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La amputación de una mano deriva en una discapacidad que afecta a casi tres millones de personas en todo el mundo. Para reducir el impacto de este hecho traumático en su calidad de vida, las personas amputadas pueden emplear un brazo ortopédico.
No obstante, la utilidad de estas prótesis está condicionada por los niveles de sensibilidad y destreza reales que pueden ofrecer, y la mayoría de los modelos disponibles en el mercado carecen de los dos. Por lo tanto, muchas personas amputadas las rechazan debido a su falta de retroalimentación sensorial y al volumen de trabajo cognitivo necesario para usarlas.
Esto podría cambiar muy pronto gracias al proyecto BIREHAB, que está desarrollando varias herramientas innovadoras para evaluar la actividad neuronal y muscular de manos protésicas biónicas de última generación.
«Para que una extremidad parezca natural, necesitamos poder controlarla, pero también recibir y procesar toda la información del mundo exterior», comenta Fiorenzo Artoni, coordinador del proyecto BIREHAB y exbecario Marie Skłodowska-Curie en la Escuela Politécnica Federal de Lausana.
Artoni desarrolló herramientas que permiten evaluar la «naturalidad» de la retroalimentación sensorial táctil de una mano protésica mediante la combinación del control natural y la retroalimentación sensorial. Esta información se puede emplear para mejorar el control de las prótesis de mano y, en último lugar, para ayudar a que el paciente «sienta» como si tuviera una mano real.
Estudio de la estimulación
El primer objetivo del proyecto consistió en sentar las bases para la creación de una prótesis resistente y controlada por mioelectricidad que pudiera determinar cómo percibe el paciente los estímulos táctiles. Artoni diseñó así una serie de pruebas de electroencefalografía para evaluar la actividad eléctrica del encéfalo.
A continuación, Artoni estudió la capacidad de la prótesis para responder de manera natural a los estímulos. Para ello, realizó un experimento en el que personas amputadas y no amputadas recibían pequeños estímulos eléctricos en el antebrazo. Esto le permitió examinar si el estímulo eléctrico provocaba una sensación de hormigueo en la mano protésica y, al observar la actividad encefálica de las personas amputadas, comprobar si su respuesta era similar a la que se producía con una mano real en personas sanas.
Artoni explica: «Los resultados revelaron diferencias evidentes entre la estimulación del antebrazo que se percibe solo en el antebrazo y la estimulación del antebrazo que se percibe en una mano protésica. Curiosamente, los correlatos neurales fueron increíblemente similares a los obtenidos en personas no amputadas con la estimulación táctil real, que administramos a través de rejillas deslizantes colocadas bajo sus dedos».
Una forma mejor de medir la actividad muscular
Pero existe otra cara de la moneda. Una prótesis mioeléctrica tiene que ser controlada mediante señales eléctricas generadas por los propios músculos de la persona amputada de la forma más natural posible. Sin embargo, esto requiere registrar y analizar, en tiempo real, la actividad muscular residual generada en el antebrazo y enviar señales de control a la prótesis de manera conforme a la intención de la persona.
Los principales problemas relacionados con esta circunstancia son los largos tiempos de configuración y la dificultad de localizar con suficiente precisión los músculos del antebrazo para implantar correctamente los sensores. «Una posible solución consiste en cubrir con sensores todo el antebrazo», comenta Artoni. «Pero, ¿cuál es número óptimo de sensores necesarios para lograr un buen rendimiento de descodificación y reducir a la vez la complejidad del “hardware”?»
Para averiguarlo, Artoni examinó cómo afectaba el número variable de canales a la calidad de la descodificación de los gestos de las manos. «Según esto, desarrollé una manga de electromiografía que reduce considerablemente los tiempos de registro y configuración, así como la necesidad de localizar individualmente cada músculo», agrega Artoni.
Una oportunidad increíble de crecimiento
Gracias al éxito de estos experimentos, Artoni trata actualmente de patentar las tecnologías de «hardware» y «software» de BIREHAB. Además ha sido coautor de quince artículos publicados en varias revistas científicas y ha impartido charlas en diferentes simposios y talleres.
Artoni concluye: «La beca Marie Skłodowska-Curie constituye ciertamente una oportunidad increíble para crecer y desarrollarse profesionalmente. He recibido comentarios muy positivos sobre mi trabajo y esta experiencia investigadora fue sumamente gratificante y enriquecedora».