Nuevo enfoque permite monitorear la curación de fracturas óseas sin radiación de rayos X

Hasta ahora, el monitoreo de fracturas óseas se ha basado principalmente en imágenes de rayos X o tomografías computarizadas (TC). Sin embargo, estas técnicas implican exposición a radiación de alta energía, lo que limita la frecuencia con la que se pueden usar de forma segura. Otro desafío es que los rayos X y las TC no son muy eficaces para detectar las etapas iniciales de la consolidación ósea. A medida que el hueso comienza a repararse, se forma tejido óseo blando en el sitio de la fractura, pero su baja densidad impide que se detecte en las radiografías.

La etapa de mineralización, cuando se depositan las sales de calcio y aumenta la densidad ósea, es lo que finalmente se hace visible en las imágenes, pero esto ocurre más tarde en el proceso de consolidación. Hasta entonces, la actividad de consolidación permanece en gran medida indetectable, lo que dificulta determinar si una fractura está progresando como debería.

Estos métodos de imagen también proporcionan solo instantáneas intermitentes, lo que impide observar los cambios que ocurren entre exploraciones. Un nuevo método ofrece ahora una forma de superar estas limitaciones mediante la monitorización del flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno en el sitio de la fractura utilizando luz infrarroja cercana, evitando así los riesgos asociados a la radiación nociva. Hallazgos recientes publicados en las revistas Biosensors and Bioelectronics y Journal of Functional Biomaterials revelan que esta técnica permite una monitorización rápida y sencilla de la regeneración ósea.

Este innovador método fue desarrollado por un grupo de investigación médica de la Universidad del Sarre (Saarbrücken, Alemania), que demostró que la circulación sanguínea y la saturación de oxígeno en el tejido fracturado podían medirse con precisión sin depender de la radiación de onda corta. Utilizando dispositivos médicos estándar ya utilizados para evaluar el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno en la piel y el músculo (dispositivos que emplean luz LED y láser segura, capaces de penetrar hasta la profundidad del hueso), los investigadores demostraron que también pueden usarse para monitorear el proceso de curación de las fracturas.

El nuevo método permite la observación continua y no invasiva del proceso de curación directamente a través de la piel. Esto ayuda a los pacientes a comprender mejor su recuperación y permite a los profesionales sanitarios detectar complicaciones de forma más temprana. Los investigadores aplicaron con éxito este enfoque para monitorear la curación de pacientes con fracturas de tibia (hueso de la espinilla) y ahora buscan ampliar su uso a otros tipos de fracturas y defectos óseos. El equipo de investigación logró este avance analizando cómo fluctúan el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno durante el proceso de consolidación. Se llevaron a cabo dos estudios distintos en los que se monitoreó a 55 pacientes con fracturas de tibia durante varios meses, comparándolos con un grupo control de 51 personas sin fracturas.

Los datos revelaron una tendencia constante en la regeneración ósea: el flujo sanguíneo en el lugar de la fractura aumenta bruscamente al principio y alcanza su punto máximo, para luego disminuir gradualmente después de dos a tres semanas. La saturación de oxígeno en el tejido cercano a la fractura disminuye al inicio, pero comienza a aumentar de nuevo después de ese mismo período de dos a tres semanas, lo que indica la formación de nuevos vasos sanguíneos. Estas son las primeras observaciones longitudinales y detalladas de este tipo del proceso de consolidación de fracturas en sujetos humanos.

La tecnología empleada en este trabajo combina la flujometría láser Doppler para evaluar el flujo sanguíneo con la espectroscopia de luz blanca para medir la saturación de oxígeno en los tejidos. Si el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno no regresan a sus valores normales dentro de unas pocas semanas, esto podría indicar que la curación no está progresando adecuadamente. Los investigadores también observaron que las tendencias en el flujo sanguíneo y la oxigenación varían según la causa del retraso en la curación.

Una limitación actual de este método basado en la luz es su profundidad de penetración: no puede medir fracturas ubicadas a más de cinco centímetros bajo la piel. Para solucionar esto, el equipo también está explorando otras técnicas novedosas para monitorizar la consolidación ósea, incluido el uso de materiales con memoria de forma autoperceptivos. Estos materiales pueden detectar cambios en la rigidez y flexibilidad del sitio de la fractura, proporcionando una capa adicional de información sobre el progreso de la recuperación.

Esta investigación forma parte de la iniciativa más amplia "Smart Implants", que ya ha generado varios diseños de prototipos y solicitudes de patente para placas de fractura inteligentes. Estos implantes de próxima generación no solo están diseñados para monitorear la curación desde el momento de la cirugía, sino también para promover activamente el proceso, ya sea mediante estimulación micromecánica o adaptando progresivamente la rigidez del implante

Los datos de los estudios de láser Doppler y espectroscopia de luz blanca se están incorporando a estos implantes inteligentes. Actualmente, se están realizando esfuerzos para miniaturizar esta tecnología de monitoreo con el fin de integrarla en clavos intramedulares, que tienen apenas unos pocos milímetros de diámetro.

“Nuestro método no pretende sustituir las imágenes de rayos X. Lo consideramos un complemento útil: un método de control rápido que proporciona información adicional en áreas donde las técnicas existentes presentan limitaciones”, afirmó la profesora Bergita Ganse, quien lidera el equipo de investigación médica en la Universidad del Sarre.

“Dispositivos de monitorización pequeños y asequibles podrían mejorar la atención de fracturas en entornos sin acceso a equipos grandes y costosos como los equipos de rayos X, especialmente en países con recursos limitados o en zonas remotas”.

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Universidad del Sarre