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Elemental imaging of human tissue: clinical therapy support and development of new diagnostics

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Una solución de alta tecnología para las prótesis que fallan

Un innovador análisis técnico podría ayudar al personal médico a identificar la razón exacta por la que algunas prótesis, como las caderas artificiales, fallan. Los resultados podrían conducir en última instancia a unos implantes más seguros y efectivos.

Salud

A medida que nuestra población envejece, se requiere más atención médica para mantener nuestros cuerpos activos y funcionales. Las artroplastias de cadera, por ejemplo, son ahora un procedimiento médico común del que cada año se realizan más de un millón en todo el mundo. Esta tendencia está añadiendo presión a los servicios sanitarios, no solo desde el punto de vista de las operaciones, sino también en cuanto a abordar los problemas cuando las cosas salen mal. «Un número cada vez mayor de pacientes sufren daños debido al mal funcionamiento de los implantes médicos», explica Esther Punzón Quijorna, beneficiaria de una beca posdoctoral Marie Skłodowska-Curie en el Instituto Jožef Stefan (Eslovenia). «Esto puede suceder debido a fricciones del cuerpo, que provocan que partículas metálicas de la prótesis penetren en el tejido circundante. Las células también pueden identificar el implante como un cuerpo extraño y atacarlo. Es sorprendente hasta qué punto puede corroerse una prótesis de cadera». Un factor que complica la situación es que no todas las prótesis están fabricadas con el mismo material. La cabeza de una cadera artificial puede estar hecha de cerámica, mientras que el resto puede ser de titanio. Las herramientas de diagnóstico actuales, como los escáneres de rayos X y los microscopios ópticos para estudiar tejidos, pueden ayudar a identificar la corrosión que se está produciendo, pero no pueden determinar de forma adecuada el contenido, el tamaño y la naturaleza de los residuos encontrados en el cuerpo.

Detectar la degradación de las prótesis

El proyecto TissueMaps se puso en marcha en reconocimiento a la necesidad de encontrar mejores herramientas de diagnóstico, para ayudar a identificar qué componentes protésicos causan el fallo y en qué medida. Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa de acciones Marie Skłodowska-Curie. Punzón Quijorna añade: «Aplicamos la emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE, por sus siglas en inglés), una técnica de microscopía de vanguardia para muestras de tejido obtenidas durante una cirugía después del fallo de una prótesis. La PIXE nos permite “ver” cosas que no podemos ver con la microscopía óptica “ordinaria”». La técnica ayudó al equipo a mapear de forma precisa la distribución de las partículas de la prótesis. Esto se logró gracias a aprovechar el hecho de que los átomos que conforman los diversos elementos son diferentes. Punzón Quijorna afirma: «Los átomos de titanio son diferentes de los átomos de calcio o de hierro. Cada átomo tiene su propia “huella dactilar”, por así decirlo. La PIXE detecta esas “huellas dactilares” disparando protones a los átomos, lo que libera firmas de rayos X». Estos rayos X pueden recopilarse y analizarse, y así revelar el elemento específico que provoca la contaminación en el tejido.

Implantes más seguros

El éxito del proyecto TissueMaps a la hora de mapear el tejido afectado podría tener un impacto significativo en el sector de las prótesis. Por ejemplo, un día, podría permitir a los fabricantes analizar los prototipos y comercializar solo aquellos que puedan demostrar ser seguros. A la inversa, sería posible eliminar progresivamente las prótesis que demuestren tener un especial riesgo de corrosión. «Identificar los implantes que pueden fallar podría ayudar a desplegar mejor los recursos sanitarios y, por lo tanto, tendría mucho valor», explica Samo K. Fokter, miembro del equipo del proyecto y consultor sénior de cirugía ortopédica en el Centro Médico Universitario de Maribor (Eslovenia). Esta tecnología de mapeo coincide con el campo emergente de los implantes electrónicos, como los audífonos que se conectan a los nervios. Según señala Primož Pelicon, coordinador del proyecto y director del Departamento de Física de Alta y Media Energía en el Instituto Jožef Stefan: «Esta tecnología está en camino. Cuando llegue, será fundamental para nosotros comprender la reacción del cuerpo a estos implantes. ¿Dejará intacto el tejido o causará reacciones alérgicas? Necesitamos saber qué materiales son biocompatibles». Mientras tanto, los resultados de TissueMaps han atraído el interés de un hospital suizo que también desea entender mejor por qué fallan las prótesis.

Palabras clave

TissueMaps, rayo X, prótesis, biocompatible, alérgico, implante, titanio

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