El Hospital Universitario Infanta Leonor, parte de la red pública de salud de la Comunidad de Madrid, ha sido escenario reciente de la defensa de un Trabajo de Fin de Grado (TFG) por parte de un estudiante de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Este proyecto innovador aplica herramientas de simulación aeroespacial al campo de la cirugía ortopédica, ofreciendo soluciones computacionales avanzadas para el diseño personalizado de prótesis mediante técnicas como la optimización topológica y la fabricación aditiva.
El trabajo, titulado “Desarrollo de modelos multiescala en MEF para el cálculo y la optimización topológica de estructuras de metamaterial”, es obra de Iñaki Peñaranda Díaz, alumno del Grado en Ingeniería Aeroespacial en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE). Bajo la supervisión del profesor Luis Saucedo Mora en la UPM, el proyecto también contó con el apoyo del Dr. Ricardo Larraínzar Garijo, jefe del Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del hospital, así como del Dr. Javier Montoya Adarraga, coordinador del área de tecnologías 3D.
Innovación tecnológica en cirugía
El componente técnico central del TFG se basa en el desarrollo y programación en Python de un software específico que utiliza el Método de los Elementos Finitos (MEF). Este algoritmo está diseñado para optimizar topológicamente estructuras de metamaterial, permitiendo una redistribución eficiente del material con el objetivo de reducir peso y aumentar rigidez estructural.
Para comprobar su eficacia, el software fue sometido a diversas pruebas bajo diferentes condiciones de carga. Las estructuras evaluadas variaron desde elementos estándar en ingeniería, como vigas en voladizo o soportes para drones Airbus, hasta geometrías biomecánicas complejas como la cabeza femoral.
Impacto clínico significativo
Una contribución clave del proyecto fue el diseño de una prótesis personalizada para una tibia afectada por osteosarcoma. Este modelo fue concebido inicialmente por el profesor Saucedo Mora. Gracias al software desarrollado, los cirujanos ahora cuentan con datos predictivos que les permiten optar por enfoques quirúrgicos más conservadores que las técnicas tradicionales, ampliando así las alternativas terapéuticas disponibles en traumatología reconstructiva.
Además, como parte del proceso validación y transferencia tecnológica, Peñaranda asistió a una intervención quirúrgica en el Hospital Universitario Infanta Leonor, lo que le permitió apreciar directamente el trabajo diario del personal médico.
Colaboración interdisciplinaria
Este TFG resalta la sinergia entre ingenieros y médicos hacia una medicina más avanzada. Según su autor: “Medicina e Ingeniería Aeroespacial pueden parecer mundos opuestos a primera vista, pero comparten desafíos similares como el peso o la exposición a entornos adversos, lo que exige estar siempre a la vanguardia en materiales y nuevas tecnologías”.
Desde el ámbito médico, el Dr. Ricardo Larraínzar enfatizó que este tipo de proyectos dentro del entorno hospitalario representa un cambio paradigmático en la evolución del conocimiento contemporáneo: “Es crucial que distintas disciplinas interactúen para generar un valor conjunto en nuestro entendimiento global”.
Por su parte, el Dr. Javier Montoya destacó que esta investigación demuestra “el gran potencial que tiene la colaboración entre ingeniería y cirugía ortopédica para crear soluciones aplicables a la práctica clínica”, especialmente en áreas como optimización topológica e impresión 3D médica. Este enfoque da continuidad a iniciativas estables como el curso sobre ingeniería y artroplastia llevado a cabo en el Hospital Universitario Infanta Leonor.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué tipo de herramientas se aplicaron en el diseño de prótesis a medida?
Se aplicaron herramientas de simulación aeroespacial al ámbito de la cirugía ortopédica, utilizando técnicas de optimización topológica y fabricación aditiva.
¿Quién es el autor del Trabajo de Fin de Grado (TFG) y cuál es su especialidad?
El autor es Iñaki Peñaranda Díaz, estudiante del Grado en Ingeniería Aeroespacial en la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
¿Cuál fue la principal aportación clínica del proyecto?
La principal aportación fue el diseño de una prótesis personalizada para una tibia afectada por un osteosarcoma, que permite a los cirujanos adoptar enfoques quirúrgicos más conservadores.
¿Qué metodología se utilizó para desarrollar el software mencionado en la investigación?
Se desarrolló un software propio basado en el Método de los Elementos Finitos (MEF), programado en lenguaje Python, para la optimización topológica de estructuras de metamaterial.
¿Cómo se validó el software desarrollado en el proyecto?
El software fue sometido a diversas condiciones de carga en estructuras que abarcaban desde elementos estándar hasta geometrías biomecánicas complejas, como la cabeza de un fémur.
¿Qué importancia tiene la colaboración entre ingeniería y medicina según los doctores mencionados?
Ambos doctores destacan que esta colaboración es crucial para desarrollar soluciones innovadoras en la práctica clínica y generar valor conjunto en el conocimiento aplicado a problemas reales.
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