Una prótesis impresa en 3D utiliza sensores de mapeo de presión integrados

Un equipo de investigadores de la Universidad Simon Fraser (SFU) ha desarrollado un encaje protésico impreso en 3D que utiliza unos sensores de presión integrados y la inteligencia artificial para personalizar el diseño en función de la biomecánica individual de cada paciente.

El sistema se basa en un revestimiento de silicona que el paciente lleva debajo del encaje y que incorpora unos sensores de presión en miniatura. Este revestimiento mapea continuamente la distribución de fuerzas a lo largo del muñón durante actividades como estar de pie, caminar e inclinarse, lo que genera un perfil biomecánico que se introduce en una serie de algoritmos de IA para adaptar el diseño del encaje a la medida de cada paciente.

«Por primera vez, esta tecnología de impresión 3D es capaz de recopilar datos únicos sobre la distribución de la presión y la fuerza del paciente, y de utilizar esos datos para diseñar una prótesis personalizada y fabricar un encaje mucho más ligero, transpirable y sensible a la presión», afirma Woo Soo Kim, catedrático del laboratorio de fabricación aditiva de la Universidad Simon Fraser y autor de correspondencia del estudio, que se ha publicado en la revista Biosensors and Bioelectronics.

Unas estructuras reticulares en lugar de relleno sólido para mejorar la absorción de energía

El equipo de la SFU ha aplicado una estructura reticular inspirada en el patrón giroide —una geometría en forma de red tridimensional continua— para elaborar el encaje en lugar de ceñirse a los diseños convencionales, que suelen utilizar un relleno sólido. Para ello se han inspirado en los patrones estructurales que conforman los panales de miel y el hueso trabecular, cuya estructura se caracteriza por ser más «esponjosa».

Los resultados del estudio han sido muy significativos. Las pruebas han demostrado que los encajes basados en celosías absorben energía a tasas significativamente más altas que los diseños tradicionales.

En posición de pie, este sistema es capaz de aumentar la absorción de energía un 1600%, mientras que al caminar mejora la disipación un 1290%. Entre las ventajas que esta tecnología podría ofrecer a los usuarios se encuentran la reducción de las úlceras por presión, el dolor y las complicaciones musculoesqueléticas asociadas al uso de las prótesis convencionales.

El diseño también optimiza el flujo de aire a través del encaje y reduce el peso total, lo que resuelve algunos de los problemas que suelen experimentar los usuarios de prótesis, como la irritación de la piel y la fatiga tras un uso prolongado.

Objetivo: conseguir socios clínicos y mejorar el acceso a la tecnología

El proyecto se ha desarrollado en colaboración con Hodgson Group Orthotics and Prosthetics, cuyos protésicos se han encargado de realizar la validación médica y han aportado su experiencia respecto al ajuste de las prótesis, la distribución de las cargas y los efectos sobre la salud de la piel a largo plazo.

Loren Schubert, uno de los especialistas del grupo, explica que la participación en el proceso de desarrollo y evaluación de esta tecnología ha puesto de relieve cómo «el diseño basado en datos puede mejorar considerablemente el ajuste de las prótesis, su comodidad y la salud de la piel a largo plazo, aspectos que han supuesto un reto para nuestra profesión durante décadas».

Uno de los principales objetivos de los investigadores era reducir los costes y escalar el proceso de fabricación, ya que su intención es que estos dispositivos puedan adquirirse a través de los proveedores locales.

«Queremos ayudar a los fabricantes locales a prestar un mejor servicio a sus clientes y garantizar que todas las personas que las necesitan puedan disponer de prótesis más cómodas a un precio asequible», añade Kim.