Proyecto entre la UdeC y Oxford permitirá importante avance en materia de Estimulación Eléctrica Funcional

Cada año, entre 250.000 a 500.000 personas sufren una lesión o daño en la médula espinal a nivel mundial. Las principales causas de estas lesiones son por traumas de distinta naturaleza. 

Adicionalmente, en los últimos dos años se suma el impacto que ha producido la pandemia por covid-19, en la que un número importante de personas ha debido ser conectada a ventiladores mecánicos invasivos, dejando de respirar en forma autónoma. Como consecuencia, la tonicidad de los grupos musculares se ve afectada y con ello la calidad de vida. 

En términos económicos, los problemas descritos hacen que los países y sus instituciones de salud tengan que gastar altas sumas de dinero en rehabilitación. Según un estudio realizado en Estados Unidos, el costo para tratar a un paciente con lesión medular puede llegar a US$4.7 millones de dólares. 

A nivel local no es muy distinto. Una investigación realizada por la Asociación Chilena de Seguridad (ACHS) estima que el gasto anual en su institución varía entre US$0.5-US$1 millón de dólares. Sumado a esto, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), para el año 2020 las lesiones medulares son una de las cinco principales causas de discapacidad a nivel mundial. 

En la actualidad existen variadas alternativas tecnológicas que ayudan a las personas en sus procesos de rehabilitación; una de las más estudiada es la Estimulación Eléctrica Funcional (EEF o FES por sus siglas en inglés).

La EEF se ha transformado en una excelente herramienta para activar y ejercitar músculos de forma artificial en personas afectadas. Esta tecnología funciona aplicando impulsos eléctricos mediante electrodos (superficiales o implantados) a los nervios motores para activar uno o varios músculos de forma coordinada, con el objetivo de recuperar una función motora perdida. Si bien la EEF es una tecnología que ha demostrado resultados prometedores, su principal desventaja que restringe su uso y su masificación son los electrodos utilizados.

Es por ello que, el grupo de investigadoras e investigadores liderados por el Dr. Pablo Aqueveque Navarro, profesor titular de la Universidad de Concepción, en conjunto con Angélica Avendaño, directora del Centro de Telemedicina de la UdeC; Britam Gómez, profesor de la Universidad de Santiago; James Fitzgerald y  Brian Andrews, profesores de la Universidad de Oxford, respectivamente, decidieron llevar a cabo este proyecto enmarcado en la modelación, desarrollo e implementación de electrodos para Estimulación Eléctrica Funcional de mayor selectividad para funciones motoras, 

“En términos concretos, este proyecto busca optimizar los electrodos de estimulación y técnicas de estimulación superficial. Esto permitirá́ mejorar la aceptación a los tratamientos por parte de los y las pacientes, y que puedan ser aplicados en centros clínicos de baja complejidad siendo más selectivos, funcionales y simples de aplicar. Además, esta propuesta generará nuevos conocimientos en el área, que serán aplicados en la rehabilitación de las personas con lesiones medulares, o en la tonicidad del diafragma a pacientes ventilados mecánicamente, mejorando la calidad de vida a muchas de ellas”, indicó el Dr. Pablo Aqueveque, agregando que también se fortalecerá la vinculación internacional entre el área biomédica de la Universidad de Concepción y Universidad de Santiago junto al Centro de Neurociencia Clínica de la Universidad de Oxford.

El Dr. Pablo Aqueveque y su grupo de trabajo con la característica estructura de la Universidad de Oxford de fondo / Postgrado UdeC 

Un aspecto importante de relevar según el Dr. Aqueveque es que el grupo de investigación es un equipo multidisciplinario en las áreas de la ingeniería electrónica, ingeniería biomédica y rehabilitación. “Esto nos ha permitido abordar la investigación desde distintas aristas; la fase diseño y modelación se realizó de manera conjunta entre los equipos en Chile y Reino Unido. Esta metodología colaborativa de avance adoptada nos ha permitido generar resultados de forma complementaria en ambos países”, destacó el investigador.

Vinculación permanente para el logro de avances de impacto

La vinculación entre los grupos de investigación local e internacional se inició el año 2018 en el marco del proyecto de Postdoctorado Diseño Avanzado de Electrodos Superficiales. Este proyecto contó con la colaboración del profesor Brian Andrews y dentro de las actividades realizadas se destaca la estadía de un año por parte del investigador UdeC Francisco Saavedra en la Universidad de Oxford. 

Durante esta estadía, el investigador formó parte del grupo Oxford Neural Interfaces liderado por el profesor James FitzGerald y Brian Andrews, reconocidos investigadores en el área de estimulación eléctrica neuromuscular. Este proyecto tenía por objetivo modelar, diseñar y validar nuevos electrodos de estimulación eléctrica que permitan activar nervios de una forma más selectiva mediante electrodos superficiales. 

Durante dicha estadía, y producto de la pandemia de covid-19, ambos grupos plantearon utilizar parte de esta investigación en una aplicación que permitiera mejorar el éxito del proceso de desconexión al ventilador mecánico en pacientes que permanecían en las Unidades de Cuidados Intensivos. 

Es así como en el año 2020 se adjudica y desarrolla el proyecto Concurso covid-19 “Impacto de estimulación eléctrica no invasiva del nervio frénico sobre el proceso de desconexión de la ventilación mecánica en pacientes covid-19 (2020-2021). Este proyecto tuvo una duración de 18 meses y permitió explorar la factibilidad de estimular el nervio frénico de forma superficial y no invasiva, con el objetivo de mejorar la funcionalidad del diafragma en pacientes conectados a ventilación mecánica de forma prolongada. Para la ejecución de este proyecto se logró la integración de profesionales de distintas especialidades, compuesto por ingenieros, diseñadores, kinesiólogos y médicos, potenciando la colaboración entre grupos de investigación. 

En paralelo, como parte de la vinculación lograda, el Dr.  Pablo Aqueveque se adjudicó el proyecto Fondecyt Regular Powering biomedical implants over inductive links with energy adjustment to avoid cell damage produced by high temperature operation, en el que el profesor Brian Andrews forma parte del equipo como investigador internacional asociado, además de ser evaluador externo de la tesis de doctorado del estudiante Rodrigo Osorio, quien está trabajando en el desarrollo de estrategias de estimulación eléctrica funcional para el ejercicio de remo en pacientes con lesión medular. Rodrigo, además, participa activamente en el grupo Oxford Neural Interfaces, donde intercambia experiencias semanalmente con los estudiantes de doctorado del profesor James FitzGerald, quienes exponen sus temas de investigación y reciben retroalimentación para optimizar el desarrollo de sus tesis.

Es importante destacar que la vinculación entre las instituciones y grupos de investigación ha dado origen a un número importante de publicaciones y a la participación en conferencias internacionales. El desarrollo de este nuevo proyecto también tiene contemplada la escritura de varios artículos para divulgar los resultados en revistas científicas de corriente principal (Q1). 

“Además, nos da la posibilidad de que nuestros estudiantes de Doctorado viajen a Reino Unido a pasantías y perfeccionamientos y que recibamos investigadores y estudiantes de Oxford”, sentenció el Dr. Aqueveque.