Fantasmas DICOM escalables impreso en 3D que imitan hueso y tejido blando de mamíferos marinos

Por qué importa un lobo marino falso

Desde acuarios oceánicos hasta centros de rescate, los veterinarios cuidan a lobos marinos de California que pueden estar enfermos, heridos o intoxicados por proliferaciones nocivas de algas. Extraer sangre de estos animales potentes y sensibles es vital para el diagnóstico, pero resulta difícil aprender a hacerlo de forma segura con pacientes vivos. Este estudio describe cómo los investigadores convirtieron datos de exploraciones médicas en un modelo realista impreso en 3D —o “fantasma”— de la región de la cadera de un lobo marino. El fantasma se siente y se comporta de manera muy parecida al tejido real, proporcionando a los alumnos una herramienta de práctica realista y señalando el camino hacia nuevos modelos médicos tanto para animales como para personas.

Convertir exploraciones en formas sólidas

El equipo partió de exploraciones detalladas por TC y RM de un lobo marino de California real, suministradas por el Programa de Mamíferos Marinos de la Marina de EE. UU. Estas exploraciones, almacenadas en el formato médico estándar DICOM, muestran la densidad de cada pequeño volumen de tejido, desde la blubber blanda hasta el hueso duro. Con software especializado, los investigadores “segmentaron” las imágenes, separando huesos y tejidos blandos según su brillo en las exploraciones. A continuación limpiaron y suavizaron los modelos digitales, recortaron la mesa de examen y otros elementos indeseados, y dividieron el esqueleto en secciones prácticas como patas, aletas, y pelvis y columna. El resultado fue una parte inferior del cuerpo digital anatómicamente fiel, con especial atención a la región donde comúnmente se extrae sangre, justo detrás de los huesos de la cadera.

Construir un cuerpo estratificado de adentro hacia afuera

En lugar de fabricar un bloque sólido único, los investigadores diseñaron el fantasma como cuatro capas distintas que imitan la anatomía real: hueso, músculo, blubber y piel. Las formas óseas se exportaron directamente como archivos imprimibles en 3D y se imprimieron a escalas reducidas utilizando impresoras estereolitográficas de alta resolución. Se diseñó una carcasa exterior flexible alrededor del cuerpo, hueca para crear una cavidad y dividida en la parte superior para poder insertar los huesos y los tejidos blandos. Esta carcasa cumple una doble función: actúa como la “piel” visible del fantasma y sirve de molde para el vertido de los geles interiores. Se preservaron puntos óseos naturales, como las vértebras de la cola y las cavidades de las aletas, de modo que el esqueleto pudiera alinearse con precisión dentro de la carcasa, reproduciendo la sensación de puntos de referencia reales de los que los clínicos dependen al tacto.

Hacer que los tejidos falsos se sientan reales

Para captar cómo se deforman los tejidos reales de lobo marino ante una aguja o una mano, el equipo recurrió a una familia de gelatinas médicas transparentes y reutilizables. Estos geles vienen en varios grados, desde muy firmes hasta muy blandos. Empleando un analizador mecánico dinámico, los investigadores comprimieron pequeñas muestras de gel de manera controlada para medir su rigidez y pérdida de energía bajo cargas repetidas, de forma similar a presionar y soltar tejido vivo. Al comparar estas mediciones con propiedades conocidas de la blubber, el músculo y el hueso del lobo marino, seleccionaron geles específicos para cada capa: un gel más rígido junto al hueso para representar tejido conectivo resistente, un gel más blando para el músculo y un gel intermedio para la gruesa capa de blubber. Para el esqueleto se escogió una resina plástica resistente pero algo flexible, mientras que una resina transparente y elástica formó la piel exterior, permitiendo que los huesos internos permanecieran visibles durante la práctica.

Del modelo digital al fantasma funcional

Con materiales y geometría definidos, los investigadores ensamblaron el fantasma paso a paso. Primero imprimieron los huesos y los sumergieron en un gel firme para representar tendones y músculo fuertemente unido cerca de las articulaciones. La carcasa de piel transparente se imprimió por separado. Luego calcularon el volumen del espacio de blubber y músculo dentro de la carcasa a diferentes escalas para saber cuánto gel fundido verter. Trabajando en hornos al vacío y baños de hielo para controlar las burbujas y la solidificación, vertieron una capa de blubber a lo largo de las paredes de la carcasa, colocaron el esqueleto en su posición exacta y finalmente llenaron el espacio restante con un gel muscular blando. Tras un día de curado, pulieron con calor la superficie expuesta para alisarla sin deformar la carcasa. El modelo acabado se ajustó estrechamente al renderizado 3D original, se mantuvo bien unido durante la manipulación y permitió a los usuarios tanto sentir como ver las estructuras internas.

Qué significa esto para la formación y más allá

Para los alumnos, este fantasma de lobo marino ofrece una forma realista de practicar la localización de puntos óseos y de insertar agujas en el lugar correcto, sin poner en riesgo animales vivos. Debido a que el flujo de trabajo parte de imágenes médicas de rutina, puede adaptarse a otras regiones corporales, otras especies e incluso pacientes humanos. El estudio también muestra cómo el diseño basado en imágenes y materiales blandos cuidadosamente probados pueden reproducir tejidos vivos lo suficiente para la formación, y potencialmente para dispositivos de robótica blanda o implantes personalizados. En resumen, los investigadores han demostrado una receta práctica para convertir la anatomía digital en modelos táctiles y escalables que trasladan la sensación de la clínica o del centro de rescate al laboratorio o al aula.

Cita: Fisher, D., Minaian, N., McClain, A. et al. Scalable DICOM 3D-printed phantoms mimicking marine mammal bone and soft tissue. Sci Rep 16, 5929 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36154-5

Palabras clave: fantasma impreso en 3D, lobo marino de California, entrenamiento veterinario, imagen médica, geles que imitan tejido