Un nuevo protector de columna complementa al casco para un deporte seguro
En el primer episodio de la serie estadounidense Friday Night Lights, un quarterback de instituto sufre una lesión de médula espinal en el campo y queda paralizado. Mientras su entorno trata de encajar el traumático golpe, su entrenador exclama: “La vida es extremadamente frágil. Todos somos vulnerables y, en algún momento, caeremos: todos caeremos”.
De acuerdo con un artículo de 2016 de Journal of Spinal Cord Medicine, unos investigadores han identificado los países con la mayor incidencia de lesiones de médula espinal relacionadas con el deporte (Rusia, Fiyi, Nueva Zelanda, Islandia, Francia y Canadá) y los deportes de más riesgo (submarinismo, esquí, rugby e hípica). A pesar de que multitud de leyes de todo el mundo exigen llevar casco para utilizar bicicletas y motos, casi no existen normativas para protectores de columna, ni tampoco se recomienda su uso en la práctica de deportes.
La mayoría de los protectores de columna están diseñados para motociclistas y son variaciones de cinturones o corazas que restringen el movimiento o absorben golpes. Pero un nuevo proyecto surgido en Graz (Austria) —un sistema llamado RSP por Rotational Spine Protection, o “protección rotativa de la columna”— funciona como una “segunda piel” con correas y hebillas que se ajustan al cuerpo y “fijan” la movilidad dentro de cierto rango, manteniendo así a quien lo lleva en una zona verde de movimiento seguro. Si la rotación alcanza un rango crítico, las correas se estrechan, capturando y absorbiendo el exceso de energía de rotación.
Thomas Saier, cofundador y director ejecutivo de Edera Safety, dice que el estudio de diseño responsable del RSP System analizó los informes médicos de lesiones de columna para determinar cómo y dónde se daban, además del tipo de lesión que era cada una. Bajo la denominación de marca interna adamsfour, el equipo se concentró en lesiones rotatorias, cinco veces más comunes que los impactos directos en columna.
“Es una lesión biomecánica —explica Saier—. Se excede el rango natural de movimiento. Las lesiones se producen cuando la torsión que experimenta la columna es tan exagerada que esta se desgarra o se parte”.
Un cuerpo eléctrico
El primer paso fue identificar los puntos de la columna en los que impactan las fuerzas potencialmente dañinas cuando el cuerpo se mueve de modo extremo o repentino. El equipo tuvo que desarrollar su propio maniquí para colisiones con sensores y una columna que rotase adecuadamente. Después le aplicaron fuerzas rotativas en todas las direcciones y recabaron los datos resultantes.
El equipo se centró en las vértebras que unen la región torácica con la lumbar y la lumbar con la cervical, donde se concentra la mayor parte de la rotación (y de las lesiones). También tomaron como referencia columnas humanas de cadáveres junto al Instituto de Anatomía de la Universidad de Graz. Les aplicaron movimientos rotativos y las escanearon en 3D para recolectar más datos sobre el rango biomecánico de la columna.
Un hallazgo clave fueron los límites naturales de la columna respecto a dos tipos de movimiento: uno gestionado por la musculatura del cuerpo y otro en los que las conexiones entre los huesos (incluidas las vértebras) comienzan a cargar con la presión. El cuerpo humano solo alcanza alrededor de 60 % de su rango de movimiento mediante fuerza muscular activa; el resto se realiza de forma pasiva mediante movimientos óseos, como la rotación de columna.
Así pues, el truco estaba en no restringir el movimiento activo de los músculos, sino poner el freno donde el movimiento óseo pasivo se pasara de la raya. Cuando la columna pasa a esa fase crítica, el RSP System absorbe la fuerza producida.
Una nueva generación
La fase dos consistió en llevar a la práctica todos los datos sobre movimiento de columna en el diseño de un sistema que restringiese la fuerza y la energía aplicadas pero que no diese la sensación de una armadura.
Aquí es donde el diseño generativo entra en escena. Saier conocía el trabajo de Autodesk en 2016 con Hack Rod, un coche de carreras de pruebas con un chasis de diseño generativo, y se planteó las aplicaciones que podía tener esta tecnología en el RSP: “Si solo trabajas en el banco de pruebas, no puedes simular más que un tipo de movimiento. Los deportes son algo muy complejo, con muchas variaciones de movimiento: no sabes cuánta fuerza, rotación o perturbación sufre el sistema hasta que se pone a recibir impactos”.
Adamsfour desarrolló un prototipo con Fusion 360 de Autodesk para llenar la simulación de datos en tiempo real. El equipo lo puso a funcionar, integrando más sensores y una app para medir y registrar con exactitud todas las fuerzas relevantes y, después, introducirlas en el algoritmo de diseño generativo.
Para René Stiegler, deportista y diseñador en plantilla de adamsfour, el siguiente paso consistía en trabajar con las geometrías del proceso de diseño generativo para encontrar la mejor solución. “Los resultados que obtuvimos eran quizá demasiado extremos como para un producto a la venta —explica—. Por una cuestión de facilidad de uso, tienes que reducir el diseño a algo que la gente quiera ponerse en la vida real”.
El RSP System es una tecnología de empresa a empresa: adamsfour la venderá a modo de kit para que otros fabricantes lo incorporen a sus propios productos. Aunque adamsfour aún se encuentra en la fase de preproducción, ya está cerrando contratos con tres grandes marcas de ropa deportiva.
Saier explica: “Según las limitaciones que indiques, te salen muchas propuestas estructurales. El diseño generativo produjo la imagen clave, y el producto final que estamos utilizando en este momento tiene esa geometría como guía. Eso hay que combinarlo con la intuición que te da saber cómo hacer las cosas y con las habilidades de desarrollo del equipo de diseño para transferirlo a un producto comercial”.
Una ventaja de este proceso fue reducir la cantidad de material necesario a partir de los cálculos del sistema de acuerdo con la dirección y magnitud de la fuerza que debía aplicarse en cada punto del cuerpo. “Sin él, quizá habríamos necesitado más material, o el producto habría sido más pesado —reconoce Stiegler—. Básicamente, nos da la respuesta en cuanto a la cantidad de esfuerzo que tenemos que transmitir o el grosor que debería tener el material. Depende de ti decidir cómo implementar esto en el producto final. Te proporciona un esqueleto alrededor del cual construyes todo el sistema”.
La siguiente fase es equipar a un gran número de pilotos de prueba con más sensores, que generarán datos aún más detallados, y después regenerar el diseño actual para ajustar la topología aún más.
En el mundo real
Después de realizar simulaciones, hacer cuentas y afinar diseños, ¿se corresponde la experiencia del usuario con todo esto? ¿Es el dispositivo fácil de colocar, cómodo y efectivo?
Encontrar el material perfecto era crucial. Debía ser posible cortarlo y darle forma sin que perdiese su resistencia intrínseca y necesitaba una fricción apropiada con la superficie de la piel o la ropa. Si el aparato resbala sobre tela o un cuerpo sudoroso, no podrá inmovilizar lo suficiente. La respuesta era una sustancia llamada “goma sintética de polietileno clorosulfonado”, parecida al material que se utiliza para los botes hinchables.
Dominik Doppelhofer, piloto de pruebas de adamsfour para bicicleta de descenso, lo confirma: “Es cómodo. Comparado con otros protectores de espalda, es un poco distinto de poner. Hay que ajustarlo bien porque tiene que pegarse a tu cuerpo como una piel, pero funciona muy bien”.
Todo esto quiere decir que si practicas algún deporte y en unos meses notas la columna más protegida frente a giros demasiado entusiastas, tendrás que darles las gracias a la investigación anatómica, el diseño generativo y una pequeña empresa austriaca.