Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UNNE desarrollan un modelo matemático para predecir la aparición de úlceras, adaptando herramientas que normalmente se utilizan para estudiar el comportamiento de los suelos. El objetivo es detectar el riesgo de lesión antes de que sea visible para los médicos.
Un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UNNE está llevando adelante un proyecto pionero que aplica conocimientos de la construcción y el estudio de suelos para prevenir una de las complicaciones más graves de la diabetes. Se trata de un modelo matemático diseñado para predecir la aparición de úlceras en los pies, buscando anticiparse a lesiones que, en muchos casos, terminan en amputaciones.
Diversos estudios señalan que la aparición de las mencionadas úlceras está asociada tanto a las cargas mecánicas como a la enfermedad vascular periférica. Una de las estrategias para prevenir estas lesiones es analizar y reducir la presión sobre los tejidos, disminuyendo así el riesgo de daño tisular.
En ese contexto, de manera reciente se puso en marcha el proyecto “Modelado matemático de tejidos, predicción de ulceraciones en pie diabético”, a cargo de los investigadores Dr. Ing. Pablo Beneyto, Dr. Ing. Héctor Ariel Di Rado y del Dr. Ing. Javier Mroginski, del Departamento de Mecánica Aplicada de la FI-UNNE y del Laboratorio de Mecánica Computacional «LAMEC» (CONICET-UNNE), y la estudiante Amira Salomé Chain, becaria del Instituto Chaqueño de Ciencia, Tecnología e Innovación (ICCTI).
Este avance, presentado recientemente en la 3° Cumbre Chaqueña de Ciencia, Tecnología e Innovación, se encuentra en una etapa inicial pero con grandes expectativas. Los investigadores esperan que, en un futuro cercano, estas herramientas de la mecánica aplicada permitan diseñar mejores estrategias para reducir las presiones en los pies de los pacientes y fortalecer la medicina preventiva en la región.
La analogía de la “esponja empapada”
Lo más curioso de este estudio es que utiliza la geotecnia (la rama de la ingeniería que estudia el comportamiento de los suelos) para entender el cuerpo humano. Según explican los expertos, los tejidos blandos del pie se comportan de manera similar a los suelos porosos: funcionan como una “esponja empapada” que se deforma y redistribuye sus líquidos internos cuando recibe presión, como al caminar.
El objetivo central del equipo de investigación, es identificar qué zonas del pie están bajo mayor tensión. Mediante ecuaciones complejas, el modelo permite ver si el tejido podrá soportar la carga o si corre riesgo de dañarse antes de que la herida sea visible clínicamente.
“Este modelo matemático combina distintas ecuaciones para el estudio de micro y macro escala de los suelos, y aquí se aplica al tejido del pie, considerándolo como un medio poroso trifásico”, explicó el Ing. Beneyto
Detalles del estudio
Según detallaron desde el grupo de investigación, el pie como medio trifásico está formado por una fase sólida que sería la matriz extracelular, es decir el andamiaje o la estructura mecánica del tejido, y las fases fluidas, representadas por el líquido intersticial y las especies químicas disueltas (principalmente oxígeno), junto con una fase celular que puede modelarse como un continuo adicional.
Así, el modelado de cada punto del tejido de la planta del pie está conformado por esas fases sólidas y fluidas, y para su estudio se combinan distintos tipos de ecuaciones.
Como parte de los primeros avances del estudio, se obtuvieron modelos de ecuaciones con las que se pueden obtener las tensiones o las sobrepresiones en las distintas fases fluidas.
También se obtienen variables principales que definen el funcionamiento del sistema como las fracciones volumétricas, que serían equivalentes a las porosidades en mecánica de suelo, las densidades, presiones por fase y velocidades de flujo relativas.
Ciclo del pie
En tanto, para resolver las ecuaciones, “se debe tener en cuenta el ciclo de la marcha del pie”, explicó el Ing. Beneyto.
Es que el pie es sometido a una carga cíclica, que incluye el ciclo de carga, dividido en una fase de carga cuando se apoya el pie y una fase de balanceo cuando el pie está en el aire para dar otro paso. A su vez, la fase de carga puede dividirse en la instancia de contacto cuando se apoya el talón, una fase media y otra fase de propulsión.
La fase de propulsión, que suele ser la que más carga transmite a los tejidos del pie, también se divide en una fase de propulsión activa, desde que el pie está apoyado hasta que apoya el talón del otro pie, y una fase de despegue desde que apoya el otro pie hasta que se da el paso siguiente.
«Todas esas fases específicas del ciclo del pie debemos estudiar para observar los puntos donde deberíamos hacer los análisis de las tensiones”, resaltó.
Así, conocidas las distintas tensiones, se podrían tratar de reducir al mínimo a partir del diseño de la forma de aplicar ese ciclo de carga.
Perspectivas
Si bien el proyecto se encuentra en una etapa inicial, tienen gran expectativa en poder aprovechar los conocimientos desarrollados desde la mecánica aplicada y computacional, para el abordaje de una temática de relevancia sanitaria como lo es el pie diabético.
“Buscamos predecir el comportamiento viscoelástico del tejido del pie y aportar herramientas que permitan anticipar zonas de riesgo”, indicaron.
Como parte de los objetivos del proyecto, se aspira en un futuro incluir la vascularización, evolucionar en simulaciones de modelos multiescalares y validar los resultados mediante comparación con datos experimentales y clínicos, con el objetivo de fortalecer la aplicabilidad del modelo en contextos reales.