Miembros protésicos externos

Los recientes progresos en la ciencia y la tecnología de los materiales han dado lugar a importantes avances en los miembros protésicos. Aunque es tentador imaginar que estas extremidades dan al usuario algún tipo de ventaja sobrehumana, en realidad, los investigadores tratan de recrear la funcionalidad y la amplitud de movimiento de una extremidad humana sana. Esto es más difícil de lo que parece.

Piensa en ello: si te pica la nariz, te la rascas. Pero tómese un momento para considerar cómo lo hace realmente. En primer lugar, tienes que doblar el codo mientras levantas el antebrazo para que esté en la posición correcta cerca de la nariz. Luego hay que girar el antebrazo hasta el ángulo necesario para que el dedo llegue a la nariz, y después extender un dedo y moverlo hacia arriba y hacia abajo repetidamente sobre el picor. Y todo esto hay que hacerlo aplicando la presión adecuada para detener el picor, pero sin rascarse la piel. Como se puede imaginar, crear un miembro robótico que haga todas estas cosas sin problemas, de forma fácil y rápida es todo un reto.

Así que aunque chocar los cinco o subir unas escaleras no parezcan actividades muy complejas, entre bastidores (o dentro de tu cabeza) tu cerebro trabaja constantemente para ayudarte a realizar incluso los gestos más sencillos. Nervios, músculos, sinapsis, cortezas cerebrales… todo tiene que funcionar a la perfección para que podamos realizar estas tareas.

Es esta interacción entre el pensamiento, la acción y la respuesta lo que los investigadores de todo el mundo han intentado reproducir en sus tecnologías biónicas.

En la actualidad existen varias prótesis biónicas que empiezan a imitar algunas de las funciones de las extremidades perdidas originales. Otras están todavía en fase de investigación y desarrollo, pero son muy prometedoras. Echemos un vistazo a algunas de ellas.

Miembros mioeléctricos

Tradicionalmente, las prótesis de los miembros superiores se accionaban con el cuerpo, utilizando cables y arneses sujetos a la persona y dependiendo de los movimientos del cuerpo para manipular los cables que controlan el miembro protésico. Esto puede ser físicamente agotador, engorroso y poco natural.

Los miembros mioeléctricos se alimentan externamente, utilizando una batería y un sistema electrónico para controlar el movimiento. Cada prótesis se fabrica a medida y se fija al muñón mediante tecnología de succión.

Una vez que el dispositivo se ha fijado de forma segura, utiliza sensores electrónicos para detectar incluso los rastros más pequeños de actividad muscular, nerviosa y eléctrica en el muñón. Esta actividad muscular se transmite a la superficie de la piel, donde se amplifica y se envía a los microprocesadores, que utilizan la información para controlar los movimientos del miembro artificial.

En función del estímulo mental y físico proporcionado por el usuario, el miembro se mueve y actúa como un apéndice natural. Variando la intensidad del movimiento de sus músculos funcionales existentes, el usuario puede controlar aspectos como la fuerza, la velocidad y el agarre del miembro biónico. Si no se pueden utilizar señales musculares para controlar la prótesis, se pueden utilizar interruptores con un balancín, un tirón-empuje o una almohadilla táctil. La mejora de la destreza se consigue mediante la adición de sensores y controles motorizados, lo que permite a los usuarios realizar tareas como utilizar una llave para abrir una puerta o sacar tarjetas de una cartera.

Una de las características de esta tecnología es la función ‘autograsp’, que ajusta automáticamente la tensión cuando detecta un cambio en las circunstancias (como sostener un vaso que luego se llena de agua). Una ventaja añadida del miembro mioeléctrico es que, al igual que los dispositivos tradicionales accionados por el cuerpo, puede hacerse para replicar la apariencia de un miembro natural.

Las desventajas de esta tecnología son que la batería y el motor que lleva en su interior la hacen pesada, es cara y hay un ligero retraso entre que el usuario envía una orden y el ordenador procesa esa orden y la convierte en acción.

Osteointegración

Otro avance en materia de miembros biónicos es la llamada «osteointegración» (OI). Derivado del griego «osteon», que significa hueso, y del latín «integrare», que significa hacer un todo, el proceso consiste en crear un contacto directo entre el hueso vivo y la superficie de un implante sintético, a menudo de titanio.

El procedimiento se realizó por primera vez en 1994 y utiliza un implante de titanio integrado en el esqueleto, conectado a través de una abertura (estoma) en el muñón a una prótesis externa. La conexión directa entre la prótesis y el hueso tiene varias ventajas:

1. Proporciona mayor estabilidad y control, y puede reducir la cantidad de energía gastada.
2. No requiere succión para la suspensión, lo que la hace más fácil y cómoda para el usuario.
3. La carga de peso se devuelve al fémur, la articulación de la cadera, la tibia u otro hueso, lo que reduce la posibilidad de degeneración y atrofia que pueden acompañar a las prótesis tradicionales.

Tradicionalmente, el procedimiento requiere dos operaciones. La primera implica la inserción de implantes de titanio en el hueso y, a menudo, una amplia revisión de los tejidos blandos. La segunda fase, de unas seis a ocho semanas después, incluye el perfeccionamiento del estoma y la fijación de los herrajes que conectan el implante a la pierna protésica externa. Poco a poco, el hueso y el músculo comienzan a crecer alrededor del titanio implantado en el extremo óseo, creando una pierna biónica funcional. La prótesis externa puede fijarse y retirarse fácilmente del pilarGLOSARIOpilarla parte de un implante que sobresale a través de los tejidos y está diseñada para soportar una prótesis. en unos pocos segundos. Recientemente, el cirujano Munjed Al Muderis, afincado en Australia, ha sido capaz de realizar la intervención en una sola operación.

Debido a que la prótesis está unida directamente al hueso, tiene un mayor rango de movimiento, control y, en algunos casos, ha permitido a los usuarios distinguir la diferencia táctil entre superficies (como la alfombra frente a las baldosas) a través de la oseopercepción.

El entrenamiento de la marcha, el fortalecimiento y la rehabilitación son partes importantes del procedimiento previo y posterior a la cirugía. Muchos de los receptores de la nueva tecnología se han levantado y caminado de forma independiente a las pocas semanas de la operación, y han podido recuperar gran parte de su calidad de vida.

Un desarrollo continuo en el campo de la OI es la introducción de productos que utilizan una construcción metálica porosa, como la espuma de titanio. Los diseños tradicionales de OI pensados para el fémur no tenían éxito cuando se aplicaban a la tibia, ya que la estructura ósea tibial proximal es muy esponjosa.Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de espuma de titanio, la aplicación de OI se ha ampliado a los amputados transtibiales. El profesor asociado Al Muderis ha sido pionero en la creación de un implante de superficie de espuma impresa en 3D que se utiliza con éxito en amputados transtibiales. Estas espumas metálicas impresas en 3D pueden promover y contribuir a la infiltración ósea y a la formación y crecimiento de sistemas vasculares dentro de la zona definida. De este modo, la espuma metálica porosa, similar al hueso, permite que comience la actividad de los osteoblastosGLOSSARYosblasta que segregan la sustancia del hueso.

Los receptores del procedimiento OI dicen que casi se siente como si fuera real. Los inconvenientes de este tipo de prótesis son su coste (generalmente superior a los 80.000 dólares australianos) y su inadecuación para muchos tipos de amputados.