Diseña IPN simulador para prótesis articulares

En la búsqueda de que las prótesis articulares de rodilla cumplan con normas oficiales e internacionales, además de alargar su vida útil, investigadores y estudiantes del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional Unidad Querétaro (CICATA IPN Querétaro) trabajan en el diseño y desarrollo de un simulador mecánico para probar dichas prótesis por hasta cinco millones de ciclos.

Este aparato tendrá la capacidad de medir las fuerzas de fricción a lo largo de toda la prueba para estudiar el comportamiento de la lubricación, con el objetivo de que las condiciones de prueba y los resultados que se obtengan sean reproducibles. Además, contará con subsistemas para controlar los movimientos, la variación de carga, se automatizará la dosificación del líquido lubricante y controlará su nivel y temperatura.

El estudiante de la maestría en tecnología avanzada del CICATA IPN Querétaro Adán Aguirre Nájera explicó que en este proyecto trabaja también el estudiante José Ángel Escobar Medina, así como los investigadores José Dolores Óscar Barceinas Sánchez —líder del proyecto—, Julio César Sosa Savedra, Iván Domínguez López y Adrián Luis García García, y abundó que este simulador es un sistema mecatrónico, en el que se usarán servomotores de alta precisión, controladores y sensores para producir tres movimientos y la variación de carga, ya que, dijo, uno de los propósitos es realizar análisis preclínicos de prótesis previo a su comercialización e implante en pacientes.

“El diseño de este simulador está basado en la norma ISO 14243-3:2014, que se refiere a los parámetros de prueba a los que deben someterse estos implantes; adicionalmente, reproduce las condiciones del ciclo de la marcha. Cuando se camina con una prótesis implantada, esta debe realizar los movimientos y soportar las fuerzas indicadas en la norma mencionada. Debe quedar claro que dicho simulador no reproduce fielmente las condiciones de movimiento y carga de una rodilla sana; sin embargo, se considera, por la comunidad internacional, que las pruebas realizadas en simuladores que cumplen dicha norma son una buena aproximación”, afirmó.

Una vez que este aparato funcione, señaló Aguirre Nájera, se estudiará el efecto de métodos de modificación de superficies, como el texturizado, el coeficiente de fricción y desgaste, lo cual constituirá el desarrollo tecnológico cuya finalidad es aumentar la durabilidad de las prótesis. En el largo plazo, aseguró, también se estudiará el efecto de utilizar materiales biocerámicos.

“El objetivo último de este proyecto es incrementar la vida útil de las prótesis articulares de rodilla, pues en el sector salud se asume que estas tienen una vida útil de aproximadamente 10 años, por lo que solo pacientes con edad de 60 años o más son elegibles para recibir uno de estos implantes. Entonces, si se llega a incrementar su durabilidad, pacientes más jóvenes serían también elegibles, pues solo reciben tratamiento a base de analgésicos y antiinflamatorios hasta llegar a la edad de elegibilidad», advirtió.

Con este simulador mecánico, indicó el estudiante de CICATA IPN Querétaro, se podrá además estudiar el comportamiento de la lubricación durante las pruebas de prótesis, mediante el subsistema de medición de la fuerza de fricción; según la norma ISO, debe utilizarse una solución acuosa de suero fetal de bovino con 20 gramos por litro (g/l) de proteínas. Al determinar los regímenes de lubricación que se presentan a lo largo de las pruebas, aseguró, se podrá establecer si el desempeño tribológico de este tipo de prótesis ha mejorado.

“Algo importante de mencionar es que el procedimiento quirúrgico para implantar estas prótesis es traumático, pues se amputan ciertos ligamentos y corta hueso del extremo inferior del fémur y del extremo superior de la tibia para colocar los respectivos componentes, los cuales se fijan con cemento quirúrgico que, en algunos casos, es tóxico para los pacientes. Desafortunadamente puede presentarse aflojamiento aséptico o desgaste severo del inserto tibial, por lo que debe realizarse otra cirugía para corregir el problema, lo que implica costos adicionales y molestias para el paciente”, sostuvo.

Adán Aguirre Nájera destacó que se trata de un proyecto multidisciplinario en el que intervienen especialistas en materiales, manufactura, mecánica, mecatrónica, química y electrónica.

“Este proyecto resultó interesante, pues el líder del proyecto —el doctor José Dolores Óscar Barceinas Sánchez— es experto en materiales, aunque también posee ciertos conocimientos de química; además la participación de los otros especialistas ha enriquecido el proyecto y a todos los que participamos porque todos aprendemos algo de todos, de eso se trata la investigación multidisciplinaria. Para este proyecto se utiliza la metodología del modelo W, que ayuda a desarrollar sistemas que involucran diversas disciplinas de una forma clara y ordenada, además de minimizar errores por interpretaciones erróneas de los involucrados”, finalizó.

Fuente: CONACYT.