Implantes ortopédicos inteligentes ayudan a la curación y reparación de huesos lesionados

Se atornilla una placa en el hueso para estabilizar la fractura, independientemente de si el hueso estaba torcido, doblado o aplastado. Sin embargo, en el 10 % de los casos surgen complicaciones. Para mejorar el tratamiento, los investigadores están desarrollando implantes inteligentes que no solo estabilizan el hueso fracturado, sino que también detectan y contrarrestan la carga incorrecta de peso en los pacientes.

Un equipo de médicos del Centro Médico de la Universidad de Saarland (Homburg, Alemania) junto con socios del campo de la mecánica aplicada, la mecatrónica y la informática está desarrollando implantes inteligentes que pueden controlar la curación de las fracturas y ayudar a remediar la carga de peso incorrecta, de forma autónoma, sin que se requiera ninguna acción por parte del médico o del paciente. El objetivo es crear implantes inteligentes que puedan detectar y responder a la carga incorrecta de peso en un hueso fracturado. Por ejemplo, si se aplica demasiada presión o peso sobre una fractura, el implante se endurece y alivia la tensión sobre el hueso. Por el contrario, si un paciente es demasiado sedentario, el implante cambia de forma y se vuelve más flexible, aumentando la presión sobre el hueso.

El implante puede ser monitoreado por un dispositivo externo, como una computadora o un teléfono inteligente, y se retira cuando se completa la curación. El equipo planea fabricar los componentes en una variedad de formas y tamaños que se pueden combinar para tratar mejor la fractura individual. Un beneficio adicional es que se simplifica el cuidado postoperatorio. Pero antes de que puedan diseñar implantes inteligentes que ayuden a los procesos de curación, los investigadores deben identificar qué condiciones conducen a la curación y qué factores causan complicaciones. Los investigadores planean evaluar a personas con una fractura en la parte inferior de la pierna usando una plantilla inteligente en su zapato. La plantilla tiene 16 sensores de presión que registran 82 parámetros por paso dado, lo que permite a los investigadores identificar las fuerzas que actúan sobre un hueso afectado.

Usando los datos, los expertos realizarán simulaciones y experimentos para determinar exactamente qué sucede con los huesos cuando se exponen a la presión y la tensión diarias. Los investigadores planean usar inteligencia artificial (aprendizaje automático) para distinguir entre comportamientos que promueven la curación y comportamientos que tienden a provocar complicaciones. Con base en los datos de las pruebas, los especialistas están desarrollando algoritmos que predicen con precisión qué condiciones tienen más probabilidades de promover la curación. Para ello, los informáticos definen valores límite para diversos parámetros como el estrés físico o la deformación; también emplean técnicas de imagen para permitir pronósticos de curación sobre la base de imágenes. El equipo del proyecto tiene como objetivo construir un prototipo de un implante inteligente y completar las pruebas iniciales en animales para 2025. Sin embargo, probablemente pasarán otras dos décadas antes de que la nueva tecnología pueda usarse para tratar fracturas en humanos, ya que los procedimientos de aprobación son muy complejo.

“Las tecnologías innovadoras podrían hacer que el tratamiento de las fracturas óseas sea más seguro, más personalizado y más rentable”, dijo el Dr. Marcel Orth, que dirige el proyecto en el Centro Médico de la Universidad de Saarland. “Las aplicaciones inteligentes ya son estándar en una variedad de áreas, como la tecnología automotriz. No hay ninguna razón por la que las innovaciones de la ciencia de los materiales no puedan ser de gran beneficio también en la medicina”.

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Centro Médico de la Universidad de Saarland