Universidad
Politécnica de Madrid

06.07.26

El Hospital Universitario Infanta Leonor, integrado en la red sanitaria pública de la Comunidad de Madrid, ha acogido la defensa de un Trabajo de Fin de Grado (TFG) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) que aplica herramientas de simulación aeroespacial al ámbito de la cirugía ortopédica. La investigación aporta soluciones computacionales avanzadas para el diseño de prótesis a medida mediante técnicas de optimización topológica y fabricación aditiva.

El proyecto, titulado “Desarrollo de modelos multiescala en MEF para el cálculo y la optimización topológica de estructuras de metamaterial”, lo firma Iñaki Peñaranda Díaz, estudiante del Grado en Ingeniería Aeroespacial en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE). En la UPM, el trabajo ha sido tutorizado por el profesor Luis Saucedo Mora, mientras que en la vertiente clínica ha contado con la colaboración directa del Dr. Ricardo Larraínzar Garijo, jefe del Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del hospital y del Dr. Javier Montoya Adarraga, coordinador del área de tecnologías 3D del centro, quienes han guiado la transferencia de los resultados al entorno hospitalario.

Desarrollo de software propio en Python

El núcleo técnico de la investigación ha consistido en el desarrollo conceptual y la programación en lenguaje Python de un software propio basado en el Método de los Elementos Finitos (MEF). Este algoritmo está diseñado para la optimización topológica de estructuras de metamaterial, un proceso matemático que redistribuye el material de manera eficiente para minimizar el peso total y maximizar la rigidez estructural.

Para validar la versatilidad del software, el sistema fue sometido a diversas condiciones de carga en un espectro de estructuras que abarcó desde elementos de ingeniería estándar, como una viga en voladizo o un soporte para la bodega de un dron de la compañía Airbus, hasta geometrías biomecánicas complejas, concretamente la cabeza de un fémur.

Aplicación en oncología traumatológica

La principal aportación clínica del proyecto se materializó en el diseño de una prótesis personalizada para una tibia afectada por un osteosarcoma, un modelo ideado originalmente por el profesor Saucedo Mora. Mediante la aplicación del software desarrollado, los cirujanos disponen de datos predictivos para adoptar planteamientos quirúrgicos más conservadores que los tratamientos convencionales, ampliando las opciones terapéuticas en el ámbito de la traumatología reconstructiva.

Como parte del proceso de validación y transferencia tecnológica, el estudiante asistió a una intervención quirúrgica en el Hospital Universitario Infanta Leonor con la que pudo poner en valor el trabajo diario de todo el personal sanitario.

Convergencia entre disciplinas

Este TFG pone de manifiesto la sinergia entre ingenieros y médicos para el avance hacia la medicina moderna. En palabras de su autor “Medicina e Ingeniería Aeroespacial son mundos muy dispares a primera vista, pero tienen muchas cosas en común. Por ejemplo, ambas tienen factores limitantes similares como el peso o la exposición a ambientes agresivos y esto las obliga a mantenerse constantemente a la vanguardia en cuanto a materiales y nuevas tecnologías de fabricación”.

Esta visión de convergencia entre disciplinas, la comparten desde el plano médico. El jefe del Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología, el Dr. Ricardo Larraínzar, ha destacado que la defensa de este proyecto dentro de las instalaciones hospitalarias refleja el cambio de paradigma en la evolución del conocimiento del siglo XXI: “Nunca antes había sido más necesario que las distintas disciplinas interrelacionen para generar valor conjunto en el saber global. El gran reto que tenemos en este mundo en constante evolución es conseguir desarrollar el conocimiento con impacto real en la sociedad”.

Por su parte, el Dr. Javier Montoya, coordinador del área de tecnologías 3D, ha manifestado que este trabajo evidencia “el enorme potencial de la colaboración entre ingeniería y cirugía ortopédica para desarrollar nuevas soluciones aplicadas a la práctica clínica, especialmente en áreas como la optimización topológica y la impresión 3D médica”. Además, da continuidad a proyectos estables como el curso de ingeniería y artroplastia del Hospital Universitario Infanta Leonor, proyectos de Innovación Educativa y de generación de conocimiento orientados a fortalecer la conexión entre universidad, ingeniería y medicina.