Avanzan en México en diseño de simulador para probar 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 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.

Según el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (Conacyt), 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,  automatizar la dosificación del líquido lubricante y controlar su nivel y temperatura.

El 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 uno de los propósitos es realizar análisis preclínicos de prótesis previo a su comercialización e implante en pacientes, afirmó Adán Aguirre Nájera, uno de sus  promotores.

“El diseño de este simulador se basa en la norma ISO 14243-3:2014, referente 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”, añadió.

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.

Para Aguirre Nájera, la finalidad de este proyecto es aumentar la duración 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 aptos, pues solo reciben tratamiento a base de analgésicos y antiinflamatorios hasta llegar a la edad necesaria", advirtió.

Con este simulador mecánico, indicó el estudiante de CICATA IPN Querétaro, se podrá además evaluar 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.

Frente a la implantación de estas prótesis consideró que el procedimiento quirúrgico “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”, sostuvo.

En este proyecto multidisciplinario intervienen especialistas en materiales, manufactura, mecánica, mecatrónica, química y electrónica, destacó Adán Aguirre Nájera para el Conacyt.