Diseño e impresión de prototipo de arteria aorta con método de estereolitografía

Abstract

El proceso de impresión de estructuras biológicas ya es una realidad y se encuentra a un nivel muy alto de investigación y por ende tiene grandes inversiones. El propósito de este trabajo es aterrizar esos conocimientos a un nivel académico y entender que un procedimiento de diseño y desarrollo de prototipos de estudio con estereolitografía se encuentra al alcance de todos. La impresión de la aorta a partir de imágenes médicas abre la posibilidad de estudiar comportamiento de caudal, velocidad, comportamientos mecánicos de las estructuras y hacer pruebas la cantidad de veces que sea requerido, inclusive hasta la ruptura del prototipo. Para ello, lo primero es evaluar y demostrar la factibilidad de imprimir esta importante estructura en la tecnología de estereolitografía y con los materiales disponibles que se asemejen a la realidad. Este trabajo consta de dos grandes etapas que se desarrollarán a continuación. La primera etapa es el proceso digital en que la imagen médica es transformada en un diseño que se pueda imprimir y con las dimensiones que más se aproximen a la realidad, hay que recordar que la estructura que se va a imprimir se encuentra en constante fluctuación de tamaño para el flujo de caudal de sangre que pasa por esta arteria. La segunda etapa es el proceso de impresión, en que se explica detalladamente el paso a paso, precauciones y consideraciones al momento de utilizar la tecnología de impresión con resinas fotosensibles. Finalmente, y junto a todo el proceso se presenta una propuesta estandarizada, en que se indica al lector como realizar el diseño a partir de imágenes médicas considerando la arteria aorta como ejemplo a seguir. Junto a la estereolitografía se encuentran tecnologías más comunes y baratas, como lo es la tecnología de Modelado por Deposición Fundida (FDM), las que se va mencionando en forma general dentro de este trabajo presentado como alternativa de utilización y con ella mencionando las posibles variaciones que se podrían presentar. The process of printing biological structures is a fact now and is at a very high level of research and therefore has a big budget. The purpose of this work is to ground this knowledge at an academic level and to understand that a procedure for the design and development of study prototypes with stereolithography is within everyone's reach. Impression of the aorta from medical images opens the possibility of studying flow behavior, velocity, mechanical behavior of the structures and testing as many times as required, even until the prototype breaks. For this, the first thing is to evaluate and demonstrate the feasibility of printing this important structure in stereolithography technology and with the available materials that resemble reality. This work consists of two major stages that will be developed below. The first stage is the digital process in which the medical image is transformed into a design that can be printed and with the dimensions that are closest to reality, it must be remembered that the structure to be printed is constantly fluctuating in size due to the flow of blood passing through this artery. The second stage is the printing process, in which the step-by-step, precautions and considerations when using photosensitive resin printing technology are explained in detail. Finally, and together with the whole process, a proposal for a standardization of it is presented, in which the reader is told how to carry out a design from medical images, considering the aortic artery as an example to follow. Along with stereolithography, there are more common and cheaper technologies, such as the Fused Deposition Modeling (FDM) technology, which are mentioned in a general way within this work presented as an alternative use and with it mentioning the possible variations that could be presented.