La fabricación de implantes ortopédicos implica un proceso complejo que exige una precisión milimétrica porque la perfección es un requisito absoluto. Estos dispositivos deben integrarse con el cuerpo humano y soportar condiciones fisiológicas complejas como la carga mecánica, la humedad y los procesos biológicos.
Dado que se implantan directamente en el organismo, cualquier defecto en su diseño o fabricación puede tener consecuencias graves para la salud del paciente. Afortunadamente, los avances tecnológicos han hecho posible la fabricación de dispositivos médicos con Inteligencia Artificial (IA) para mejorar la calidad y precisión de las piezas.
¿Cuáles son los problemas que pueden tener los implantes ortopédicos?
En la actualidad se estima que entre el 2% y el 3% de los fracasos de los implantes ortopédicos están relacionados con problemas de calidad, por lo que en algunos casos puede ser necesaria su extracción tras la curación de la fractura.
Y además, aunque se espera que los implantes funcionen durante más de 10 años en realidad su durabilidad no está garantizada. Esto se debe a que, en ocasiones, no logran integrarse adecuadamente al hueso, lo que compromete su estabilidad.
“Desde los compuestos metálicos, conocidos por su resistencia, hasta las cerámicas y los polímeros, cada material interactúa de manera distinta con el tejido óseo y los líquidos corporales. Comprender a fondo estas interacciones ayuda a asegurar la biocompatibilidad y la durabilidad de los implantes”, afirma Muganes Musharrafie, software manager de ZEISS Industrial Quality Solutions (ZEISS IQS).
El reto de la perfección en la industria ortopédica
En la manufactura de implantes ortopédicos la inspección de calidad ha dependido tradicionalmente de métodos manuales y sistemas automatizados que, si bien son eficientes, presentan importantes limitaciones.
Como ejemplo de lo anterior está la detección de defectos submicroscópicos porque suele ser un desafío que exige tanto herramientas especializadas como un alto grado de experiencia por parte de los inspectores. A esto se suma que estos métodos suelen ser lentos y costosos, lo que afecta la productividad y la competitividad de las empresas del sector.
Frente a esta necesidad, la integración de la IA en los procesos de manufactura ha conducido a un cambio trascendental. Además de garantizar la calidad de los dispositivos ortopédicos también automatiza tareas complejas, minimiza los errores humanos y reduce los costos y los tiempos de producción.
¿Cómo la IA genera implantes ortopédicos más seguros y duraderos?
La implementación de sistemas de metrología asistidos por IA ha ganado protagonismo en los procesos de inspección y control de calidad en la fabricación de dispositivos médicos. Al incorporar capacidades cognitivas a estos sistemas, Muganes Musharrafie asegura que la tecnología genera los siguientes beneficios.
- Análisis dimensional automatizado: Equipos como los sistemas de metrología por coordenadas (CMM) y escáneres 3D, integrados con algoritmos de inteligencia artificial, pueden analizar grandes volúmenes de datos en tiempo real, detectando desviaciones con una precisión nanométrica. Estas herramientas permiten validar la geometría y alineación de los componentes de las prótesis, asegurando el cumplimiento de las especificaciones más exigentes.
- Detección de defectos invisibles al ojo humano: Utilizando tecnologías de metrología, como la visión por rayos X y ultrasonidos, combinadas con aprendizaje profundo, es posible identificar microgrietas, inclusiones, porosidad y otros defectos internos que podrían pasar desapercibidos en inspecciones tradicionales de control de calidad.
- Control de superficies con visión artificial: Los sistemas de inspección por cámara, potenciados por redes neuronales, analizan los acabados superficiales con velocidad y consistencia. Esto es fundamental para proveer texturas que fomenten la integración biológica de los implantes.
- Predicción de fallos en materiales: La IA puede modelar escenarios de uso a largo plazo, evaluando el comportamiento del material bajo estrés mecánico o corrosión, con lo cual permite anticipar fallos y mejorar los diseños desde etapas tempranas de desarrollo.
- Predicción de la vida útil: Los modelos de IA pueden predecir la vida útil de los implantes en función de diversos factores, como las propiedades del material, las condiciones de carga y la respuesta del tejido óseo.
Si se considera que la producción de prótesis es un sector donde la precisión es sinónimo de seguridad y calidad, entonces, la metrología asistida por IA debe verse como un avance fundamental en este ámbito, que no solo optimiza los procesos de inspección, también garantiza una mayor fiabilidad en la fabricación de dispositivos médicos.
