innovaciones protesicas mecanicas

Tecnología robótica controlada por la mente para personas parapléjicas

Millones de personas de todo el mundo conviven con algún tipo de parálisis, y cada año miles de personas sufren paraplejia total o parcial debido a lesiones medulares. La medicina no puede curar esta dolencia y los pacientes quedan condenados a toda una vida en silla de ruedas. Las nuevas investigaciones podrían ofrecer a la gente con lesiones medulares la oportunidad de volver a caminar, a través del uso de un exoesqueleto robótico controlado por la mente, denominado Mindwalker. Hemos entrevistado a los inventores que se esconden detrás de este nuevo proyecto financiado por la Unión Europea. Experimentos espaciales La inpiración para esta innovación surgió de una forma poco usual: de los viajes espaciales. “Normalmente trabajamos en proyectos con astronautas”, explica el doctor Michel Ilzkovitz, coordinador del proyecto Mindwalker de Space Applications Services, en Bélgica. “Antes nos centrábamos en experimentos neurofisiológicos, en diseñar experimentos para la Agencia Espacial Europea para identificar las dificultades que experimentan los astronautas ante tareas complicadas como la navegación o la orientación en condiciones ingrávidas”. Llegados a un punto, todo esto acabó desembocando en la conceptualización del Mindwalker, en 2008, un producto de la colaboración entre físicos, médicos, biofísicos, expertos en robótica y neurofisiólogos de todo el mundo. Aunque existen otros tipos de tecnologías para caminar, el Mindwalker es la primera que utiliza la mente para controlar el movimiento. A diferencia de las muletas o de las sillas de ruedas, se trata de una herramienta que soporta todo el peso del cuerpo del paciente y le permite disfrutar de total estabilidad y movimento al tiempo que mantiene las manos libres para otras cosas. Mientras estudiaba a niños vi que los mismos principios podían servir para que personas con lesiones medulares volvieran a aprender a caminar. Ignorar la médula espinal Con este invento, financiado con 2,75 millones de euros de la Comisión Europea, los investigadores querían ignorar la médula espinal completamente y en su lugar conseguir que fueran directamente los mensajes del cerebro los que impulsaran el exoesqueleto robótico fijado al cuerpo del paciente. El principio en que se basa el equipo de investigación es extraer información de señales de electroencefalografías (EEG) procedentes del cerebro o electromiografías (EMG) del tejido muscular del hombro con el fin de controlar el movimiento de las extremidades inferiores. Además de desarrollar el exoesqueleto robótico, los investigadores están trabajando en una plataforma de entrenamiento virtual pensada para que los pacientes aprendan a hacer funcionar el equipamiento antes de utilizarlo en un contexto clínico. El doctor Marco Molinari, director del departmento de neurorehabilitación de la Fundación Santa Lucia de Roma, nos cuenta más detalles sobre el proceso del proyecto. Después de engendrar la idea en Space Applications Services en Bélgica, un equipo en Bruselas empezó a trabajar en la idea del entrenamiento virtual y en todos los aspectos de imágenes del proyecto. También en Bélgica, el profesor Guy Cheron y un equipo del Laboratorio de Neurofisiología y biomecánica del movimiento de la Universidad Libre de Bruselas están estudiando las señales de movimiento EEG y EMG. “Están avanzando mucho en entender la actividad que se genera en el cerebro cuando caminamos,” explica el doctor Molinari. “Equipos de las universidades de Delft y Twente en los Países Bajos trabajan en el desarrollo mecánico y en el control motor general del exoesqueleto, y estudian aspectos como la largada del paso o el equilibrio”. Por su parte el doctor Molinari, muy interesado en la neurorehabilitación, las lesiones medulares y la neurodegeneración, está realizando pruebas con el Mindwalker en el hospital. “Ahora ya hemos empezado a hacer pruebas con el Mindwalker en pacientes, y los datos cambian cada minuto”, explica. “En estos momentos, esta es nuestra prueba de concepto. Hemos desarrollado un exoesqueleto y funciona, ya que lo estamos utilizando con pacientes, pero todavía se trata de un prototipo. De momento, aún no se puede utilizar fuera de las condiciones de laboratorio”. El doctor en Biofísica Yuri Ivanenko, del Laboratorio de fisiología neuromotora, también en la Fundación Santa Lucia, trabaja en un nuevo ángulo del proyecto: estudiar como los principios biológicos de control pueden integrarse dentro de un exoesqueleto electromecánico. Mi campo de interés inicial era el desarrollo del movimiento de los niños”, explica. “Al principio, caminamos a gatas, como los animales, y esto lo incorporamos a nuestra coordinación natural. Por ejemplo, cuando caminamos, utilizamos a la vez los brazos. Mientras estudiaba a niños vi que los mismos principios podían servir para que personas con lesiones medulares volvieran a aprender a caminar”. Uno de los aspectos con los que trabaja el doctor Ivanenko es el procesamiento de señales de EMG generadas por los hombros del paciente y el aprovechamiento de la coordinación natural brazo-pierna en la forma de caminar humana: el balanceo rítmico del brazo puede percibirse a través de EMG y puede ser convertido en una señal de control que haga mover las piernas del exoesqueleto. El futuro del Mindwalker Los investigadores creen que conseguir hacer llegar el invento a los hospitales llevará tiempo pero están muy contentos y esperanzados de poder trabajar en un concepto nuevo que ayudará a los pacientes paralíticos. “Estoy muy satisfecho con los resultados que estamos obteniendo, pero todavía estamos lejos de nuestros objetivos”, afirma el doctor Ivanenko. “Sin embargo, no existen muchos sistemas similares al que hemos desarrollado hasta ahora, ya que el nuestro es el único que permite a una persona paralítica por lesión medular moverse por sí misma”. “Se trata de un proyecto ambicioso”, concluye, “y esperamos continuar avanzando y mejorando”.

Prótesis esteticas

¿Qué son las prótesis estéticas y qué función desempeñan? Las prótesis estéticas son esculturas plásticas que simulan partes de el cuerpo; sirven para cubrir las partes faltantes y lograr un equilibrio estético. Esto ayuda a la persona a poder integrarse de nuevo en su entorno social, familiar y laboral. ¿De qué materiales están hechas? Las prótesis son fabricadas con elastómeros de la familia de los silanos. Estos materiales, a diferencia de otros plásticos, tienen como base cadenas de silicio en vez de cadenas de carbón, lo que hace que los silanos no se disuelvan en solventes orgánicos convencionales como las acetonas, alcoholes, gasolina, grasas,etc. Además, al no contener carbón en su estructura son muy resistentes a altas temperaturas; son materiales con buenas propiedades elásticas y con buena resistencia a la ruptura. ¿Como se sujetan al cuerpo? Las prótesis se pueden sujetar de diversas formas y esto dependerá de cada caso en particular. La forma más frecuente es por medio de succión, al colocar la prótesis en el muñón se forma un ligero vacío entre el plástico y la piel manteniéndola en su posición, sin temor a que ésta se suelte durante su uso diario o al dar la mano a otra persona. ¿Las prótesis estéticas pueden ser funcionales? La persona que va a usar una prótesis debe sentirse a gusto con ella y estéticamente verse bien para los demás; así podrá integrarse adecuadamente a su entorno social, laboral y familiar. Sin embargo, además de enfocarse a lo estético, se procura también devolver alguna de las funciones con mecanismos para articular las falanges de la mano y poder efectuar tareas simples. La siguiente imagen muestra uno de los mecanismo que son usados para articular las falanges de una mano; estos mecanismos son fabricados con las dimensiones y requerimientos de cada individuo con materiales muy resistentes y ligeros como son el Titanio, Nitinol, fibra de carbono y Acetal. ¿La prótesis pasara desapercibida? Las prótesis estéticas logran un alto grado de similitud con la apariencia de la parte que fue amputada, ya que cada prótesis está hecha a la medida de cada persona, tomando en cuenta la tonalidad de piel, textura, lunares, manchas, y uñas. La unión de la prótesis con el cuerpo se hace de tal forma que no se note. ¿Cuál es el tiempo de fabricación? Fabricar una prótesis estética requiere de muchas horas de trabajo ya que es un trabajo artesanal y cada caso tiene circunstancias únicas, por lo que es muy difícil generalizar los tiempos de entrega. Podemos mencionar como ejemplo el caso de un dedal para falange distal, que requiere aproximadamente de 90 a 120 días y 8 meses para un brazo completo y articulado. ¿Qué cuidado se debe tener? Las prótesis son muy resistentes, pero para incrementar la vida útil deben seguir las siguientes recomendaciones: Evitar el contacto con cualquier herramienta punzocortante; los silanos son muy similares a la piel y lo que pueda cortar la piel cortará sin duda la prótesis. No exponer la prótesis a temperaturas mayores de 200 grados Celsius. Los silanos tienen excelentes propiedades elásticas, pero no se deberá someter la prótesis a elongaciones exageradas, recordemos que aún el acero se puede romper si aplicamos la suficiente tensión. Cuidar la prótesis tal y como se cuidaría cualquier parte del cuerpo asegurará una duración de muchos años.