Tercer Milenio

En colaboración con ITA

Cemento en la cadera: menos es más

Ingenieros, radiólogos y traumatólogos buscan la manera de personalizar al máximo la consolidación de nuestro esqueleto, para evitar las fracturas que provoca la osteoporosis. Un modelo computacional 'made in Aragón' dirá dónde y cómo inyectar el bioelemento.

Los datos extraídos de las pruebas radiológicas generan los modelos computacionales
Los datos extraídos de las pruebas radiológicas generan los modelos computacionales

¿Cuántas veces hemos oído lo de “se le rompió la cadera y se cayó”? La caída no es, en muchos casos, la causa de la fractura, sino al revés. Y es que la osteoporosis debilita los huesos hasta tal punto que la rotura se produce sin previo aviso. Cómo prevenirla, cómo verla venir y evitarla con una inyección de cemento en el hueso es lo que estudian ingenieros, radiólogos y traumatólogos, trabajando juntos en el proyecto Osteo-Prev. Esto se llama femoroplastia y ya se practica; ahora, el quid de la cuestión está en “personalizar al máximo esta técnica”, dice Mari Ángeles Pérez, ingeniera industrial de la Universidad de Zaragoza y miembro de Osteo-Prev.

Es necesario dar con el lugar exacto y la cantidad y manera precisas de inyectar el cemento a cada paciente, “planificar mejor la intervención -concluye Pérez-. No puedes inyectar cemento por inyectar. Puedes pensar que cuanto más metas mejor, pero no es así. Una excesiva cantidad de cemento puede ser perjudicial, porque rigidizaría demasiado, favoreciendo otro tipo de fracturas y también puede generarse necrosis ósea (destrucción de hueso) por altas temperaturas”. Osteo-Prev busca ese equilíbrio.

Y lo hace con el desarrollo de un modelo computacional destinado a ayudar a los traumatólogos a planificar la intervención paciente por paciente; una simulación virtual perfecta, generada a partir de las imágenes radiológicas. El Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), al que Mari Ángeles Pérez pertenece, está desarrollando dicho modelo con la colaboración de un equipo de radiólogos del Hospital La Fe de Valencia y traumatólogos del Clínico de Zaragoza, con Belén Seral a la cabeza.

“El análisis computacional de las imágenes nos permite analizar de forma muy detallada la calidad de la estructura del hueso”, cuenta el radiólogo Ángel Alberich-Bayarri. No les interesa solo la cantidad, que es lo que mide la densitometría, una técnica que, según Alberich, no ha resultado predictiva en el 40% de las fracturas por osteoporosis. “Sabemos que la clave está en una adecuada caracterización de la microestructura -adelanta-. Y gracias a que podemos caracterizar las diferentes topologías de hueso, es posible reproducir el patrón de distribución del cemento dentro del hueso y, efectivamente, conocer el lugar más óptimo para la inyección”.

Píxeles con toda la información

Los datos extraídos de las pruebas radiológicas generan los modelos computacionales. Alberich-Bayarri explica cómo: “Esto es debido a que las imágenes son un conjunto de píxeles (vóxeles en 3D), que contienen información sobre la intensidad de señal de los tejidos estudiados. Esta digitalización de la imagen es la mayor revolución de la radiología en las últimas décadas y se traduce en que las intensidades de los píxeles pueden analizarse mediante métodos computacionales para extraer todo tipo de propiedades, tanto estructurales -las extraídas en Osteo-Prev- como funcionales”.

Con la cirugía ya personalizada y bien planificada, se procede a la inyección del cemento acrílico, que contiene una parte en polvo y otra en líquido que, cuando se mezclan, producen un aumento de temperatura. Y, como hay que evitar que esta sea elevada para que no dañe el hueso, la cantidad de cemento a inyectar ha de ser mínima y aprovechada al máximo, ir a parar al punto óptimo. Así, aunque estos cementos ya se utilizan para fijar prótesis y también en vertebroplastias y femoroplastias, la necesaria optimización del proceso justifica el trabajo de los socios de Osteo-Prev.

Las hipótesis del proyecto serán validadas por el Grupo de Investigación Biomédica en Imagen de Valencia con experimentos in vitro e in vivo. Los análisis virtuales de hueso, de los que es experto este equipo, se están comparando con las mediciones de ensayos mecánicos realizadas en la Universidad de Zaragoza. “El objetivo es demostrar que los fémures que han sido inyectados con cemento presentan una mayor resistencia mecánica frente a una posible fractura”, concluye Alberich-Bayarri.

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