Nicholas Jacobson não é estranho ao seu ambiente atual. Embora tenha passado os últimos anos trabalhando como pesquisador no Universidade do Colorado em Denvera sala da clínica é quase um lar longe de casa.
Ele esteve em reuniões com muitos cirurgiões e está no calendário de dezenas de outros, tentando fazê-los ver a luz. Hoje, ele está lá por motivos pessoais e finalmente encontra um médico na mesma sintonia.
“O médico está dizendo, ‘Você faz impressão 3D? Eu estava querendo falar com um de vocês.’ E então ele me dá o discurso que eu estava dando às pessoas que não queriam falar comigo”, Jacobson reconta a história. “Então, a coisa virou. E agora, eu tenho 35 cirurgiões na discagem rápida, eu conheço o filho deles, eu sei o nome do cachorro deles, e eles me ligam: ‘Eu tenho essa ideia, eu tenho aquela ideia.’ É quase opressor neste ponto porque eles têm mais ideias do que eu tenho tempo para lidar.”
Ele fala em RÁPIDO + TCT não mais como pesquisador, mas agora cofundador da Indústrias tangíveis – uma empresa que busca transformar essas ideias em realidade. A Tangible Industries espera ser pioneira em avanços em modelos anatômicos impressos em 3D, ferramentas de planejamento cirúrgico e implantes específicos para pacientes – embora o roteiro de soluções não termine aí – e pretende ajudar a tornar essas aplicações o padrão de atendimento.
Conforme relatado anteriormente por TCTOs métodos de Jacobson usam tecnologia de impressão 3D para imprimir imagens médicas em um nível de fidelidade espacial e resolução de contraste espacial como as imagens de origem. Ele usa ‘um arquivo de texto e PNGs’ para criar fatias e imprimir voxels nativamente em vez de usar o fatiador interno de uma impressora 3D. Essencialmente, ele fala com a impressora, não com o sistema operacional dentro da impressora.
O resultado closing é a criação de gradientes em três dimensões, permitindo que Jacobson varie cores e propriedades ponto a ponto no espaço. Ele está sendo manifestado, até agora, por meio da fabricação aditiva de ferramentas de planejamento cirúrgico, como um modelo de coração que pode representar com precisão o fluxo sanguíneo e ser segmentado em apenas 15 minutos.
“Conseguimos replicar dados que não podem ser replicados de outra forma. Você nunca consegue fazer isso com o processo tradicional”, explica Jacobson sobre o modelo de coração, “porque a resolução seria muito baixa e o tamanho do arquivo seria muito grande. O que fazemos, eu acho, é o melhor uso da impressão PolyJet. Conseguimos fazer essas máquinas cantarem. E eu não quero ser muito filosófico, mas o que fazemos, da minha perspectiva, é um dos primeiros avanços reais na manufatura desde a Revolução Industrial.”
Para leitores regulares da revista TCT – ou participantes da conferência AMUG – Jacobson pode ser acquainted para vocês. Junto com Robert Ducey, do LAIKA Studios, ele fez uma apresentação principal em 2023 que forneceu um vislumbre do que seu design computacional e métodos de impressão de bitmap podem permitir. Ele não está sozinho hoje também.
Sentado ao lado dele está o cofundador Jordan Lewis, um empreendedor que é veterinário por formação e passou a última década e meia trabalhando em uma variedade de negócios em ciências médicas e biológicas. Ele, assim como os cirurgiões que Jacobson eventualmente colocou ao seu lado, ficou impressionado com o trabalho que Jacobson realizou enquanto estava no Campus Médico Anschutz da Universidade do Colorado.
Esse trabalho foi precedido pela oferta da Connex de um sistema de impressão 3D enquanto Jacobson estava em Instituto Wyss de Engenharia de Inspiração Biológica de Harvard. A Connex chegou a Jacobson com a capacidade de imprimir voxels e a vontade de abrir a máquina. Jacobson e seus colegas então escreveram um software program em torno dela e começaram a fazer algumas análises estruturais, com um cirurgião notando que as imagens em preto e branco sendo usadas para realizar estruturas pareciam uma ressonância magnética. Após uma colaboração bem-sucedida, Jacobson identificou uma oportunidade de alavancar a tecnologia que tinha para desenvolver estruturas médicas complexas juntamente com o trabalho de arquitetura que conseguiu ao se formar.
Rapidamente ficou aparente que havia mais realização no trabalho de modelagem médica – as cartas de famílias, os prêmios e as bolsas sublinharam isso – e a College of Colorado Denver emblem deu a Jacobson um laboratório para administrar. Nos últimos sete anos, é isso que ele tem feito.
“Ao longo desse tempo, trabalhei com dezenas e dezenas de cirurgiões e bem mais de 50 alunos que passaram e trabalharam em projetos”, diz Jacobson. “Tem sido muito bom, mas se eu ficar na academia, essas coisas vão morrer. Acho que essa tecnologia é poderosa demais para deixar ir.”
O poder do que Jacobson desenvolveu foi comunicado como parte da RAPID + TCT Convention, onde o cofundador da Tangible Industries apresentou as descobertas de um ensaio clínico para reconstruções profundas de laboratório. Graças aos métodos da Tangible, houve uma redução de tempo de operação de mais de uma hora, resultando em uma economia de custos de mais de 6.000 USD porque cada minuto na sala de cirurgia equivale a 100 USD. Não só o hospital economizou dinheiro, mas o cirurgião também ganhou uma hora para realizar outro trabalho. Jacobson também sugeriu reduções em acompanhamentos e tempo sob anestesia, e melhorias em processos posteriores.
E isso sem esquecer a consideração mais importante: o cuidado dado ao paciente. Por meio dos métodos da Tangible, ela está permitindo a impressão 3D de modelos médicos em milhões de cores. Por sua vez, isso potencialmente facilitará dispositivos impressos que ajudam os cirurgiões a lidar com os casos mais complexos.
Um exemplo que Jacobson dá é um cenário em que um paciente tem carcinoma de células claras na borda do rim – metade para dentro, metade para fora. Um cirurgião que aborda esse procedimento tem como objetivo remover todo o tumor, sem levar muito do rim junto. Na verdade, eles serão classificados nessa margem. Com um modelo anatômico habilitado pela Tangible Industries, Jacobson diz, os cirurgiões poderão reduzir essas taxas de margem, ao mesmo tempo em que obtêm uma melhor compreensão de quais vasos estão alimentando o tumor e onde eles estão localizados.
Ele também identifica a tractografia como outra área onde as Indústrias Tangíveis podem facilitar melhorias.
“Esse nível de detalhes você nunca conseguiria com STL porque o tamanho do arquivo é muito grande. A resolução é muito fina.” Jacobson diz. “Depois que obtemos a tractografia, entramos em todo esse reino de ser capaz de remover tumores nas partes da linguagem do cérebro, que são a coisa mais assustadora que um neurocirurgião tem que fazer. Se você danificar a capacidade de alguém de falar, isso é mostrado como mais debilitante, uma pontuação de qualidade de vida mais baixa, do que se alguém for tetraplégico. Quando eles removem esses tumores, eles precisam entender exatamente onde isso está, onde essas linhas estão, onde estão as informações de FMRI, para que possam evitar isso. Eles têm métodos para fazer isso, mas cometem erros o tempo todo. Essas são melhores ferramentas de planejamento para cirurgias mais precisas e mais complicadas. É aí que começa a se tornar realmente crítico.”
As aplicações potenciais da abordagem da Tangible Industries não param por aí. Jacboson sugere que, embora a impressão 3D para medicina tenha se limitado principalmente a “estruturas ósseas e características anatômicas grosseiras, e grandes crânios e dentaduras”, a impressão volumétrica “nos permitirá imprimir o resto do corpo”. Ele lista o cérebro, os rins, dados fisiológicos e tractografia como áreas de foco, enquanto já concluiu o trabalho em epilepsia pediátrica e cirurgias de confirmação de gênero. Voltando ao exemplo do tumor renal anterior, com tantos detalhes nos modelos, os cirurgiões poderão pinçar os vasos específicos que alimentam os tumores em vez de pinçar o rim inteiro.
É aqui que a Tangible Industries espera causar impacto no curto prazo.
“A tecnologia fala por si”, diz Lewis. “Não há uma grande lacuna entre ver e acreditar. Então, acho que isso nos dá uma vantagem e nosso desafio é realmente divulgar isso e colocar isso nas mãos de cirurgiões, clínicos e pesquisadores.”
Isso, no entanto, é tudo um prenúncio de uma ambição muito maior.
“Essa também é a base da bioimpressão”, revela Jacobson. “Parte do trabalho que estamos fazendo é ser capaz de replicar bem o corpo humano em múltiplas escalas. Estamos trabalhando com microestruturas agora, observando o crescimento celular e entendendo como as células querem habitar microestruturas. Tipo, você pode criar arquiteturas, condomínios para as células crescerem em vez de replicar, bioimpressão, para que possamos tornar o corpo melhor do que qualquer outra pessoa? Há um mercado para começar aí.”
O que a Tangible Industries está fazendo, segundo Lewis, é estabelecer uma tecnologia de plataforma que pode ser utilizada em vários campos. À medida que eles se posicionam, eles estão “desbastando projetos menores para entregar impacto imediato”. Mas, no fundo, a Tangible está tentando criar um ecossistema onde eles podem trazer outros para o grupo para continuar o desenvolvimento em alguns desafios maiores.
Em linha com as suas ambições de bioimpressão, a Tangible Industries tem uma “relação maravilhosa” com a Centro Gates de Medicina Regenerativa em Denver, que concedeu a Jacobson uma bolsa para analisar o uso da impressão 3D na medicina regenerativa. Sua proposta sugeriu que “podemos começar a ter uma ponte entre onde estamos agora e a bioimpressão completa, talvez, nos próximos dez anos, o que significa peças impressas em 3D que operam com o corpo, que não são um objeto estranho, mas que na verdade criam algo para o corpo crescer.
“Aplicações biomiméticas, que estão disponíveis para nós hoje”, diz Lewis. “Há uma progressão pure na criação de coisas que imitam sistemas biológicos para coisas que auxiliam sistemas biológicos a se regenerarem ou funcionarem como deveriam, para eventualmente – que é o Santo Graal – serem capazes de replicar tecidos e órgãos humanos.”
Ambos admitem que há uma quantidade enorme de trabalho a ser feito para avançar na replicação de tecidos e órgãos humanos – e “há cerca de cinco indústrias a serem desenvolvidas ao longo do caminho” – mas a Tangible, para eufemizar, espera participar desse processo.
“Acho que a longo prazo”, Lewis finaliza, “somos o sistema operacional para o futuro da bioimpressão. Percebemos que há um pouco de tempo e espaço entre onde estamos hoje e a realização desse objetivo, mas acreditamos que essa é a tecnologia basic que permitirá que isso se torne realidade.”