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.

Utility of 3d printing in orthopaedic: a systematic review

The use of 3-Dimensional (3D) printing in orthopaedics keeps pace with technical advancements. However, due to its novelty, few research have examined its application. Therefore, our study aimed to assess the utility of 3D printing in orthopaedics use. We conducted a systematic review study during the period of April-May. Article search was conducted in Google Scholar, National Center for Biotechnology Information, Clinical Key, Pubmed, and Science Direct. We included five publications with a total of 99 patients. Our findings indicate that the orthopaedic application and utilization of 3D printing technologies are expanding. Despite the relative paucity of evidence, these findings suggest the utility of 3D printing technology in a variety of intraoperative deformity correction applications.

El uso de la impresión tridimensional (3D) en ortopedia sigue el ritmo de los avances técnicos. Sin embargo, debido a su novedad, pocas investigaciones han examinado su aplicación. Por lo tanto, el estudio tuvo como objetivo evaluar la utilidad de la impresión 3D en el uso ortopédico. Se realizó un estudio de revisión sistemática durante el período de abril a mayo. La búsqueda de artículos se realizó en Google Scholar, National Center for Biotechnology Information, Clinical Key, Pubmed y Science Direct. Se incluyeron cinco publicaciones con un total de 99 pacientes. Nuestros hallazgos indican que actualmente se expanden la aplicación ortopédica y la utilización de las tecnologías de impresión 3D. A pesar de la relativa escasez de evidencia, estos hallazgos sugieren la utilidad de la tecnología de impresión 3D en una variedad de aplicaciones de corrección de las deformidades intraoperatorias.

Utilização da manufatura aditiva (impressão em 3d) no tratamento de osteossarcoma vertebral em cão submetido a vertebrectomia lombar: relato de caso

El osteosarcoma es una de las neoplasias óseas más comúnmente reportadas en medicina veterinaria, principalmente en perros de raza grande y gigante, siendo que la forma vertebral tiene importante escenario clínico presentando el 5% del total de reportes. Tiene un pronóstico desfavorable y un tiempo de supervivencia corto. La presentación clínica es variable y pueden observarse desde signos de dolor intenso hasta déficits neurológicos como resultado de la afectación medular progresiva. El diagnóstico puede realizarse mediante imágenes con radiografía o tomografía computarizada, y mediante análisis de laboratorio de citopatología o histopatología, siendo este último preferible para la clasificación del tumor. La resección parcial del tumor es una forma de tratamiento paliativo, indicada en algunos casos para aliviar temporalmente los signos clínicos relacionados con el dolor y los déficits neurológicos. Sin embargo, cuando hay posibilidad terapéutica, la escisión completa proporciona un mejor pronóstico y tiempo de supervivencia, principalmente cuando se asocia con quimioterapia o radioterapia. Mediante el procedimiento de la vertebrectomía, es necesaria la estabilización quirúrgica, que puede realizarse respetando los principios para la estabilización vertebral por traumatismo, siendo necesaria la colocación de un espaciador vertebral para evitar el colapso medular. Se han propu

Osteosarcoma is one of the most commonly reported bone neoplasms in veterinary medicine, especially in large and giant breed dogs, and the vertebral form has an important clinical scenario presenting 5% of the total reports. This has an unfavorable prognosis and a short survival time.  The clinical presentation is variable and signs of severe pain to neurological deficits can be observed as a result of progressive spinal cord involvement. The diagnosis can be made by imaging with radiography or computed tomography, and by laboratory analysis of cytopathology or histopathology, the latter being preferable for tumor classification. Partial tumor resection is a palliative form of treatment, indicated in some cases to temporarily relieve clinical signs related to pain and neurological deficits. However, when there is therapeutic possibility, complete excision provides better prognosis and survival time, especially when associated with chemotherapy or radiotherapy. Through the vertebrectomy procedure, surgical stabilization is necessary and can be performed following the principles for vertebral stabilization due to trauma, with the placement of a vertebral spacer being necessary to prevent spinal collapse. Several materials have been proposed for the manufacture of the spinal spacer. Additive manufacturing, also known as 3D printing, has transformed the concept of rapid pr

O osteossarcoma é uma das neoplasias ósseas mais comumente relatadas na medicina veterinária, principalmente em cães de raça grande e gigante, sendo que a forma vertebral possui importante cenário clínico apresentando 5% do total de relatos. Este possui um prognóstico desfavorável e tempo de sobrevida pequeno. A apresentação clínica é variável e podem ser observados sinais de dor intensa a déficits neurológicos em decorrência do envolvimento medular progressivo. O diagnóstico pode ser realizado por imagens através de radiografia ou tomografia computadorizada, e por análises laboratoriais de citopatologia ou histopatologia, sendo o último preferível para classificação de tumores. A ressecção tumoral parcial é uma forma paliativa de tratamento, indicada em alguns casos para aliviar temporariamente os sinais clínicos relacionados a dor e déficits neurológicos. Contudo, quando há possibilidade terapêutica, a excisão completa fornece melhor prognóstico e tempo de sobrevida, principalmente quando associada a quimioterapia ou radioterapia. Mediante procedimento de vertebrectomia, a estabilização cirúrgica é necessária, podendo ser realizada respeitando os princípios para estabilização vertebral por trauma, sendo necessário a colocação de um espaçador vertebral para evitar o colabamento medular. Diversos materiais foram propostos para a confecção do espaçador vertebral. A manufatura ad

Utilização da manufatura aditiva (impressão em 3D) no tratamento de osteossarcoma vertebral em cão submetido a vertebrectomia lombar: relato de caso / Use of additive manufacturing (3D printing) in the treatment of vertebral osteosarcoma in dogs submitted to lumbar vertebrectomy: case report / Uso de la fabricación aditiva (impresión 3D) en el tratamiento del osteosarcoma vertebral en perros sometidos a vertebrectomía lumbar: caso clínico

O osteossarcoma é uma das neoplasias ósseas mais comumente relatadas na medicina veterinária, principalmente em cães de raça grande e gigante, sendo que a forma vertebral possui importante cenário clínico apresentando 5% do total de relatos. Este possui um prognóstico desfavorável e tempo de sobrevida pequeno. A apresentação clínica é variável e podem ser observados sinais de dor intensa a déficits neurológicos em decorrência do envolvimento medular progressivo. O diagnóstico pode ser realizado por imagens através de radiografia ou tomografia computadorizada, e por análises laboratoriais de citopatologia ou histopatologia, sendo o último preferível para classificação de tumores. A ressecção tumoral parcial é uma forma paliativa de tratamento, indicada em alguns casos para aliviar temporariamente os sinais clínicos relacionados a dor e déficits neurológicos. Contudo, quando há possibilidade terapêutica, a excisão completa fornece melhor prognóstico e tempo de sobrevida, principalmente quando associada a quimioterapia ou radioterapia. Mediante procedimento de vertebrectomia, a estabilização cirúrgica é necessária, podendo ser realizada respeitando os princípios para estabilização vertebral por trauma, sendo necessária a colocação de um espaçador vertebral para evitar o colabamento medular. Diversos materiais foram propostos para a confecção do espaçador vertebral. A manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, tem transformado o conceito de prototipagem rápida em realidade, devido a habilidade de fabricar peças geométricas específicas de alta complexidade e de forma rápida, permitindo elaborar protótipos para uso pré ou transoperatórios em cirurgias ortopédicas de alta complexidade. O polietileno tereftalato glicol (PETG), por ser um termoplástico de alta resistência, não-biodegradável, biocompatível e de baixo custo é foco desse trabalho no desenvolvimento do espaçador vertebral como estabilizador em um procedimento de vertebrectomia em cão.

Osteosarcoma is one of the most commonly reported bone neoplasms in veterinary medicine, especially in large and giant breed dogs, and the vertebral form has an important clinical scenario presenting 5% of the total reports. This has an unfavorable prognosis and a short survival time. The clinical presentation is variable and signs of severe pain to neurological deficits can be observed as a result of progressive spinal cord involvement. The diagnosis can be made by imaging with radiography or computed tomography, and by laboratory analysis of cytopathology or histopathology, the latter being preferable for tumor classification. Partial tumor resection is a palliative form of treatment, indicated in some cases to temporarily relieve clinical signs related to pain and neurological deficits. However, when there is therapeutic possibility, complete excision provides better prognosis and survival time, especially when associated with chemotherapy or radiotherapy. Through the vertebrectomy procedure, surgical stabilization is necessary and can be performed following the principles for vertebral stabilization due to trauma, with the placement of a vertebral spacer being necessary to prevent spinal collapse. Several materials have been proposed for the manufacture of the spinal spacer. Additive manufacturing, also known as 3D printing, has transformed the concept of rapid prototyping into reality, due to its ability to quickly manufacture specific geometric parts of high complexity, allowing the elaboration of prototypes for pre- or trans-operative use in highly complex orthopedic surgeries. Polyethylene terephthalate glycol (PETG), being a high-strength, non-biodegradable, biocompatible and low-cost thermoplastic, is the focus of this work in the development of the vertebral spacer as a stabilizer in a vertebrectomy procedure in a dog.

El osteosarcoma es una de las neoplasias óseas más comúnmente reportadas en medicina veterinaria, principalmente en perros de raza grande y gigante, siendo que la forma vertebral tiene importante escenario clínico presentando el 5% del total de reportes. Tiene un pronóstico desfavorable y un tiempo de supervivencia corto. La presentación clínica es variable y pueden observarse desde signos de dolor intenso hasta déficits neurológicos como resultado de la afectación medular progresiva. El diagnóstico puede realizarse mediante imágenes con radiografía o tomografía computarizada, y mediante análisis de laboratorio de citopatología o histopatología, siendo este último preferible para la clasificación del tumor. La resección parcial del tumor es una forma de tratamiento paliativo, indicada en algunos casos para aliviar temporalmente los signos clínicos relacionados con el dolor y los déficits neurológicos. Sin embargo, cuando hay posibilidad terapéutica, la escisión completa proporciona un mejor pronóstico y tiempo de supervivencia, principalmente cuando se asocia con quimioterapia o radioterapia. Mediante el procedimiento de la vertebrectomía, es necesaria la estabilización quirúrgica, que puede realizarse respetando los principios para la estabilización vertebral por traumatismo, siendo necesaria la colocación de un espaciador vertebral para evitar el colapso medular. Se han propuesto varios materiales para la fabricación del espaciador vertebral. La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, ha transformado el concepto de prototipado rápido en una realidad, debido a la capacidad de fabricar piezas geométricas específicas de gran complejidad y con rapidez, lo que permite la elaboración de prototipos para su uso pre o trans-operatorio en cirugías ortopédicas de gran complejidad. El polietileno tereftalato glicol (PETG), por ser un termoplástico de alta resistencia, no biodegradable, biocompatible y de bajo costo es el foco de este trabajo en el desarrollo del espaciador vertebral como estabilizador en un procedimiento de vertebrectomía en un perro.

Three-dimensional digitalized and printed tongue models of the cow, dog, pig, and horse for undergraduate veterinary educationh / Modelos tridimensionales digitalizados e impresos de lengua de vaca, perro, cerdo y caballo para la educación veterinaria de pregrado

SUMMARY: This study aimed to construct three-dimensional (3D) anatomical models of the tongue of domestic mammals of veterinary interest. The tongues were obtained from the didactic collection of the Laboratory of Veterinary Macroscopic Anatomy in the Surgery Department of the School of Veterinary Medicine and Animal Science, University of Sao Paulo. Tongues from a cow, dog, horse, and pig were selected for scanning and creation of the 3D-printed models. The printer used a filamentous thermoplastic material, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), which was deposited together with a support resin. In addition to the printing of models, an interactive 3D PDF was generated, creating a didactic collection for students. The anatomical characteristics and peculiarity of the tongues were easily identified in the scanned and printed images. The 3D scanning and printing offered an innovative method of visualizing different anatomical structures and, together with the existing methods, can optimize anatomy teaching in an educational context.

RESUMEN: Este estudio tuvo como objetivo construir modelos anatómicos tridimensionales (3D) de la lengua de mamíferos domésticos de interés veterinario. Las lenguas se obtuvieron de la colección didáctica del Laboratorio de Anatomía Macroscópica Veterinaria del Departamento de Cirugía de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad de São Paulo. Se seleccionaron lenguas de vaca, perro, caballo y cerdo para escanear y crear los modelos impresos en 3D. La impresora utilizó un material termoplástico filamentoso, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), que se depositó junto con una resina de soporte. Además de la impresión de modelos, se generó un PDF 3D interactivo, creando una colección didáctica para los estudiantes. Las características anatómicas y la peculiaridad de las lenguas se identificaron fácilmente en las imágenes escaneadas e impresas. El escaneo e impresión 3D ofrecieron un método innovador para visualizar diferentes estructuras anatómicas y, junto con los métodos existentes, puede optimizar la enseñanza de la anatomía en un contexto educativo.