MÉXICO, D.F., 29 AGOSTO 2007, DGEST / DDC. Investigadores del Instituto Tecnológico de Celaya, con el apoyo del IMSS de León, desarrollaron un prototipo virtual de rodilla que puede analizar los diferentes factores que dañan al cartílago y favorecen la osteoartritis (trastorno degenerativo que afecta las articulaciones).

El proyecto Análisis, simulación y predicción de desgaste de cartílago articular de rodilla forma parte de un proyecto más amplio: Análisis y diseño de prótesis de rodilla, cuyo propósito es diseñar una prótesis de rodilla de alta durabilidad y bajo costo. La investigación, realizada por el Ingeniero Agustín Vidal Lesso y el M.I. Raúl Lesso Arroyo, del Tec de Celaya, tiene por objetivo estudiar el comportamiento de la articulación de rodilla auxiliados por la simulación por computadora con la finalidad de entender el fenómeno de la osteoartritis y así mejorar la calidad de vida de las personas afectadas con este problema. Este fenómeno es relevante ya que para el año 2010, tan sólo en México, el número de personas con dolor y alteraciones en las rodillas debido a la osteoartritis será de aproximadamente 3.5 millones.

La rodilla es una de las articulaciones más importantes del cuerpo humano, compuesta por el fémur, la tibia, la rótula, meniscos y cartílago articular, permite regular la distancia del cuerpo con respecto al suelo y a través de su movimiento de flexión-extensión permite el desplazamiento del cuerpo para la realización de diferentes actividades. El cartílago articular tiene una función esencial en el buen funcionamiento de las articulaciones. Algunas investigaciones han encontrado que posee una limitada capacidad de reparación y se cree que el daño del cartílago por osteoartritis es inducido mecánicamente.

Otras causas que provocan esta enfermedad son la alimentación, patológicas y malos hábitos de posturas, pero la principal causa son los problemas de sobrepeso. La osteoartritis produce rigidez en la articulación, causa mucho dolor y limita su movimiento. La solución final es el reemplazo total o parcial de la articulación mediante una prótesis de rodilla cuya duración en promedio no llega a los diez años, además de ser muy costosa por gastos de cirugía y prótesis.

Para simular el comportamiento biomecánico de la articulación, los investigadores, asesorados por personal del IMSS de León, generaron un prototipo tridimensional de rodilla que analiza de manera virtual y no destructiva los diferentes factores que la pueden afectar. Se logró también la modelación matemática del comportamiento del cartílago del fémur, a partir de la cual se creó una interfase para su utilización en el sector salud que analiza el estado actual del cartílago del paciente y de las posibles zonas de desgaste, lo que permite anticipar daños o mejorar la calidad de vida de los personas con osteoartritis, en particular de pacientes jóvenes quienes no pueden ser operados por las expectativas de vida útil de las prótesis.

La investigación muestra el prototipo virtual, su modelo CAD y modelo de elemento finito generado, así como la distribución de esfuerzos y desplazamientos en el cartílago articular tanto del fémur como tibia, y diferentes casos con variación de la angulación de la articulación de la rodilla. Los resultados muestran que factores como el sobrepeso y la desalineación del fémur respecto a la tibia pueden dañar el cartílago articular, lo cual produce la osteoartritis, debido a factores mecánicos.

Una de las siguientes etapas del proyecto es simular el cartílago para analizar sus diferentes efectos en la rodilla; además se pretende complementar el prototipo virtual adicionando más elementos (tendones, meniscos, etc.), para lograr simulaciones cada vez más reales de la articulación de la rodilla lo que permitirá analizar de una manera más completa los diferentes fenómenos que pueden afectarla y seleccionar los elementos y materiales para el armado de la prótesis física.

En esta investigación participan también los doctores Ramón Rodríguez Castro y J. Santos García Miranda, investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del Tecnológico de Celaya, quienes fueron asesorados por el Doctor Leonel Daza Benítez del Hospital de Especialidades No. 1 del IMSS de León Unidad Médica de Alta Especialidad (UMAE), quien apoyó el proyecto proporcionando la información necesaria (radiografías, fotos de operaciones de rodilla y resonancias magnéticas) de casos de desgaste de cartílago.

En sus diferentes etapas, el proyecto ha recibido apoyos de la DGEST, del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (CONCyTEG), del Instituto de Física de la Universidad de Guanajuato, así como del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) y del Centro de Investigación y Desarrollo Industrial (CIDESI).

Los resultados obtenidos se han publicado y presentado en eventos nacionales e internacionales, centros de investigación y foros de biomecánica. En fecha próxima, los investigadores mencionados presentarán los avances de esta investigación en el Séptimo Congreso Internacional sobre Modelado en Medicina y Biología (Seventh International Conference on Modelling in Medicine and Biology) BIOMED 2007, con sede en el Instituto Wessex de Tecnología, en Ashurst, Southampton, Inglaterra, a realizarse del 10 al 12 de septiembre próximo.