RETO DEL CLIENTE
Fundado a finales de los años 70 en Minneapolis (Minnesota), el Excelen Center for Bone & Joint Research estudia y prueba implantes ortopédicos, instrumentos y procedimientos quirúrgicos. Esta organización sin fines de lucro presta servicios a las comunidades médica, académica y empresarial mediante un firme compromiso con la investigación traslacional: la práctica de garantizar una estrecha relación entre una necesidad existente y los resultados previstos.
La investigación traslacional tiene una gran demanda. La osteoporosis, la osteoartritis y el dolor de espalda crónico están en aumento y se ven agravados por el rápido envejecimiento de la población de EE. UU., lo que aumenta la necesidad de desarrollar innovaciones ortopédicas más efectivas lo más rápido posible.
“No queremos hacer una investigación que vaya a tardar 30 años en dar resultados”, afirma Andy Freeman, científico principal e ingeniero jefe de Excelen. “Observamos diferentes tecnologías y nos preguntamos cómo podemos utilizarlas para satisfacer las necesidades inmediatas de los pacientes”.
Excelen enfrenta el reto permanenteo de satisfacer la creciente demanda mientras mantiene pruebas y resultados de prueba altamente precisos. Mantener esa precisión es un reto particular en las pruebas relacionadas con la columna vertebral, que representan entre el 60 y el 70 por ciento del trabajo del laboratorio. Estas pruebas deben diseñarse para muchos tipos de dispositivos, e históricamente los movimientos de la columna vertebral han sido difíciles de reproducir en el laboratorio de pruebas.
“Hay muchas técnicas para las pruebas de cinemática de la columna, cada una con retos únicos”, explica Freeman. “Se puede empujar la columna vertebral con una configuración tipo palanca, pero eso puede causar una flexión involuntaria. Las pruebas con cables/poleas son las más comunes, pero llevan mucho tiempo y a veces requieren la aplicación manual de la carga, y solo se puede probar en una dirección. Las probetas de columna vertebral se degradan rápidamente, por lo que solo se dispone de un tiempo limitado”.
SOLUCIÓN DE MTS
Excelen utiliza tres sistemas de prueba MTS para la mayoría de sus pruebas, incluidos los estudios de columna vertebral: un sistema multiaxial MTS Bionix® , un sistema uniaxial MTS Bionix y un bastidor de carga MTS Modelo 810 antiguo, que todavía se usa a diario a pesar de tener más de 30 años. Estos sistemas se ejecutan a través de una combinación de MTS FlexTest® controles digitales y MTS MultiPurpose TestWare® Software.
“El sistema multiaxial nos parece especialmente útil para los estudios de cinemática de la columna vertebral, porque podemos hacer pruebas en varias direcciones a la vez", afirma Freeman. “Combinar la flexión, la extensión, la curvatura y la torsión al mismo tiempo nos permite simular todo el rango de movimiento de una manera muy realista, sin perder tiempo en parar y reajustar”.
La configuración de pruebas de Excelen también presenta flexibilidad para implementar diversas técnicas en una amplia gama de tipos y tamaños de probetas, incluidas las pruebas de cinemática de la columna vertebral para los nuevos dispositivos que permiten preservar el movimiento y la fusión de la columna vertebral, así como trabajos más innovadores. Por ejemplo, el equipo de Freeman incorpora un dispositivo de arco en C y fluoroscopia para "ver" cómo funcionan los dispositivos implantables en tiempo real. El equipo también rastrea el movimiento de las muestras de prueba con múltiples cámaras de forma simultánea, proporcionando caracterizaciones detalladas sobre el efecto del dispositivo. Toda la adquisición de datos se organiza desde la interfaz MTS MultiPurpose TestWare.
“Otro proceso cinemático complejo que analizamos es qué tan bien se sostiene un dispositivo de fijación en el sitio de una fractura cuando se aplica torsión o flexión”, explica Joanie Bechtold, PhD, directora de investigación en Excelen. “Hace poco hicimos una prueba de torsión con siete combinaciones diferentes de tornillos de bloqueo y no bloqueo. Los cirujanos utilizaron nuestros resultados para minimizar la cantidad de tornillos de bloqueo necesarios, que son más caros y difíciles de retirar. Los resultados también ayudaron a identificar qué patrones de tornillos son más efectivos”.
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
Según Freeman, el hardware y el software de MTS no solo ayudan a Excelen a completar las caracterizaciones cinemáticas de la columna de forma más rápida, sino que también mejoran el realismo general de las pruebas.
“Las fuerzas y los momentos que creamos son casi idénticos a los de los movimientos cotidianos de una persona real”, menciona Freeman. “Las señales pueden permanecer desfasadas entre sí, lo que nos permite replicar un movimiento de caminar o ejecutar una carga cíclica agresiva para pruebas de fatiga, por ejemplo”. La cámara, los calibres extensométricos y todos los demás sensores también pueden activarse y coordinarse al mismo tiempo. Todo esto nos da total confianza en los resultados de nuestras pruebas”.
El equipo de Excelen adoptó recientemente un enfoque más científico para validar su configuración de prueba, a través de una serie de pruebas por turnos realizadas en laboratorios de pruebas de todo el país.
“Probamos segmentos intactos de movimiento de la columna en nuestro laboratorio, luego probamos las mismas probetas en la Universidad de Minnesota, luego en California con una configuración de cable/polea y finalmente en Arizona con otra configuración de columna, luego de regreso a nuestro laboratorio para repetir la prueba”, explica Freeman. “Esto nos permitió ver cómo otros laboratorios realizan estas pruebas y comparar los resultados de varios protocolos de pruebas utilizando exactamente la misma probeta. Después de analizar los resultados, estoy más satisfecho que nunca de que nuestra configuración se adapta perfectamente a nuestras necesidades”.
Freeman cita la colaboración permanente entre los ingenieros biomecánicos, los cirujanos y el personal técnico de MTS como algo fundamental para el éxito de la validación de los dispositivos y las técnicas quirúrgicas en Excelen.
“Los cirujanos traumatólogos aportan su experiencia única en relación con las necesidades de los pacientes. Nosotros aplicamos nuestro conocimiento de investigación traslacional. Y MTS nos apoya con su importante experiencia en pruebas mecánicas”, indica Freeman. “Este trabajo en equipo continúa permitiendo que mejores implantes, instrumentos y procedimientos quirúrgicos ingresen al mercado antes. Cuando se habla de mejorar la vida real de personas reales, este ahorro de tiempo lo es todo”.
