Terapéutica con electrodos para personas con Parkinson

El uso de estos dispositivos constituye una esperanza para mejorar la calidad de vida de pacientes con esta enfermedad neurodegenerativa, por lo que el Politécnico trabaja para generar éstos a precios accesibles

Los signos más evidentes de la Enfermedad de Parkinson (EP) se relacionan con afectaciones motoras de largo plazo (temblores, rigidez, lentitud y trastornos de la marcha). Gracias a las investigaciones lideradas por los doctores Alim Louis Benabid y Pierre Pollak, en 1987 surgió en Grenoble, Francia, el uso de la estimulación cerebral profunda como una alternativa a los tratamientos tradicionales para aliviar esta condición.

Aunque esta terapéutica es altamente eficaz tiene una desventaja que limita su uso, debido a que el precio de los electrodos que se utilizan para aplicarla oscila entre 600 mil y 700 mil pesos.

De acuerdo con datos oficiales, en México existen entre 300 mil y 500 mil personas con EP y debido a que la gran mayoría de ellas no pueden acceder a los beneficios de la terapéutica, hace seis años el doctor Christopher René Torres San Miguel, investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN) pensó en desarrollar este tipo de dispositivos para mejorar la funcionalidad y calidad de vida de quienes presentan este padecimiento neurodegenerativo.

Reto

La estimulación de la región cerebral relacionada con el control de los signos (temblor, rigidez, lentitud y trastornos de la marcha) característicos de la Enfermedad de Parkinson y la armonización de los movimientos se logra mediante la emisión de pulsos eléctricos. Para ello se requiere de un electrodo implantado en una zona cerebral específica, el cual posteriormente se conecta a un estimulador (parecido a un marcapasos) que se inserta debajo de la clavícula en el tórax. Fabricar estos electrodos ultradelgados en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI), de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco, constituye un importante reto para el doctor Torres San Miguel, quien busca que tengan la misma calidad y funcionalidad que los dispositivos comerciales.

Precisó que, debido a los elevados costos de los electrodos, en hospitales privados los seguros médicos cubren el 70 por ciento de los implantes e indicó que en algunos nosocomios públicos se ofrece esta terapia, pero los pacientes beneficiados son muy pocos.

Por ello, refirió que el Politécnico podría jugar un papel muy importante en la generación de electrodos a precios accesibles, lo cual haría extensivos los beneficios a un mayor número de personas de escasos recursos no sólo con Parkinson, sino también con epilepsia, dolor crónico y trastornos psiquiátricos, afecciones en las que también son útiles.

El experto de la ESIME Zacatenco explicó que para la emisión de pulsos eléctricos se requiere de un electrodo implantado en una zona cerebral específica, el cual posteriormente se conecta a un estimulador (parecido a un marcapasos) que se inserta debajo de la clavícula en el tórax.

La función del estimulador es crear un campo eléctrico que bloquee las señales eléctricas erráticas del cerebro, aliviando los temblores y otros signos asociados con los trastornos neurológicos.

Colaboración y experiencia

El desarrollo de dispositivos médicos implica múltiples ensayos y el cumplimiento de normas muy estrictas de calidad para garantizar la seguridad de su uso, así como de la guía de expertos en las patologías a tratar.

En este caso, el especialista en Ingeniería Mecánica, adscrito al Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores (SNII), estableció colaboración con el doctor Fiacro Jiménez Ponce, médico egresado de la Escuela Superior de Medicina (ESM) del IPN y Neurocirujano con amplia experiencia en la implantación de electrodos de estimulación cerebral profunda, quien ha aportado su experiencia en el proyecto y ha brindado al doctor Torres San Miguel y a su equipo de trabajo la asesoría para desarrollar los dispositivos.

Modelo de manufactura

Para fabricar los electrodos fue necesario diseñar un modelo de manufactura y moldes especiales, los cuales ya cuentan con el registro otorgado por el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI).

“La medida ideal de los electrodos es de 0.2mm (200 micras). Mediante los ensayos realizados hasta ahora conseguimos fabricarlos de 0.6mm, dimensión que planeamos mejorar y para ello fabricamos unos moldes especiales que permitirán darle el grosor adecuado, ya que entre más delgado sea el electrodo será menos invasivo y de esa forma se reduce el riesgo de lesionar el tejido cerebral al introducirlo”, advirtió el doctor Torres San Miguel. Los electrodos son completamente flexibles, sin embargo, la cánula en que se introducen les da rigidez. Se fabrican con poliamida grado médico biocompatible y para que tengan buena conducción eléctrica en su interior se colocan de 4 a 6 hilos de plata, el número de éstos depende de los puertos que vaya a tener el electrodo y de acuerdo con la velocidad de la corriente que se desee transferir. En el proceso de manufactura con el que se genera el electrodo se emplea la técnica de dado cerrado y material fundido, el cual se somete a una temperatura específica para lograr un fluido viscoso. La boquilla de extrusión y los moldes para producir los electrodos con el diámetro requerido son de acero inoxidable 316L grado médico. Los moldes cuentan con ranuras especiales para que fluya el aire y no se eleve demasiado la temperatura y así mantener estable el material y evitar que se rechupe durante la fundición. “El proceso parece sencillo, pero por la naturaleza de los dispositivos se requiere de alta precisión. Primero se introduce la poliamida (de 8 a 10 gramos) en el molde; posteriormente se incorporan los 4 o 6 hilos de plata, dependiendo del número de puertos que se quieran tener al final; después se ensambla el molde, se cierra, el material baja mediante la acción de aire comprimido y se hace la extrusión”, precisó. Por la importancia que representa esta aportación, llegado el momento se buscarán los mecanismos para transferir la tecnología a alguna empresa interesada en la fabricación de los electrodos con el objeto de que realice las pruebas pertinentes y los trámites requeridos ante la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (Cofepris) para llevarlos a la etapa clínica.

Pequeña gran aportación “En la etapa inicial de la investigación tuvimos oportunidad de asistir a dos cirugías en las que el especialista colocó los electrodos para aplicar la estimulación cerebral profunda, lo cual fue asombroso, ya que el paciente que antes de la operación presentaba movimientos involuntarios, después de 6 horas del proceso estaba caminando normal y se suprimieron los temblores”, comentó el científico politécnico. Esa experiencia influyó de manera decisiva para continuar labrando el camino para generar estos pequeños dispositivos que podrían mejorar la calidad de vida y devolver la autosuficiencia a miles de personas con este padecimiento. Recuadro Etapas de la Enfermedad de Parkinson La Enfermedad de Parkinson afecta de diferentes maneras, algunas personas sufren los cambios a lo largo de 20 años o más y en otras progresa más rápidamente. Primera etapa: Signos leves que generalmente no interfieren con las actividades diarias y sólo se presentan en un lado del cuerpo. Ocurren cambios en la postura, el andar y las expresiones faciales. Segunda etapa: El temblor, la rigidez y otros signos motores afectan ambos lados del cuerpo, el cuello y/o el tronco. Las tareas cotidianas son más difíciles y más tardadas. Tercera etapa: La pérdida de equilibrio es el sello distintivo, las caídas son más comunes y la discapacidad es de leve a moderada. Cuarta etapa: Signos completamente desarrollados y discapacitantes. Se requiere de aparatos de apoyo (bastón, andadera, entre otros) para desplazarse, así como de ayuda para realizar actividades cotidianas. Quinta etapa: La rigidez en las piernas dificulta ponerse de pie o caminar, la persona está encamada o confinada a una silla de ruedas. Es necesario el cuidado las 24 horas del día.

Dato de interés

Como producto de esta investigación, la cual inició hace seis años, se generaron dos tesis de posgrado con las que obtuvieron el grado de Maestros en Ciencias en Ingenieria Mecánica Jesús Eduardo Medina Rodríguez y Eduardo Zeus Martínez Hernández, quienes han contribuido a la generación de conocimientos de frontera en beneficio de los enfermos de Parkinson.