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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.
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