Aplicación del mes: Un bolígrafo impreso en 3D capaz de diagnosticar el Parkinson

La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno neurodegenerativo que afecta a unos 10 millones de personas en todo el mundo y es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común después del Alzheimer. Sin embargo, a pesar de ser una afección tan extendida, es difícil de diagnosticar. No existen pruebas de laboratorio ni de imagen que puedan confirmar el diagnóstico, aunque ciertas pruebas, como las resonancias magnéticas o los análisis de sangre, pueden respaldar el diagnóstico de EP o descartar otras condiciones similares. En su lugar, la enfermedad requiere un diagnóstico «clínico», lo que significa que el médico tiene en cuenta el historial del paciente, sus síntomas y el examen físico para determinar si la padece. Sin embargo, estos métodos suelen ser ineficaces y carecen de criterios objetivos y cuantitativos.

Un equipo de investigadores en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) está tratando de desarrollar una alternativa. Se trata de un bolígrafo de diagnóstico del Parkinson impreso en 3D. Los signos de la EP son diferentes en cada persona, y los síntomas comunes incluyen temblores, lentitud de movimientos y rigidez. La escritura a mano es un proceso que combina habilidades cognitivas, perceptivas y motoras finas, todas ellas afectadas por la EP. Al analizar los patrones de escritura a mano, los usuarios podrían obtener información crítica y marcadores biométricos cuantitativos para el diagnóstico.

Paciente con enfermedad de Parkinson escribiendo con el bolígrafo impreso en 3D. (Créditos: Jun Chen a través de The Guardian)

Una mejor solución gracias a la impresión 3D

Los investigadores de la UCLA no son los primeros en idear un bolígrafo de diagnóstico para la EP. De hecho, las herramientas convencionales de análisis de la escritura a mano, como las tabletas digitales, se han utilizado ampliamente. Estas herramientas se especializan en rastrear las trayectorias de la escritura a mano y analizar los trazos resultantes, pero a menudo pasan por alto los síntomas motores que se producen durante la escritura. Además, estas herramientas son costosas y complejas de configurar, lo que supone un reto para su amplia implementación y uso en entornos no clínicos. Los investigadores también tuvieron en cuenta a los países menos desarrollados, que se enfrentan a un acceso limitado a recursos especializados para el diagnóstico de la EP, así como a un número insuficiente de neurólogos.

Por lo tanto, el equipo de la UCLA se propuso diseñar una herramienta que fuera más accesible y proporcionara resultados más cuantitativos. El resultado fue un bolígrafo de diagnóstico con punta magnetoelástica y tinta ferrofluida. Fue diseñado para convertir con sensibilidad los sutiles movimientos de escritura en la superficie y en el aire en señales de detección de alta fidelidad para el análisis autónomo de la escritura. Teniendo en cuenta la escalabilidad, crearon una estructura de barril sencilla para el bolígrafo que se puede producir de manera eficiente mediante impresión 3D. El equipo fabricó el cuerpo del bolígrafo con la impresora 3D FDM F123 Composite-Ready de Stratasys.

¿Cómo funciona el bolígrafo?

Al escribir con el bolígrafo, la presión deforma la punta y provoca un cambio en el flujo magnético a través del efecto magnetoelástico. Este efecto magnetoelástico se refiere al cambio de las propiedades magnéticas de un material bajo tensión. La variación del flujo magnético, combinada con el movimiento de la tinta ferrofluida durante la escritura, genera señales de voltaje en la bobina circundante. La idea es que, cuando una persona con EP escribe con el bolígrafo, las señales de voltaje mostrarán anomalías que no están presentes en la escritura normal, es decir, temblores de la mano que se registran como picos menores adicionales. En otras palabras, la escritura se convierte en una señal eléctrica para cuantificar las irregularidades de la escritura.

Diagrama del bolígrafo impreso en 3D. (Créditos: UCLA)

El equipo de la UCLA llevó a cabo un estudio piloto con el bolígrafo, en el que participaron 16 personas, tres de las cuales tenían EP. Sobre superficies y en el aire, los participantes escribieron palabras y dibujaron líneas onduladas y espirales para capturar los movimientos. A continuación, utilizando modelos de aprendizaje automático, los investigadores clasificaron las señales de escritura de los participantes. Tras el entrenamiento, uno de estos modelos pudo distinguir a los pacientes con EP con una precisión media del 96,22%.

De cara al futuro

Para que el bolígrafo impreso en 3D se pueda utilizar en un entorno real, los investigadores deben realizar más pruebas. Dado que la UCLA solo contó con 16 participantes, es necesario realizar estudios con grupos de personas más amplios y diversos. Esto permitirá verificar la eficacia del bolígrafo como herramienta de diagnóstico. Además, The Guardian informó de que, aunque este bolígrafo podría ser un buen indicador de la EP, los médicos deberían utilizar más de un biomarcador para realizar un diagnóstico. Chrystalina Antoniades, profesora asociada de neurociencia clínica en la Universidad de Oxford, que no participó en el trabajo, explicó: “Este bolígrafo diagnostica el problema con la escritura, que es solo uno de los muchos síntomas que observamos en nuestros pacientes. Pero puede complementar lo que ya hemos encontrado, detectando algo que podría ser difícil de ver”.

Aunque está claro que es necesario seguir investigando, el dispositivo parece una herramienta prometedora para facilitar diagnósticos más tempranos y precisos de la EP. Para leer el estudio completo de la UCLA, haz clic aquí.  

¿Qué piensas del bolígrafo impreso en 3D para diagnosticar el Parkinson? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, LinkedIn y Youtube. ¿Te interesan las últimas noticias sobre la impresión 3D médica y dental? Haz clic aquí. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

*Créditos foto de portada: UCLA