La modelización para mejorar las decisiones clínicas en niños con parálisis cerebral
La parálisis cerebral es causada por una lesión en el cerebro en desarrollo del niño que altera los patrones neuronales responsables de la activación muscular. Al afectar progresivamente la postura y el aparato locomotor, se complica realizar las actividades habituales. La espasticidad o el tono muscular anormal, el control motor reducido y el equilibrio alterado afectan la marcha, lo que dificulta el andar. Estas anomalías aumentan con la edad, cuando el desequilibrio en la fuerza muscular y las contracciones musculares provocan posturas compensadoras, lo que genera deformidades esqueléticas progresivas. El proyecto NORMAL-LOAD, financiado con fondos europeos, investigó la manera en la que la manera de andar de los niños con parálisis cerebral impacta en las cargas colocadas sobre sus fémures. Esta investigación utilizó modelización informática y combinó el análisis tridimensional de la marcha, las simulaciones osteomusculares y el análisis de elementos finitos para conocer más sobre el desarrollo óseo de estos niños. «Que un cirujano ortopédico del Hospital Universitario de Lovaina me preguntase cuáles son las características de la marcha que más podrían cambiar la geometría femoral en base a mis resultados de simulación, me hizo apreciar el valor de nuestro trabajo», explica Hans Kainz de la Universidad Católica de Lovaina.
Simulaciones mecanobiológicas
El tratamiento para corregir las anomalías osteomusculares y mejorar el andar de los niños con parálisis cerebral a menudo conlleva una cirugía ortopédica muy invasiva. Sin embargo, su resultado es apenas moderado, y hay muchos pacientes que no experimentan mejoras. Con el apoyo del programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie, NORMAL-LOAD se propuso responder dos preguntas de la investigación clínica. En primer lugar ¿cómo se desarrollan las deformaciones femorales? En segundo lugar ¿pueden las intervenciones clínicas de reducción de espasticidad alterar la carga osteomuscular y prevenir estas deformaciones? Para empezar se creó un modelo de fémur con imágenes por resonancia magnética. Luego, se calcularon los ángulos de las articulaciones y las diferentes cargas sobe el fémur basados en la manera de andar de diez niños sanos en desarrollo y aquellos con parálisis cerebral antes y después de someterse a intervenciones clínicas de reducción de espasticidad. Del último grupo, catorce niños recibieron el tratamiento habitual con inyecciones de toxina botulínica del tipo A y veinticinco se sometieron a una cirugía para reducir la espasticidad, conocida como rizotomía dorsal selectiva. La modelización informática, llamada análisis de elementos finitos, se utilizó para simular el crecimiento femoral con diferentes cargas. La principal diferencia se encontró en el movimiento pélvico y de cadera en la mitad del ciclo de marcha. En los niños con crecimiento femoral anormal, sus movimientos derivaron en una menor fuerza orientada hacia la parte posterior entre la articulación coxofemoral y el fémur, lo que impide la extensión de la cadera y la rodilla y dificulta la marcha fluida. Además, el equipo demostró que las inyecciones tienen un impacto leve en el crecimiento del fémur. Sin embargo, la simulación indicó que la rizotomía dorsal selectiva permitía que el fémur creciera de manera más normal.
Reducir el sufrimiento y los costes
La parálisis cerebral es el trastorno neurológico más común en niños, que afecta de dos a tres de cada mil recién nacidos. Tiene un coste sanitario y socioeconómico a lo largo de la vida estimado entre 800 000 y 860 000 euros por cada persona afectada. «Las intervenciones clínicas tempranas de modificación de la carga para mejorar la manera de andar, como la rizotomía dorsal selectiva, pueden reducir las correcciones quirúrgicas y, en consecuencia, el sufrimiento de los niños con parálisis cerebral», explica Ilse Jonkers, supervisora del proyecto. Algunos de los resultados del proyecto, como los modelos y el flujo de trabajo, ya están disponibles de forma gratuita. La información pendiente (código, modelos y resultados) se subirá a la página del proyecto NORMAL-LOAD luego de la publicación de los artículos de investigación, prioridad en la que el equipo se encuentra trabajando. Sin embargo, antes de que el flujo de trabajo de NORMAL-LOAD pueda utilizarse en ensayos clínicos, deberá ser validado adicionalmente con el uso de imágenes médicas tomadas a la misma persona en diferentes períodos, para evaluar el crecimiento óseo real. En la actualidad, Kainz, profesor adjunto en la Universidad de Viena, está supervisando a un estudiante de doctorado para que realice precisamente ese trabajo.
Palabras clave
NORMAL-LOAD, parálisis cerebral, marcha, andar, rizotomía dorsal selectiva, cirugía, pélvica, cadera, fémur, osteomuscular, espasticidad, análisis de elementos finitos
