El Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza coordinará el primer laboratorio de biomecánica avanzada de impacto de España, el tercero de Europa y el octavo del mundo, después de que la Comisión Europea le haya concedido el desarrollo del proyecto BIO-ADVANCE, correspondiente al 7º Programa Marco.

El proyecto Avances en Seguridad del tráfico mediante la Investigación de la Tolerancia Humana al Impacto, que será coordinado por el investigador del I3A, Juan José Alba López, servirá para desarrollar un programa de ensayos con cadáveres humanos que permitirá avanzar en el conocimiento de la cinemática tridimensional de la columna vertebral de los seres humanos ante impactos frontales y oblicuos.

Los ensayos se desarrollarán a lo largo de dos años en el Laboratorio de Tecnologías y Sistemas para la Seguridad en Automoción (TESSA), que el I3A mantiene operativo en el parque tecnológico de Motorland (Alcañiz, Teruel). El proyecto contará además con la incorporación de Francisco J. López Valdés, ingeniero español que trabaja en el Centro de Biomecánica Aplicada de la Universidad de Virginia (EE UU), gracias al Programa Marie Curie para la movilidad de investigadores.

En las últimas décadas, conocer la respuesta mecánica del cuerpo humano durante un accidente de tráfico ha ayudado a los ingenieros a desarrollar medidas de seguridad de gran efectividad, desde cinturones de seguridad o los airbags. En el proceso de desarrollo de estas medidas de seguridad han sido fundamentales los programas de simulación de impactos por ordenador y su validación mediante ensayos reales, valiéndose para ello de diversos tipos de sustitutos, como los dispositivos dummies.

Sin embargo es necesario seguir profundizando en el proceso de la biomecánica avanzada de impacto, debido a que cada año, y según datos de la Organización Mundial de la Salud, los accidentes de tráfico originan 1,2 millones de muertos y entre 20 y 50 millones de heridos. De hecho, este organismo ya advierte de que en el año 2020 las lesiones por accidente de tráfico pueden convertirse en el tercer problema más importante de salud pública.

De ahí el creciente interés por profundizar en la respuesta del cuerpo humano cuando se ve sometido a los efectos de los accidentes de tráfico, intentando identificar sus mecanismos de lesión y su tolerancia al impacto. Hasta ahora, no llegan a diez los laboratorios acreditados en el mundo para el ensayo de cadáver completo (solo dos de ellos en Europa). Los resultados de estos centros han estimado que por cada ensayo realizado con un cadáver humano, se salvan 60 vidas y se evita un incalculable número de lesiones.

Con solo unos pocos centros en el mundo capaces de desarrollar ensayos con cadáveres humanos, es relevante el hecho de que España, y en concreto, la Universidad de Zaragoza, pueda albergar una de estas instalaciones tan demandadas a nivel internacional. Esta universidad se sitúa en la vanguardia mundial en investigación de la tolerancia humana al impacto, para reducir lesiones y muertes en los accidentes de tráfico.

Respaldo de la Dirección General de Tráfico

La directora general de Tráfico, María Seguí, ha felicitado expresamente al grupo de investigación español y ha alabado la elección del tema investigado por considerarlo prioritario para la DGT, además de considerar que este proyecto alimenta la noción de reorientar la investigación en nuestro país. “Estamos especialmente dispuestos a abrir nuestras puertas para recibir los resultados y experiencias que pueda generar este proyecto y en todo caso, la DGT aplaude y apoya la realización de programas que, sin duda, aportarán mejoras a la seguridad vial y a la prevención de las lesiones que los accidentes de circulación producen”, ha señalado.

La Biomecánica del Impacto es la disciplina que aplica los principios de la mecánica general al estudio de la respuesta del cuerpo humano cuando se ve sometido a los efectos de los accidentes de tráfico, intentando identificar sus mecanismos de lesión y su tolerancia al impacto. El conocimiento de la respuesta mecánica del cuerpo humano en los impactos ha permitido desarrollar numerosas medidas para una conducción más segura. Sin embargo, esto no habría sido posible sin los programas de simulación de impactos por ordenador y su validación mediante ensayos reales, y diversos tipos de sustitutos que realizan la función de ocupantes de vehículos o, en otros casos, de peatones.

El grado en el que estos sustitutos son capaces de representar el comportamiento real de los seres humanos es lo que se conoce con el nombre de biofidelidad. En la actualidad, los sustitutos más conocidos son los dispositivos antropomórficos de ensayo, más comúnmente llamados dummies. Los dummies permiten medir las deformaciones, aceleraciones y fuerzas que un ocupante sufriría en caso de un impacto, y en función de estas, predecir el riesgo que tiene el ocupante de sufrir unas determinadas lesiones. Sin embargo, para que estas predicciones sean fiables, los dummies necesitan ser biofieles. Es por eso que, para la continua mejora de la biofidelidad de los dummies, los ensayos realizados con cadáveres humanos son imprescindibles.

Durante los próximos dos años, la Comisión Europea cofinanciará el desarrollo del proyecto BIO-ADVANCE (Advancing traffic safety through the investigation of human tolerance to impact). Esta contribución se ha materializado a través de su Programa Marie Curie para movilidad de investigadores, que permitirá la incorporación al equipo aragonés de Francisco J. López Valdés, ingeniero español que en estos momentos trabaja en el Centro de Biomecánica Aplicada de la Universidad de Virginia (EE UU).

López Valdés será parte fundamental en la puesta en marcha del nuevo laboratorio, dada la experiencia y formación adquiridas en dicho centro, que comenzó a funcionar en 1989. Actualmente es uno de los cinco centros norteamericanos que realizan ensayos de impacto con cadáveres y un reconocido líder en el campo a nivel mundial. El centro consta con dos catapultas de ensayos de trineo (una de deceleración y una de aceleración) y con una instalación de ensayos de vuelco capaz de realizar ensayos cadavéricos que es única en el mundo.

Programas de donación de cadáveres

Los ensayos de impacto con cadáveres humanos son posibles gracias a las donaciones voluntarias para programas de investigación. Los donantes, o sus familias, son expresamente informados sobre el programa de investigación que se pretende desarrollar, de forma que comprendan la utilidad de este tipo de investigación para protegernos de lesiones que ocurren todos los días en las carreteras. La investigación con cadáveres humanos se conduce siempre con el máximo respeto al donante, de acuerdo con procedimientos revisados y aprobados por una Comisión Ética externa al grupo de investigación.

Los ensayos con cadáveres humanos son esenciales para avanzar en la reducción de las lesiones y fallecimientos derivados de los accidentes de tráfico. Cada vez son más evidentes las diferencias entre dummies y seres humanos. Los ensayos con cadáveres han sido comunes en el ámbito de la seguridad en el automóvil desde los años 60. Sin embargo, las tecnologías actuales para la adquisición y análisis de datos permiten una mucho más profunda caracterización de la biomecánica de las distintas estructuras del cuerpo humano.

Mientras que los laboratorios americanos continúan utilizando cadáveres para evaluar y mejorar la biofidelidad de los dummies, la mayoría de laboratorios europeos han abandonado este tipo de ensayos debido a la complejidad de su puesta en marcha. Como consecuencia, los proyectos europeos actuales que trabajan en el desarrollo de nuevos dummies, o modelos para simulación deben apoyarse en datos de cadáveres ya publicados o deben buscar un socio americano para suministrar los datos experimentales necesarios.

Los cinturones de seguridad salvan vidas. Este hecho está reconocido como uno de los mayores logros de la humanidad en la mejora de la salud pública. Sin embargo, los cinturones de seguridad aún pueden mejorar adaptándose a las características de los ocupantes (antropometría, edad). Dummies y modelos virtuales son la herramienta principal para diseñar nuevos sistemas de retención que protejan aún mejor.

Incluso si los cadáveres no son el mejor modelo que pueda sustituir al ser humano, son desde luego el mejor modelo disponible actualmente. Los esfuerzos dedicados a obtener dummies más biofieles y modelos virtuales requieren extensivos planes de ensayo con cadáveres.

La suma de la Universidad de Zaragoza al pequeño grupo de laboratorios en el mundo que pueden realizar estos experimentos y la capacidad de usar similar metodología a la usada por el centro de referencia mundial Center for Applied Biomechanics puede contribuir muy significativamente a generar datos sobre los que validar otros modelos. En los últimos años la I+D europea realiza grandes esfuerzos en programas relacionados con la seguridad. Sin embargo, esto ha llevado a que varios fabricantes europeos hayan tenido que subcontratar ensayos con cadáveres a instituciones extracomunitarias. Si otro centro europeo fuera capaz de realizar estos ensayos en Europa, se incrementaría la competitividad y capacidad investigadora europea.