La displasia de cadera, una alteración del desarrollo que impide que la articulación encaje correctamente, ahora se podría analizar virtualmente. A partir de tomografías reales, un ingeniero creó una “cadera virtual” que permite observar con mayor detalle cómo se comporta esta condición, identificar sus zonas más críticas y entender mejor su evolución, convirtiéndose así en una herramienta que complementa las radiografías y el examen médico tradicional.

En Colombia la displasia de cadera afecta a 5 de cada 1.000 recién nacidos, de los cuales entre el 10 y 20 % presentan antecedentes familiares, es decir personas cercanas que también han tenido esta condición. Por otro lado se ha reportado que el 60 % de los casos de displasia se presenta en la cadera izquierda, un 20 % en la derecha y un 20 % en ambas.

Con este contexto en mente, y en un entorno completamente virtual, el investigador Oswaldo Iván Homez López, magíster en Ingeniería de Materiales y Procesos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), utilizó softwares especializados de modelado y simulación como 3D Slicer y ANSYS para probar distintos escenarios en una cadera sana y en casos con displasia leve y severa.

Para hacerlo partió de una cadera real modelada en los softwares con datos de tomografías realizadas en pacientes de 4 años, en la cual iba modificando el índice acetabular y el ángulo centro-borde, parámetros clínicos que indican qué tan bien está cubierta la cabeza del fémur dentro de la articulación, y que los médicos usan en el diagnóstico.

Esto le permitió comparar cómo cambia la articulación cuando ese encaje se va perdiendo, algo que en la práctica clínica es muy difícil de seguir paso a paso, especialmente en niños, pues en ellos no siempre se pueden realizar exámenes como tomografías debido a la exposición a radiación.

Pero el modelo no solo observó la forma, sino que además a la cadera virtual se le asignaron propiedades físicas reales —como la rigidez del hueso y el comportamiento del cartílago— y se le aplicaron cargas que simulan el peso del cuerpo y la acción de los músculos; incluso estos últimos se representaron como sistemas mecánicos que tiran de la articulación.

Simular para entender la enfermedad

Para el estudio el investigador utilizó una simulación llamada “modelo de elementos finitos”, una herramienta de ingeniería que divide la estructura en miles de pequeñas partes para calcular qué ocurre en cada una de ellas, apoyada en un software especializado. Así logró analizar con detalle dónde se concentran las presiones más fuertes y cómo se distribuyen los esfuerzos dentro de la cadera.

Los resultados mostraron que, a medida que aumenta la displasia, las cargas dejan de repartirse de forma uniforme y se concentran especialmente en la parte superior del acetábulo, cavidad de la pelvis donde encaja la cabeza del fémur. Al mismo tiempo, otras zonas —como el cartílago trirradiado, clave en el crecimiento de la pelvis— reciben menos estímulo mecánico del necesario.

Para esta medición el magíster utilizó el “índice osteogénico”, un indicador que permite estimar qué tan favorables son las condiciones para que el hueso crezca. A partir de este análisis encontró que en los casos que no tienen alteraciones severas se podría evitar el uso de ortesis —dispositivos que estabilizan o corrigen la articulación—, favoreciendo una evolución más natural del desarrollo óseo.

También que la forma de la cadera influye directamente en el crecimiento el hueso. En particular, cuando el acetábulo está mal formado —como ocurre en la displasia—, ciertas zonas clave reciben menos estímulo para crecer, mientras que en una cadera sana ese estímulo es mayor. Esto evidencia que no se trata solo de un problema de forma, sino de un proceso que puede afectar el desarrollo progresivo de la articulación.

En ese sentido, la “cadera virtual” no solo permite observar la articulación, sino también entender su comportamiento y anticipar su evolución, convirtiéndose así en una herramienta para complementar los métodos actuales de diagnóstico, ya que ofrece información que hoy no se puede obtener directamente de una radiografía o de un examen físico.

Además, abre la puerta para desarrollar modelos personalizados a partir de las imágenes de cada paciente, lo que permitiría evaluar con mayor precisión cada caso y tomar decisiones más ajustadas desde etapas tempranas. Así, las simulaciones computacionales se perfilan como un apoyo fundamental para mejorar el diagnóstico y orientar tratamientos más oportunos en pacientes pediátricos.

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