Modelo computarizado de oído medio humano sano comparado con oído medio humano con nueva prótesis./ L. A. Vallejo Valdezate.


El Grupo para la Modelización Computarizada del Oído Medio Humano (Gmcomh), asociado a la Universidad de Valladolid (UVA), ha diseñado un nuevo tipo de prótesis sustitutiva de dos de los componentes de la cadena de huesecillos del oído medio humano. En concreto, la prótesis conecta el mango del martillo con el vestíbulo del yunque (lo que se denomina maleovestibuloplexia) y realiza las funciones del yunque y el estribo.

El oído medio humano presenta una cadena de huesecillos compuesta por tres elementos, el martillo, el yunque y el estribo. Cuando faltan al menos dos de ellos (el yunque y el estribo principalmente) hay que insertar en el paciente una prótesis desde la membrana timpánica hasta el oído interno. En la actualidad las prótesis que se utilizan “no resuelven bien los problemas, no solamente de diseño, sino también de biomecánica que vemos habitualmente en el oído”, apunta Luis Ángel Vallejo, jefe de Servicio de Otorrinolaringología del Hospital Río Hortega de Valladolid, y miembro del Gmcomh.

Por este motivo se plantearon diseñar una prótesis que aportara ventajas biológicas y mecánicas. El grupo comenzó su actividad en el año 2000 realizando un modelo computarizado del oído medio humano, a través de una técnica denominada modelización mediante elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). “Ahora, sin acudir a modelos biológicos, podemos simular vibraciones en el extremo inicial del oído y ver qué pasa en la cadena de huesecillos”, precisa el investigador.

Este modelo ha permitido el desarrollo inicial de la prótesis y su posterior perfeccionamiento. “El primer prototipo era prismático y se comportaba bastante bien, pero había que pulir las aristas porque quedaba muy poco fisiológico”. Además se adelgazó el cuerpo del aparato y se ensanchó el final, hasta llegar a la prótesis definitiva. En un primer momento compararon, utilizando el modelo computarizado, prótesis ya comercializadas y el nuevo prototipo con un oído sano.

En el caso de las prótesis que se encuentran en el mercado y que, generalmente, son rectas, los resultados determinaron que la respuesta se alejaba mucho de la que se obtenía con el modelo sano. En el caso de su diseño, “la respuesta se asemejaba mucho más, prácticamente se superponía a la de un sujeto sano”, añade Vallejo.

El siguiente paso fue experimentar sobre cadáver. Para ello emplearon un vibrómetro láser doppler (LDV, por sus siglas en inglés) con el que enviaban una señal al oído y recogían la respuesta. Una vez registrada la respuesta se comparó con la obtenida con la modelización computarizada para validar estos resultados, que se mostraron acertados.

Iguana versus avestruz

Tanto las aves como los reptiles cuentan en su oído medio con un solo hueso que recibe el nombre de columela, mientras que los mamíferos precisan de tres componentes óseos para realizar la misma función. Para el diseño de esta prótesis, el Gmcomh se interesó en el avestruz al ser un ave de cabeza grande, lo que facilitaba su manipulación y su estudio. Como señala el investigador, el problema reside en que la columela del avestruz es recta dado que el tímpano y el oído interno están en posición perpendicular, y una inclinación produce una gran pérdida de energía.

Así, buscaron otro animal con columela pero con unas características que se adaptaran a las del ser humano. “La iguana resuelve este problema ya que cuenta con una curva casi perfecta que evita la pérdida de energía en el trayecto del tímpano al oído interno”, apunta Vallejo.

Esta es una de las principales ventajas de la prótesis desarrollada por los investigadores de la UVA respecto a las que se pueden encontrar hoy día en el mercado. “Tiene una serie de ventajas biológicas: no se desplaza, aprovecha la contracción muscular y respeta la vascularización del mango del martillo”, agrega Vallejo.

Precisamente este último es el principal inconveniente de muchas prótesis actuales. Para su colocación, el tímpano ha de despegarse del mango del martillo donde existen numerosos vasos sanguíneos. Estos capilares se rompen y el huesecillo pierde vascularización y deja de nutrirse, lo que puede llegar a provocar una rotura.

Referencia bibliográfica:

Vallejo Valdezate, L. A., Hidalgo Otamendi, A., Hernández, A., Lobo, F., Gil-Carcedo Sañudo, E., Gil-Carcedo García, L. M. (2015). “Nueva prótesis de maleovestibulopexia. Diseño y análisis experimental en un modelo computarizado 3D basado en elementos finitos”. Acta Otorrinolaringológica Española, 66(1),16-27.

(DiCyT)