Proyecto piloto de impresión 3D para planificación quirúrgica en el HUBU

Abstract

La impresión 3D clínica ha demostrado ser una tecnología de alto impacto para la planificación quirúrgica de casos complejos, permitiendo transformar estudios de imagen médica en modelos físicos tridimensionales que el equipo quirúrgico puede examinar antes de la intervención. Sin embargo, su distribución en España es desigual: el Hospital Universitario de Burgos (HUBU) carece actualmente de una unidad de este tipo. Este Trabajo de Fin de Grado propone un plan de implantación completo de una Unidad de Planificación Quirúrgica e Impresión 3D Point-of-Care en el HUBU y demuestra su viabilidad técnica mediante un proyecto piloto. Se han fabricado diez biomodelos anatómicos de cuatro órganos abdominales (bazo, páncreas, riñón e hígado) a partir de estudios de tomografía computarizada del repositorio público TCIA, empleando el software open-source TotalSegmentator para la segmentación automática y la impresora Bambu Lab P1S con filamento PLA gris a escala 1:1. Los modelos fueron evaluados mediante una rúbrica anclada de calidad de tres dimensiones (máximo 15/15), obteniendo puntuaciones entre 10/15 y 13/15 en modo Normal sin postprocesado, y hasta 15/15 tras aplicar filtro Gaussiano en el hígado. TotalSegmentator superó a la segmentación manual en el único órgano evaluado con ambos métodos (páncreas), con una diferencia de 7 puntos. Como contribución complementaria, se desarrolló una plataforma software de gestión clínica compuesta por una aplicación web (Python/Streamlit, PostgreSQL, Docker) con control de acceso por roles (RBAC), trazabilidad MDR y anonimización DICOM, integrada con una extensión para 3D Slicer (HUBUProtocol) que digitaliza el flujo DICOM→STL y transfiere los resultados bajo petición del operador mediante una API REST.

Clinical 3D printing has proven to be a high-impact technology for surgical planning in complex cases, enabling the transformation of medical imaging studies into three-dimensional physical models that surgical teams can examine before the intervention. However, its adoption across Spain remains uneven: the Hospital Universitario de Burgos (HUBU) currently lacks such a unit. This Bachelor’s Thesis proposes a complete implementation plan for a Point-of-Care 3D Surgical Planning Unit at HUBU and demonstrates its technical feasibility through a pilot project. Ten anatomical biomodels of four abdominal organs (spleen, pancreas, kidney, and liver) were produced from publicly available CT studies from the TCIA repository, using the open-source TotalSegmentator software for automatic segmentation and a Bambu Lab P1S printer with grey PLA filament at 1:1 scale. Models were assessed using a three-dimension anchored quality rubric (maximum 15/15), achieving scores between 10/15 and 13/15 in Normal mode without post-processing, and up to 15/15 after applying a Gaussian filter to the liver. TotalSegmentator outperformed manual segmentation on the only organ evaluated with both methods (pancreas), with a 7-point difference. As a complementary contribution, a clinical management software platform was developed, comprising a web application (Python/Streamlit, PostgreSQL, Docker) with role-based access control (RBAC), MDR audit trail, and DICOM anonymisation, integrated with a 3D Slicer extension (HUBUProtocol) that digitalises the DICOM→STL workflow and transfers results on operator request via a REST API.