron un hueco en el mercado, basado en la diferencia entre los escáneres 3D que utilizaban la mayoría de los médicos y los que realmente necesitaban.

"Nos dimos cuenta de que en el sector llevaban tiempo utilizando escáneres 3D, pero no para imprimir ortesis en 3D, sino para fresar moldes positivos", comenta Saey. "Pero por aquel entonces, la mayoría de los escáneres utilizados los ofrecían los propios proveedores de esos sistemas de fresado con su propio software. También estudiamos estos escáneres, pero enseguida encontramos limitaciones".

Basándose en sus resultados, Saey y sus compañeros empezaron a buscar una alternativa más eficaz. Al principio, su equipo tuvo éxito escaneando extremidades con Artec Eva, pero afirma Saey que todo cogió forma el día en que el embajador de Artec 4C Creative CAD CAM Consultants , les presentó el escáner 3D inalámbrico y potenciado por la IA Artec Leo, con pantalla integrada, lo que conllevaba un gran salto de calidad.

" Al utilizar escáneres con cable con los estudiantes, nos dimos cuenta de que mirar la pantalla de un ordenador mientras escaneas resulta complicado", afirma Saey. "Para muchos, esto supone un gran inconveniente. Además, si estás escaneando a pacientes y tienes que moverte a su alrededor, siempre es más fácil hacerlo cuando no hay cables de por medio. Esas son las dos razones principales por las que optamos por Leo".

Los investigadores afirman que la pantalla integrada del Artec Leo es una de las principales razones por las que lo adquirieron.

El director de 4C Creative CAD CAM Consultants, Edwin Rappard, también piensa que la ausencia de contacto en el escaneo 3D, convierte a este en el sustituto perfecto de la medición y moldeo tradicional.

"La gran ventaja de utilizar un escáner para realizar mediciones precisas es que no hace falta tocar al paciente en absoluto. Por eso es mucho más cómodo", dice Rappard. "Con Artec Eva y Leo, las mediciones pueden guardarse y archivarse electrónicamente, y no se pierden cuando el yeso se desecha. Éstas son grandes ventajas comparadas con la toma de medidas usando yeso".

Automatización del escaneo con IA

Tras adquirir el Artec Leo, el equipo de Mobilab & Care no tardó en darle un gran uso, como parte de un proyecto de investigación con la firma belga Orthobroker, creado para desarrollar un modelo predictivo para el diseño de prótesis de miembros inferiores. Según Saey, actualmente estas prótesis tienen que "diseñarse desde cero" cada vez, en un proceso que requiere "muchas operaciones de software CAD" y correcciones manuales.

Sin embargo, como la gran mayoría de estos cambios son similares en muchos pacientes, el algoritmo de IA de los investigadores es capaz de predecir y realizar cambios automáticamente.

Entonces, ¿cómo aprende el software a hacer esto? Ahí es donde entra en juego el escaneo con Artec 3D.

Con sus dispositivos Eva y Leo, el equipo pudo capturar con precisión los cuerpos de un gran grupo de amputados antes de exportar las mallas 3D resultantes a Rhino 3D, un software CAD, conocido por sus herramientas de modelado libre. Una vez importados, se extrajeron las principales características de los modelos y se utilizaron para entrenar su modelo predictivo de personalización de prótesis.

Aunque Orthobroker aún está en fase de I+D, dicen que una vez terminado, el algoritmo se integrará en una plataforma que podrá utilizarse para acelerar el diseño de encajes protésicos.

En el futuro, el equipo cree que, por su velocidad, precisión y accesibilidad, el escaneo 3D estará cada vez más extendido.

"Lo que hacen normalmente los clínicos es hacer correcciones en un molde antes de usarlo para fabricar la prótesis definitiva. Pero el 95% de las correcciones que hacen son similares en muchos pacientes", dice Saey. "Nos propusimos predecir éstas sólo basándonos en el escaneo del muñón del paciente y algunos otros parámetros. De este modo, podemos evitar la habitual necesidad de pasar horas delante de un ordenador, y así, tan solo tienen que hacer pequeños cambios específicos para cada paciente".

El futuro del escaneo 3D para sanidad

Mientras Orthobroker sigue perfeccionando este modelo predictivo basado en IA, el equipo de Mobilab & Care ha retomado su búsqueda de nuevas formas de mejorar la vida de personas con amputaciones de todo el mundo. En lo que respecta al escaneo 3D, Saey afirma que la tecnología tiene un papel importante que jugar al respecto, pero señala que los dispositivos deben ser rápidos, precisos y fáciles de usar para conseguir total aceptación.

Por su experiencia, Saey ha comprobado que el escaneo de Artec 3D encaja a la perfección en todas estas áreas. Cuando procesa escaneos en Artec Studio, dice que le gusta especialmente la posibilidad de profundizar "en los fotogramas y hacer lo que quieras" o automatizar este paso con el Piloto Automático del programa, una función ideal para los médicos que necesitan escanear a muchos pacientes.

Saey cree que Artec Leo tiene buenas cualidades como herramienta de personalización protésica de cara al futuro, ya que es capaz de medir el cuerpo de los pacientes con una rapidez y precisión sin igual,  mucho mayores que con los actuales dispositivos clínicos.

"Lo que vemos en el sector es que muchas empresas buscan alternativas más baratas, pero han de conocer los inconvenientes de éstas, ya que no podemos exigirles la misma calidad de escaneo", afirma Saey. "Si necesitas precisión, es importante utilizar un escáner de calidad, ya que, si tienes que imprimir prótesis en 3D y empiezas con un escaneo malo, el resultado también será malo. Creo que es algo a tener en cuenta, y puede valer la pena la inversión".

"En el sector sanitario, hay muchas más aplicaciones en las que puede utilizarse. Creo que la personalización de casi todos los dispositivos ortopédicos podría sacar provecho del escaneo 3D".