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Implantes personalizados: hacia el desarrollo de la prótesis de cadera y rodilla 100% mexicana

Para que la prótesis personalizada sea una realidad, el equipo de investigadores de CIATEQ ha propuesto el uso de técnicas de escaneo tridimensionales del tejido óseo en pacientes, en particular, la tomografía computarizada, para obtener datos reales y precisos de la zona afectada.

Implantes personalizados: hacia el desarrollo de la prótesis de cadera y rodilla 100% mexicana | La Crónica de Hoy

Investigación y Diseño de Prótesis. Laboratorio CIATEQ Manufactura Aditiva e impresión 3D. Prótesis.

El uso de prótesis de cadera y rodilla a nivel mundial es cada vez más común por el aumento de pacientes con osteoartritis. La osteoartritis es una enfermedad que se presenta en personas de mediana y avanzada edad (predomina en mayores de 60 años y afecta alrededor del 60% de la población). Esta enfermedad, catalogada como degenerativa, afecta la articulación de la cadera o rodilla generando dolor y dificultades en la movilidad de la persona y se presenta con el paso del tiempo debido al deterioro del cartílago y al rozamiento del hueso con las articulaciones.

Puede generarse por varios factores como la edad (pacientes mediana y avanzada edad), sobrepeso, lesiones (accidentes que provoquen lesiones en las articulaciones), y otras enfermedades que puedan afectar las articulaciones (artritis, osteoporosis, anemia y lupus). Aunque existen tratamientos para aliviar el dolor provocado por la osteoartritis, el reemplazo total o parcial de la articulación (cadera o rodilla), también conocido como artroplastia, es un procedimiento médico común no solamente empleado para aliviar la presencia de dolor crónico en los pacientes con esta enfermedad sino también para recuperar su movilidad. De hecho, la artroplastia es una alternativa terapéutica que ha demostrado alta efectividad en el control del dolor y en la corrección de deformidades, así como mejoría en las condiciones físicas de la persona.

A pesar de la creciente demanda en los procedimientos médicos que involucran la colocación de un implante en pacientes con osteoartritis, actualmente México no cuenta con tecnología propia para atender la creciente demanda de implantes; los implantes biomédicos de reemplazo que se comercializan en el territorio nacional son en su mayoría fabricados en el extranjero, con un incremento muy importante en costo para el usuario.

 Los implantes que mayor demanda tienen en el país son los de cadera y rodilla, alcanzando precios en el mercado privado de entre 75 y 200 mil pesos, dependiendo del material empleado, la región geográfica y el hospital. Algunas empresas nacionales participan en este mercado, aunque con soluciones “estándar” que en muchos casos, pueden generar padecimientos secundarios en los pacientes. De hecho, se conoce que un implante de cadera, por ejemplo, está constituido por una bola y una cavidad, las dos partes principales de la articulación de la cadera que hacen posible el movimiento. Los tipos de dispositivos de reemplazo de cadera varían según el material y el diseño. Pueden ser una combinación de metal-polímero, metal-cerámico o metal-metal para la bola y la cavidad del fémur respectivamente.

En este sentido, las compañías en el sector biomédico fabrican prótesis con geometrías y tamaños estándar para los procedimientos de artroplastia. Sin embargo, después de un tiempo, una gran proporción de pacientes experimenta problemas con los implantes y requieren un segundo reemplazo. De forma general, esto sucede debido a la carga mecánica insuficiente (o excesiva) que la prótesis ejerce sobre el hueso de la cadera y hace que su tejido cambie. Además, otro factor importante es la resistencia ósea, la cual puede verse afectada por la osteoporosis y otras enfermedades que llevan a agudizar el padecimiento.

En el momento de la segunda cirugía, es decir, la intervención quirúrgica para la extracción del implante inicial y la instalación de una segunda prótesis (llamado también procedimiento de revisión), una parte del hueso de la cadera se vuelve no apta, ya que no puede soportar la carga. Por lo tanto, cuando un paciente llega a una operación secundaria con el hueso de la cadera dañado, se requieren implantes de mayor tamaño, los cuales son colocados mediante procedimientos quirúrgicos más invasivos. Lo anterior va a acompañado no sólo de la afectación a la calidad de vida del paciente, sino también a la inversión económica correspondiente a los gastos médicos de intervención y recuperación.

Con el propósito de mejorar la calidad de vida de los pacientes con osteoartritis e impulsar el desarrollo de implantes biomédicos en México, el Centro de Tecnología Avanzada, CIATEQ, A.C. ha impulsado la iniciativa de desarrollar prótesis de cadera y rodilla personalizadas fabricadas en México y para pacientes mexicanos. Esta iniciativa surge en 2014 y ha sido apoyada a través de diferentes fondos Conacyt; por ejemplo, las bases teóricas para el desarrollo de los implantes fueron establecidas en un proyecto de la convocatoria de Ciencia Básica, mientras que la fabricación de las prótesis y prueba de los primeros prototipos se realizó en un proyecto apoyado por un Fondo Institucional del Conacyt (FOINS). Además, CIATEQ, A.C. cuenta con una Cátedra Conacyt asignada para el desarrollo de recubrimientos biocompatibles para su aplicación en las prótesis personalizadas.

La personalización de las prótesis de cadera y rodilla representa una oportunidad para mejorar la calidad de vida de los pacientes con osteoatritis, ya que con estos implantes se podrá mejorar la recuperación posoperatoria para muchos pacientes. Esto se debe a que las dimensiones de la cadera y rodilla varían con el género, la edad, la complexión y otros factores que influyen en el tamaño y forma de los huesos; lo anterior, impacta en el tipo de protesis de reemplazo seleccionada para cada individuo. Un implante personalizado llevará a reducir los riesgos de una cirugía de revisión y ayudará a que los pacientes tengan una mejor recuperación de la movilidad.

Para que la prótesis personalizada sea una realidad, el equipo de investigadores de CIATEQ ha propuesto el uso de técnicas de escaneo tridimensionales del tejido óseo en pacientes, en particular, la tomografía computarizada, para obtener datos reales y precisos de la zona afectada. Estos datos son procesados y empleados para diseñar un modelo tridimensional computarizado de la prótesis requerida para el paciente. Empleando técnicas de manufactura avanzada como la impresión 3D de metales y la proyección térmica, se fabrica la prótesis con las características deseadas y se realiza un tratamiento superficial de la misma con el fin de mejorar su bioactividad.

Es importante mencionar que se ha realizado un arduo trabajo de investigación para incluir dentro de cada prótesis un arreglo o estructura periódica porosa, normalmente conocida como estructura celular, con el objetivo de disminuir el peso de la prótesis y ajustar el módulo elástico de ésta a valores comparables a los del hueso que reemplaza. Estos detalles considerados como de alta tecnología en el mercado de prótesis buscan mejorar la movilidad del paciente y evitar afectaciones en el hueso circundante, que lo lleven a una segunda intervención quirúrgica con el paso del tiempo. 

Actualmente, el desarrollo de la prótesis de cadera personalizada se encuentra en un nivel de madurez tecnológica TRL 4 mientras que la prótesis de rodilla personalizada en un nivel TRL 3; se espera que se integren a esta iniciativa otros actores del mercado biomédico y del sector salud en México con el fin de consolidar la tecnología a un nivel que permita su uso y comercialización a nivel nacional, y de esta forma contribuir a la mejora de la calidad de vida de los pacientes con osteoartritis y a la reducción a mediano y largo plazo de las intervenciones quirúrgicas de revisión, las cuales generan costos extra de hospitalización y deterioro en la salud de los pacientes.

 

*Dr. Carlos A. Poblano Salas

Director de Plásticos y Materiales Avanzados

Carlos.poblano@ciateq.mx

*Dr. John Dairo Henao Penenrey

Materiales Avanzados y Recubrimientos

John.henao@ciateq.mx

*Dr. Jorge Corona Castuera

Manufactura Aditiva

Plásticos y Materiales Avanzados

jcorona@ciateq.mx

*Mtra. Edith Juárez Munguía

Relaciones Institucionales

ejuarez@ciateq.mx

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