Placas óseas inteligentes para monitorear la curación de fracturas.

Actualmente no existen métodos estandarizados para evaluar la curación de fracturas, y los médicos confían en los rayos X que solo son útiles en las etapas posteriores de la reparación.

Las lesiones musculoesqueléticas son un problema sumamente frecuente, sin embargo en México no existen estadísticas sobre su epidemiología; existen datos de la prevalencia de fracturas que fueron causantes de alrededor de 85,964 hospitalizaciones en hombres y en mujeres de 52,042, mientras que en luxaciones y esguinces, su prevalencia en hombres fue de 7,486 y en mujeres de 3,878 que representaron cerca del 2% del total en este año según el Sistema Nacional de Salud.

Además de las fracturas existen otras lesiones que son frecuentes y pueden ocasionar ciertas molestias similares, aunque de menor gravedad en cuanto a sus consecuencias, su frecuencia es también muy alta y deben ser atendidas en los momentos iniciales. Estas lesiones son: contusiones y lesiones musculares inducidas por el ejercicio físico.

Las lesiones inducidas por actividades físicas, realizadas con propósitos generales, de diversión, profesionales o como en este caso para mejorar la salud, se producen como resultado de los siguientes mecanismos: inadecuada biomecánica, traumatismo o sobreuso debido a la fatiga muscular consecuencia de la carga de trabajo mayor a la capacidad del tejido, tendón, ligamento o músculo (sobrecarga) y no difieren necesariamente de las lesiones resultantes de actividades no deportivas.

Un nuevo estudio describe cómo se podrían usar los sensores para el control en el cuerpo de la curación de las fracturas óseas y para una exploración más segura de órganos sensibles como el cerebro. Se ha desarrollado un dispositivo de fijación interna inteligente basado en piezoeléctricos, en el que una estructura sándwich piezoeléctrica se lamina a la superficie de una placa ósea.

Los resultados experimentales y de simulación muestran que la salida eléctrica del dispositivo está asociada con el módulo de elasticidad del relleno entre los huesos rotos probados cuando se mantiene la carga de trabajo, lo que indica que la técnica desarrollada podría detectar con éxito el progreso de la recuperación ósea. El seguimiento de la curación de fracturas es un área de investigación académica activa, pero la mayor parte del trabajo se ha centrado en obtener información mecánica que correlacione las mediciones de tensión con la resistencia ósea

Eléctricamente, el tejido se puede modelar como una combinación de efectos resistivos y capacitivos. Las matrices intracelulares y extracelulares ricas en iones conducen la carga y, por lo tanto, pueden modelarse como resistencias, mientras que las membranas celulares de doble capa actúan como barreras para el flujo de carga y pueden modelarse como capacitancias o elementos de fase constante.

Mediante la implantación de sensores a microescala directamente en el espacio de la fractura, son posibles las mediciones locales del callo cambiante. Al hacer esto, se demuestra la capacidad de los sensores para distinguir entre fracturas que cicatrizan y que cicatrizan mal estabilizadas con fijadores externos miniaturizados o placas óseas, y descubrimos que los espectros de frecuencia de las mediciones de impedancia están sólidamente correlacionados con medidas cuantificadas de volumen óseo y densidad mineral ósea. La visión a largo plazo es que estos sensores EIS se pueden utilizar para mejorar la atención clínica actual mediante el control cuantitativo de la progresión de la curación a través de mediciones periódicas en el lugar de la fractura, y permitir una evaluación temprana del riesgo de falta de unión.

Dado que se espera que el mercado mundial de dispositivos ortopédicos alcance los 41200 millones de dólares, existe un gran potencial para un sistema de implante inteligente que pueda integrarse con las plataformas de hardware ortopédico existentes para proporcionar a los médicos información sobre la trayectoria de curación individual de cada paciente.