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La investigación nace a partir de la realización de la tesis de Magíster en Neurociencias de la Facultad de Medicina del profesor Verdi, la cual tituló “Propuesta de un Nuevo Método de Electroestimulación Muscular Respiratoria por medio de un Software Multifísico”.
El proyecto investiga una nueva forma de electroestimular los músculos intercostales externos, que son los “segundos principales involucrados en el proceso de respiración –después del diafragma—, con el objetivo de desarrollar un posible nuevo método que sea viable de aplicar en pacientes que padecen de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) y lesión medular, los cuales actualmente, en gran cantidad de casos, no son candidatos viables para el método de electroestimulación actual, el marcapasos diafragmático”, explicó el profesor Enzo Verdi.
La realización de este estudio fue posible gracias al auspicio de ESSS, una empresa transnacional con sede en Florianópolis, con presencia en Chile, la cual se especializa en simulaciones computacionales y donó al equipo de investigación del Laboratorio de neurorrehabilitación y control motor el software ANSYS, herramienta crucial que permite realizar simulaciones precisas y detalladas: "ESSS nos ha dado acceso a ANSYS de forma gratuita —el costo mensual de la licencia es de aproximadamente 3 millones de pesos—. Este software es extremadamente específico, y su uso nos permite avanzar en nuestras investigaciones de manera significativa", añadió el kinesiólogo.
El software ANSYS es un simulador multifísico que permite generar estructuras en 3D basadas en imágenes de resonancias magnéticas y tomografías axiales computarizadas (TAC). Estas estructuras se procesan y se limpian antes de introducirse en el software, donde se establecen las condiciones para simular la circulación de corrientes eléctricas en el tejido biológico. En palabras del egresado del programa de magíster, "las imágenes de resonancia magnética y tomografías axiales computarizadas son cruciales para obtener una representación precisa de los tejidos. Luego de obtenerlas, se procesan y limpian para eliminar artefactos y ruidos antes de ser introducidas en el sofisticado sistema", explicó.
Una vez introducidas en el software: "Establecemos las condiciones de borde, lo que nos da un marco de referencia sobre cómo se comportará la corriente en este tejido. Este programa nos permite identificar las áreas más efectivas para la estimulación y ajustar parámetros como la intensidad y frecuencia de las corrientes", añadió.
El profesor Enzo Verdi explicó que para realizar las simulaciones utilizó el módulo Maxwell de ANSYS con el objetivo de "simular cómo circularían las corrientes eléctricas —o los campos eléctricos— en los músculos intercostales externos”.
Durante dichas pruebas, en las cuales fue asistido por sus profesores guías de tesis, doctores Rómulo Fuentes, académico del Departamento de Neurociencias, y Vicente Valenzuela, perteneciente al Instituto Milenio de Neurociencias (BNI) de nuestra facultad, “realizamos 3600 simulaciones, probando diferentes arreglos de electrodos, intensidades y frecuencias de estimulación. El resultado fue que logramos identificar las condiciones óptimas para estimular los músculos intercostales externos, algo que no se había propuesto anteriormente, debido a que sus músculos antagonistas se encuentran adyacentes, por lo que su estimulación debía ser muy selectiva", señaló.
La apertura a nuevas posibilidades
La posibilidad de utilizar estos músculos, en lugar del diafragma, representa una verdadera innovación en el campo de la electroestimulación: "El diafragma es el músculo principal de la respiración, pero en pacientes con daño del nervio frénico o enfermedades degenerativas de la motoneurona, su estimulación no es posible o no ha mostrado buenos resultados. Los músculos intercostales externos, que son responsables de la expansión y contracción del tórax durante la inhalación en la respiración, ofrecen una buena alternativa para la respiración asistida".
El impulso detrás de este proyecto radica en la necesidad de encontrar una solución más económica y accesible para pacientes con problemas respiratorios. Actualmente, en Chile, los pacientes con lesión medular completa dependen de ventilación mecánica, un costo que puede alcanzar los 50 millones de pesos anuales.
Sobre su investigación, el profesor Verdi añadió que “los músculos intercostales externos no se habían utilizado en este contexto antes, y nuestros resultados sugieren que es posible estimularlos eficazmente. Esto podría transformar la calidad de vida de muchas personas con enfermedades como el ELA, lesiones modulares, y muchas otras que siquiera podemos imaginar en este momento", comentó.
Además, “el enfoque en los músculos intercostales podría reducir significativamente los costos asociados con la ventilación mecánica y mejorar la calidad de vida de los pacientes al ofrecerles una mayor independencia”, agregó.
El impacto potencial de este proyecto es vasto. No solo se enfoca en pacientes con lesión medular y ELA, sino que también podría beneficiar a aquellos con otras condiciones respiratorias debilitantes. La estimulación de los músculos intercostales externos, en lugar del diafragma, representa una nueva frontera en la electroestimulación terapéutica.
El profesor Verdi también, recalcó que "es una solución innovadora y accesible que podría ser implementada en clínicas y hospitales de todo el mundo." Además, el método desarrollado podría aplicarse en rehabilitación pulmonar para pacientes con enfermedades respiratorias crónicas, ofreciendo una herramienta adicional para mejorar la función respiratoria y la capacidad pulmonar”, afirmó.
Con los resultados de las simulaciones en mano, el equipo de investigación se prepara para la siguiente fase: la validación en modelos animales: "Este es un paso crucial antes de poder realizar pruebas en humanos. Necesitamos asegurarnos de que los parámetros identificados en las simulaciones sean seguros y efectivos en un contexto biológico real", explicó el kinesiólogo.
Es por esto que el equipo de investigación se encuentra explorando opciones de financiamiento a través de fondos concursables para programas de investigación del gobierno chileno, así como de entidades internacionales que financian proyectos de salud innovadores, esto con el fin de lograr llevar su investigación a una etapa clínica tangible: "Aunque hemos logrado resultados prometedores en las simulaciones, el siguiente paso es validarlos en modelos animales y eventualmente en pacientes humanos. Esto requiere fondos adicionales y colaboraciones", recalcó.
El trabajo del profesor Enzo Verdi ha recibido reconocimiento internacional por parte de la Sociedad Internacional de Electroestimulación Funcional, quienes destacaron la innovación y el potencial del proyecto. Además, con su tesis, el egresado de nuestra casa de estudios resultó ganador del premio a “Mejor presentación oral categoría IA” en el Congreso Converge Salud de la Universidad Diego Portales.