Wednesday :: 30 / 07 / 2014

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Noticia : investigación

Ingenieros mexicanos desarrollan prótesis de rodilla

Podrá ajustarse a la anatomía de pacientes mexicanos. Su costo será 50% menor que el de piezas importadas


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Ingenieros mexicanos desarrollan prótesis de rodilla

Ingenieros mexicanos desarrollan prótesis de rodilla

De acuerdo con datos de la Organización Mundial de la Salud, 40% de las personas mayores de 70 años sufren osteoartritis de rodilla

Muchas veces las prótesis pueden ser la única opción para rehabilitar a pacientes afectados por osteoartritis (la forma más común de artritis o inflamación de articulaciones) en estado avanzado en la rodilla. Sin embargo, las que hoy existen sólo están disponibles como mercancía de importación de países como Alemania.

Además, su costo -que va de 40 mil a 70 mil pesos por pieza, sin contar la cirugía para implantarlas- las convierte en una alternativa poco accesible, aun para las instituciones públicas que prestan servicios de salud. Y como son perfiladas y fabricadas en otros países, resultan poco compatibles con la estructura ósea de los pacientes mexicanos, pues deben remplazarse con frecuencia en tres o cinco años.

Así, investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico de Celaya (ITC), en Guanajuato, ha comenzado a diseñar, ensamblar y probar sus propias prótesis de rodilla, con la idea de fabricarlas en serie en México, a menores costos que las importadas y con cualidades como mayor durabilidad, resistencia y compatibilidad anatómica.

“Queremos aumentar la vida útil de la prótesis para que no se desgaste rápidamente y tenga que cambiarse al cabo de tres o cinco años, como sucede ahora (con los componentes importados). Una vez insertada, ya no sería necesario hacer al paciente una segunda operación”, explica el maestro en diseño mecánico, Raúl Lesso Aroyo, quien es el responsable de la investigación.

Para la Secretaría de Salud, la osteoartritis es una enfermedad degenerativa ocasionada por el uso y desgaste de las articulaciones, que se vuelve más usual durante la vejez. Las articulaciones más afectadas por ella son los dedos de las manos y otros puntos que soportan el peso corporal, como caderas, rodillas y espina dorsal.

De acuerdo con datos de la Organización Mundial de la Salud, 40% de las personas mayores de 70 años sufren osteoartritis de rodilla. De ese monto, 80% tiene algún grado de limitación en sus movimientos. En México no se tienen cifras específicas, pero se calcula que podría haber poco más de 9 millones de pacientes afectados por la enfermedad (en general).

Piezas de repuesto

Como no existe cura para la osteoartritis, los médicos suelen dar a los pacientes tratamientos farmacológicos (por ejemplo, con antiinflamatorios no esteroideos) para paliar el dolor. Éste puede ser muy intenso e intolerable debido a que, en estados avanzados, el desgaste del cartílago generado por la enfermedad propicia un contacto directo entre huesos y articulaciones.

Esto, a su vez, hace frágiles a los huesos involucrados y los deforma. Además, a causa del dolor y de la rigidez, el paciente evita usar la articulación afectada, por lo cual los músculos que la rodean se van debilitando poco a poco y de esta forma se pierde una buena parte de su movilidad.

Bajo estas críticas circunstancias es cuando los médicos deben valorar si es necesario insertarle una prótesis para paliar las molestias y permitirle desempeñar sus actividades cotidianas, sobre todo cuando sufre afectaciones en ambas rodillas. La operación correspondiente se denomina artroplastia, la cual permite reconstruir las superficies de contacto dañadas.

A decir de Lesso Arroyo, el material más adecuado para construir una prótesis de rodilla es la cerámica, aunque a la vez tiene grandes inconvenientes que hacen inviable su utilización, como son su fragilidad y alto costo de producción. Ante ello, aclara, lo más común es que se fabriquen piezas con otros materiales biocompatibles (que no generan un rechazo al implantarse).

Las piezas suelen hacerse de combinaciones como acero inoxidable de grado quirúrgico (316L) recubierto con nitruro de titanio o con materiales plásticos, según explica el también profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Guanajuato. También son comunes las aleaciones con metales como el cobalto o cromo.

Los plásticos empleados por lo regular son polietilenos muy duraderos y resistentes al desgaste, y para fijar los componentes se utilizan sustancias cementantes (aunque también existen prótesis que no las requieren).

La tendencia, apunta el ingeniero mecánico, es remplazar a los metales, pues cuando descienden las temperaturas se enfrían y generan dolores muy fuertes a los pacientes.

Diseños originales


Este proyecto para desarrollar prótesis de manufactura nacional, ideado originalmente por el estudiante Edgar Samuel Vera Contreras, apenas se encuentra en sus etapas iniciales de diseño y de análisis de los moldes de fundición e inyección que luego servirán para dar forma a las piezas requeridas por los pacientes mexicanos.

Para ello, los ingenieros del ITC -entidad a cargo de la SEP- aplican diversos procedimientos científicos y herramientas de análisis que les permiten asegurarse de que al momento de moldear la pieza, ésta cumplirá con las especificaciones buscadas. Primero emplean aparatos de resonancia magnética que les permiten caracterizar los huesos de la articulación.

Con esa información hacen un primer bosquejo de la pieza con diseño asistido por computadora, que luego se convertirá en un modelo sólido, hecho con alguno de los materiales mencionados. Cuando ya se tienen varios modelos virtuales, proceden a validarlos mediante herramientas matemáticas como el análisis por elementos finitos, que determina su resistencia mediante la localización de puntos de máximo esfuerzo.

Una vez que tiene la pieza con el mejor comportamiento y de acuerdo con las normas de calidad mexicanas, proceden a perfeccionarla y dejarla lista para ser implantada por el cirujano.

Gran parte de esta labor se realiza con ayuda de un banco dinámico de pruebas, también desarrollado en el ITC, con el cual hacen simulaciones de peso, flexión, etc. para evaluar qué tan rápidamente se desgastará la pieza.

Con estos datos, los investigadores pueden dar a la prótesis un tratamiento térmico (con calor) con la finalidad de aumentar su resistencia, cambiar su geometría o incluso el material con el que fue construida.

Este procedimiento les permitirá reducir los costos de producción de la piezas hasta en 50%
; por ello buscarán firmar un convenio de colaboración con un centro hospitalario para transferir la tecnología a gran escala.

Más adelante, también tienen contemplado producir y evaluar modelos de acero recubiertos con óxido de calcio (material muy similar al de los huesos) adicionados con algún polímero para minimizar la corrosión. “El año que viene comenzaremos a hacer probetas y caracterizar estos nuevos materiales para ver su resistencia y demás propiedades”, anticipa el ingeniero Lesso.


Fuente: Con información de El Universal





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