Durante décadas, las personas con amputaciones por encima de la rodilla han tenido que vivir con prótesis rígidas e incómodas que parecían más herramientas rígidas que extremidades naturales. Como resultado, subir escaleras, pasar por encima de objetos o incluso simplemente caminar a buen ritmo se convierte en una lucha constante.
Sin embargo, investigadores del MIT han desarrollado una rodilla biónica tan bien integrada con el cuerpo que los usuarios comienzan a sentirla como parte de sí mismos, no sólo mecánicamente, sino también neurológicamente. En los primeros ensayos clínicos, los usuarios de esta nueva prótesis caminaron más rápido, sortearon obstáculos con mayor naturalidad e incluso reportaron una sensación de propiedad de la extremidad, como si fuera realmente suya.
“Una prótesis integrada en el tejido, anclada al hueso y controlada directamente por el sistema nervioso no es simplemente un dispositivo inerte e independiente. No es simplemente una herramienta que el ser humano utiliza, sino una parte integral de sí mismo”, afirmó Hugh Herr, uno de los investigadores y profesor del MIT.
Esta innovación podría marcar un punto de inflexión en la biónica, un campo que durante mucho tiempo ha prometido prótesis realistas pero que a menudo no ha logrado igualar la complejidad del cuerpo humano.
Integración de piezas robóticas con el cuerpo humano
El equipo del MIT desarrolló un sistema llamado prótesis mecanoneural osteointegrada (OMP), que es el resultado de años de esfuerzo para restaurar no sólo el movimiento, sino la sensación de tener nuevamente una pierna real. Las prótesis tradicionales se basan en encajes que envuelven el muñón. Estos encajes suelen ser incómodos, pueden causar infecciones cutáneas y ofrecen poca estabilidad o control. Y lo que es más importante, no captan las señales naturales del sistema nervioso, por lo que la prótesis permanece como una herramienta pasiva e inerte.
La OMP, por otro lado, utiliza una técnica quirúrgica conocida como interfaz mioneuronal agonista-antagonista (AMI), que ayuda a reconectar los pares musculares del muñón para mejorar la comunicación con una rodilla biónica. Durante una amputación típica, se cortan los pares de músculos que antes trabajaban juntos, estirándose y contrayéndose coordinadamente. Esto destruye la comunicación músculo-músculo de la que depende el cerebro para percibir el movimiento.
En la técnica AMI, estos pares musculares se reconectan durante la cirugía, lo que les permite trabajar dinámicamente incluso después de la amputación. Esto no solo restaura la retroalimentación interna al cerebro, ayudando a los usuarios a recuperar la sensibilidad muscular, sino que también crea un flujo fiable de señales eléctricas que puede utilizarse para controlar una extremidad robótica.
También añadieron otra característica clave: una varilla de titanio implantada directamente en el fémur, lo que elimina la necesidad de un encaje. Este método, conocido como osteointegración, proporciona una base estable y resistente para la prótesis, similar a la que un hueso real soporta en el cuerpo.
Además, este implante de titanio alberga 16 cables conectados a electrodos incrustados en los músculos del AMI. Estos electrodos recogen señales neuronales y las envían a un controlador robótico personalizado, que calcula el torque necesario para mover la rodilla según las indicaciones del usuario. Todo este sistema (músculos, nervios, hueso, implante y extremidad robótica) crea un flujo continuo de información entre el cuerpo y la rodilla biónica.
“Todas las partes trabajan juntas para facilitar la entrada y salida de información del cuerpo y una mejor interfaz mecánica con el dispositivo. Estamos cargando directamente el esqueleto, que es la parte del cuerpo que se supone que debe cargarse, en lugar de usar encajes, lo cual es incómodo y puede provocar frecuentes infecciones cutáneas”, explicó Tony Shu, investigador principal y estudiante de posgrado del MIT.
Prueba de la rodilla biónica integrada en el tejido
Para probar su implante biónico, los investigadores trabajaron con 17 participantes. Dos se sometieron tanto a la cirugía de AMI como al implante óseo e-OPRA (el sistema OMP completo), ocho sólo a AMI y siete no se sometieron a ninguna de las dos.
Todos los participantes probaron la misma rodilla motorizada experimental desarrollada por el MIT. En pruebas de movimiento, como subir escaleras, superar obstáculos o flexionar la rodilla en ángulos precisos, los usuarios de OMP superaron consistentemente a los demás. Lo más emocionante es que quienes usaron el sistema OMP reportaron una mayor sensación de autonomía y propiedad, afirmando que la prótesis se sentía como una parte natural de su cuerpo.
“Cuando le preguntas a un usuario humano cómo es su cuerpo, cuanto más integrado esté, más dirá que la prótesis es en realidad parte de él”, señala Herr.
Estos resultados podrían transformar el diseño de las prótesis, alejándose de la idea de herramientas externas y acercándose a sistemas corporales completamente integrados. Para las personas amputadas, ofrece más que solo una marcha más rápida o un mejor equilibrio; les devuelve algo mucho más personal: la sensación de tener una pierna.
El siguiente paso es probar el sistema OMP completo en un grupo más amplio de participantes y obtener la aprobación de la FDA. Este proceso podría tardar algunos años, pero dado el potencial del OMP, la espera bien podría valer la pena.
El estudio se publica en la revista Science.
Fuente: ZME Science.
