Modelado Numérico y Simulación de Terapia de Acupuntura No Invasiva con Diodo Emisor de Luz Infrarrojo Cercano

La acupuntura es una de las terapias complementarias y alternativas más utilizadas en el mundo, originaria de la medicina tradicional china desde hace más de 2000 años. Esta práctica no farmacológica y mínimamente invasiva se ha vuelto cada vez más popular en Occidente, con más de 10 000 estudios controlados aleatorizados publicados desde 1975 que investigan su eficacia clínica y sus mecanismos de acción. La acupuntura moderna consiste en insertar agujas muy finas en puntos específicos del cuerpo (acupuntos), seguidas de estimulación mecánica, eléctrica u otras formas físicas de energía. Una variante llamada moxibustión utiliza calor mediante la quema de artemisa (moxa) sobre los acupuntos, proporcionando estímulo térmico en lugar de penetración con agujas.

Aunque la moxibustión es no invasiva, produce humo y olores nocivos similares a los del humo del tabaco.

Este estudio tuvo como objetivo desarrollar y validar una alternativa completamente no invasiva a la moxibustión tradicional, utilizando diodos emisores de luz (LED) en el espectro infrarrojo cercano para proporcionar estímulo térmico a los tejidos de la piel. Los investigadores crearon un modelo computacional tridimensional de la piel con tres capas (epidermis, dermis y tejido subcutáneo) para investigar cómo la luz LED interactúa con el tejido y genera calor. El modelo utilizó las ecuaciones de transferencia de calor de Pennes combinadas con la ley de Beer-Lambert para simular la distribución de temperatura en el tiempo y el espacio dentro de los tejidos de la piel cuando se exponen a la irradiación LED.

La metodología incluyó primero la caracterización experimental del perfil de irradiación de dos tipos de LED comerciales que operan a 850 nanómetros, con patrones de emisión de 90° y 150°. Los LED se probaron experimentalmente en gel de agar para validar el modelo numérico, mostrando buena concordancia entre los resultados previstos computacionalmente y los obtenidos experimentalmente. A continuación, se realizaron análisis paramétricos exhaustivos para cuantificar los efectos de la potencia del LED, la duración del tratamiento, la distancia entre el LED y la superficie de la piel, y el uso de múltiples LED en la distribución de temperatura resultante.

Los principales resultados demostraron que el calentamiento con LED puede proporcionar eficazmente estímulo térmico terapéutico a profundidades de 4 a 5 mm en la piel, similar a la moxibustión tradicional. La potencia operativa segura se identificó como 200–300 mW para LED de 90° y 300–500 mW para LED de 150° para alcanzar temperaturas terapéuticas entre 43 y 48 °C sin causar daño tisular (temperatura máxima segura por debajo de 50 °C). El LED de 90° mostró una penetración más profunda debido a su haz más enfocado, mientras que el LED de 150° calentó un área mayor pero con menor penetración. El aumento de la distancia entre el LED y la piel redujo significativamente la eficacia del calentamiento, con caídas del 37,6 % y el 59 % en la temperatura máxima para los LED de 90° y 150°, respectivamente, cuando se desplazaron 2000 µm de la superficie de la piel.

El uso de múltiples LED aumentó sustancialmente el volumen de tejido calentado: con 2, 3, 4 y 5 LED se obtuvieron aumentos del 324 %, 674 %, 1014 % y 1338 % en el volumen calentado, respectivamente.

Para pacientes y profesionales, estos resultados indican que la terapia con LED ofrece una alternativa prometedora y segura a la acupuntura y la moxibustión tradicionales. Los LED son más seguros y económicos que los láseres, bien tolerados por pacientes de todas las edades, y pueden incorporarse en dispositivos portátiles para uso domiciliario. La terapia elimina los riesgos de infección, el dolor de la inserción de agujas y la producción de humo nocivo. Los parámetros operativos identificados pueden orientar el desarrollo de protocolos de tratamiento seguros y eficaces.

La capacidad de controlar con precisión la temperatura y el área de tratamiento mediante el ajuste de la potencia, la distancia y la configuración de múltiples LED ofrece una flexibilidad terapéutica significativa.

Las principales limitaciones del estudio incluyen la validación experimental limitada al gel de agar en lugar de tejido humano real, y pruebas realizadas ex vivo que no consideran completamente los efectos de la perfusión sanguínea microvascular en condiciones fisiológicas reales. Además, aunque el modelo computacional es sofisticado, aún simplifica la compleja estructura vascular y la heterogeneidad de los tejidos biológicos reales. Se necesitarán estudios clínicos en humanos para confirmar la seguridad y la eficacia terapéutica antes de la implementación clínica.

El trabajo representa un avance significativo en el desarrollo de terapias de acupuntura no invasivas basadas en tecnología moderna. Los autores están trabajando en la traslación clínica de estos resultados y en el desarrollo de dispositivos miniaturizados que puedan integrarse en productos textiles portátiles para proporcionar estímulo físico a demanda en el entorno domiciliario, lo que podría revolucionar el acceso y la practicidad de las terapias de acupuntura.