Solutions based on three-dimensional technologies for the practice and teaching of biomedical sciences

Introduction: Three-dimensional printing is one of the technologies that promote change at an economic and social level, and one of the fundamental elements of industry 4.0. It has enormous potential for the future of medicine, establishing itself as a new paradigm. Despite its advantages, its use in our environment is incipient. Objective: To design and develop solutions based on three-dimensional technologies for the teaching and practice of biomedical sciences. Materials and methods: A technological development investigation was carried out between the Center for Assisted and Sustainable Manufacturing of the University of Matanzas and Matanzas University of Medical Sciences, between September 2019 and July 2022. The designs and fabrications were made from the acquisition of computed tomography images, or from a surface scanner, which were then processed, converted into Standard Tessellation Language format, printed, and post-processed. Virtual designs were developed using computer-aided design software. Results: Various solutions were developed including prototypes: biomodels for craniosynostosis repair and anatomical figures, custom cranial prosthesis mold, hand prosthesis, O2 line splitters, tissue scaffolds, syringe gun, face shields, breast prosthesis; autologous restoration mold and tissue expander. Conclusions: In all areas of application of this technology in medicine―except the printing of medicines, in the current context―, it is feasible to obtain solutions in the territory of Matanzas. It is therefore imperative that managers and the medical community in general, begin to acquire awareness, knowledge, and experience to ensure the optimal use of this technology.

Introducción: La impresión tridimensional es una de las tecnologías que promueve el cambio a nivel económico y social, y uno de los elementos fundamentales de la industria 4.0. Asimismo, constituye un enorme potencial para el futuro de la medicina, estableciéndose como un nuevo paradigma. A pesar de sus ventajas, su explotación en nuestro medio es incipiente. Objetivos: Diseñar y desarrollar soluciones basadas en tecnologías tridimensionales para la enseñanza y la práctica de las ciencias biomédicas. Materiales y métodos: Se realizó una investigación colaborativa, de desarrollo tecnológico entre el Centro de Fabricación Asistida y Sostenible de la Universidad de Matanzas y la Universidad de Ciencias Médicas de Matanzas, entre septiembre de 2019 y julio de 2022. Los diseños y fabricaciones se realizaron a partir de la adquisición de imágenes de tomografía computarizada, o desde un escáner de superficie, las que luego se procesaron, se convirtieron en formato Standard Tessellation Language, se imprimieron y posprocesaron. Los diseños virtuales se desarrollaron empleando un software de diseño asistido por computadora. Resultados: Se desarrollaron varias soluciones que incluyen varios prototipos: biomodelos para reparación de craneosinostosis y figuras anatómicas, molde de prótesis craneal personalizada, prótesis de mano, divisores de líneas de O2, andamios tisulares, pistola portajeringas, protectores faciales, prótesis de mama, molde para restauración autóloga y expansor tisular. Conclusiones: En todas las áreas de aplicación de esta tecnología en medicina―salvo en la impresión de medicamentos, en el contexto actual―, es factible obtener soluciones en el territorio de Matanzas. Es un imperativo, pues, que directivos y la comunidad médica en general, comiencen a adquirir conciencia, conocimientos y experiencias para garantizar la utilización óptima de esta tecnología.

Desafíos en el empleo de los medicamentos huérfanos

Las enfermedades raras son aquellas que tienen baja prevalencia y que, por lo tanto, el desarrollo de medicamentos para tratarlas no es rentable para las empresas farmacéuticas debido a la baja demanda. A pesar de que ya se cuenta con diferentes políticas públicas alrededor del mundo para incentivar a las industrias farmacéuticas a investigar estos medicamentos, conocidos como medicamentos huérfanos, su desarrollo conlleva muchas dificultades en las evaluaciones clínicas y el precio final para el público es muy elevado. Si bien en años recientes se ha planteado el uso de tecnología de impresión en 3D para producir estos medicamentos o incluso recurrir a otros medicamentos previamente aprobados para tratar enfermedades raras, existe un historial de mal uso de las legislaciones por parte de las empresas con el fin de generar beneficios comerciales, por lo que estas políticas deben reforzarse para que cumplan su propósito; ayudar a una población muy vulnerable. El objetivo del presente texto es exponer los resultados de una revisión documental sobre el panorama científico y sociopolítico en el que se encuentra el problema de las enfermedades raras y los medicamentos huérfanos, así como las posibles soluciones que se están desplegando para abordarlo. Deriva de un estudio que se desarrolla en el momento actual en la Universidad Autónoma Metropolitana, de Ciudad de México.

The strange illnesses are those that have low prevalence and that, therefore, the development of medications to treat them is not profitable for the pharmaceutical companies due to the drop demands. Although it is already counted with different political public around the world to motivate to the pharmaceutical industries to investigate these medications, well-known as orphan medications, their development bears many difficulties in the clinical evaluations and the final price for the public it is very high. Although in recent years he/she has thought about the use of impression technology in 3D to produce these medications or even to appeal to other medications previously approved to treat strange illnesses, a record of wrong use of the legislations exists on the part of the companies with the purpose of generating commercial benefits, for what these politicians should be reinforced so that they complete its purpose; to help a very vulnerable population. The objective of the present text is to expose the results of a documental revision on the scientific and sociopolitical panorama in which is the problem of the strange illnesses and the orphan medications, as well as the possible solutions that they are spreading to approach it. It derives of a study that is developed in the current moment in the Metropolitan Autonomous University, of Mexico City.

Biomateriales y tecnologías de impresión 3D en entrenamiento quirúrgico en otorrinolaringología: una revisión

La tecnología de fabricación aditiva o impresión 3D se ha posicionado como una herramienta transversal y de uso creciente en el mundo productivo y científico que ha otorgado la posibilidad de diseñar y crear elementos y modelos de diversa complejidad. En el área biomédica ha presentado un aumento significativo de sus aplicaciones a través del tiempo, actualmente teniendo relevancia en ámbitos como el planeamiento quirúrgico, la creación de prótesis, modelos anatómicos para educación y entrenamiento quirúrgico. Actualmente existen diversas dificultades que limitan la formación quirúrgica, especialmente en ciertas áreas de la otorrinolaringología como la cirugía de oído. El objetivo de la presente revisión narrativa fue actualizar los usos de la tecnología de impresión 3D para la creación de modelos para entrenamiento quirúrgico en otorrinolaringología, destacando sus potenciales usos en otología, rinología, cirugía de base de cráneo y vía aérea.

Additive manufacturing technology or 3D printing has positioned itself as a cross-cutting tool of increasing use in the productive and scientific world that has given the possibility of designing and creating different elements and models of varying complexity. In the biomedical area, it has presented a significant increase in its applications over time, currently having relevance in areas such as surgical planning, the creation of prostheses, anatomical models for education and surgical training. Currently there are various difficulties that limit surgical training, especially in certain areas of otorhinolaryngology such as ear surgery. The objective of this narrative review was to update the uses of 3D printing technology for the creation of models for surgical training in otorhinolaryngology, highlighting its potential uses in otology, rhinology, skull base and airway surgery.

Uso de biomodelos impresos en 3D para la planificación preoperatoria de artroplastia total de cadera luego de fractura acetabular: reporte de un caso / 3D printed biomodels for preoperative planning of total hip arthroplasty following an acetabular fracture: a case report

Introducción. Las fracturas de acetábulo constituyen un reto para los ortopedistas por la dificultad de su tratamiento y las complicaciones asociadas.Presentación del caso. Hombre de 53 años que ingresó al servicio de urgencias de un hospital del tercer nivel de atención por policontusión en tórax y pelvis causada por un accidente de tránsito. Presentó dolor en tórax y cadera, y no se identificó lesión ósea, por lo que se dio el alta a las 48 horas. Siete días después, el paciente asistió al servicio de urgencias por dolor en la cadera izquierda y limitación para caminar. En los exámenes imagenológicos, se evidenció fractura de acetábulo izquierdo, pero fue operado luego de dos meses debido a dificultades económicas y del aseguramiento en salud. Se realizó reducción abierta más fijación interna y relleno con injerto de cresta ilíaca, y artroplastia total de cadera (ATC). A los seis meses, el paciente presentó capacidad de ambulación limitada y dolor en la cadera izquierda. Luego de los exámenes físico e imagenológico, se diagnosticó deformación severa del acetábulo izquierdo con migración posterosuperior de la cabeza femoral, necrosis de la cabeza femoral completa y defecto óseo posterosuperior de acetábulo (tipo IIIB según clasificación de Paprosky), por lo que se realizó ATC asistida por biomodelos 3D. El paciente presentó una recuperación óptima. Conclusión. Utilizar biomodelos 3D impresos optimiza la planificación preoperatoria, ya que permite reconocer la lesión, plantear el abordaje más adecuado, elegir los mejores implantes y disminuir el tiempo de operación, el sangrado y las complicaciones

Introduction: Acetabulum fractures are a challenge for orthopedic surgeons due to the difficulty of their treatment and associated complications. Case presentation: A 53-year-old man was admitted to the emergency department of a tertiary care hospital due to multiple trauma to the chest and pelvis following a traffic accident. He presented with chest and hip pain, but no bone lesion was identified, so he was discharged after 48 hours. Seven days later, the patient attended the emergency department again due to pain in the left hip and limited walking. Imaging tests showed a fracture of the left acetabulum, but he was operated on only after two months owing to economic and health insurance difficulties. Open reduction internal fixation and filling with iliac crest graft and total hip arthroplasty (THA) were performed. After six months, the patient presented limited ambulation capacity and pain in the left hip. Upon physical and imaging examinations, severe deformity of the left acetabulum with posterosuperior migration of the femoral head, necrosis of the entire femoral head, and posterosuperior bone defect of the acetabulum (type IIIB according to Paprosky's classification) were diagnosed, so 3D biomodel-assisted THA was performed. The patient had an optimal recovery.Conclusion: The use of 3D printed biomodels optimizes preoperative planning, as it allows identifying the lesion, planning the most appropriate approach, choosing the best implants, and reducing operating time, bleeding and complications

Aplicación clínica de la Impresión 3D en el manejo de fracturas abiertas de tibia: Nuevas fronteras en Traumatología. Estudio experimental / Clinical application of 3D Printing in open tibial fractures management: New frontiers of Orthopaedics. An experimental study

La Impresión 3D es una tecnología emergente utilizada cada vez más en medicina. En los países en vías de desarrollo, donde las fracturas por motocicletas y automóviles se encuentran en aumento, la disponibilidad de fijadores externos para el manejo de fracturas abiertas es un problema frecuente. La impresión 3D puede ser una alternativa económica e igualmente confiable a los dispositivos tradicionales elaborados con acero o titanio. El objetivo de este trabajo es mostrar la experiencia con el uso de Impresión 3D y su aplicación en el manejo clínico de fracturas abiertas diafisiarias de tibia. Se realizó un estudio pre-experimental y prospectivo. Se incluyeron 14 pacientes con fracturas de tibia AO/ASIF 42A, 42B y 42C tratados con un fijador externo con rótulas elaboradas con Impresión 3D como medida de Control de Daños en Ortopedia desde su ingreso hasta su resolución definitiva. Todos los pacientes fueron de sexo masculino, con un promedio de edad 23,16 años con 50% entre 20-23 años. Las fracturas fueron 42,85% tipo 42A, 37,71% 42B y 21,42% 42C. El 78,57% de las fracturas fueron ocasionadas por motocicletas: 57,14% grado II según Gustilo y Anderson, un 28,57% grado III y 14,28% grado I. El 37,71% eran politraumatizados. Ninguno de los pacientes presentó complicaciones como pérdida de la reducción, aflojamiento de las rótulas, ruptura o fatiga de las rótulas ni fatiga de la barra. La impresión 3D demostró ser una herramienta y alternativa útil en el manejo agudo de fracturas abiertas diafisiarias de tibia(AU)

3D Printing is an emerging technology used more and more in medicine. In developing countries, where motorcycle and automobile fractures are on the rise, the availability of external fixators for the management of open fractures is a frequent problem. 3D printing can be a cheap and equally reliable alternative to traditional devices made of steel or titanium. The objective of this work is to show the experience with the use of 3D Printing and its application in the clinical management of open diaphyseal fractures of the tibia. A pre-experimental and prospective study was made. 14 patients with AO/ASIF tibia fractures 42A, 42B and 42C treated with an external fixator with 3D-printed ball-caps as a Damage Control measure in Orthopedics from admission to final resolution were included. All patients were male, with an average age of 23,16 years, 50% between 20-23 years. The fractures were 42,85% type 42A, 37,71% 42B and 21,42% 42C. 78,57% of the fractures were caused by motorcycles: 57,14% grade II according to Gustilo and Anderson, 28,57% grade III and 14.28% grade I. 37,71% were polytraumatized. None of the patients had complications such as loss of reduction, loosening of the patellas, rupture or fatigue of the patellas, or rod fatigue. 3D printing proved to be a useful tool and alternative in the acute management of open diaphyseal fractures of the tibia(AU)

Técnica de clonación 3D aplicada en planificación quirúrgica para craneosinostosis sagital en Latinoamérica-Perú: reporte de caso

La craneosinostosis sagital es el cierre prematuro de la sutura sagital, ocasionando alteraciones funcionales y estructurales. El tratamiento es quirúrgico, y actualmente se cuenta con diversas técnicas, las cuales requieren de una planificación y entrenamiento para lograr óptimos resultados. Se presenta el caso de un varón de 1 año presenta crecimiento anteroposterior anormal del cráneo, indicándose tomografía cerebral sin contraste evidenciando una sinostosis sagital. Se realiza la planificación quirúrgica de la técnica a desarrollar mediante modelo 3D personalizado a escala real. Paciente cursa con buena evolución y es dado de alta. Finalmente, la tecnología de clonación 3D esencial para la educación y desarrollo neuroquirúrgico permitiendo acceder a modelos táctiles de alta precisión y bajo costo que mejoran la calidad del manejo de craneosinostosis.

Sagittal craniosynostosis is the premature closure of the sagittal suture, causing functional and structural alterations. The treatment is surgical, and there are currently various techniques, which require planning and training to achieve optimal results. We present the case of a 1-year-old male with abnormal anteroposterior growth of the skull, indicating brain tomography without contrast, showing sagittal synostosis. Surgical planning of the technique to be developed is carried out using a real-scale personalized 3D model. The patient progresses well and is discharged. Finally, essential 3D cloning technology for neurosurgical education and development allows access to high-precision, low-cost tactile models that improve the quality of craniosynostosis management.

Dimensional Accuracy Comparison of Physical Models Generated by Digital Impression/3D-Printing or Analog Impression/Plaster Methods

ABSTRACT: This study aimed to compare the trueness and precision of physical models manufactured chairside (intraoral scanner and 3D printed) or by plaster models obtained using impression with alginate or addition silicone. A full- arch stainless steel die was impressed to obtain ten physical models for each group. The models were measured in a stereomicroscope, considering four linear distances. To assess the precision accuracy, an analysis of the measurement variability was carried out, identified by the coefficients of variation and by the Levene's test to compare the groups. To analyze trueness, the data average was subtracted from the database and compared considering alpha as 5 %. Considering precision, the higher dispersion of data occurred in the models obtained with silicone impression. And for trueness, Kruskal Wallis and Dunn tests results did not indicate differences between the groups in the anteroposterior linear distances (p> 0.05). Only in anterior transverse distance obtained through TRIOS (0.31 mm), it presented lower accuracy compared to the models from silicone impression (0.13 mm); however, at transverse posterior distance, the models from silicone impression showed the lowest accuracy (p 0.05). The physical dental models obtained by digital and analog workflows showed acceptable dimensional accuracy expressed by high precision and trueness. There is no difference between the evaluated intraoral scanner systems and the impression materials for the full-arch impression.

RESUMEN: Este estudio tuvo como objetivo comparar la veracidad y precisión de modelos físicos fabricados en la clínica dental (escáner intraoral e impreso en 3D) o por modelos de yeso obtenidos mediante impresión con alginato o silicona de adición. Una matriz de acero inoxidable de arco completo fue impresa para obtener diez modelos físicos para cada grupo. Los modelos se midieron en un estereomicroscopio, considerando cuatro distancias lineales. Se realizó un análisis de la variabilidad de la medida para evaluar la precisión, identificada por los coeficientes de variación y por la prueba de Levene para comparar los grupos. Para analizar la veracidad, el promedio de los datos se restó de la base de datos y se comparó considerando alfa como 5 %. Considerando la precisión, la mayor dispersión de datos ocurrió en los modelos obtenidos con impresión de silicona. Y para la veracidad, los resultados de las pruebas de Kruskal Wallis y Dunn no indicaron diferencias entre los grupos en las distancias lineales anteroposteriores (p> 0,05). Solo en la distancia transversal anterior obtenida mediante TRIOS (0,31 mm) presentó menor precisión en comparación con los modelos de impresión de silicona (0,13 mm); sin embargo, la distancia transversal posterior, los modelos de impresión de silicona mostraron la menor precisión (p 0,05). Los modelos dentales físicos obtenidos mediante flujos de trabajo digitales y analógicos mostraron una precisión dimensional aceptable expresada por alta precisión y veracidad. No se observó diferencia entre los sistemas de escáner intraoral evaluados y los materiales de impresión para la impresión de arco completa.

Reconstrucción de Fracturas Orbitarias Utilizando Tecnología Digital Tridimensional: Una forma de Optimizar Resultados

RESUMEN: La reconstrucción de las paredes orbitarias fracturadas es compleja debido a la gran cantidad de parámetros volumétricos que posee. Una restitución inadecuada de ellas habitualmente está asociada a secuelas postquirúrgicas en el paciente. El contar con herramientas que optimicen la restitución de la forma anatómica de la órbita en su reconstrucción es de vital importancia, y la utilización de nuevas tecnologías ha permitido mejorar los resultados quirúrgicos, tanto anatómicos como funcionales. El objetivo de este artículo es mostrar dos herramientas quirúrgicas que permiten optimizar los resultados terapéuticos en pacientes con fractura de órbita, que son el modelo estereolitográfico con imagen en espejo y la tomografía computada intraoperatoria. Se presentan las características de estas herramientas, su utilización en tres casos de pacientes con fractura orbitaria y los resultados obtenidos en el post operatorio.

ABSTRACT: The reconstruction of fractured orbital walls is complex due to the many volumetric parameters involved. An inadequate restitution of these walls may be associated with postsurgical sequelae in the patient. Is vitally important to count with tools that optimize the restitution of the orbit's anatomic shape during its reconstruction, and the use of new technologies has allowed the improvement of the surgical results, both anatomical and functional. The aim of this article is to show two surgical tools that allow to optimize the therapeutic results in patients with orbital fracture, which are stereolithographic models with mirror image technique, and intraoperative computed tomography. Their characteristics, their use in three cases of patients with orbital fractures, and the postoperative results are shown.

Focus on periodontal engineering by 3D printing technology ­ a systematic review / Enfoque en la ingeniería periodontal mediante la tecnología de impresión 3D: una revisión sistemática

Three-dimensional (3D) bioprinting of cells is an emerging area of research but has not been explored yet in the context of periodontal tissue engineering. Objetive: This study reports on the optimization of the 3D bioprinting scaffolds and tissues used that could be applied clinically to seniors for the regenerative purpose to meet individual patient treatment needs. Material and Methods: We methodically explored the printability of various tissues (dentin pulp stem/progenitor cells, periodontal ligament stem/progenitor cells, alveolar bone stem/progenitor cells, advanced platelet-rich fibrin and injected platelet-rich fibrin) and scaffolds using 3D printers pertaining only to periodontal defects. The influence of different printing parameters with the help of scaffold to promote periodontal regeneration and to replace the lost structure has been evaluated. Results: This systematic evaluation enabled the selection of the most suited printing conditions for achieving high printing resolution, dimensional stability, and cell viability for 3D bioprinting of periodontal ligament cells. Conclusion: The optimized bioprinting system is the first step towards the reproducible manufacturing of cell laden, space maintaining scaffolds for the treatment of periodontal lesions.

La bioimpresión tridimensional (3D) de células es un área emergente de investigación, pero aún no se ha explorado en el contexto de la ingeniería de tejidos periodontales. Objetivo: Este estudio informa sobre la optimización de los tejidos y andamios de bioimpresión 3D utilizados que podrían aplicarse a personas mayores en el entorno clínico con fines regenerativos para satisfacer las necesidades de tratamiento de cada paciente. Material y Métodos: Exploramos metódicamente la capacidad de impresión de varios tejidos (células madre / progenitoras de la pulpa de dentina, células madre / progenitoras del ligamento periodontal, células madre / progenitoras de hueso alveolar, fibrina rica en plaquetas avanzada y fibrina rica en plaquetas inyectada) y andamios utilizando impresoras 3D que pertenecen solo a defectos periodontales. Se ha evaluado la influencia de diferentes parámetros de impresión con la ayuda de andamios para promover la regeneración periodontal y reemplazar la estructura perdida. Resultados: Esta evaluación sistemática permitió la selección de las condiciones de impresión más adecuadas para lograr una alta resolución de impresión, estabilidad dimensional y viabilidad celular para la bioimpresión 3D de células del ligamento periodontal. Conclusión: El sistema de bioimpresión optimizado es el primer paso hacia la fabricación reproducible de andamios de mantenimiento de espacio cargados de células para el tratamiento de lesiones periodontales

Aplicaciones actuales de la impresión cardiaca en 3D / Current applications of cardiac 3D printing

Resumen En esta revisión se abordan las diversas aplicaciones actuales de la impresión tridimensional en enfermedades cardiovasculares, sus limitaciones y dirección a futuro. Se enfatiza en el área de educación, en la cual ha tenido impacto significativo en la experiencia del paciente y del médico, además de beneficios éticos con respecto a la comparación con el uso de cadáveres o modelos animales; también, en el área de planificación quirúrgica donde se optimiza el proceso operatorio y se dan mejoras en los resultados; seguidamente, se explica el área de impresión cardiaca personalizada, que se ha implementado especialmente en casos de anomalías cardiacas congénitas debido a que son muy heterogéneas entre los pacientes y esto permite un estudio individualizado de las mismas con el fin de buscar tratamientos óptimos a mediano y largo plazo. Finalmente se profundiza sobre bioimpresión, la cual constituye el campo con mayor potencial y se ha desarrollado alrededor del reemplazo de estructuras cardiacas como válvulas, investigación de efectos terapéuticos de fármacos y colocación de células con funciones regenerativas. Se concluye lo promisoria que es la impresión cardiaca tridimensional y los múltiples beneficios que puede brindarle a la comunidad médica y a los pacientes.

Abstract For this review the current applications and uses of three-dimensional printing will be studied in cardiovascular diseases, as well as its limitations and future directions. Regarding the education field, it has had a significant impact on the experience of physicians as well as patients, furthermore considering the ethical benefits with regards to the comparison of the use of cadaveric or animal models. Advantages may also be contemplated when discussing surgical planning, where this technology optimizes the surgical process and provides better results. Moreover, patient specific three- dimensional cardiac printing has been applied in cases of congenital heart abnormalities due to its variability among patients, where these models allow for an individual study in search of optimal treatments in the medium and long term. Finally, bioprinting is studied, which constitutes the most promising field, and has developed around the replacement of cardiac structures, such as valves, investigation on therapeutic effects of drugs and cell placement with regenerative functions. In conclusion, the optimistic and favorable future of this technology can be presumed, alongside its multiple benefits that could contribute to the medical community and to the patients.

Impresión 3D de rara patología congénita de aorta y vasos supraaórticos / 3-Dimensional impression of a rare congenital disease of aortic and supra-aortic vessels

Resumen El divertículo de Kommerell es una anomalía de muy baja incidencia y prevalencia en la edad pediátrica. Se reporta el caso de un paciente de 11 años de edad, con diagnóstico de divertículo de Kommerell con arco aórtico derecho y origen anómalo de arteria subclavia izquierda desde la rama pulmonar izquierda a través de conducto arterioso persistente. Dado que es una anomalía cardiovascular compleja se decidió realizar un modelo impreso en 3 D, el cual proporcionó una mejor comprensión de su distribución espacial, tamaño y forma real, como si fuera una pieza de anatomía patológica. Este modelo ayudó en la toma de decisiones, planificación y seguridad de la ejecución de una posible cirugía cardiaca. Este es el primer reporte de caso de este tipo de anomalía, así como el primer prototipo cardíaco impreso en modo tridimensional realizado en Perú para el tratamiento de la misma.

Abstract Kommerell's diverticulum is an anomaly of very low incidence and prevalence in paediatrics. A case is presented of an 11 year-old patient with a diagnosis of Kommerell's diverticulum with a right aortic arch and a left subclavian artery of anomalous origin from the pulmonary branch through a patent ductus arteriosus. Given that this was a complex cardiovascular anomaly, it was decided to make a print model in 3-D. This provided a better understanding of its spatial distribution, size, and real shape, as it was a histopathology piece. This model helped in taking planning and safety decisions on any possible cardiac surgery. This is the first report of a case of this type of anomaly, as well as the first prototype of a cardiac print in 3-dimensional mode, performed in Peru.

Use of cone beam computed tomography, a desktop 3D printer and freeware for manufacturing craniofacial bone prostheses: a pilot study / Utilización de la tomografía cone-beam para la confección de protesis óseas craniofaciales por impresora 3D de escritorio usando programas libres: un estudio piloto

The aim of this study was to reconstruct missing bone parts using cone beam computed tomography (CBCT), freeware and a desktop 3D printer. Materials and Methods: A human skull was used and osteotomies were performed in the frontal process of the zygomatic bone, zygomatic process of the temporal bone and part of the parietal bone. The 3D image was then obtained CBCT and the DICOM file was transformed into STL and exported using InVesalius software. Missing bone parts were modeled by overlapping with OrtogOnBlender software for later printing using a desktop 3D printer. Result: The obtained prostheses had very good adaptation to the missing bone parts. Conclusion: It is feasible to make bone prostheses by 3D printing using low-cost desktop printers, as well as the use of free open-source software programs through CBCT.

El objetivo de este estudio fue el de reconstruir partes óseas faltantes usando tomografía computarizada de haz cónico, programas de licencia libre e impresora 3D de escritorio. Materiales and Métodos:Se utilizó un cráneo humano y se le realizó osteotomías en la apófisis frontal del hueso cigomático, apófisis cigomática del temporal y parte del parietal. Seguidamente se obtuvo la imagen en 3D por medio de la tomografía cone-beam y se exportó el formato DICOM para STL usando el programa libre InVesalius. Se modelaron las partes óseas faltantes por superposición con el programa libre OrtogOnBlender para su posterior impresión utilizando una impresora 3D de escritorio. Resultados: Las prótesis obtenidas tuvieron muy buena adaptación en las partes óseas faltantes. Conclusión:Es factible confeccionar prótesis óseas por impresión 3D utilizando impresoras de escritorio de bajo costo, así como la utilización de programas libres de código abierto a través de la tomografía cone-beam.

Evaluación del Error Dimensional en la Reproducción Tridimensional de una Mandíbula Humana Disecada Mediante Prototipado Rápido de Modelado por Deposición Fundida / Evaluation of the Dimensional Error in the Three-Dimensional Reproduction of a Dissected Human Jaw by Rapid Prototyping of Molten Deposition Modeling

RESUMEN: Las técnicas de prototipado rápido se están utilizando de forma masiva en distintas áreas médicas, siendo de gran utilidad para el manejo preoperatorio y para el ahorro de tiempo clínico en diversos procedimientos quirúrgicos. El propósito de este trabajo fue fabricar un biomodelo mediante impresión 3D utilizando la técnica de modelado por deposición fundida, corroborando que fuese una réplica fiel de una mandíbula humana disecada. Se generó un modelo 3D a partir de la adquisición volumétrica con CBCT de una mandíbula con marcadores craneométricos de referencia y se imprimió utilizando técnica de modelado por deposición fundida. La comparación de ambas mandíbulas se realizó con la medición de las distancias entre los distintos puntos craneométricos, de forma homóloga. No hubo diferencia estadística para los resultados de la comparación entre ambas estructuras, presentando un error dimensional promedio de 0,16 ± 0,11. El modelo obtenido corresponde a una réplica fidedigna de la mandíbula original, permitiendo validar la técnica para posteriores fines clínicos.

ABSTRACT: Rapid prototyping techniques are widely used in different medical areas, being useful for preoperative management and saving clinical time in various surgical procedures. The purpose of this work was the manufacture of a biomodel by the means of 3D printing using the fused deposition modeling technique, proving that it was a faithful replica of a dissected human jaw. A 3D model was generated from the volumetric acquisition with CBCT of a mandible with craniometric reference markers and was printed using fused deposition modeling technique. The comparison of both jaws was made with the measurement of the distances between the different craniometric points, in a homologous way. There was no statistical difference for the results of the comparison between both structures, obtaining an average dimensional error of 0.16 ± 0.11. The manufactured model corresponds to a reliable replica of the original jaw, allowing validation of the technique for later clinical purposes.

Impacto funcional y psicosocial del uso de prótesis de bajo costo en impresión 3D en amputado unilateral de antebrazo: estudio de un caso / Functional and psychosocial impact of the use of low cost 3D prosthesis in a subject with unilateral forearm amputation: case report

Introducción: Los pacientes que presentan una amputación a nivel transradial cuentan con oferta reducida de dispositivos protésicos (gancho y mano cosmética). Postulamos que disponer de nuevos sistemas protésicos 3D de bajo costo y la experiencia de su uso, permitirá aumentar las opciones para mejorar funcionalidad, actividad y participación. Objetivo: Evaluar el impacto funcional y psicosocial del uso de mano protésica manufacturada con impresión 3D. Método: Se seleccionó un paciente Teletón con amputación transradial de antebrazo izquierdo nivel tercio medio, 15 años de edad, con consentimiento informado. Se tomó molde en yeso y confeccionó prótesis 3D fabricada en acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y ácido poli-láctico (PLA); el pulgar tiene dos articulaciones y los demás dedos tres articulaciones. La prótesis la constituyen también el antebrazo y muñeca. El usuario recibió cuatro sesiones de entrenamiento con la prótesis en el lapso de un mes. Las evaluaciones con pauta de funcionalidad de mano Bilan 400 points modificada, índice funcional de las extremidades superiores (UEFI) y escala del impacto psicosocial de la asistencia tecnológica (PIADS), se aplicaron previo al ingreso, a tres y once meses de seguimiento. Resultados: La funcionalidad de mano mostró un incremento de alrededor de 30% con ambos instrumentos. En medición PIADS, competencia, autoestima y adaptabilidad, variaron de ningún efecto de la asistencia tecnológica, hasta el máximo de 3 puntos para adaptabilidad en el seguimiento a 11 meses. Conclusión: Este estudio de caso destaca potenciales beneficios del uso de prótesis de extremidad superior en el desempeño funcional y calidad de vida.

Introduction: The range of prosthetic devices (hooks and cosmetic hands) is limited for transradial amputation patients. Having new low-cost 3D prosthetic systems available, as well as experience on how to use them, will increase the options for better functionality, activity and participation. Objective: To assess functional and psychosocial impact of the use of 3D printed prosthetic hand. Method: A 15 year-old Teleton patient was selected with a middle third transradial amputation of the left forearm; informed consent was obtained. A plaster mold was taken and a 3D prosthesis was made using acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA); the thumb had two articulations and the other fingers had three articulations. The prosthesis comprised also forearm and wrist. The user attended four prosthetic training sessions in a month. Modified Bilan 400 points scale for hand functionality, upper extremity functional index (UEFI) and the psychosocial impact of assistive devices scale (PIADS) were applied before admittance, and then at three and eleven months of follow up. Results: Hand functionality showed an increase of approximately 30% with both measuring instruments. In case of PIADS, competence, self-esteem and adaptability varied, from no effect of technology assistance, to the maximum of 3 points in adaptability at the eleven-month follow up. Conclusion: This case study highlights potential benefits of using upper limb 3D prosthesis on daily functional performance and quality of life.

Uso de un JIG de verificación para determinar la posición de los implantes dentales en modelos impresos en 3D / Correcting the implant position in 3D printed models by means of verification JIG / JIG de verificação para determinar a posição de implantes dentários em modelos impressos em 3D

Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar el uso de un jig de verificación para corregir la posición de los implantes dentales en un modelo impreso en 3D y comparar su precisión con los modelos dentales obte-nidos por impresión convencional. Materiales y Métodos: Se instalaron tres implantes dentales en un modelo maxilar dentado parcial y se obtuvieron moldes dentales (n = 10) mediante impresiones convencionales y digi-tales. Se usó una plantilla de verificación para determinar la posición del implante en el modelo impreso en 3D y su precisión se comparó con el molde convencional. Resultados: Los datos se analizaron mediante ANOVA y prueba post hoc a un nivel de significancia de p ≤ 0.05. Se encontró un error de medición estadísticamente mayor (p≤ 0.05) para los modelos impresos en 3D en comparación con los modelos convencionales, con una diferencia media de 47 µm. Conclusión: El uso de un jig de verificación para colocar implantes dentales en un modelo impreso en 3D mostró mayores discrepancias en comparación con las impresiones convencionales.

Objective: The purpose of this study was to assess the use of a verification jig to correct the position of den-tal implants in a 3D printed model and to compare its accuracy with dental casts obtained by conventional impression. Materials and Methods: Three dental implants were installed in a partial dentate maxillary model and dental casts (n=10) were obtained by conventional and digital impressions. A verification jig was used to determine the implant position into the 3D printed model and its accuracy was compared with conventional cast. Results: Data were analyzed by within ANOVA and post hoc test at a significance level of p ≤ 0.05. A statistically higher measurement error (p≤ 0.05) was found for 3D printed models in comparison with conven-tional models, with a mean difference of 47µm. Conclusion: The use of verification jig for positioning dental implants in a 3D printed model

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar o uso de um jig de verificação para corrigir a posição dos implan-tes dentários em um modelo impresso em 3D, e comparar sua precisão com os modelos dentários obtidos pela impressão convencional. Materiais e Métodos: Três implantes dentários foram instalados em um modelo maxilar parcialmente dentado e os moldes dentários (n = 10) foram obtidos por impressões convencionais e digitais. Um modelo de verificação foi usado para determinar a posição do implante no modelo impresso em 3D e sua precisão foi comparada com o molde convencional. Resultados: Os dados foram analisados por ANOVA e teste post hoc com nível de significância de p ≤ 0,05. Foi encontrado um erro de medição estatistica-mente maior (p≤ 0,05) para os modelos impressos em 3D em comparação aos modelos convencionais, com uma diferença média de 47 µm. Conclusão: O uso de um jig de verificação para colocação de implantes dentários em um modelo impresso em 3D mostrou maiores discrepâncias em relação às impressões conven-cionais.

Evaluation of the Accuracy of Conventional and Digital Methods of Obtaining Dental Impressions / Evaluación de la Exactitud de los Métodos Convencionales y Digitales de la Obtención de Impresiones Dentales

ABSTRACT: The aim of this study was to carry out a literature review on the accuracy of conventional and digital dental impression methods, as well as present the various three-dimensional intraoral scanning systems. A bibliographic search was carried out in PUBMED's main health database, in which works published between 2008 and 2018 were collected. Laboratory studies, case reports and systematic reviews were included, addressing topics that deal with conventional digital materials, impression and precision. Articles that did not evaluate impression materials, their behavior and techniques to obtain a good impression of oral structures were excluded. Through a review in the literature, obtained the following findings: the most critical stage in macking a dental prothesis is to take the dental impression. The conventional technique of impression consists of obtaining a negative copy of the intra-oral situation that will be poured into gypsum, obtaining a positive copy, on which the work will be carried out. Digital scanning systems were not superior to conventional moldings when comparing fidelity, accuracy and detail reproduction; in contrast, they were superior to conventional impression when considering clinical chair time, patient and operator preference, and patient comfort.

RESUMEN: El objetivo de este estudio consistió en realizar una revisión bibliográfica sobre la precisión de los métodos de moldeo dental convencionales y digitales, así como presentar los diversos sistemas de escaneo intraoral tridimensionales. Se realizó una búsqueda bibliográfica en la base de datos de salud principal de PUBMED en la cual se recopilaron trabajos publicados entre 2008 y 2018. Se incluyeron estudios de laboratorio, informes de casos y revisiones sistemáticas, abordando temas que tratan con materiales digitales convencionales, moldeo y precisión. Se excluyeron los artículos que no evaluaron los materiales de moldeo, su comportamiento y técnicas para obtener una buena impresión de las estructuras orales. A través de una revisión exhaustiva en la literatura, obtuvimos los siguientes hallazgos: el paso más crítico en la preparación de una pieza protésica es la impresión de la preparación. La técnica convencional de moldeo consiste en obtener una copia negativa de la situación intraoral que se verterá en el yeso, obteniendo una copia positiva, sobre la cual se realizará el trabajo. Resulta que los sistemas de escaneo digital no fueron superiores a las molduras convencionales al comparar la fidelidad, precisión y reproducción de detalles; en cambio, fueron superiores a las molduras convencionales al considerar el tiempo de trabajo clínico, la preferencia del paciente y del operador y la comodidad del paciente.

Modelos anatómicos personalizados impresos en 3D como herramientas para el aprendizaje y la preparación de intervenciones / Custom 3D printed anatomical models as tools for learning and preparation of Interventions / Modelos anatômicos personalizados impressos em 3D como ferramentas para aprendizagem e preparação de intervenções

Objetivo: presentar un método de desarrollo basado en dos casos de modelos anatómicos personalizados impresos en 3D, el\r\nprimero una arteria cerebral y el segundo una estructura ósea del húmero humano, a fin de ejemplificar el uso de herramientas\r\nde visualización tridimensionales para planificar intervenciones quirúrgicas. Método: se seleccionaron imágenes médicas de\r\ntomografías computarizadas o imágenes de resonancia magnética de pacientes anónimos y la sección específica del órgano se\r\nsegmentó con el software 3D Slicer. El modelo se convirtió en mallas poligonales en tres dimensiones, se optimizó y se imprimió\r\nen 3D. La morfología del órgano representada en el modelo anatómico se validó con especialistas para determinar si son oportunas\r\npara planificar procedimientos médicos. Resultados: diversos modelos anatómicos de los mismos casos se elaboraron en dos laboratorios de fabricación digital, uno en la Universidad El Bosque y otro en el FabLab Valencia, con diferentes variables en su\r\nproceso técnico y características, dada la dificultad de morfologías y delicadeza de las estructuras presentes en el cuerpo humano.\r\nConclusiones: con el método presentado sí es posible realizar modelos anatómicos personalizados en 3D para visualizar y simular\r\nestructuras anatómicas de pacientes útiles en la planeación de cirugías y la enseñanza de anatomía, que podrían mejorar el éxito\r\nen las intervenciones y el entrenamiento de profesionales en áreas de la salud.

Objective: To present a method of development based on\r\ntwo cases of custom anatomical models printed in 3D; the\r\nfirst one a cerebral artery and the second a bone structure\r\nof the human humerus, to exemplify the use of three-dimensional\r\nvisualization tools to perform planning of surgical\r\noperations. Method: It consisted of: a) Searching CT or MRI\r\nimages of anonymous patients, b) Segmenting with the 3D\r\nSlicer software the specific section of the organ, c) Converting\r\nthe model into polygonal meshes in three dimensions, d)\r\nOptimizing and printing in 3D, e) Validating with specialists\r\nthe organ morphology to determine if they are pertinent to\r\nplanning medical procedures. Results: Models were made in\r\ntwo different manufacturing laboratories; El Bosque University\r\nand FabLab in Valencia, with various anatomical models\r\nmanufactured of the same case with different variables in their\r\nprocess and characteristics given the difficulty of morphologies\r\nand delicacy of the structures present in the human body.\r\nConclusion: The method presented does provide useful results\r\nas an example for the planning of surgeries and anatomy\r\nteaching of anatomical structures in different scenarios that\r\ncould improve the success in interventions and the training of\r\nprofessionals in health areas.

Objetivo: apresentar um método de desenvolvimento de\r\nmodelos anatômicos personalizados em 3D para exemplificar\r\no uso de ferramentas de visualização para realizar planificação\r\nde operações cirúrgicas. Realizaram-se dois modelos como\r\nexemplo; o primeiro uma artéria cerebral e o segundo uma\r\nestrutura óssea do úmero humano. Método: o método de\r\ntrabalho consistiu em a) Buscar imagens médicas realizadas\r\ncom CT ou MRI de pacientes anônimos, b) Segmentar com o\r\nsoftware 3D Slicer a seção específica do órgão, c) Converter o\r\nmodelo em malhas poligonais em três dimensões, d) Otimizar\r\ne imprimir em 3D, e) Validar com especialistas a morfologia do\r\nórgão para determinar se são pertinentes para planejar procedimentos\r\nmédicos. Resultados: fabricou-se em dois laboratórios\r\nde fabricação diferentes, um na Universidad El Bosque e outro\r\nno FabLab Valencia, diversos modelos anatômicos do mesmo\r\ncaso com diferentes variáveis em seu processo e características\r\ndada a dificuldade de morfologias e delicadeza das estruturas\r\npresentes no corpo humano. Conclusão: o método apresentado\r\nproporciona resultados úteis para o planejamento de\r\ncirurgias e ensino de anatomia de estruturas anatômicas em\r\ndiferentes cenários que poderiam melhorar o êxito das intervenções\r\ne o treinamento de profissionais na área de saúde.

Caso Clínico: Uso de Biomodelos Tridimensionales para la Planificación Preoperatoria de Tumores Craneales Fronto - orbitarios / Case Report: Use of Tridimensional Biomodels for Surgical Planning in Fronto-orbital Bone Tumors

INTRODUCCIÓN: La impresión tridimensional de biomodelos ha demostrado en los últimos años ser de gran utilidad para el diagnóstico, tratamiento y planificación preoperatoria en prácticamente todas las especialidades quirúrgicas. En este reporte se presenta la experiencia inicial con el empleo de biomodelos tridimensionales, para la planificación pre quirúrgica de un paciente con displasia fibrosa fronto-orbitaria operado en Cuenca, Ecuador. CASO CLÍNICO: Paciente de sexo masculino de 11 años de edad que desde hace 4 años presentó una¿ masa frontal derecha dura, inmóvil, no dolorosa, de crecimiento progresivo, que produjo deformidad orbitaria con exoftalmia e hipotropia. La tomografía craneal demostró una lesión ósea de núcleo hipodenso, de 5 cm de diámetro mayor, con compromiso del techo de la órbita, porción lateral del seno paranasal frontal y extensión intracraneal extradural. EVOLUCIÓN: Para planificar la cirugía se elaboró un modelo óseo tridimensional que se usó para explicar al paciente y sus padres el objetivo del procedimiento y como se realizaría. El día de la intervención, se dibujaron las osteotomías y craneotomía en el modelo anatómico, plan que se aplicó exactamente en el paciente. El postoperatorio transcurrió sin novedades, la tomografía computarizada de control evidenció una resección completa de la lesión y una adecuada reconstrucción orbitaria. El paciente y sus familiares se mostraron muy satisfechos con las explicaciones dadas. CONCLUSIONES: La impresión 3D es una herramienta que cada vez gana más espacio en la docencia y también en la planificación quirúrgica pues permite disponer de modelos anatómicos muy precisos y simular el procedimiento operatorio, antes de realizar el procedimiento en el paciente real. (AU)

BACKGROUND: 3Dprinting of biomodels has shown in recent years to be very useful for diagnosis,treatmentandpreoperativeplanninginpracticallyall surgical specialties. Inthis reportispresentedthe initial experiencewiththeuseoftridimensionalbiomodels,forpre-surgicalplanninginapatientwithfronto-orbital fibrous dysplasia operated in Cuenca, Ecuador. CASE REPORT: An 11 years old boy presented with a 4-year history of a slow-growing, hard, non-mobile, painless rightfrontalmass which caused orbital deformity, proptosis, and hypotropia. Cranial Computer Tomography showed a 5 cm bone tumor with hypodense center compromising the orbital roof and the lateral aspect ofthe frontal paranasal sinus with intracranial extradural expansion. EVOLUTION: To design the surgery, a tridimensional bone model was elaborated and used to explain the patient and his parents the aim of the procedure and how it will be performed. The day of the intervention, the osteotomies and craniotomy were drawn on the anatomical model, plan that was exactly applied to the patient. The postoperative period was uneventful, control CT scan showed a complete resection of the lesion and an adequate orbital reconstruction. The patient and his relatives were very satisfied with the explanations given. CONCLUSIONS: 3D printing is a very useful surgical tool with wide applications in planning and education that allows simulate in very accurate biomodels an operative procedure before it was done in the actual patient(AU)

Making dentition model from negative dental impression in implant treatment / Fabricación de un modelo de dentición a partir de una impresión dental negativa para el tratamiento con implantes

In dental implant treatment or corrective surgery, a dental plaster model is produced to recognize the shape of the teeth. Understanding this dentition model is an important issue in prosthetic dentistry and craniomaxillofacial surgery. However, dental models are time consuming and costly to produce via traditional casting methods. We provide a method which makes dentition model from both a positive and a negative dental impression. Also we produce a system for making a digital dentition model using computed tomography (CT) data during the impression process. Additionally, the system allows the digital dentition model to be realized via a three-dimensional printer. The result simplifies production of the dentition model, since a physical model can be produced directly from an impression of the patient. Our system can simplify the dentition process and treatment intervention involved in making a dentition model. The digital model enables clinicians to manage the patient's cumulative data and to predict changes during the course of treatment.

En el tratamiento de implantes dentales, o cirugía correctiva, se produce un modelo de yeso dental para reconocer la forma de los dientes. La comprensión de este modelo de dentición es un tema importante en la odontología protésica y la cirugía craniomaxilofacial. Sin embargo, los modelos dentales con sumen tiempo y son costosos de producir a través de los métodos tradicionales de fundición. Proporcionamos un método que hace que el modelo de dentición sea tanto positivo como negativo. También proponemos un sistema para hacer un modelo de dentición digital utilizando datos de tomografía computarizada (TC) durante el proceso de impresión. Además, el sistema permite que el modelo de dentición digital se imprima a través de una impresora tridimensional. El resultado simplifica la producción del modelo de dentición, ya que un modelo físico puede ser producido directamente a partir de una impresión del paciente. Nuestro sistema puede simplificar el proceso de dentición y la intervención de tratamiento involucrados en la elaboración de un modelo de dentición. El modelo digital permite a los médicos manejar los datos acumulados del paciente y predecir los cambios durante el curso del tratamiento.