Impressão 3D surge como uma alternativa às próteses e implantes tradicionais

Projeto Mao3D da Unifesp alia pesquisa em próteses ortopédicas com ações sociais/ Crédito: Mao3D

Por Herculano Foz, Jhony Borges e Lucas Marques

Na última década, a evolução da tecnologia de impressão 3D tornou possível a criação de diversos produtos modelados por computadores e, muitas vezes, mais acessíveis do que suas contrapartes manufaturas. A gama vai desde objetos do cotidiano até peças artísticas e instrumentos musicais. Dentre as aplicações da tecnologia mais pesquisadas e de maior impacto social, está a medicina. Próteses, órteses e implantes podem ser criados pelas impressoras, resultando em produtos mais acessíveis, personalizados e precisos para atender as demandas de cada pessoa.

Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), no último censo de 2010, 470 mil brasileiros sofreram algum tipo de amputação. Entre os adultos, o diabetes é a maior causa de amputação – sobretudo dos membros inferiores – com um índice de 51%, segundo o Ministério da Saúde. Junto com outros tipos de problemas vasculares, eles configuram 70% dos casos de perda de membro. O restante é composto principalmente por traumas, envolvendo acidentes de trabalho, por exemplo.

Embora as primeiras experiências com a impressão 3D datem dos anos 1980, foi somente nos últimos 10 anos que as primeiras próteses ortopédicas surgiram. Um dos casos mais famosos foi do carpinteiro sul-africano Richard Van As, que perdeu 4 dedos em um acidente de trabalho. Por meio da internet, Richard conheceu o estadunidense Ivan Owen, artista especialista em efeitos especiais mecânicos. Juntos criaram o primeira versão da prótese de mão feita a partir da impressão 3D e disponibilizaram online em 2013 como um arquivo de código aberto (open source), modelo de design que permite que qualquer um possa ter acesso e modificar o produto. Ambos trabalham até hoje em causas humanitárias, principalmente na confecção de próteses para crianças que perderam membros em guerras, como no Senegal. Ivan Owen é membro da ONG e-Nable, cujo site disponibiliza os arquivos das próteses.

A professora de Biomecânica da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Maria Elizete Kunkel tomou conhecimento em 2013 da empreitada de Van As e Owen e entrou em contato com o sul-africano. No mesmo ano, ela começou a trabalhar com próteses feitas por impressão 3D na Universidade Federal do ABC, quando era professora visitante no curso de Engenharia Biomédica. Hoje, desenvolve o projeto interdisciplinar Mao3D na UNIFESP, que tem por objetivo desenvolver e entregar próteses de membros superiores para crianças que não têm condições financeiras.

A professora Maria Elizete Kunkel com uma das próteses. Um dos grandes diferenciais da impressão 3D é a personalização estética das peças. Crédito Mao3D.

Kunkel explica que sempre desejou trabalhar com projetos com “aplicação social e impacto real” e a impressão 3D das próteses alia baixo custo com recursos de alta tecnologia. As próteses tradicionais são importadas e não são subsidiadas pela saúde pública, podendo chegar a casa das centenas de milhares uma mão biônica. As próteses de acionamento mecânico, por meio de cabos e molas, tradicionalmente custam entre 10 a 15 mil reais. Já o custo de uma por fabricação 3D, que também possui funcionamento mecânico, pode permanecer na casa das centenas.

O projeto Mao3D trabalha com crianças, pois segundo Kunkel “as crianças não são contempladas no Brasil com próteses de membro superior feitas pelos métodos tradicionais”. A pessoa só receberia a primeira prótese na vida adulta, aumentando a chance de rejeição e não adaptação dessas próteses.

A professora esclarece que o processo de reabilitação à prótese não tem um tempo específico, pois cada pessoa reage de maneira diferente ao processo. Por isso, antes de receber a prótese, o paciente precisa passar por um treinamento prévio, para que consiga acionar de maneira mais eficiente o mecanismo que funciona a partir da interação com alguma estrutura do corpo, isto é, músculos e articulações.

A pesquisadora explica ainda que o projeto entra em contato com pessoas que precisam dessas próteses: “Quando nós temos essa pessoa, ela passa por um atendimento.de um terapeuta ocupacional, que faz uma avaliação de que tipo de prótese é mais adequada e se os modelos conseguem suprir as necessidades daquela pessoa”. O modelo das próteses usadas no projeto estão hospedadas no site da e-Nable. Por ser um projeto interdisciplinar, as crianças, além de contar com o trabalho biomecânico na confecção das próteses, também passam por psicólogos e terapeutas ocupacionais para melhor se adaptar.

O projeto já teve uma campanha de financiamento coletivo. Você pode obter mais informações em como ajudar pelo link. / Créditos: Mao3D

O uso recente de próteses de impressão 3D no Brasil dificulta a prospecção de estatísticas sobre o perfil dos usuários, assim como as causas de rejeição à tecnologia. A Professora da UNIFESP reconhece que o modelo nacional ainda está longe do ideal e que várias questões precisam ser trabalhadas, tanto no desenvolvimento quanto no processo de reabilitação às próteses 3D. “Mas uma coisa que posso afirmar com certeza é que a rejeição das próteses por impressão 3D é bem menor do que a rejeição das próteses tradicionais. Sem falar que as próteses por impressão 3D são destinadas a crianças que não receberiam as próteses tradicionais”, comenta.

Mas não é só com as próteses ortopédicas que a impressão 3D é usada na medicina. Uma das aplicações mais recorrentes é a modelagem de implantes para fraturas cranianas e faciais. O Centro Avançado de Desenvolvimento de Produtos (CADEP) do campus da UNESP de Bauru desenvolve implantes cranianos em parceria com a Faculdade de Medicina da UNESP de Botucatu. Atualmente o projeto é coordenado pelos professores Osmar Vicente Rodrigues e Fausto Médola

À frente está um modelo de crânio e implante de calota que pode ser produzido por impressão 3D. / Créditos: Lucas Marques

Segundo Raphael Nardo, graduando em Design e integrante do CADEP, a equipe do centro recebe casos da fila de espera da medicina de Botucatu por meio de arquivos das tomografias dos pacientes. A tomografia cria múltiplas imagens “fatiadas” que, colocadas em software, criam um modelo 3D. A partir desse modelo é impressa uma versão em gesso do implante, o qual o médico analisará para só depois entrar em fase final.

Os membros do laboratório destacam a precisão desse método de modelagem. A também graduanda em Design e integrante do CADEP, Vanessa Usó, afirma que antes os implantes eram modelados pelo médico na hora da cirurgia, o que estendia em muitas horas o processo cirúrgico. “Quando o gesso é impresso, ele vai para o médico analisar. Quando você analisa o corpo de uma pessoa antes da cirurgia, você já sabe os problemas que vai encontrar lá. Então o tempo de cirurgia é menor e, consequentemente, o tempo de recuperação também”, explica.

Além disso, Raphael Nardo aponta que esse processo contribui diretamente para uma economia de gastos. “Se tivesse uma máquina aqui que imprimisse do jeito que a gente quer as coisas, o custo de um monte de cirurgia que tem na cidade seria reduzido brutalmente. Porque o custo de um médico é altíssimo, o custo do pós operatório é altíssimo, o custo hospitalar e tudo mais. Numa mesa de cirurgia, cada uma hora que você está lá, é um dia a mais de recuperação. Então, se você reduzir uma hora de cirurgia já é uma economia gigantesca para o hospital”.

As impressões 3D são feitas em camadas. / Créditos: Herculano Foz.

Nos últimos anos, é possível observar um aprimoramento cada vez maior das tecnologias e materiais de impressão 3D. Isso facilitou o processo de proliferação e barateamento desse tipo de impressora em praticamente todo o mundo, a ponto de, atualmente, “existirem médicos que possuem impressora 3D no próprio consultório”, como aponta Usó.

A falta de investimentos na área, a escassez de dados específicos sobre o assunto, assim como a necessidade de priorizar um atendimento mais personalizado ao paciente dificultam a adoção da tecnologia de próteses 3D pelos SUS. Enquanto a iniciativa de aprimorar a tecnologia encontra dificuldades no poder público, cresce no país o número de pesquisadores, estudantes e comunidades que se interessam em desenvolver e aprimorar as próteses 3D.

Para os estudantes, o interesse da saúde pública em investir nessas novas tecnologias tem crescido cada vez mais em países da Europa, nos Estados Unidos e também no Brasil. Mas, segundo Raphael Nardo, é necessário que as pessoas entendam os benefícios e ganhos, inclusive econômicos, proporcionados pelo uso das impressões 3D na medicina. “As pessoas tem que pensar na economia que vão ter depois, é preciso implantar esse pensamento nas pessoas. É a questão da máquina pública: você não gasta aqui, mas lá na frente o gasto que você vai ter é muito maior. Como uma rodovia que você não cuida: você vai gastar 500 reais agora, ou mil reais daqui a dois meses?”, afirma Nardo.

A prototipagem 3D pode influenciar em diferentes ocasiões. Em 2015 os membros do CADEP em parceria com o Zoológico de Bauru desenvolveram uma prótese para o bico de um tucano que havia levado um tiro. A partir de alguns moldes de gesso e um bico dissecado, os estudantes criaram o modelo 3D para ser fixado no animal. No entanto, essa foi a única experiência do laboratório envolvendo animais.

Além da UNESP e UNIFESP, a Universidade Estadual de Campinas também desenvolve trabalhos com impressão 3D: o Instituto BIOFABRIS pesquisa e cria próteses e órteses, tendo como base também a interdisciplinaridade.