APLICAÇÕES DA IMPRESSÃO 3D NA ORTOPEDIA

Ciências da Saúde, Volume 27 - Edição 122/MAI 2023 / 09/05/2023

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7916627

Jéssica de Vasconcelos Oliveira Viégas¹, Igor Parada Marangoni², Isabella Quintino Menezes dos Santos³, Maria da Conceição Antunes⁴, Tulio Rodrigues Bovo⁵, Ana Paula Aleixo⁶, Gleicinara Thauania Santos⁷, Victória Muriel de Sousa Reis⁸, Ralph Barbosa Rodrigues Alves⁹, Lucas Rafael Neiva Neto¹⁰, Maria Gabriella Cunha Batista¹¹, Juarez Abadia Caixeta Filho¹², Nertan Ribeiro Batista¹³, Rodrigo Monteiro Valiatti¹⁴, José Lucas Caetano de Oliveira¹⁵, Ana Carolina Campos Moraes Guimarães¹⁶, Beatriz Calsolari Ranha¹⁷, William Hazzouri Farah¹⁸, Luciano Martins Ribeiro¹⁹, Luiza Soletti Rother²⁰, Cibelle Maria Jacinta da Silva²¹, Raquel Benedetto²², Isabelle de Oliveira Fajardo²³, Wallyson de Castro Oliveira²⁴.

RESUMO A impressão 3D tem crescido de forma exponencial na área de saúde, o que tem propiciado a criação de novos procedimentos cirúrgicos, tais como, melhorar a viabilidade do tempo em cirurgias, ou seja, a redução do tempo cirúrgico através da realização de testes por meio de modelagens 3D, assim como, modelagem de implantes, órteses e próteses customizadas, no qual o paciente se deve a uma melhor aceitação e conforto. O principal objetivo do presente estudo é discutir por meio de uma revisão sistemática acerca das aplicações da impressão 3D na ortopedia. Trata-se de uma Revisão Sistemática conduzida de acordo com os Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA), de modo que, resultou-se em uma totalidade de 11 estudos elegíveis. A impressão 3D tem sido cada dia mais difundida na sociedade, o qual tem demonstrado um elevado potencial nas mais variadas áreas da medicina, inclusive a ortopedia.

Palavras-chave: Tridimensional. Ortopédico. Cirurgias.

ABSTRACT

3D printing has grown exponentially in the health area, which has led to the creation of new surgical procedures, such as improving the viability of surgery time, that is, the reduction of surgical time by carrying out tests through of 3D modeling, as well as, modeling of implants, orthoses and customized prostheses, in which the patient is due to a better acceptance and comfort. The main objective of the present study is to discuss, through a systematic review, the applications of 3D printing in orthopedics. This is a Systematic Review conducted in accordance with the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA), resulting in a total of 11 eligible studies. 3D printing has been increasingly widespread in society, which has shown a high potential in the most varied areas of medicine, including orthopedics.

Keywords: Three-dimensional. Orthopedic. Surgeries.

RESUMÉN

La impresión 3D ha crecido exponencialmente en el área de la salud, lo que ha llevado a la creación de nuevos procedimientos quirúrgicos, como la mejora de la viabilidad del tiempo quirúrgico, es decir, la reducción del tiempo quirúrgico mediante la realización de pruebas a través del modelado 3D, así como la , modelado de implantes, órtesis y prótesis personalizadas, en las que el paciente se debe a una mejor aceptación y comodidad. El objetivo principal del presente estudio es discutir, a través de una revisión sistemática, las aplicaciones de la impresión 3D en ortopedia. Esta es una revisión sistemática realizada de acuerdo con los elementos de informe preferidos para revisiones sistemáticas y metanálisis (PRISMA), lo que da como resultado un total de 11 estudios elegibles. La impresión 3D está cada vez más extendida en la sociedad, que ha mostrado un alto potencial en las más variadas áreas de la medicina, incluida la ortopedia.

Palabras clave: Tridimensional. Ortopédico. cirugías

Contribuições do estudo
Principais resultados  Processos cirúrgicos e o risco de rejeição tem diminuído de forma significativa. Também é apresentado  que esta tecnologia está em ascensão, o que se necessita de mais estudos clínicos para compreender acerca desta técnica.
Implicações para os serviços   A utilização na prática clínica tem sido viabilizada principalmente para a diminuição de gastos intraoperatórios. Ademais, os modelos 3D podem ser utilizados na educação de pacientes, estudantes, estagiários e até mesmo de cirurgiões.
Perspectivas  A impressão 3D possibilitou que houvesse a criação de próteses ou implantes personalizados. Esta tecnologia pode alcançar tanto a correção como o seu bom funcionamento.

INTRODUÇÃO

A impressão 3D tem sido usada há vários anos pela indústria manufatureira, sobretudo na construção de protótipos, de modo que, ampliou-se para várias áreas, como por exemplo a arte, moda, automobilística, médica, entre outros. Com isso, na área da saúde a aplicação da tecnologia de impressão 3D tem permitido a fabricação de órgãos, próteses, tecidos e até mesmo a pesquisa farmacêutica. 1

Desse modo, esta tecnologia tem crescido de forma exponencial na área de saúde, o que tem propiciado a criação de novos procedimentos cirúrgicos, tais como, melhorar a viabilidade do tempo em cirurgias, ou seja, a redução do tempo cirúrgico através da realização de testes por meio de modelagens 3D, assim como, modelagem de implantes, órteses e próteses customizadas, no qual o paciente se deve a uma melhor aceitação e conforto.2

Logo, a impressão 3D possibilitou a construção de objetos através do depósito ou até mesmo fusão de materiais em camadas específicas, o que permite a síntese de qualquer formato desejável que se possa imaginar, conforme é definido no arquivo CAD (Computer-Aided Design). 3 Na área ortopédica a impressão 3D está cada vez mais em ascensão, visto que, os materiais utilizados a nível ortopédico requerem maiores exigências do que comparados a outras, de modo que, em sua maioria das vezes necessita-se de elevadas quantidades de materiais, impressoras mais volumosas e também peças mais complexas, no que diz respeito a sua arquitetura. 4

A tecnologia de impressão 3D na ortopedia é considerada de forma natural um alto custo, além desse impasse demonstra-se que vários cirurgiões ortopédicos não conhecem de fato a conceituação acerca da impressão 3D. 4 Diante disso, é de suma importância a abordagem através da literatura científica para atualizar e abranger o conhecimento científico sobre a temática, sendo assim, o principal objetivo do presente estudo é discutir  por meio de uma revisão sistemática acerca das aplicações da impressão 3D na ortopedia.

METODOLOGIA

Esta Revisão Sistemática foi conduzida de acordo com os Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA), sendo organizada nas fases de planejamento, condução e relato dos dados. Usou-se como critérios de elegibilidade a estratégia PICO: População – Cirurgias Ortopédicas; Intervenção – Impressão 3D; Comparação – não aplicável; Outcomes (desfecho) – Utilização da impressão 3D na ortopedia.

Com isso, foram incluídos estudos primários e secundários publicados nos idiomas português, inglês e espanhol, sobre o uso e aplicações da impressão 3D a nível ortopédico, sem restrição de ano. A exclusão compete à editoriais, documentos de discussão geral, comentários, cartas, capítulos de livros, séries de casos, estudos com dados incompletos ou insuficientes e duplicatas.

A busca dos estudos foi realizada na PubMed, Biblioteca Virtual em Saúde (BVS) e Web of Science.  Logo, a definição das palavras-chave e descritores foram selecionados no Medical Subject Headings (MeSH) e Decs (Descritores de Ciências da Saúde), de modo que, auxiliaram na estratégia de seleção de busca controlada dos estudos científicos. Desse modo, utilizou-se os operadores booleanos “AND” e “OR”.

Sendo assim, a estratégia de busca resultante foi: ” Orthopedics” OR “Orthopedic Procedures” OR “Osteology” AND “Printing” OR “Printing, Three Dimensional” OR “3-D Printing” OR “Printing, 3D” OR “Three Dimensional Printing”. No que diz respeito a seleção de estudos contou com uma seleção confiável, que por sua vez, teve participação de 2 revisores. Dessa forma, a seleção de estudos foi realizada de forma separada e cega de acordo com as seguintes variáveis: Motivos da inclusão dos estudos e motivos da exclusão dos estudos.

A primeira etapa foi composta pela análise de todos os títulos individualmente, com os respectivos estudos duplicados sendo excluídos. A segunda etapa compreendeu a discussão dos critérios de elegibilidade, resumindo-se na eliminação de estudos que não se relacionavam com a proposta do presente estudo. E por fim, foram excluídos estudos de opinião e duplicatas após leitura do resumo e leitura completa, visto que não continham informações de dados suficientes.

O risco de viés dos estudos selecionados foram avaliados utilizando a lista de verificação de avaliação crítica do JBI (Instituto Joanna Briggs) para estudos transversais analíticos. Desse modo, a classificação é realizada por meio de 8 perguntas específicas que consistem em respostas “Sim”, “Não” e “Um pouco claro”. Com isso, estudos obtendo ≤ 49% de pontuação sim é considerada com alto risco de viés, de 50 a 69% de pontuação sim é considerado com risco de viés moderado e ≥ 70% é considerado com baixo risco de viés. Houve uma total de 1785 estudos buscados nas bases e bibliotecas eletrônicas supracitadas. Dentre estes, 45 foram eliminados por serem duplicatas, 1215 pelo título e 514 foram excluídos por não atenderem aos critérios de elegibilidades após a leitura completa. Com isso, resultou-se em uma totalidade de 11 estudos elegíveis para a presente revisão sistemática. Na Figura 1 demonstra-se o fluxograma com dados relacionados à exclusão e inclusão dos estudos, respectivamente.

No que diz respeito à avaliação do risco de viés JBI observou-se que a maioria das respostas dos 11 estudos consistiram em “Sim” (>80%), significando que estes obtiveram um baixo risco de viés, ou seja, uma alta qualidade metodológica.

DISCUSSÃO

A impressão 3D tem sido cada dia mais difundida na sociedade, o qual tem demonstrado um elevado potencial nas mais variadas áreas da medicina, inclusive a ortopedia. Logo, a interação da tecnologia com o profissional ortopedista e sua equipe tem sido necessária para a criação de modelos mais acurados e alcance significativo e de sucesso no que diz respeito ao propósito ortopédico.16

Dessa forma, segundo os estudos abordados demonstra-se que sua utilização na prática clínica tem sido viabilizada principalmente para a diminuição de gastos intraoperatórios, e até mesmo na rejeição de próteses. A criação de modelos 3D é realizada a partir de dados digitais, os quais, compreende 4 etapas específicas, sendo: aquisição de imagens, segmentação de imagens, criação de um modelo 3D e por último a transferência de dados de modelo para uma impressora 3D.17

Nesse contexto, os modelos 3D podem ser utilizados na educação de pacientes, estudantes, estagiários e até mesmo de cirurgiões, de modo que, desempenham um papel relevante para discussões e cirurgias consideradas complexas. Desse modo, auxilia em demonstrar o grau de complexidade e gravidade de lesões apresentadas pelo indivíduo, sendo assim, fundamental para o planejamento cirúrgico de uma diversidade de procedimentos a nível ortopédico.18

Logo, como evidenciado nos estudos elegíveis a impressão 3D possibilitou que houvesse a criação de próteses ou implantes personalizados, visto que, alguns pacientes não se encaixam no padrão de tamanho de um implante, além de que também pode apresentar padrões de patologias específicas que não se encaixam, sendo assim, esta tecnologia pode alcançar tanto a correção como o seu bom funcionamento.19

Estudos têm demonstrado também a utilização de impressão 3D em fixadores externos ortopédicos, o qual tem como finalidade a diminuição da fartura do paciente. Com isso, tem sido seu uso principalmente para ajustar o estresse, fatores de cura, assim como viabilizar a cicatrização de fraturas, assim vários aparelhos, órteses e talas impressos por meio de tecnologia 3D tem sido disponibilizado de forma constante e comercialmente, todavia, é escasso na literatura acerca de benefícios e resultados no que diz respeito a estas órteses.20

Além disso, o custo da impressão 3D também tem apresentado reduções drásticas, o que viabiliza cada vez mais seu uso na prática clínica. Desse modo, tem sido também discutida a utilização de impressão 3D em tecidos biológicos, como regeneração de órgãos, pele, osso e cartilagem por exemplo.19

Portanto, seu uso a nível ortopédico tem otimizado a possibilidade de reparos em defeitos ósseos e atróficos de forma bastante específica, o qual tem sido investigado também a integração de fatores de crescimento nessas próteses para melhorar o processo de cicatrização.

CONCLUSÃO

De acordo com os resultados dos 11 estudos elegíveis, a aplicação da impressão 3D na ortopedia possibilita fabricação de próteses de mão, punho ou ombros anatomicamente implantáveis, de baixo custo, leves, substituíveis e adaptáveis. Uso também no processo de planejamento cirúrgico e estudos médicos de compreensão da anatomia do membro comprometido e o método menos invasivo para readaptação do paciente.

Ademais, trata-se de tecnologia capaz de apresentar de forma educacional o tratamento conservador ou cirúrgico a ser realizado. Portanto, promove a autonomia do paciente no processo de saúde-doença, ao mesmo tempo em que reduz a espera por cirurgias ortopédicas diversas finalidades, o qual tem viabilizado processos cirúrgicos e o risco de rejeição tem diminuído de forma significativa. Também é apresentando que esta tecnologia está em ascensão, o que demanda mais estudos clínicos para compreensão do risco cirúrgico adjacente.

Assim, com a diminuição dos custos da impressão 3D, seu uso na ortopedia tem sido uma alternativa para o SUS. Promovendo novos estudos acerca desta técnica buscando formas de implementação no cotidiano médico. Sendo assim, sugere-se o desenvolvimento de mais estudos detalhando o público alvo para as próteses, sua viabilidade de uso no SUS e novas tecnologias para redução de custos.

REFERÊNCIAS

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¹Instituição: Universidade de Vassouras – Vassouras, RJ Graduanda em Medicina E-mail: jessicaoviegas@yahoo.com
²Instituição: Unoeste – Presidente Prudente Graduanda em Medicina E-mail: igorparadamarangoni@hotmail.com
³Instituição: Centro Universitário Imepac – Araguari Graduanda em Medicina E-mail: isabellaquintino@hotmail.com
⁴Instituição: Universidade Federal do Sul da Bahia- UFSB-  Centro de Formação em Saúde Graduada em Psicologia E-mail: anntunes@yahoo.çom.br
⁵Instituição: Centro Universitário das Américas – FAM – Campus Paulista Graduado em Medicina E-mail: tuliorbovo@gmail.com
⁶Instituição: Centro Universitário das Américas – FAM – Campus Paulista Graduanda em Medicina E-mail: aleixo.ap@gmail.com
⁷Insituição: UNIRV – Goianésia Graduanda em Medicina E-mail: thauaniasantos@gmail.com  
⁸Instituição: UNIRV – Goianésia Graduanda em Medicina E-mail: vic.muriel17@gmail.com
⁹Instituição: UniRV Campus Goianésia Graduando em Medicina E-mail: ralphpmgo@hotmail.com
¹⁰Instituição:  UniRV câmpus Goianésia Graduando em Medicina E-mail: meytelefono@gmail.com
¹¹Instituição: graduada pela UniRV campus Goianésia Graduanda em Medicina E-mail: maria_gabriellaa@hotmail.com
¹²Instituição:  Pontifícia católica de goiás(PUC-GO) Graduando em Medicina E-mail: juarezcaixeta_@hotmail.com ¹³Instituição: UFCG – Cajazeiras, PB Graduando em Medicina E-mail: nertan123@gmail.com
¹⁴Instituição:  Faculdade Brasileira Multivix – Cachoeiro de Itapemirim ES E-mail: romv1999@hotmail.com ¹⁵Instituição: UniRV – Goianésia E-mail: zecaettano@gmail.com
¹⁶Instituição:  Universidade de Rio Verde campus Rio Verde E-mail: anacmguimaraes@hotmail.com
¹⁷Instituição: Faculdade de Ciências Médicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (FCM-UERJ) E-mail: beatrizcalsolari@gmail.com
¹⁸Instituição de ensino: UNIFIMES- Centro universitário de mineiros (Campus trindade) E-mail: williamfarah44@gmail.com
¹⁹Instituição: Universidade de Rio Verde – Unirv – campus de Goianésia E-mail: lucianomartins.ribeiro@hotmail.com
²⁰Instituição: Universidade de Rio Verde E-mail: luizasolettirother@hotmail.com
²¹Instituição: UniRV – Universidade de Rio Verde Campus Aparecida de Goiânia E-mail: ciciperfill_10@hotmail.com
²2Instituição: UNICID – universidade da cidade de São Paulo benedettoraquel@yahoo.com.br
²3Instituição: Anhembi Morumbi e-mail: isabelle1804@hotmail.com
²4Instituição de ensino e campus: Unirv campus goianesia e-mail: wallyson.castro01@gmail.com