• Investigadores de la UNAM desarrollaron esta herramienta que reconstruye la marcha bípeda y ese proceso degenerativo del cartílago
• Muestra visualmente cómo los cambios estructurales del sistema óseo afectan la funcionalidad y biomecánica del cuerpo humano cuando se presentan lesiones en la articulación coxofemoral
• Hará posible generar menores zonas de afectación en un paciente y acortar el tiempo de recuperación tras una intervención quirúrgica y tratamiento de rehabilitación
Con modelos en tercera dimensión (3D) y animaciones en video, un grupo interdisciplinario de la UNAM reconstruye la marcha bípeda (propia de los seres humanos) y la artrosis de cadera. Este desarrollo constituye una herramienta para tratar con mayor eficacia ese proceso degenerativo del cartílago y, además, mediante un tutorial, tendrá aplicación en la enseñanza de la anatomía humana y en medicina forense y antropología.
Forman parte del “Estudio biomecánico tridimensional de artrosis de cadera”, elaborado en el área de Antropología Física, de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM.
Los investigadores vinculados son Socorro Báez Molgado, ex titular del Laboratorio de Antropología Física y actual investigadora asociada en la Universidad de California; Abigail Meza Peñaloza, del Instituto de Investigaciones Antropológicas (IIA), y Patricia Herrera Saint-Leu, jefa del Departamento de Anatomía Humana de la FM.
También, Matilde Espinosa Sánchez, especialista en biomecánica y marcha aplicada a niños, adolescentes y deportistas de la DGSCA; Héctor Ulises Barrón García, especialista en imagenología médica y reconstrucción en 3D, del Departamento de Visualización de la DGSCA, y Bruno Costa y María de los Ángeles Romero, entonces pasantes de actuaría e ingeniería, respectivamente.
Cambios estructurales
Los modelos en 3D y animaciones en video de la marcha bípeda muestran visualmente cómo los cambios estructurales del sistema óseo afectan la funcionalidad y biomecánica del cuerpo humano cuando se presentan lesiones en la articulación coxofemoral, que une al hueso coxal con el fémur.
“Las lesiones en la articulación de la cadera son causadas por problemas congénitos, asimetrías de los miembros inferiores o secuelas postraumáticas”, explicó Peñaloza.
Lo que interesaba era analizar las consecuencias de un accidente traumático en una persona viva. Cuando un individuo sufre una fractura en la diáfisis del fémur, tibia o peroné, y no tiene una buena consolidación del hueso, ni una recuperación adecuada, el miembro se acorta, lo que deriva en problemas al caminar.
“Con el estudio se observó cómo afecta una marcha anormal por una lesión en la cadera: cambia la posición de la columna vertebral y en ciertas partes del hueso, aparecen osteofitos, especie de excrecencias que causan dolor; también se pueden atrofiar ciertos músculos, o lesionarse algún nervio, ocasionando dolor e inflamación. Todo esto hace que se pierda movilidad en el resto del esqueleto”, acotó.
Recuperación más corta
También se pueden examinar las regiones del hueso donde se llevan a cabo los principales esfuerzos y cambios anatomo-fisiológicos, lo que hará posible generar menores zonas de afectación en un paciente y acortar el tiempo de recuperación tras una intervención quirúrgica y tratamiento de rehabilitación, dijo la también doctora en Estudios Mesoamericanos.
Al comparar visualmente los cambios observados en los modelos en 3D y un paciente, el médico podrá valorar, de manera no intrusiva, su estado actual y recrear con mayor rapidez, mediante animaciones, su evolución, sin tener que esperar su recuperación final postoperatoria.
El desarrollo de animaciones en video que muestren alteraciones en la marcha será útil en el tratamiento de las mismas, y la visualización de los modelos en 3D servirá de apoyo al momento de recomendar bastones, muletas o andadoras.
Colección de restos óseos
Para desarrollar los modelos en 3D se recurrió a la colección de restos óseos del Laboratorio de Antropología Física de la FM.
Se hizo un diagnóstico y se seleccionaron los esqueletos con problemas en la articulación de la cadera, y a partir de tomografías, se obtuvieron imágenes en tercera dimensión, generadas por los visualizadores Amira y Mimics, y trabajadas en dos programas distintos: 3DMAX y BLENDER.
Luego se ensamblaron los huesos de los esqueletos para reproducir la marcha de las personas cuando estaban vivas, y observar cómo se vio afectada su locomoción. De este modo, integrados en la realidad virtual, los programas de tercera dimensión y la tomografía axial computarizada abrieron nuevas posibilidades para entender el funcionamiento de la cadera.
En ese proceso de reconstrucción de la marcha bípeda en 3D, colaboró Matilde Espinosa Sánchez, de la Dirección General de Servicios de Cómputo Académico (DGSCA), quien con su programa ANAVIO convierte imágenes desde diferentes ángulos en ecuaciones matemáticas, y genera patrones que permiten ver y analizar las variaciones en el movimiento.
“Se utilizó un video de una persona con problemas de locomoción, cuyos cambios anatómicos eran semejantes a los de uno de nuestros esqueletos”, apuntó Meza Peñaloza.
Crear las animaciones de la marcha bípeda y de la artrosis de cadera fue una tarea laboriosa, pues primero se tuvieron que ensamblar los huesos, uno por uno.
En los laboratorios de CT Scanner del Sur se hicieron los cortes finos de los esqueletos. Además, como en el Observatorio de Visualización Ixtli, de la DGSCA, no corrían esas animaciones en video, se tuvieron que cambiar algunos modelos, que eran muy pesados, por otros de software libre. De los sujetos originales se conservó la cadera, los fémures y las tibias, indicó.
Funcional en investigaciones antropológicas
Por otro lado, los modelos en 3D y las inferencias relacionadas con los cambios en la locomoción de los sujetos, aplicados como estudios comparativos en investigaciones antropológicas, pueden enriquecer la interpretación de las condiciones de vida y salud de sociedades extintas.
“En la medida en que seamos capaces de visualizar los cambios y problemas que determinada lesión puede provocar en una persona, como la necesidad de un soporte para caminar o la pérdida de la movilidad de una parte del cuerpo, podremos establecer qué mecanismos de asistencia médica y social se practicaban en esas sociedades”, afirmó Meza Peñaloza.
En medicina legal y antropología forense, las enfermedades que dejaron alguna huella en los huesos pueden ser un elemento fundamental para descubrir la identidad del occiso. En cuanto a las lesiones en cadera, permiten identificar fácilmente a los sujetos que las presentan, pues dan origen a cierto vaivén en el andar o cojera.
Tutorial
Debido a los retos que implicó la reconstrucción de la marcha bípeda en 3D y de la artrosis de cadera, los investigadores universitarios consideraron la posibilidad de verter su experiencia en un tutorial para la enseñanza.
“El objetivo es que cualquier persona interesada pueda ver en su computadora nuestros modelos tridimensionales y animaciones en video”, comentó Meza.
Con el tutorial –cuyo soporte será el disco compacto– se incluye información dirigida a estudiantes de medicina y antropología, para que sean capaces de analizar la artrosis de cadera.
“Esperamos que el tutorial marque el comienzo de una línea de investigación, análisis e interpretación de lesiones en el sistema locomotor, y de su representación en modelos de animación bi y tridimensional, como una técnica de apoyo en la enseñanza médica y antropológica”, concluyó la investigadora.
Fuente:
Boletín UNAM-DGCS-082
dgcs.unam.mx
