Las vidas de millones de personas pueden cambiar trágicamente desde el momento en el que pierden una parte de sus cuerpos ya que se ven impedidos de realizar sus actividades cotidianas a causa de accidentes, enfermedades, malformaciones, etc. Un estudio reveló que en el 2017 habían 57.7 millones de personas viviendo con amputaciones de extremidades por causas traumáticas en todo el mundo [1]. Solo en Estados Unidos, la ONG Amputee Coalition ha estimado que hay alrededor de 2 millones de amputados, y este número podría llegar a 3.6 millones para el 2050, siendo las amputaciones por debajo de la rodilla las más frecuentes [2]. 

Como respuesta a estos problemas, la biónica, definida como la “ciencia de crear sistemas o dispositivos artificiales que pueden funcionar como partes de organismos vivos” [3], se presenta como un puente entre el ser humano y su deseo por recuperar sus habilidades inherentes. Este término fue usado inicialmente combinando el prefijo “bio” que significa vida y “nica” de electrónica. Hoy en día, los expertos en esta materia producen prótesis integrando diferentes ramas de la ingeniería como mecánica, electrónica, procesamiento de la información, etc., así como las ciencias de la vida [4].

En este ámbito, resaltan compañías como Ottobock y Össur que ofrecen prótesis de extremidades superiores e inferiores parciales o totales para aplicaciones estéticas, rehabilitación, deportivas, etc., siendo la mano Bebionic uno de los productos más innovadores logrando ejecutar 14 tipos de agarre y posiciones de la mano [5], o su competidor, la mano i-Limb Quantum con dígitos de titanio para aumentar la carga de transporte en un 50% y la fuerza de agarre en un 30% [6].

Figura 1. Composición de la prótesis biónica Myo Plus TR. Fuente: Ottobock.

Sin embargo, las prótesis mioeléctricas existentes aún no han logrado ser completamente compatibles al ser humano, debido a problemas respecto a la funcionalidad, comodidad y la carga cognitiva que requieren para su uso, por lo que se produce un índice de abandono del 30% a 50% de usuarios a sus prótesis [7]. 

Ante estos problemas, múltiples ingenieros trabajan en el uso de nuevas tecnologías para aumentar el número de movimientos de las articulaciones de las prótesis, utilizar materiales más livianos como siliconas y uretanos, optimizar el procesamiento de datos, etc. Sin embargo, uno de los retos más interesantes, es el de recuperar el sentido de la propiocepción del miembro amputado, es decir, sentir la posición relativa de la prótesis como si fuese una extensión del cuerpo humano. Para esto, en el MIT se desarrolló la interfaz mioneural agonista–antagonista (AMI), cuyo método consiste en conectar los nervios de una persona a su prótesis biónica, mediante la unión quirúrgica entre un músculo agonista y un antagonista durante la amputación para lograr preservar la propiocepción del tendón muscular. Luego, esta unión se conecta mediante electrodos artificiales a microcontroladores ubicados en la prótesis biónica las cuales decodifican las señales de cada AMI para mover los motores. De esta manera, se logra un flujo de información ya que se logra mover la prótesis biónica y a la vez sentir su posición, movimiento y fuerza como si fuese una verdadera extremidad [8].

Figura 2. Arquitectura de la interfaz mioneural agonista-antagonista y su funcionamiento en el cuerpo humano. Fuente: Srinivasan et al. Science Robotics.

Las soluciones para los casos mencionados están en progreso, pero también es importante considerar el amplio número de pacientes que ven sus vidas afectadas debido a una movilidad limitada o algún tipo de parálisis. Las estadísticas muestran que anualmente 55.9 millones de personas sufren de lesiones cerebrales, 15 millones sufren de accidentes cerebrovasculares y 2.8 millones viven con esclerosis múltiple [9}.

Por ello, compañías como Ekso Bionics y Rewalk Robotics ofrecen una amplia gama de exoesqueletos robóticos (dispositivos externos que se colocan sobre el cuerpo del usuario con el fin de incrementar sus capacidades) que fueron aprobados por la FDA para la rehabilitación de pacientes.  No obstante, también comercializan exosqueletos de aplicación industrial que reducen la fatiga y previenen lesiones provocadas por la realización de tareas repetitivas, incrementando la productividad [9, 10].

Figura 3. Rehabilitación de paciente con el uso de un exoesqueleto. Fuente: Ekso Bionics.

Para finalizar, a pesar de los esfuerzos logrados, aún hay mucho tramo por recorrer. A pesar de que existen muchas tecnologías experimentales desarrolladas por diversas universidades, estas aún no son aprobadas para su venta. En los países en vías de desarrollo el avance de tecnologías de bajo costo que permiten fabricar estos dispositivos está en progreso, siendo esta una gran oportunidad para los profesionales de bioingeniería en el Perú, quienes a su vez podrían brindarle esperanza a aquellos que la perdieron.

Fuentes bibliográficas:

[1] McDonald, C. L., Westcott-McCoy, S., Weaver, M. R., Haagsma, J., & Kartin, D. (2021). Global prevalence of traumatic non-fatal limb amputation. Prosthetics and orthotics international, 0309364620972258.

[2] Amputee Coalition. (13 de enero del 2015). Limb loss statistics. https://www.amputee-coalition.org/limb-loss-resource-center/resources-filtered/resources-by-topic/limb-loss-statistics/limb-loss-statistics/

[3] Cambridge. (s.f.). Bionics. En el Diccionario de Cambridge. https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/bionics

[4] Australian Academy of Science. (26 de septiembre del 2017). Bionic limbs. https://www.science.org.au/curious/people-medicine/bionic-limbs

[5] Ottobock. (s.f.). Bebionic hand EQD. https://www.ottobock.com/en-us/product/8E70

[6] Össur. (s.f.). I-LImb® quantum bionic hand. https://www.ossur.com/en-us/prosthetics/arms/i-limb-quantum

[7] Espinosa, M., & Nathan-Roberts, D. (Noviembre del 2019). Understanding prosthetic abandonment. In Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting (Vol. 63, No. 1, pp. 1644-1648). Sage CA: Los Angeles, CA: SAGE Publications.

[8] MIT Media Lab. (s.f.). Agonist-antagonist Myoneural interface (AMI). https://www.media.mit.edu/projects/agonist-antagonist-myoneural-interface-ami/overview/

[9] Ekso bionics. (12 de noviembre del 2022). Ekso bionics home. https://eksobionics.com/

[10] ReWalk Robotics. (10 de enero del 2021). ReWalk™ personal 6.0 exoskeleton for spinal cord injury. https://rewalk.com/rewalk-personal-3/

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