Hace cincuenta años, la serie de televisión «El hombre de los seis millones de dólares» promocionó un futuro de biónica que cambia la vida con la frase emocionante: «Podemos reconstruirlo, tenemos la tecnología».

En 2023, investigadores en Suecia parecen haber cumplido esa promesa.

Una mujer sueca que perdió la mano derecha en un accidente agrícola hace más de 20 años ha sido equipada exitosamente con un apéndice biónico de primera clase, según un equipo de investigadores suecos, australianos, italianos y estadounidenses informa en la edición del 11 de octubre de la revista Science Robotics.

Los investigadores dijeron que la ciencia detrás de la tecnología es «innovadora», porque el miembro artificial se ha integrado completamente con los propios nervios, huesos y músculos del paciente en los años posteriores a su fijación en 2017.

La paciente, de 50 años, que fue identificada en un comunicado de prensa que promociona el estudio solo como «Karin», dijo que el resultado ha sido una mejora dramática en la función y mucho menos dolor.

Antes de la novedosa mano biónica, «sentía que tenía constantemente la mano en una picadora de carne», dijo en un comunicado de prensa de la Escuela Sant’Anna de Estudios Avanzados en Pisa, Italia, una de las universidades involucradas en la investigación.

Karin tenía dos tipos de dolor: dolor en el muñón, donde había ocurrido la amputación por debajo del codo, y dolor fantasma. Es un fenómeno común en el que un paciente percibe dolor incluso después de que el miembro ha desaparecido.

Para lidiar con eso, Karin dijo que tomó «altas dosis de varios analgésicos».

Además de eso, los dispositivos protésicos estándar que tenía antes eran incómodos y difíciles de manejar.

La nueva mano biónica ha cambiado todo eso, según Karin y un equipo de investigadores suecos, australianos, italianos y estadounidenses que la desarrollaron.

Después del procedimiento de fijación, la intensidad del dolor de miembro fantasma de Karin ha bajado de 5 a 3 en una escala de dolor de 10 puntos.

Y su dolor en el muñón, que una vez registró un 6, ahora ha desaparecido.

«Hoy necesito mucha menos medicación», dijo Karin, agregando que también ha ganado «mucho mejor control sobre mi prótesis».

El pobre control es uno de los principales problemas con los dispositivos protésicos estándar, dijo el líder del estudio, Max Ortiz-Catalan. Él es director del Centro de Biónica e Investigación del Dolor en Mölndal, Suecia, y jefe de investigación en prótesis neurales con el Instituto de Biónica en el Hospital St. Vincent en Melbourne, Australia.

«Existen varias prótesis sofisticadas, pero los pacientes luchan por controlar todas sus funciones de una manera confiable e intuitiva», señaló Ortiz-Catalan.

Añadió que tales dispositivos suelen ser incómodos y/o dolorosos «porque normalmente se unen al miembro residual usando un casquillo que comprime fuertemente la piel».

Para abordar estas desventajas, los investigadores se propusieron probar el potencial de un nuevo dispositivo de mano robótica desarrollado por Prensilia, una empresa de robótica italiana.

Apodada «Mia Hand», el dispositivo fue diseñado para dar a los pacientes la capacidad de ejecutar hasta el 80 % de las actividades cotidianas habituales, dijo la compañía.

También está destinado a ser estéticamente personalizable, para ayudar a aliviar parte del estigma que las personas con extremidades artificiales a menudo enfrentan.

La tecnología hace que Mia Hand sea una verdadera maravilla.

«Está conectado directamente al esqueleto, utilizando implantes oseointegrados», dijo Ortiz-Catalan.

Con el tiempo, el tejido óseo envuelve el titanio en el dispositivo protésico, lo que resulta en un fuerte vínculo entre el cuerpo y el biónico.

Esos implantes, agregó Ortiz-Catalan, «también sirven como una vía de comunicación entre la prótesis y los electrodos implantados en nervios y músculos».

Los electrodos recopilan información sobre el control nervioso localizado. Esa información se transmite externamente a una computadora, que utiliza software de inteligencia artificial para guiar el uso de la mano.

La mano también está equipada con sensores que crean retroalimentación sensorial entre los propios nervios del paciente y cualquier objeto con el que la mano biónica interactúe.

La idea es fusionar el sistema nervioso del paciente con la electrónica protésica, con el objetivo de reducir el dolor y mejorar el control.

La extremidad biónica también está destinada a ser fácil de usar. Desde que adquirió su nueva mano, Karin ha podido retirarla fácil e independientemente a la hora de acostarse.

Sin embargo, ella es solo la primera paciente que trabaja con «este nuevo concepto de una mano biónica altamente integrada», señaló Ortiz-Catalan. La investigación y el desarrollo continúan.

«No estamos cerca de la función de un miembro biológico», dijo.

Sin embargo, el uso cómodo y efectivo de la prótesis de Karin en las actividades diarias «es un testimonio prometedor de las capacidades potencialmente transformadoras de esta nueva tecnología para las personas que enfrentan la pérdida de extremidades», dijo Ortiz-Catalan.

Referencia

Ortiz-Catalan M, Zbinden J, Millenaar J, D’Accolti D, Controzzi M, Clemente F, et al. A highly integrated bionic hand with neural control and feedback for use in daily life. Sci Robot [Internet]. 2023[citado 13 nov 2023]; 8(83).  DOI:10.1126/scirobotics.adf7360

14 noviembre 2023 | Fuente: Sant’Anna| Instituto de BioRobotica

Recuperar todos los sentidos es uno de los grandes anhelos de las personas que pierden extremidad. Un hecho que se agudiza más en el caso de las manos. Sentir más allá del simple toque, lograr esa transmisión de sensaciones del roce de una mano con otra: un tacto biónico. «Es como tener una conexión con alguien. A mí me gustaría sentir las manos de mis dos hijos cuando voy por la calle con ellos, cogiéndoles de la mano. Eso sería bonito».

Roberto Renda es una amputado de Roma (Italia). Hace poco participó en un estudio para probar los efectos de la retroalimentación de temperatura directamente en la piel de su brazo residual. Él es uno de los 17 pacientes que han sentido cómo su mano fantasma experimentaba los cambios de temperatura gracias a la nueva tecnología de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL).

«Lo que realmente me impresionó fue cuando Francesco [primer autor del trabajo] se colocó el sensor dactilar en el brazo en lugar de los materiales. Podía sentir la temperatura de su brazo. Era la primera vez en 20 años que podía sentir el calor de otra persona con mi mano fantasma. Sentía como si alguien estuviera tocando la mano que me faltaba», explica Roberto.

La revista Science publica los resultados del trabajo de Francesco Iberite, Jonathan Muheim, Silvestro Micera y Solaiman Shokur que se han afanado en incorporar nuevos estímulos sensoriales a las prótesis para proporcionar un tacto más realista a los amputados, y cuyo último estudio se centra en la temperatura. Llevan trabajando desde 2014 en diferentes características que van sumando a las prestaciones de las prótesis. «Fue sorprendente ver la reacción de los participantes cuando nos colocamos el sensor en la piel durante los experimentos: para ellos la sensación de calor era vívida, real, y cuando se dieron cuenta de que lo que sentían era contacto con otra persona, la emoción se veía en sus ojos», subraya Iberite.

¿Cómo funciona la prótesis?

Si se coloca algo caliente o frío en el antebrazo de una persona intacta, ésta sentirá la temperatura del objeto localmente, directamente en su antebrazo. Pero en los amputados, esa sensación de temperatura en el brazo residual puede percibirse en la mano fantasma que les falta. Sobre esto, Shokur, neuroingeniero científico senior de la EPFL que codirigió el estudio, apunta que «resulta importante que las sensaciones térmicas fantasma son percibidas por el paciente como similares a las experimentadas por su mano intacta».

Al proporcionar información sobre la temperatura de forma no invasiva, mediante electrodos térmicos (también conocidos como termodos) colocados sobre la piel del brazo residual, los amputados afirman sentir la temperatura en su miembro fantasma. Pueden experimentar si un objeto está frío o caliente y distinguir si tocan cobre, plástico o vidrio. Esta investigación es el resultado de una colaboración entre la EPFL, la Escuela de Estudios Avanzados Sant’Anna (SSSA) y el Centro Protesi Inail. La tecnología se probó con éxito en 17 de 27 pacientes.

«Cuando toco el muñón con la mano, siento un hormigueo en la mano que me falta, la mano fantasma. Pero sentir la variación de temperatura es otra cosa, algo importante… algo hermoso», apunta Francesca Rossi, paciente. La proyección de las sensaciones térmicas en el miembro fantasma ha llevado al desarrollo de una nueva tecnología biónica que dota a las prótesis de una retroalimentación térmica no invasiva que permite a los amputados discernir lo que están tocando.

Micera, de la Cátedra Fundación Bertarelli de Neuroingeniería Traslacional de la EPFL y profesor de la SSSA, recalca que «la retroalimentación de la temperatura es esencial para transmitir información que va más allá del tacto, conduce sentimientos de afecto. Somos seres sociales y el calor es una parte importante de ello».

¿Cómo es el actual prototipo: MiniTouch?

Para el estudio, Shokur y Micera desarrollaron el MiniTouch, un dispositivo que proporciona retroalimentación térmica y construido específicamente para su integración en dispositivos wearables como las prótesis. Ésta consiste en un sensor delgado y ponible que puede colocarse sobre el dedo protésico de una persona amputada. El sensor detecta información térmica sobre el objeto que se toca y, más concretamente, su conductividad térmica. Si el objeto es metálico, naturalmente conducirá más calor o frío que, por ejemplo, uno de plástico. Un termodo, que está en contacto con la piel del brazo residual del amputado, se calienta o enfría, transmitiendo al sensor dactilar el perfil de temperatura del objeto que se está tocando.

«Cuando presentamos la posibilidad de recuperar la sensación de temperatura en el miembro fantasma o de sentir el contacto con distintos materiales, obtuvimos muchas reacciones positivas. Y al final conseguimos reclutar a más de 25 voluntarios en menos de dos años», explica Federico Morosato, responsable de organizar el aspecto clínico de los ensayos en el Centro Protesi Inail.

Los científicos descubrieron que pequeñas zonas de piel del brazo residual se proyectan a partes específicas de la mano fantasma, como el pulgar o la punta del dedo índice. Como era de esperar, descubrieron que el mapeo de las sensaciones de temperatura entre el brazo residual y la totalidad de la mano fantasma proyectada es único para cada paciente.

«Nos centramos en las sensaciones térmicas porque creemos que es una de las claves para que la experiencia más realista: cada objeto que tocamos tiene una temperatura; si no la sentimos nos falta algo. Un aspecto muy interesante de nuestra técnica es su intuitividad: en poco en poco tiempo, incluso alguien totalmente novato en este tipo de estimulación eficazmente. Durante el experimento, los sujetos empezaron no sólo a distinguir objetos fríos y calientes, sino también a reconocer distintos materiales aprovechando sus diferencias de temperatura, lo que demuestra el potencial de este resultado», remacha Iberite.

Mayo 20/2023 (Diario Médico) – Tomado de Cirugía Ortopédica y Traumatología – Electrodos térmicos Copyright Junio 2018 Unidad Editorial Revistas, S.L.U.

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