Gemelos digitales en implantología: ¿por qué son interesantes?

Actualmente nos encontramos en una época de desarrollo tecnológico sin precedentes y la odontología no es ajena a este nuevo paradigma, accediendo a cada vez más aplicaciones basadas en tecnologías disruptivas que impactan positivamente en el sector dental, mejorando la práctica odontológica y, por consiguiente, la calidad de vida y el bienestar del paciente. En este artículo, conoceremos cómo la ingeniería se ha puesto al servicio de la odontología con la democratización del acceso a la simulación FEM para los profesionales y el potencial de herramientas como DentalFEM, la primera plataforma web que permite realizar planificaciones de procesos de implantología basados en biomecánica computacional, simulando la realidad en un ordenador a través de la creación de un gemelo digital del paciente.

Por: Ismael Rodríguez Cal, cofundador de Indominus Advanced Solutions

Tecnólogos y profesionales médicos… ¿condenados a entenderse? 

¿Qué le pasará por la cabeza a un cirujano cuando llega un ingeniero con un ordenador, diciéndole que puede mejorar sus tratamientos? Pues lo que pensaría cualquiera: “Tengo 30 años de experiencia clínica y me vas a decir tú, que no has pisado un quirófano jamás, cómo puedo mejorar?”. Cuando esto ocurre, siempre me hago la misma pregunta: “¿Qué pensarían allá por la década de los 80, cuando el Dr. Alain G. N. Feldkamp y sus colegas mostraron su trabajo ‘Practical cone-beam algorithm’1 como una manera eficiente de reconstrucción de imágenes tomográficas a partir de datos adquiridos con un haz cónico?”. Probablemente, los profesionales médicos no salieron corriendo a solicitar la implementación de la innovación (de hecho, su aplicación en odontología no se popularizó hasta finales de los años 902,3). Seguro que a día de hoy nadie cuestiona que se trata de una herramienta imprescindible en el ámbito de la salud oral. 

Nos encontramos en una época de desarrollo tecnológico sin precedentes. A diario nos asaltan noticias sobre ordenadores cuánticos, inteligencia artifical (IA), gemelos digitales, robótica, blockchain, Internet of Things (IoT) y un largo etcétera. En un elevado número de casos, vemos cómo estas tecnologías se aplican en la industria, economía, medio ambiente y, por supuesto, también en salud. 

La medicina se retroalimenta desde siempre de otras ciencias, y lo hace constantemente en búsqueda de solucionar retos que requieren de desarrollos científicos novedosos que redunden en la calidad de vida y el bienestar de los pacientes. 

Es por esto que la relación entre profesionales STEM y profesionales del sector médico es cada vez más estrecha y necesaria. Un ejemplo claro de ello es el nacimiento más o menos reciente de titulaciones como la de Ingeniería Biomédica, que pretende fomentar y potenciar la colaboración y comprensión entre estas dos áreas. 

La odontología no es ajena a este nuevo paradigma, y hoy por hoy podemos ver multitud de aplicaciones basadas en tecnologías disruptivas (sobre todo IA, el mayor hype de los últimos años), impactando exitosamente en el sector dental: asistentes de diagnóstico que analizan radiografías dentales para detectar patologías, herramientas para planificación de implantes y cirugía guiada o soluciones que automatizan diseños de coronas dentales, monitoreo remoto de ortodoncias... Éstos son sólo algunos ejemplos de cómo el avance tecnológico contribuye a mejorar la práctica odontológica. 

Ingeniería al servicio de la odontología: el método de los elementos finitos 

Hoy me gustaría dar crédito a una tecnología que lleva ayudando a la industria desde hace casi 70 años. El método de los elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés) nació en los años 50, aunque sus raíces matemáticas vienen de mucho antes. La publicación del artículo de M.J. Turner et al.4 (1956) fue clave para demostrar la utilidad del FEM para resolver problemas estructurales (en este caso, aplicado a alas de aviones). 

El FEM es un método matemático para resolver ecuaciones diferenciales, las cuales describen (modelan) muchos fenómenos y procesos del mundo en el que vivimos. 

Evitemos la jerga matemática y pongamos un ejemplo concreto: si queremos construir un puente que soporte el peso de cientos de vehículos y personas no lo construimos, luego ponemos todo ese peso y nos quedamos mirando a ver qué sucede: lo diseñamos en un ordenador (CAD) y hacemos una simulación FEM, que nos dice si va a aguantar el peso o si, por el contrario, se va a romper y debemos rediseñarlo. 

Hoy por hoy podemos ver multitud de aplicaciones basadas en tecnologías disruptivas (sobre todo Inteligencia Artificial) impactando exitosamente en el sector dental

Este método lleva años aplicándose en investigación médica en general y en odontología en particular ¡desde los años 70!5. Podemos pensar que una prótesis dental es el puente del que hablábamos antes, y las fuerzas masticatorias son el peso de los vehículos y personas. ¿Resistirá esta estructura adecuadamente a las fuerzas (cargas) a las que se ve sometida? 

Hasta hoy, los estudios FEM en odontología requieren de equipos multidisciplinares que trabajan con software de ingeniería de propósito general (ampliamente usados en la industria aerosespacial, automoción, naval, construcción..., pero muy complejos y caros) y medios de computación avanzados. Estos estudios pueden llevar varios meses, dificultando la aplicación de la tecnología en la práctica clínica. 

Ya es hora de democratizar el acceso a la simulación FEM para los profesionales de la odontología.

El gemelo digital de tu paciente: el software DentalFEM 

DentalFEM es la primera plataforma web que permite realizar planificaciones de procesos de implantología basados en biomecánica computacional. Esto significa que los especialistas podrán complementar su experiencia e intuición (además de las tecnologías comúnmente usadas) con datos como tensiones, deformaciones, desplazamientos, etc., obtenidos sobre una réplica virtual 3D de la anatomía del paciente. De este modo se pueden evaluar distintas opciones (desde la longitud del implante, diámetro, forma o angulación hasta el material del mismo) y seleccionar la que proporcione una mejor respuesta biomecánica de manera objetiva. En pocas palabras: podemos simular la realidad en un ordenador, creando un gemelo digital de nuestro paciente. 

Pero, ¿cómo conseguimos esto? Con el soporte de tecnologías como la simulación FEM, la IA y la realidad virtual y aumentada (AR/VR). El proceso es el siguiente (Ilustración 1): 

1. Tras registro en nuestra plataforma web, el usuario crea e introduce los datos del paciente que desea estudiar 

2. A continuación, se solicita la subida de un CBCT (el cual se anonimiza en el dispositivo del usuario para eliminar cualquier tipo de información sensible). 

3. A partir de aquí arranca un proceso automático (basado en IA), conocido como segmentación, en el cual en las imágenes proporcionadas del paciente se identifican las distintas estructuras anatómicas que estarán involucradas en el análisis (huesos, dientes...). 

4. Sobre esta segmentación, nuestros algoritmos reconstruyen una copia virtual 3D de nuestro paciente, sobre la que podemos trabajar (Ilustración 2). 

5. El modelo 3D se lanza al módulo de cirugía virtual, donde el usuario puede realizar la colocación de la prótesis (eligiendo una de nuestra base de datos o bien una de su propiedad). Esta prótesis 3D consiste inicialmente en un tornillo, un pilar y una corona. 

6. Una vez finalizada la intervención, arranca de manera automática una simulación FEM, la cual impone unas cargas en el modelo, simulando la masticación normal (y si se desea, se pueden simular condiciones especiales, como puede ser bruxismo). 

7. Cuando la simulación finaliza, el usuario puede visualizar los resultados en un informe PDF, analizarlo en más detalle usando nuestro módulo de visualización 3D o a través de AR/VR (Ilustración 3). Se proporciona información (mediante mapas de colores en cada zona de la anatomía del paciente) sobre densidad ósea (obtenida de las unidades Hounsfield del CBCT), tensión Von Mises, deformación, desplazamiento o factores de seguridad, lo que permitirá evaluar el tratamiento con datos objetivos del paciente (Ilustración 4).

8. Si el resultado es satisfactorio, ya se puede trabajar sobre el procedimiento real en la consulta. Si no, se vuelve al módulo de cirugía virtual y se ensaya un nuevo tratamiento, tantas veces como sea necesario. 

Por tanto, con esta combinación de tecnologías podremos analizar cuál es el implante óptimo para el paciente, evaluar el riesgo de rotura o fallo del tratamiento, estudiar si es posible la carga inmediata, distribuir uniformemente la tensión resultante de la mordida y evitar picos de tensión en la interfaz hueso-implante que puedan provocar el fallo. Además, también nos ayudará a explicar mejor el tratamiento al paciente y que éste sea consciente de que están poniendo la última tecnología al servicio de su bienestar. 

Esta herramienta es prácticamente automática, personalizada, no invasiva, precisa, reproducible, inmersiva y puede usarse en cualquier dispositivo con conexión a internet. 

¿Qué nos depara el futuro? 

Las tecnologías mencionadas son ya el presente en odontología, al igual que lo es el flujo digital y la impresión 3D. Aún así, estamos lejos de implementar todo el potencial de estas herramientas en la práctica clínica. En los próximos años, veremos aplicaciones en ortodoncia, implantes zigomáticos, cirugía maxillofacial, diseño de implantes subperiósticos..., así como de su implantación en otras ramas médicas (planificación de tratamientos de fusión lumbar o diseño de prótesis de cadera y rodilla). 

¿Y tú, te vas a quedar atrás o te unes a la revolución de la odontología digital basada en datos?

Puede consultar esta entrevista al completo en el número 94 (Mayo 2025) de DM Dentista Moderno o descargar el pdf aquí.