CULMINA CON ÉXITO EN LA ETSI INDUSTRIALES EL PRIMER CURSO “ATHENS” SOBRE TECNOLOGÍAS MÉDICAS DE CÓDIGO ABIERTO SIGUIENDO EL MODELO “CDIO-UBORA”
Las unidades docentes de ingeniería de máquinas y de proyectos han desarrollado, del 13 al 17 de marzo de 2023, la primera escuela internacional “ATHENS” centrada en el diseño colaborativo de tecnologías médicas de código abierto (“Engineering open-source medical devices”). ATHENS, acrónimo de: “Advanced Technology Higher Education Network”, es una red formada por 15 instituciones europeas de educación superior (una por país), siendo la Universidad Politécnica de Madrid la representante española. En el marco del Programa ATHENS (http://athensnetwork.eu) las universidades participantes organizan cursos de una semana de duración y de periodicidad semestral en los que participan alumnos de las universidades de la red.
En esta ocasión, durante una semana de trabajo intenso, 19 estudiantes de 12 nacionalidades han recibido formación en relación con la ingeniería de dispositivos médicos, incluyendo aspectos como: metodologías sistemáticas para su desarrollo seguro conforme a la “Medical Device Regulation” 2017/745, estrategias para promoción de diseños creativos, métodos de innovación colaborativa centrada en los usuarios, modelado computacional y sus beneficios de cara al cumplimiento de los principios “3R” (reemplazo, reducción, refinado) para una experimentación animal sostenible, instrumentación de dispositivos inteligentes, tecnologías avanzadas de fabricación y herramientas de inteligencia artificial para salud. Se ha trabajado también sobre sus habilidades profesionales, mediante sesiones centradas en técnicas para mejorar el trabajo en equipo en contextos internacionales y para comunicar eficazmente.
Además, han experimentado el ciclo completo de desarrollo de tecnologías médicas, trabajando en equipo, especificando, diseñando, fabricando y probando diversos conceptos de tecnologías médicas innovadoras. El enfoque de tecnologías de código abierto promovido entronca con en concepto de salud de calidad para todos y contribuye, en cierta medida, al objetivo de desarrollo sostenible número 3, sobre salud y bienestar (ODS3). Estas tecnologías abiertas pretenden hacer accesibles, tanto los diseños de dispositivos médicos innovadores, como la documentación asociada, de tal manera que cualquiera pueda verificar estos diseños, continuar trabajando sobre ellos, emplearlos como material formativo, fabricarlos “desde la nube” en los puntos de atención a los pacientes e incluso llegar a comercializarlos, según la definición operativa de “dispositivo médico de código abierto” presentada a la Organización Mundial de la Salud [1-2], en cuya formulación participó la Universidad Politécnica de Madrid.
Han contado para ello con un equipo de profesores de la ETSI Industriales altamente multidisciplinar (Luis Ballesteros Sánchez, Enrique Chacón Tanarro, Andrés Díaz Lantada, Francisco Franco Martínez, Juan Manuel Muñoz Guijosa y Rocío Rodríguez Rivero) y con la intensa dedicación de un equipo de mentores predoctorales como nexo intergeneracional (Carlos Aguilar Vega, de nuevo Francisco Franco Martínez, William Solórzano Requejo y Rodrigo Zapata Martínez), cuya implicación y ayuda ha sido especialmente apreciada por parte de los estudiantes. A destacar la complejidad de adecuar la actuación formativa a un conjunto de perfiles de estudiantes extremadamente variado, incluyendo participantes de grado y máster de titulaciones como: ingeniería biomédica, ingeniería electrónica, ingeniería biomecánica, matemáticas y ciencia de datos, ciberseguridad, física aplicada, informática y gestión, computación biomédica e ingeniería de diseño, ciencias de la computación e ingeniería matemática. Tal variedad de perfiles constituye un reto docente enormemente gratificante.
Participantes del curso ATHENS sobre “Engineering open-source medical devices” recibidos en la ETSI Industriales por el equipo de profesores.
Sesiones de trabajo en equipo y visita al Laboratorio de Desarrollo de Productos de la UPM.
Dispositivos médicos de código abierto por impresión 4D
Como siempre en educación en ingeniería, la motivación de los estudiantes y formadores es fundamental para el éxito de cualquier acción educativa. Entre las claves para motivar adecuadamente en estas escuelas internacionales y multidisciplinares cabe destacar: la elección de una temática innovadora, quizá ligada a acciones de investigación, la selección de necesidades reales y el planteamiento de proyectos de aplicación desafiantes pero factibles. Esto último resulta de especial relevancia en escuelas de corta duración que empleen metodologías de aprendizaje activo basadas en proyectos.
Para esta escuela de Athens, el planteamiento ha sido desarrollar proyectos de dispositivos médicos impresos en 4D, yendo un paso más allá de la impresión 3D, al incorporar la dimensión temporal asociada a la evolución geométrica o metamorfosis de los biodispositivos, tras su fabricación. Se permiten así interacciones especiales con el organismo humano y se promueven evoluciones geométricas conforme a los procesos de curación o crecimiento de los pacientes.
En cuanto a las necesidades médicas, se propuso a los estudiantes trabajar en el área de la cirugía de mínima invasión para intervenciones cardiovasculares, neurológicas, urológicas o gastrointestinales. Tras una sesión de detección de necesidad y planificación y especificación de producto, los equipos decidieron desarrollar los siguientes dispositivos implantables de forma mínimamente invasiva: stents para bifurcaciones arteriales, anillos de anuloplastia flexibles, oclusores para aneurismas, stents activos para evitar trombogénesis y un neuroestimulador cerebral profundo.
Es necesario poner de manifiesto que la temática elegida: impresión 4D de dispositivos médicos, se investiga en la ETSI Industriales en el marco de varios proyectos competitivos, entre los que cabe citar el proyecto “iMPLANTS-CM”, sinérgico de la Comunidad de Madrid en el que colaboran la ETSI Industriales y el Instituto IMDEA Materiales con los profesores Andrés Díaz Lantada y Jon Molina Aldareguia como coinvestigadores principales, y el proyecto “BIOMET4D”, financiado por la convocatoria “Pathfinder Open” de “Horizon Europe”, coordinado por la Dra. Jennifer Patterson del Instituto IMDEA Materiales y con participación de la ETSI Industriales de nuevo con los profesores Molina Aldareguia y Díaz Lantada en el equipo investigador. Se trata así de una experiencia de aprendizaje basado en proyectos orientada a la investigación, lo que aporta un valor añadido en términos de motivación e impacto.
Los importantes resultados de aprendizaje quedan patentes al analizar la colección de unos 30 prototipos, fabricados directamente siguiendo los diseños CAD realizados por los equipos, que se han obtenido a lo largo de la semana en dos iteraciones de diseño de los equipos. Han sido fabricados en el Laboratorio de Desarrollo de Productos de la UPM con la ayuda de su director técnico Pedro Ortego García y de los mentores predoctorales del curso, que constituyen un equipo de “makers” apasionado por el diseño colaborativo y la fabricación rápida de tecnologías de código abierto para la salud. Resulta singular y muy valioso que todos los equipos de estudiantes, con perfiles tan diversos y en muchos casos alejados del mundo del diseño, hayan sido capaces de vivir el proyecto completo de concepción, diseño, fabricación, rediseño y validación final de dispositivos médicos tan variados. Es importante resaltar también que el equipo desarrollador del proyecto mejor valorado (dispositivo para oclusión de aneurismas) nunca había recibido formación en diseño asistido por computador con anterioridad, habiendo sin embargo alcanzado un concepto de dispositivo muy competitivo y un diseño realista y viable.
En la opinión de los organizadores, la metodología docente empleada, que sigue el modelo CDIO-UBORA [3-5], contribuye también en gran medida a la implementación directa, eficiente en recursos y exitosa de este tipo de cursos ATHENS especialmente participativos. En palabras del profesor Andrés Díaz Lantada, coordinador del curso ATHENS, “estas escuelas internacionales, especialmente diversas e intensas, centradas en un aprendizaje activo y en la obtención de soluciones reales, son un claro ejemplo de las actividades formativas que deberían pavimentar el camino hacia los ingenieros europeos del futuro: promotores, inventores, desarrolladores y mentores de avances científico tecnológicos centrados en la construcción de sociedades más justas y sanas mediante tecnologías accesibles a todos”. Por otro lado, “se trata de un claro ejemplo de iniciativa pedagógica según el modelo “Engineering Education 5.0”, modelo educativo que trasciende las disciplinas de la denominada Industria 4.0 y trabaja hacia la Sociedad 5.0 aplicando principios de sostenibilidad y equidad” [6-8].
Finalmente, los organizadores desean agradecer la implicación del equipo internacional del rectorado, de la dirección de la ETSI Industriales y de la asociación estudiantil “BEST” por su ayuda con el desarrollo fructífero de la escuela, así como el apoyo de la red ATHENS a este curso de nueva creación.
Colección de prototipos de dispositivos médicos resultantes de la escuela ATHENS en “Engineering open-source medical devices”. Modelos obtenidos por proyección digital de luz y por sinterizado selectivo por láser en el Laboratorio de Desarrollo de Productos de la UPM.
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