Innovaciones en el Desarrollo de Prótesis Biónicas


Uno de los mayores desafíos se da en la asistencia sanitaria, donde los ingenieros tienen que adaptarse literalmente a la naturaleza. Diseñar algún dispositivo que tenga que cumplir la misma función que una parte natural del cuerpo o coordinarse con los procesos naturales. El reemplazo de miembros perdidos o desaparecidos proporciona algunos de los ejemplos más sorprendentes de los progresos tecnológicos que se han realizado.

Hay dos desafíos principales en el desarrollo de las prótesis. El primero es el diseño del propio miembro mecánico. Con la creciente miniaturización de los motores eléctricos y los avances en la potencia de cálculo, esto se está convirtiendo en un reto menor que el segundo, la dificultad de la torsión: encontrar formas de interconectar la máquina con el cuerpo del amputado.

Tecnología aplicada a la Prótesis

Es útil aquí para ver el estado actual de la técnica. Las prótesis actuales tienen conectores que son hechos para encajar con precisión en el muñón del amputado por un especialista en prótesis. Es absolutamente vital que el ajuste sea preciso, y la mayoría de las prótesis tienen que ser ajustadas regularmente, lo que es, como todos los procesos de fabricación a medida, costoso, lleva mucho tiempo y a menudo es inconveniente. Ni siquiera los encajes mejor ajustados son ideales; el muñón puede resbalar contra la superficie, sudar y resultar incómodo, y el desgaste prolongado puede ser doloroso. Esto es especialmente problemático en el caso de las prótesis de los miembros inferiores. Como el peso del cuerpo recae sobre las llagas del encaje, las infecciones resultantes son un peligro constante.

Las prótesis más avanzadas disponibles hoy en día tienen cierto grado de control mental, pero no hay retroalimentación sensorial. El control se logra gracias a un fenómeno llamado mioelectricidad. Los músculos restantes del muñón siguen respondiendo cuando el usuario "mueve" el miembro que falta, lo que produce señales eléctricas en la piel que pueden ser detectadas por sensores instalados en el encaje. Aunque estas señales pueden no corresponder exactamente a los movimientos que habría hecho el miembro faltante, el usuario puede aprender a hacer el movimiento de la prótesis de la manera deseada.

Además, esta tecnología se adapta mejor a los brazos y las manos. Las piernas presentan un conjunto diferente de problemas. Las prótesis avanzadas de los miembros inferiores tienden a contener sistemas más pasivos, basados en articulaciones mecánicas cuya rigidez, en los casos más avanzados, puede ajustarse automáticamente al caminar. Conocidas como articulaciones activas, éstas a menudo utilizan la neumática para ayudar a crear movimientos realistas de rodillas y tobillos, controlados por actuadores electrónicos.

La extremidad inferior más avanzada disponible es generalmente aceptada como el sistema Linx, producido por la compañía británica Blatchford, cuyas articulaciones se ajustan automáticamente a los cambios de postura y que puede ser utilizado incluso en superficies suaves e irregulares.

Sistema de integración al cuerpo

El desarrollo de las prótesis se divide en gran medida en dos campos: los que trabajan para perfeccionar la tecnología actual basada en el desarrollo motriz eléctrico y los que trabajan en nuevos sistemas más directamente integrados en el cuerpo. El requisito más básico de este último es algún sistema que se injerte en el esqueleto mediante un proceso conocido como osteointegración. Esto requiere el desarrollo de sistemas metálicos que puedan ser insertados o adheridos al eje de un hueso, con lo cual los procesos de curación innatos del cuerpo hacen crecer el hueso vivo directamente sobre y dentro del metal. La impresión en 3D y las técnicas avanzadas de revestimiento han ayudado a desarrollar considerablemente la tecnología en los últimos años, ya que permiten la fabricación personalizada de texturas y formas adecuadas para que crezca el tejido óseo.

De hecho, las prótesis que utilizan esta tecnología se han vuelto relativamente comunes, como los implantes de cadera y rodilla. Lo importante de estos es que permanecen completamente dentro del cuerpo. Para una parte del cuerpo de reemplazo, una sección del implante tendría que sobresalir a través de la piel. Romper la piel de forma permanente es potencialmente peligroso, porque podría crear una vía de infección.

Prótesis sensorial

La retroalimentación sensorial transmitida al muñón puede ayudar a engañar al cerebro
La investigación de Nazarpour, en la que trabaja en colaboración con el Imperial College London, se centra en ofrecer a los usuarios de prótesis una retroalimentación sensorial. Para ello, utiliza sensores relativamente sencillos en los dedos de la prótesis para detectar la temperatura y la presión. Su salida se traduce en pequeñas corrientes eléctricas que se aplican a la piel del muñón.

"Todo el mundo puede sentir las sensaciones de forma diferente", dijo. "Para algunas personas, podría sentirse como cosquillas, para otras como rascarse. La densidad del sensor no puede ser tan grande como la de una mano real, y la retroalimentación no es tan rica. Pero el cerebro puede aprender a interpretar la sensación en la carne restante como si estuviera en la mano."

Un USB para el cuerpo

Cambridge Bio-Augmentation Systems (CBAS) es una de las más ambiciosas de la nueva escuela tecnológica de desarrollo de prótesis. El CBAS está desarrollando una interfaz estandarizada que podría ser implantada quirúrgicamente en el muñón de un brazo o una pierna, donde se integraría con el hueso y también se conectaría directamente a los nervios. Una extremidad robótica se conectaría a la interfaz, y también se sujetaría firmemente a la sección que sobresale del cuerpo para fijarla en su posición. "Piensa en ello como un puerto USB para el cuerpo", explicó el cofundador Oliver Armitage.


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