El diseño CAD esta donde esta el corazón: modelado 3D de corazones artificiales

Corazones artificiales y diseño 3D

Corazón artificial PLSNo es una sorpresa que el modelado 3D se utiliza en una amplia gama de desarrollos de productos, desde piezas de automóvil hasta productos domésticos y dispositivos médicos. Quizás uno de los usos más interesantes del modelado 3D sea el diseño de corazones artificiales y el software de modelado CAD 3D PTC Creo está a la cabeza de esta tecnología vanguardista.

La necesidad de corazones artificiales

Unas estadísticas rápidas sobre trasplantes de corazón y la creciente necesidad de corazones artificiales:

  • La cardiopatía es la principal causa de muerte del planeta, según la Organización Mundial de la Salud, y mata a 7,4 millones de personas al año.
  • La necesidad de donación de corazones se está disparando, pero el número de corazones disponibles está descendiendo.
  • 4000 personas en EE. UU. y más de 3000 en la Unión Europea están esperando por una donación (cálculos del Departamento de Sanidad y Servicios Humanos de los EE. UU. y la Dirección General de Salud de la Comisión Europea).
  • Los corazones artificiales se han utilizado principalmente como puente para mantener a los pacientes vivos hasta que se dispone de un corazón humano. Desde que los corazones artificiales viables se inventaron hace 45 años, solo se han implantado 1413 (unos 30 al año).

Los médicos han preferido dispositivos de asistencia ventricular (que pueden ayudar al propio corazón del paciente a bombear sangre) sobre los corazones artificiales a escala completa, debido a los siguientes problemas:

  • Los corazones artificiales suelen ser rechazados por el cuerpo de los pacientes.
  • Pueden impedir el flujo de sangre y causar infartos.
  • Son muy caros (en torno a 250 000 dólares).
  • Los corazones artificiales suelen ser más del doble de grandes que un corazón humano.
  • El riesgo de infección es alto, elevándose el riesgo cuantos más elementos se implanten.

Modelado 3D y diseño de corazones artificiales

En la carrera por desarrollar la próxima generación de corazones artificiales que atacarán estos problemas, Takashi Isoyama y un equipo de investigadores de la Escuela de posgrado de la Universidad de Tokio están utilizando software CAD 3D para modelar el corazón, incluyendo animación que muestra la forma en que la sangre fluye por él. Los modelos 3D han acelerado el proceso de diseñar las palas de la turbobomba, en contraste con el diseño CAD bidimensional.

El equipo de Tokio utilizó el software PTC Creo para diseñar una bomba giratoria sin contacto que consiste en un eje y un cojinete. Los modelos 3D aceleraron el proceso, comenta Isoyama, y facilitaron la exportación de los planes al software de ingeniería asistida por ordenador, como ANSYS, para el siguiente paso: el mecanizado de precisión de las piezas.

El diseño del corazón artificial de Isoyama, el corazón artificial total de flujo helicoidal, ya se ha implantado en una cabra (que sobrevivió durante un tiempo récord de 100 días) y el modelo final para uso animal podría estar listo en 2016, con un modelo humano transcurridos otros cinco año o más.

PTC se enorgullece de formar parte de la tecnología del corazón artificial con nuestros avances en modelado 3D y simulación, que se utilizarán para salvar vidas en el futuro.

Fotografías por cortesía de la Universidad de Tokio