Reinervación muscular dirigida

Normalmente nuestros brazos y piernas se mueven simplemente con nuestra voluntad, al pensarlo, o casi sin pensarlo, simplemente nos obedecen. En las prótesis mecánicas para mover la prótesis se utilizan músculos diferentes y la fuerza se transmite por un cable similar al del freno de una bicicleta. En las prótesis mioeléctricas se coloca un sensor sobre la piel que detecta la actividad eléctrica de los músculos que hay debajo y esa señal ordena a los motores internos de la prótesis que se muevan, la fuerza aquí la hacen estos motores eléctricos alimentados con baterías. Un sistema más avanzado consiste en la técnica de reinervación de músculos específicos


¿Qué es la reinervación muscular dirigida?


Es una novedosa técnica donde se utilizan los nervios residuales del miembro amputado para transferirlos a un grupo muscular conservado que no tenga una función biomecánica debido a la amputación. Durante la transferencia de los nervios los músculos seleccionados son denervados y de esta forma pueden ser reinervados de nuevo. Así los músculos reinervados sirven como amplificadores biológicos de los nervios amputados. En la piel correspondiente de estos músculos se retira el tejido celular subcutáneo para conseguir una mejor transmisión de la señal eléctrica. Por ejemplo, transfiriendo el nervio mediano al músculo pectoral proporciona una señal mioléctrica de cierre de la mano. El paciente piensa que quiere cerrar la mano y se contrae la zona muscular del pectoral reinervada por el nervio mediano. La señal mioeléctrica es utilizada para poner en marcha el dispositivo motorizado que cierra la mano. Transfiriendo múltiples nervios las señales mioeléctricas permiten de forma intuitiva el control simultaneo de múltiples articulaciones en una prótesis.


La reinervación dirigida fue realizada por primera vez en un paciente con desarticulación de hombros bilateral, aumentando su independencia funcional al comparar con la prótesis convencional en un 250%.


¿En qué se diferencian de las prótesis mioeléctricas?


Las prótesis mioelétricas son controladas por electrodos de contacto y señales mioléctricas procedentes de músculos agonistas y antagonistas localizados en el muñón o regiones cercanas. Estas prótesis permiten controlar solamente un movimiento. Así, el control y el movimiento del codo protésico, muñeca, mano debe ser realizado secuencialmente. Es decir, no se puede abrir la mano y flexionar el codo a la misma vez. Los músculos del hombro, bíceps o tríceps etc. se utilizan para mover la mano o la muñeca y para ello es necesario un aprendizaje e integración cerebral. Tampoco tienen estas prótesis mecanismo de feedback, por lo que es necesario el control visual.


Con las prótesis biónicas se pretende que la orden para el manejo de las prótesis parta del cerebro y esta orden sirva para ejecutar el movimiento deseado como ocurre con los miembros no amputados. Un avance que ha sido determinante, es la aplicación de la re inervación muscular dirigida en los amputados de miembro superior por el Dr. Kuiken en el Instituto de Rehabilitación de Chicago.


La reinervación dirigida igualmente puede ser usada para proporcionar al amputado sentido del tacto en su miembro amputado. Utilizando un segmento de piel cercano a la musculatura reinervada, esta piel se denerva primero y después se reinerva con nervios sensitivos del brazo amputado. Así, cuando la piel es estimulada el paciente amputado siente como si su mano fuera tocada proporcionando sensibilidad. Se colocan sensores en los dedos de la mano que cuantifican presión, temperatura o textura de los objetos y unos dispositivos colocados en el encaje, conectados con los sensores anteriores, proporcionan en la piel reinervada estímulos de presión, temperatura o tacto para sentir como si estuviera tocando con su mano.


En un futuro es probable que esta importante técnica se pueda utilizar en amputados de miembro inferior.


Fuente: Doctor Zambudio. Médico especialista en Medicina Física y Rehabilitación.

Mano y Rodilla Biónicas en Acción.

Hace ya dos años la empresa de ortoprotésica Otto Bock Ibérica presentó su nueva  rodilla inteligente y la nueva versión de la mano  "Michelangelo " En la Feria Orto Pro Care España 2010.

Esta nueva y mejorada versión de la prótesis de mano imita los movimientos de una mano real, posibilita el control del dedo pulgar y del resto de dedos de manera electrónica, además cuenta con un  patrón de movimientos y agarre funcional. Un adelanto más que esperanzador por sus características únicas en el rubro.

En la presentación se pudo comprobar que entre sus capacidades puede realizar movimientos tan delicados y precisos cómo lavarse los dientes, manejar un teclado, poner un CD, contraerse y relajar totalmente sus músculos en sólo dos segundos.

En cuanto a la prótesis de rodilla “Genium”, según sus fabricantes, permitirá “una marcha más natural y saludable”. Así, aseguró Pilar Moro, directora de Otto Bock Ibérica, con la rodilla inteligente, el usuario podrá permanecer de pie de forma natural, caminar cuesta arriba y cuesta abajo, sobre una superficie irregular, en una rampa, salvar obstáculos sin problemas, “o subir y bajar escaleras escalón por escalón con total control y seguridad”. Sobre cómo está conformada ya le hemos contado anteriormente.

Ahora los invitamos a ver a Juan Galán y Federico Albarran de la empresa Otto Bock quienes nos muestran cómo funcionan estas dos innovaciones.

Puesta en escena: Video de Cleuton Nunes.

Cleuton Joelho tuvo un accidente en mayo de 2009, tuvieron que amputarle ambas piernas por encima de la rodilla, pero no ha bajado los brazos y continua su vida mirando hacia delante. Sigue impartiendo clases en academias, es atleta paraolímpico en canotaje de velocidad, y utiliza dos prótesis inteligentes de rodillas hidroneumáticas y pies de fibra de carbono.

La ciencia que ya no es ficción: breve reseña histórica de la evolución de las prótesis.

  A medida que el hombre avanzó en su incursión en tecnología y manejo de materiales pudo perfeccionar el desarrollo de las prótesis ligado a un mejor entendimiento de la biomecánica y neurofisiología del cuerpo humano.

 La primera prótesis de miembro superior registrada data del año 2000 a.C., fue encontrada en una momia egipcia; la misma estaba sujeta al antebrazo por medio de un cartucho adaptado.

 218-202 a. C: Durante la Segunda Guerra Púnica, el general romano Marcus Sergius, fabricó una mano de hierro para él, con la cual portaba su espada. Es la primera mano de hierro registrada. 

 En el año de 1400 se fabricó la mano de alt-Ruppin, construida también en hierro, constaba de un pulgar rígido en oposición y dedos flexibles, los cuales eran flexionados pasivamente y además tenía una muñeca movible. 

Mano de alt-Ruppin construida con hierro en el año 1400

 En el siglo XVI, el médico militar francés Ambroise Paré, desarrolló el primer brazo artificial móvil al nivel de codo, en el cual los dedos podían abrirse o cerrarse presionando o traccionando, además de que constaba de una palanca, por medio de la cual, el brazo podía realizar la flexión o extensión a nivel de codo. Paré también lanzó la primera mano estética de cuero, innovando en utilización de materiales para el diseño de prótesis de miembro superior.

 En el siglo XIX entre las innovaciones más importantes al diseño de las prótesis de miembro superior, se encuentra la del alemán Peter Beil. El diseño de la mano cumple con el cierre y la apertura de los dedos pero, es controlada por los movimientos del tronco y hombro contra lateral, dando origen a las prótesis autopropulsadas. 

 Para el siglo XX, el médico francés Gripoulleau, realizó diferentes accesorios que podían ser usados como unidad terminal, tales como anillos, ganchos y diversos instrumentos metálicos, que brindaban la capacidad de realizar trabajo de fuerza o de precisión, logrando así reinsertar al trabajador en su actividad.

 En el año de 1912 Dorrance en Estados Unidos desarrolló el Hook, que es una unidad terminal que permite abrir activamente, mediante movimientos de la cintura escapular, además se cierra pasivamente (sin necesidad de usar los músculos) por la acción de un tirante de goma. Paralelamente fue desarrollado en Alemania el gancho Fischer cuya ventaja principal era que poseía una mayor potencia y diversidad en los tipos de prensión y sujeción de los objetos.

En Alemania se desarrollan  las prótesis activadas por los músculos del muñón, gracias a Sauerbruch, quien logra idear cómo conectar la musculatura flexora del antebrazo con el mecanismo de la mano artificial, haciendo posible que la prótesis se moviera de forma activa debido a la contracción muscular.

En 1946 se crean sistemas de propulsión asistida, dando origen a las prótesis neumáticas y eléctricas. Un sistema de propulsión asistida es aquel en el que el movimiento es activado por algún agente externo al cuerpo.

Modelo de mano biónica actual.

Hacia 1960 en Rusia comienzan a surgir las prótesis con mando mioeléctrico.

La tecnología que desarrolla prótesis biónicas aun está en desarrollo, entre los países con mayor avance tecnológico e investigación sobre prótesis, se encuentran Alemania, Estados Unidos, Francia, Inglaterra y Japón.

Christian Kandlbauer, el hombre biónico.

Christian Kandlbauer, un joven austríaco de 20 años fue el primer europeo portador de prótesis de brazo dirigidas por el cerebro, desarrolladas por una empresa alemana en su centro de investigación en Viena (Austria), y la tercera persona en el mundo.

A consecuencia de un accidente con corriente eléctrica de alta tensión, Christian Kandlbauer, un mecánico que perdió ambos brazos (le fue amputado un brazo desde el hombro y otro desde encima del codo), podrá volver a ejercer su profesión, ya que las prótesis le permiten mover los brazos y las manos sin movimientos bruscos.

"De ahora en adelante volveré a hacerlo todo sin ayuda ajena. Nadie puede imaginarse cómo es necesitar siempre alguien para ir al baño, para comer y para lavarse", dijo Kandlbauer, y añadió que esta novedad les aporta una nueva calidad de vida a las personas como él.

Hasta ahora las prótesis tan sólo permitían tres posibilidades de movimiento: abrir y cerrar la mano, levantar y bajar el codo así como girar la mano, y había que realizarlos uno tras otro, y no simultáneamente.

El nuevo brazo tiene siete articulaciones y puede mover varias al mismo tiempo, sólo con pensar en ello, para poder ejercer una maniobra gracias a la intuición, explicó el cirujano Manfred Frey, que llevó a cabo las intervenciones preliminares necesarias.

En los hombros, Kandlbauer tenía todavía restos de los nervios que llevaban a los brazos y transmitían los impulsos del cerebro, restos que los médicos trasladaron a los músculos del pecho que reciben ahora las señales para ser registrados por unos electrodos y desencadenar los movimientos correspondientes.

La primera mujer en usar una prótesis biónica.

CLAUDIA MITCHELL

A consecuencia de un accidente en motocicleta en el año 2004, Claudia Mitchell perdió el brazo, dos años más tarde le implantaron una prótesis biónica de brazo que puede controlarse con la mente, convirtiéndose así, en la primera mujer a la que se le hiciera este tipo de implante.
El brazo biónico fue desarrollado por el Instituto de Rehabilitación de Chicago, el costo de esta prótesis es de 3 millones de dólares. Luego del accidente Claudia necesitaba ayudarse con los pies para realizar actividades de su vida diaria, pero ahora puede transportar objetos, levantar una taza, tomar objetos pequeños como monedas o llaves y mover su brazo de un modo “casi” tan natural como el miembro que le fue amputado.
¿Cómo funciona? El secreto de este brazo son las “señales mioeléctricas”. El brazo recoge las señales eléctricas que provienen del cerebro a través de los nervios, y mediante electrodos hacen saltar estas señales del nervio a la prótesis. Luego una computadora interpreta lo que la mente de Claudia transmite y se produce el movimiento del brazo protésico.
Los cirujanos simplificaron el proceso redireccionando buena parte de los nervios del brazo de Mitchell hasta su pecho.
Esto hizo más fácil la interface hombre máquina, pero trajo algunos efectos secundarios. Cuando se ducha, por ejemplo, y el agua cae sobre su pecho, Mitchell siente el agua cayendo sobre su miembro fantasma.

En el pecho de Mitchell existen varios puntos que responden al tacto despertando en ella sensaciones del tipo “ese es mi codo” o “ahí está mi mano”. Estos “cortocircuitos” han servido precisamente para que los científicos ubicaran los puntos calientes a los que unir los electrodos y con los que poder programar la computadora para que reconociera las señales y activara las zonas “codo” o “mano” en la prótesis.
Poco a poco, los investigadores fueron educando al brazo protésico para que respondiera a las señales cerebrales y replicase el comportamiento de un miembro real.





Fuente: Maikelnai.elcomerciodigital.com

Genium: El sistema biónico de prótesis de pierna

Elaborada con base en la tecnología que emplea la telefonía celular (iPhone), los sistemas de bolsas de aire de los autos y los sistemas de piloto automático de los aviones, entre otros, la prótesis biónica Genium logra realizar todas las funciones de una pierna, con los movimientos de flexión, inclinación, marcha y todo lo necesario para la movilidad.

Lo ideal sería que cuando una persona ha perdido una o ambas piernas, en las 24 horas siguientes comenzara su rehabilitación con prótesis incluida; esto facilita la reincorporación de los pacientes a su vida normal.


Es biónica porque combina el conocimiento de la biología con la mecatrónica, para dar como resultado una marcha fisiológicamente optimizada. El equipo funciona con cuatro microprocesadores y más de 2 millones de comandos diferentes que identifican por medio de sensores cómo deben reaccionar en los diferentes momentos. Por ejemplo, la pierna biónica cuenta con un sensor de aceleración y un giroscopio que facilitan el movimiento de flexión y rotación. Esta tecnología es similar a la que usan los iPhone o el videojuego Wii, cuyo funcionamiento está guiado por sensores. En los primeros las imágenes giran en el sentido en que el equipo sea movido por el usuario. En este caso, la rodilla también reconoce movimientos.


Otro sensor es el de movimiento, como los que tienen los autos. Cuando ocurre una parada abrupta o inesperada por un choque, inmediatamente salen las bolsas de aire para proteger la integridad de los pasajeros. La rodilla cuenta con unos sensores equivalentes para identificar si el individuo está en movimiento, de pie o en cuclillas. En cualquier caso, la prótesis responde como lo haría un órgano natural.


Fuente:


Periódico “La Jornada”. Ángeles Cruz Martínez

"Prótesis Biónicas"

Una prótesis es un elemento desarrollado con el fin de reemplazar una parte o un miembro  del cuerpo humano con el objetivo de mejorar o suplir la función y al mismo tiempo completar su imagen corporal.

Para lograr este objetivo la mecánica jugó un papel primordial en sus primeros diseños: por esta razón se les dio el nombre de prótesis mecánica o convencional, por ejemplo: gancho y mano mecánica, con dispositivos de apertura y cierre mediante cables y cintas de sujeción unidos al cuerpo y a su lado contrario que por la tracción ejercida al tensor abre o cierra a voluntad.

Mas adelante con el avance tecnológico y mas específicamente en el área de la robótica y la electrónica, se lograron desarrollar prótesis mejoradas en sus sistemas de control y adaptación hasta lograr una prótesis controlada con impulsos musculares, a la cual se le dio el nombre de prótesis mioeléctrica (mio: músculo, eléctrica: electrónica)

Dichas prótesis fueron desarrolladas basadas en la biónica, la cibernética, la robótica y es por esta razón que podemos encontrarlas con diferentes nombres (prótesis biónicas, cibernéticas o robóticas, mioeléctricas, entre otras). Todos ellos nos hablan de aquellas prótesis desarrolladas con la combinación de la electrónica, la mecánica y controlada muscularmente.

Para lograr este control muscular existen diferentes tipos de sensores  que toman las señales musculares del paciente y las envían a un sistema electrónico encargado de realizar los movimientos correspondientes. Así, podemos encontrar a los electrodos, los sensores de cambio de volumen muscular, sensores de tacto, sensores comparadores de frecuencia, etc.; cada casa productora de prótesis utiliza el que mejor se adapte al sistema que ha desarrollado.

La biónica, entonces, se encarga de simular el comportamiento de los seres vivos creando instrumentos que ayudan al hombre con respecto al movimiento de su cuerpo, a partir de  prótesis que le permitan devolver la movilidad en sus extremidades. Así pues, no solo se trata de devolver la movilidad, sino la funcionalidad, y de aquí surge este interés particular… Un interés que parte de la intención de que cada ser humano alcance su máximo potencial posible; para algunos será volver a escribir,  poder caminar independientemente, y para otros lograr realizar algún deporte o simplemente poder desarrollarse con comodidad en sus actividades cotidianas.

Es nuestro objetivo en este espacio poder brindar información útil y actual… Aquello que en un pasado fueron proyectos, hoy empiezan a ser realidades.