Avanzan en el desarrollo de prótesis más naturales

Para que los miembros protésicos sean más naturales
OSÉ LUIS OLIVARES
Publicado 07/06/2017 8:46:38CET

   MADRID, 7 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Una nueva técnica quirúrgica ideada por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, podría permitir que los miembros protésicos se sientan mucho más como extremidades naturales. A través de la coordinación de la extremidad protésica del paciente, los nervios existentes y los injertos musculares, los amputados podrían sentir dónde están sus miembros en el espacio y cuánta fuerza se les está aplicando.

   Este tipo de sistema podría ayudar a reducir la tasa de rechazo de extremidades protésicas, que es alrededor del 20 por ciento. "Estamos hablando de una mejora dramática en la atención al paciente --dice el autor principal del estudio, Hugh Herr, profesor de Medios de Comunicación y Ciencias del MIT--. En este momento, no existe un método neural robusto para que una persona con amputación de miembros perciba posiciones propioceptivas y fuerzas aplicadas a la prótesis. Imagínese cómo esto obstaculizaría completamente la capacidad de moverse, equilibrar o manipular objetos".

   En el nuevo estudio, que aparece este miércoles en 'Science Robotics', los investigadores demostraron en ratas que su técnica genera retroalimentación sensorial del músculo-tendón al sistema nervioso, que debería ser capaz de transmitir información sobre la colocación de una prótesis y las fuerzas aplicadas a eso. Ahora, planean comenzar a implementar este enfoque en amputados humanos, como Herr, cuyas piernas se le amputaron por debajo de la rodilla cuando tenía 17 años.

   Durante una amputación de miembros convencionales, los músculos se cortan de una manera que corta una relación clave que normalmente ayuda a las personas a controlar sus extremidades y sentido de dónde están en el espacio. La mayoría de los músculos que controlan el movimiento de las extremidades ocurren en pares conocidos como pares agonistas-antagonistas, de modo que un músculo se estira cuando el otro se contrae.

   Por ejemplo, al doblar el codo, el músculo bíceps se contrae, haciendo que el tríceps se estire y el estiramiento del tríceps envía información sensorial relacionada con la posición, la velocidad y la fuerza al cerebro. La relación muscular agonista-antagonista es también lo que permite a las personas controlar de forma independiente la posición y la rigidez en las articulaciones de los miembros.

   Sin estos pares de músculos intactos, las personas con amputación de miembros no tienen manera de detectar dónde están sus miembros artificiales, ni pueden sentir las fuerzas aplicadas a esos miembros. "Tienen que seguir visualmente sus manos o sus extremidades, porque no hay ninguna retroalimentación del dispositivo o de la extremidad residual que le diga a su cerebro dónde están sus extremidades protésicas en el espacio", dice Srinivasan.

RECREAR LAS RELACIONES DE PARES DE MÚSCULOS

   El equipo del MIT se propuso recrear estas relaciones musculares agonistas-antagonistas. En muchos amputados, los nervios que envían señales a la extremidad amputada permanecen intactos y los científicos decidieron aprovecharse de esos nervios conectándolos a los pares del músculo injertados de otra parte del cuerpo en el sitio de la amputación.

   Estos injertos, que serían alrededor de 4 centímetros por 1,5 centímetros en los seres humanos, consisten en un par de músculos que trabajan juntos como músculos naturales. Cuando el cerebro envía señales instruyendo a una extremidad a moverse, uno de los músculos injertados contraerá, y su agonista se extenderá. El músculo agonista entonces envía información al cerebro acerca de cuánto movió el músculo y las fuerzas aplicadas a él.

   En el artículo de 'Science Robotics', los investigadores probaron los injertos musculares en ratas y encontraron que cuando las ratas contraían un músculo del par, el otro músculo se movería en sentido opuesto y enviaría la información sensorial al cerebro.

   En otro trabajo, los investigadores han desarrollado los componentes de un sistema de control que traducirá las señales nerviosas en instrucciones para mover la extremidad protésica. Cuando el cerebro envía impulsos nerviosos a los músculos regenerados, esas señales también serán recibidas por un microprocesador que controla el movimiento del miembro artificial.

   Los estímulos neuronales harán que el músculo agonista se contraiga y el músculo antagonista se estire. El músculo estirado entonces proporcionará retroalimentación neural para permitir al paciente sentir dónde está su miembro en el espacio. Los científicos esperan que el cerebro sea capaz de aprender rápidamente cuánto control tiene que ejercer para hacer mover un miembro artificial de la forma deseada.

   "Usando este marco, el paciente no tendrá que pensar en cómo controlar su miembro artificial. Cuando un paciente se imagine moviendo su miembro fantasma, se enviarán señales a través de los nervios a los pares de músculos construidos quirúrgicamente. Los electrodos implantados en el músculo detectarán estas señales para el control de los motores sintéticos en la prótesis externa --dice Herr--. Creemos que debido a que el cerebro es tan bueno en la reasignación y es tan plástico, se adaptará rápidamente a saber cuánto tiene que contraer cada injerto de músculo para el control natural de la prótesis".

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