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El dr. Kenneth Urish es cirujano ortopédico de reconstrucción y artroplastia para adultos, así como miembro del comité de materiales y dispositivos médicos y quirúrgicos (F04). Conversó con Standardization News acerca de su innovador trabajo como investigador, clínico e ingeniero. Al mismo tiempo que contribuye a la estandarización, Urish afronta cuestiones de ciencia básica y aplicada por igual cuando aborda infecciones complejas que afectan a los pacientes de prótesis articulares o al ser pionero en técnicas de cirugía robótica.

¿Puede empezar hablándome sobre su carrera como profesional e investigador?

Soy cirujano ortopédico y paso la mitad de mi tiempo en el laboratorio en el desarrollo de nuevas tecnologías. La otra mitad de mi tiempo está en la clínica, en la sala de operaciones. Frecuentemente, siento que paso el 100 % de mi tiempo en el laboratorio y el 100 % en la clínica. Mi práctica quirúrgica es el reemplazo de articulaciones de cadera y rodilla. Mi laboratorio está patrocinado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos y el enfoque se hace en infecciones por implantes biomédicos. Las prótesis articulares son una de las intervenciones quirúrgicas más frecuentes del mundo. La causa más habitual del fracaso de las prótesis articulares es la infección. Siendo un ingeniero al que le gusta resolver problemas, mi investigación se centra en preguntarme ¿por qué es tan difícil deshacerse de estas infecciones? ¿Hay mejores soluciones para tratarlas cuando aparecen?

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Un tercio de nuestro laboratorio se concentra en el mecanismo científico básico de por qué es tan difícil deshacerse de estas infecciones. Otro tercio se enfoca en analizar los resultados de las prótesis articulares en términos de “¿cómo podemos hacer un mejor trabajo?”. El último tercio se centra en cómo podemos aplicar en la clínica lo que aprendemos en el laboratorio. Actualmente, participamos en tres estudios diferentes de la FDA, llevando a la clínica una tecnología que hemos ayudado a desarrollar en el laboratorio. Los estándares cobran gran importancia para afrontar estos problemas y diseñar estudios clínicos que pongan a prueba las soluciones.

¿Puede contarme sobre su investigación sobre las infecciones? Un aspecto fundamental del contexto se relaciona con su interés por las formas de bacterias tolerantes a los antibióticos.

Este es un concepto muy interesante. Cuando un producto de limpieza habla de eliminar el 99,9 % de las bacterias, se refiere a bacterias platónicas. Cuando se cultivan bacterias, esto se puede hacer, como lo que llamamos platónicamente, cuando están flotando en una solución o como biopelícula. Una biopelícula es una estructura tridimensional y cierta población de esa biopelícula está metabólicamente inactiva. Si no está creciendo, no importa cuánta penicilina haya alrededor; no hay nada que alterar en términos metabólicos. Al final, el 10 % de la biopelícula puede adherirse. Pero, en cuanto retira el antibiótico, las bacterias se pueden duplicar en 30 minutos o una hora. Se regresa a la población original muy rápidamente.

La primera pregunta que se hacen casi todos los pacientes es: “¿Por qué simplemente no puedo tomar un antibiótico?”. Si la biopelícula es tolerante a los antibióticos, no importa cuánto antibiótico le demos. Deberá someterse a una cirugía, y existen dos opciones. La primera se denomina desbridamiento, antibióticos y retención del implante (DAIR). Entro ahí y elimino la mayor cantidad posible de tejido muerto o no viable. Para los implantes que no están fijados al hueso, los intercambio. Luego, debe tomar antibióticos durante seis semanas.

Ese es el mejor escenario posible. El problema es que solamente funciona la mitad de las veces. Si se trata de una infección crónica o el DAIR inicial no funciona, la segunda opción para deshacerse de estas infecciones se denomina recambio en dos tiempos, en la que se retiran los implantes y se coloca un espaciador para conservar el espacio. Después de seis semanas de antibióticos, vuelvo a colocarle sus nuevos implantes.

Si le dijera que, con cirugía y antibióticos, su tasa de éxito es del 50 %, no sería aceptable. Eso fue lo que me empujó al laboratorio. Actualmente, tenemos tres estudios de la FDA. Uno de ellos es una nueva clase de antibióticos de amplio espectro. Será la primera nueva clase de antibióticos desde los carbapenems de la década de 1980. Se terminó el estudio de fase uno de la FDA y ahora está en preparación de la fase tres de la FDA. Un segundo estudio está en vías de realizar un recambio rápido en dos tiempos y, para ese, se está terminando la fase tres. En el tercer estudio, trabajamos con bacteriófagos.

Otro aspecto fundamental de la investigación de su laboratorio es la cirugía robótica. ¿Puede hablarnos sobre esta área de su trabajo?

Cuando hablo con un paciente sobre la posibilidad de realizar una prótesis de rodilla robóticamente, noto que le cambia la cara. Pero le explico que esto no es como el robot de Perdidos en el espacio, que agita los brazos en el quirófano. La cirugía robótica es un término algo inadecuado. De lo que se trata realmente es de cuantificar el equilibrio de los tejidos blandos. Una prótesis de rodilla es más similar a la ebanistería que a la carpintería general. Es una operación milimétrica, así que la precisión cuenta.

Considero la robótica como una extensión. Es una forma diferente de cuantificar lo que hago con mi instrumentación manual. Si realizo una cirugía con instrumentación manual, me refiero en broma a las guías y los bloques espaciadores que utilizo como el robot, porque estoy midiendo lo que hago con mucha precisión. Cuando acudo al robot, la única diferencia ahora es que me permite afinar lo que estoy haciendo. Solo es una forma distinta de medir los resultados.

En uno de los grandes estudios clínicos en los que estamos trabajando ahora, se investiga si hay diferencias entre las prótesis de rodilla manuales y las robóticas. Esto ha sido muy difícil de demostrar porque la instrumentación manual es muy buena. También ayudamos a desarrollar una técnica quirúrgica que obtuvo la aprobación de la FDA para realizar cirugía robótica en revisión protésica de rodilla. La revisión protésica de rodilla supone un nuevo nivel de dificultad, porque hay que retirar implantes y colocar otros nuevos.

¿Qué lo llevó a participar en ASTM International?

Cuando era residente, empecé a colaborar con la American Academy of Orthopedic Surgery (AAOS), la principal organización profesional de cirujanos ortopédicos. Había muchos comités y uno de ellos era el de ingeniería biomédica. Parte de su existencia se basaba en ser la representación de los consumidores finales en las reuniones de la ASTM. No tenía ni idea de dónde me estaba metiendo.

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Enseguida uno se da cuenta de lo fundamental que es ASTM. Cuanto más progresaba en mi formación y, luego, en mi carrera, más apreciaba cómo la ASTM preparaba las bases para permitir las diferentes innovaciones de las empresas de implantes ortopédicos y lo importantes que eran esos estándares para el avance de nuestro campo. Desde el punto de vista quirúrgico, existen todos los estándares ASTM y la base de conocimientos que se ha desarrollado en las últimas décadas. Esto proporciona una sólida confianza en que algo debe funcionar bien.

Su trabajo es fascinante porque se ubica en el nexo entre los estándares, la medicina y la ingeniería.

Siempre hablo de esto con ingenieros de diferentes compañías. No aprecian que su trabajo es increíblemente impactante. Es posible que solo vean una parte muy pequeña del proceso global. Tengo el mejor trabajo porque veo el producto final. Mi primer paciente fue una persona cuya artritis de cadera era tan grave que ya no podía caminar. En el último mes, estuvo en una residencia de ancianos. Hice un reemplazo de cadera y dos semanas después regresó a mi clínica caminando. Decía que era un milagro. “No, no es un milagro. Es ingeniería realmente buena”, le expliqué.

Desde un punto de vista de ingeniería, las prótesis articulares son un éxito increíble. Comenzaron a utilizarse hace 50 años, cuando la otra opción era quedar confinado en una silla de ruedas. Después de la cirugía, los pacientes permanecían en el hospital durante un mes. En la actualidad, es muy habitual, y el 80 % de las personas a quienes coloco articulaciones reciben el alta esa misma tarde. La razón por la que hemos podido lograr estas mejoras es que todo un sector se unió, eliminó pequeñas partes del problema e introdujo mejoras graduales en la forma de hacer las cosas. Creo que los estándares son los que permitieron los resultados que hemos desarrollado a lo largo del camino.

¿Por qué eligió seguir esta carrera?

Siempre me ha interesado mucho la investigación traslacional y la profesión médica. Cuando estudiaba en Penn State, me especialicé en ingeniería química, pero sabía que iba a estudiar medicina. Tuve mucha suerte de que me aceptaran en el programa de formación que los NIH denominan Medical Scientist Training Program (MSTP), con el que se financia la matrícula de la facultad de medicina si se obtiene un doctorado. Resulta que acabé en un laboratorio de ortopedia. Para bromear con los estudiantes de medicina, les digo que traer a alguien con formación en ingeniería a un quirófano de prótesis articulares, es como pescar en un barril. Las prótesis articulares son una parte del cuerpo que se ha construido, diseñado, ensamblado y colocado para reemplazar una articulación. ■

El dr. Kenneth Urish es profesor asociado de la Universidad de Pittsburgh, director médico asociado del Magee Bone and Joint Center y director del Arthritis and Arthroplasty Design Laboratory. Es presidente del subcomité F04 sobre ensayos clínicos en humanos (F04.39), miembro de los subcomités sobre artroplastia (F04.22) y miembro de tres de los subcomités para TEMP (F04.41, F04.42, F04.43).

JP Ervin es editor de contenido de Standardization News.