Quando Mark Weimer despertou dos efeitos do analgésico após uma importante cirurgia de coluna, ele não pensou sobre o que estava sentindo. Ele pensou sobre o que ele não estava sentindo, ou seja, a dor em seus músculos do quadríceps, que emanava de sua lombar e o atormentava há um ano e meio.

O alívio foi o resultado de uma operação de 15 horas, conduzida por Dr. George Frey, que combinou sua premiada metodologia de navegação do parafuso pedicular às tecnologias de imagem e impressão 3D criadas pela 3D Systems.

Parceria em prol do paciente

Dr. Frey e sua esposa, Heidi, administram o Mighty Oak Medical em Englewood, no Colorado, EUA. A tecnologia FIREFLY® patenteada da empresa oferece um jeito mais fácil e rápido de colocar com precisão os parafusos pediculares no reparo da coluna durante a navegação por regiões cruciais do corpo, como a medula óssea, nervos e vasos sanguíneos.

Desde o início, a Mighty Oak se juntou à equipe de saúde da 3D Systems na cidade vizinha de Littleton, no Colorado.

"Precisávamos de um parceiro de impressão em 3D que fosse conhecido por sua qualidade, confiabilidade e especialidade no ramo de dispositivos médicos", diz Heidi Frey. "A 3D Systems tem sido uma parceira incrível em todos os níveis. Eles são encorajadores, responsivos e dedicados à excelência."

A 3D Systems oferece um pacote completo de soluções de saúde precisas, inclusive simuladores de realidade virtual, modelos anatômicos impressos em 3D e guias e instrumentação cirúrgica específicas do pacientes. A empresa também fabrica dispositivos médicos de precisão impressos em 3D.

Desde o final da década de 1990, a 3D Systems tem sido parceria de fornecedores de dispositivos médicos, representando uma ampla variedade de procedimentos para quase todas as partes da anatomia humana. A empresa desenvolveu soluções personalizadas para mais de 100.000 procedimentos cirúrgicos.

3D printed spine reference model used in the surgery
A personalized anatomical model printed on a 3D Systems SLA (stereolithography) ProX 800 3D printer was used for reference during Mark Weimer's spinal operation.

A Jornada de um Campeão

Dr. Frey conheceu Weimer através do neurocirurgião de Weimer, que o trata desde sua operação inicial decorrente da queda de um andaime de construção, que o deixou parcialmente paralisado em 1984. Mais tarde, Weimer passou por outra cirurgia de fusão da coluna em 2001 para ajudar a corrigir a perda de força muscular em seu braço direito.

Após sua lesão e cirurgia inicial, Weimer aproveitou uma bolsa de treinamento em computadores para se tornar um especialista de TI em Data Warehousing. Sua paixão pelo hóquei não diminuiu e, em 1996, entrou para um programa de hóquei sobre trenó no Colorado.

Weimer jogou na equipe nacional de hóquei sobre trenó em 2000 em Lake Placid, casa da famosa vitória do time americano de hóquei sobre a Rússia nas Olimpíadas de Inverno de 1980, que ficou conhecida como "Milagre no Gelo". Em 2010, ele foi capitão da equipe que ganhou o Campeonato Clássico de Trenó, patrocinado pela Liga Nacional de Hóquei (NHL) e, no ano seguinte, estrelou na equipe do Colorado Avalanche que conquistou o título do Campeonato Nacional de Hóquei sobre Trenó dos EUA de 2011, patrocinado pela USA Hockey.

Weimer se aposentou após fazer um gol e uma assistência no campeonato de 2011. Ele passou a treinar jovens jogadores de hóquei sobre trenó e mantém a forma praticando handcycling. Suas conquistas no hóquei foram reconhecidas pela sua admissão ao Hall da Fama da Fundação de Esportes Adaptados do Colorado em 2012.

Mark Weimer conquistou vários campeonatos de hóquei sobre trenó em sua jornada até o Hall da Fama da Fundação de Esportes Adaptados do Colorado.
Mark Weimer conquistou vários campeonatos de hóquei sobre trenó em sua jornada até o Hall da Fama da Fundação de Esportes Adaptados do Colorado.

Um Caso Complicado

Desde seu acidente, Weimer tem sempre lidado com algum nível de desconforto nos nervos e na coluna. No entanto, no final de 2014, ele começou a sentir algo novo: dor muito forte em seus músculos do quadríceps, além de problemas intestinais e da bexiga. O neurocirurgião de Weimer o encaminhou para o Dr. Frey para uma avaliação mais aprofundada.

"Com o passar dos anos, a fusão espinhal de Mark e sua condição neurológica causaram a deterioração dos discos e das vértebras restantes abaixo da fusão", explica Dr. Frey. "Isso causou mais compressão dos nervos e da medula óssea, resultando em dor neuropática forte."

A preparação para a cirurgia começou com uma tomografia computadorizada da coluna de Weimer. Os resultados foram enviados para a 3D Systems, que realizou a segmentação dos dados a fim de extrair a representação em 3D da anatomia da coluna de Weimer.

O caso de Weimer era mais complexo do que a maioria dos procedimentos de coluna, de acordo com o Dr. Frey e Chris Beaudreau, Diretor de Serviços Médicos da 3D Systems.

"Mark teve crescimento ósseo sobre as hastes inseridas em sua cirurgia anterior", diz Dr. Frey. "Embora as hastes estivessem sendo removidas, qualquer perturbação do osso em torno da região poderia afetar o posicionamento das guias FIREFLY. Desse modo, foi necessário muito planejamento para trabalhar em torno da anatomia."

"Por causa de seus procedimentos cirúrgicos anteriores, havia muitos artefatos de imagem dentro da tomografia computadorizada que necessitavam de processamento médico extenso para renderizar a área anatômica de interesse em modelos digitais tridimensionais", diz Beaudreau. "Também seria um procedimento extenso na coluna, então em vez de modelar duas ou três vértebras, precisávamos processar noves vértebras, o osso sacro na base da coluna e ambos os quadris."

Comparação do Modelo Anatômico
As renderizações apresentam guias personalizadas específicas do paciente para a colocação de parafusos que permitam que o cirurgião evite com segurança partes complexas e vitais da anatomia da coluna. No total, 10 guias foram fabricadas para a operação de Mark Weimer, cada uma projetada para um corpo vertebral específico. Assim que as guias foram posicionadas, os parafusos foram colocados com alto nível de precisão.

A imagem à esquerda mostra as guias cirúrgicas posicionadas na anatomia do paciente, antes das peças serem fixadas.

A imagem à direita mostra o posicionamento pós-operatório das peças da espinha.

Impressão em 3D a partir da fonte

A 3D Systems enviou os modelos 3D da anatomia da coluna de Weimer para a Mighty Oak Medical, que usou esses modelos para projetar a trajetória de cada parafuso pedicular e para preparar as guias impressas em 3D que determinariam com precisão o posicionamento de cada parafuso na coluna de Weimer.

Usando o design FIREFLY, a 3D Systems imprimiu guias para parafusos pediculares para cada vértebra que precisava ser operada. Um modelo anatômico do osso também foi impresso para o planejamento pré-cirúrgico e para referência na sala de operação.

As guias cirúrgicas e os modelos ósseos foram impressos na máquina ProX® 800 da 3D Systems, um sistema de esterolitografia (SLA) conhecido por criar peças com excepcional lisura de superfície, resolução de forma, definição de borda e tolerâncias.

A tecnologia SLA foi inventada por Chuck Hull, cofundador da 3D Systems, em 1983. A empresa continua a inovar com a tecnologia, reduzindo custos e oferecendo rapidez, capacidade, precisão e facilidade de uso ainda maiores.

A máquina ProX 800 oferece uma ampla gama de materiais para as mais variadas aplicações e casos de uso. Para as guias de parafusos e modelo de referência de Weimer, a 3D Systems usou um material e processo plástico validado que permite que as peças sejam esterilizadas para uso diretamente na sala de operação.
 

Sucesso Cirúrgico e Recuperação

Dr. Frey operou Mark Weimer no Swedish Medical Center em Englewood, em 22 de julho de 2016. Quando Weimer despertou, suas dores mais recentes tinham passado e as dores anteriores tinham diminuído consideravelmente.

"Mark está atualmente passando por um processo rigoroso de reabilitação e está se recuperando bem da cirurgia de fusão", diz Dr. Frey, que prevê um período de recuperação de aproximadamente um ano.

Aos 63, Weimer continua a trabalhar no ramo de TI e prática ciclismo em seu tempo livre. Ele gosta de assistir seus netos, de 9 e 13  anos, tomar seu lugar no gelo como a próxima geração de campeões.