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Prótesis de mano en la actualidad

Las prótesis son uno de esos inventos que engrandecen a los humanos como sociedad. Son dispositivos robóticos creados para mejorar la calidad de vida de las personas con amputaciones. De hecho, la prótesis de mano es el dispositivo para amputados con mayor demanda y de mayor complejidad ¿Por qué?

Las funciones principales de la mano son la prensión y el tacto. La prensión por si sola se puede conseguir relativamente fácil en una prótesis. Por el contrario, desarrollar una prótesis que sienta es un trabajo especializado de ingeniería, medicina y neurociencia.

Pero antes de seguir, debemos introducir una definición fundamental ¿qué es una prótesis? El diccionario médico la define así:

Sustitución de una parte del esqueleto o de un órgano por una pieza o implante especial, que reproduce más o menos exactamente lo que ha de sustituir. También se denomina de este modo a la pieza o implante artificial implantado en el organismo. || En ortopedia, aparato que sustituye una extremidad que falta o una parte de la extremidad

Ahora sí, es momento de entrar en materia y desglosar el tema empezando por los tipos de prótesis.

Tipos de prótesis de mano

Las prótesis de mano se pueden clasificar según el material, la funcionalidad, el mecanismo de actuación, la apariencia, el nivel de amputación o por el precio. Sin embargo, la taxonomía principal es el mecanismo de actuación de la prótesis.

Las prótesis mecánicas para mano son aquellas que tienen un sistema compacto de cables y poleas (a veces imperceptible) y poseen algún tipo de sujeción a la persona como un arnés alrededor del hombro y del brazo. Estas prótesis mecánicas, por lo general, solo tienen la funcionalidad de agarre de objetos grandes y redondos por su falta de precisión.

Las prótesis neumáticas son dispositivos médicos creados para casos específicos. No se construyen prótesis para pacientes con amputación basadas en algún fluido comprimido debido a la robustez del sistema. Las excepciones se dan en los laboratorios o centros de rehabilitación, donde el circuito neumático no es soportado por el paciente.

Por otro lado, tenemos las prótesis con actuadores eléctricos como motores o servomotores. En estas, los actuadores entran en funcionamiento por medio de botones pulsadores o servocontroles. La desventaja de este tipo de prótesis es el mantenimiento y la baja tolerancia a la humedad.

Las prótesis para mano mioeléctricas

A la anterior clasificación, le hace falta el tipo de prótesis funcional en la cotidianidad, las prótesis con actuación híbrida. Estas manos robóticas combinan la electricidad con la acción del cuerpo. De esta rama se crean las conocidas prótesis de mano mioeléctricas.

El termino mioeléctrico hace referencia a las propiedades electromotrices de los músculos. Si aun no lo sabes, nuestros movimientos se generan gracias a pequeños pulsos eléctricos. Nuestro tacto es un circuito de pulsos eléctricos que va desde la parte externa (la piel) hasta nuestro cerebro (corteza somatosensorial)

Debido a lo anterior, las prótesis de mano robóticas basan su funcionamiento en las señales eléctricas de los músculos. Estas señales son conocidas como señales electromiográficas (EMG). Dichas señales se pueden captar cuando se produce la contracción o relajación de un músculo.

Las prótesis mioeléctricas tienen una mejor precisión en cuanto al agarre de objetos y la naturalidad del movimiento. Asimismo, su mayor ventaja es que funcionan con la intención de movimiento del paciente. Basta con pensar en querer agarrar un objeto para que nuestro cerebro envíe la señal a la prótesis. Si quieres saber más sobre su funcionamiento, entra acá.

De hecho, las prótesis mioeléctricas son las más cercanas a emular el tacto humano. Como es el caso de la prótesis Luke Arm creada por DARPA y Dean Kamen. La mano robótica replica el sentido del tacto y los pacientes que la probaron cuentan que podían reconocer lo que tocaban aun con los ojos cerrados.

Prótesis de Mano
La prótesis de mano Luke Arm

¿Cómo va el desarrollo tecnológico de las prótesis?

Según las estimaciones mundiales las amputaciones totales y/o parciales de las extremidades superiores varían de 4-5 por 10.000 a 1 por 100 nacidos vivos. Lo que indica una cantidad significante de personas que pueden mejorar su calidad de vida mediante el uso de las prótesis.

Evidentemente, en los últimos años ha aumentado el interés por parte del sector privado así como del sector público en la inversión de capital en investigación y desarrollo de prótesis de mano y en general, de prótesis para todas las extremidades.

En la actualidad, desarrolladores e investigadores se enfocan en replicar a la perfección el sentido del tacto, lo que se conoce como la revolución de las prótesis. Para conseguir este objetivo se tienen que superar grandes desafíos como el tipo de material a usar, el tratamiento de las señales y la forma óptima de procesar estas señales.

En cuanto a la asequibilidad, la impresión 3D es una potente herramienta para la creación de prótesis de bajo costo y de rápida creación. De hecho, en estos últimos años el modelo de impresión de prótesis 3D en casa ha ido creciendo. Solo se necesita de una impresora 3D y unos planos para obtener una prótesis de características básicas.

Ahora bien, en el momento existe una variedad de prótesis funcionales pero que no van más allá del laboratorio y las que ya están a la venta, llegan a tener unos costos elevados ¿a qué se debe?

Resulta que antes de que una prótesis entre al mercado debe obtener la aprobación de la entidad encargada de velar por la salud pública. Es decir, obtener una certificación de la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos). Por lo que fabricantes y desarrolladores deben garantizar la seguridad y efectividad del dispositivo antes de poder ser distribuida.

Protesis robóticas actuales

Gracias al creciente interés en el desarrollo de manos protésicas, se evidencia el crecimiento tecnológico en estos dispositivos. Por ejemplo, en el pasado CES 2020 se presentó la prótesis robótica de mano de BrainCo. Esta prótesis funciona con una diadema que capta las ondas cerebrales. De acuerdo con BrainCo, la prótesis esta a la espera de su licencia de distribución y tendrá un precio de $10.000 USD.

Prótesis de mano
Prótesis ganadora en el CES 2020 (Fuente: BrainCo)

Por otro lado, una de las prótesis más sorprendentes de cara a este 2020, es la mano robótica desarrollada por ingenieros de la Universidad de Warwick. La mano denominada ImpactHand por sus creadores se construye en tan solo 10 horas con una impresora 3D.

Prótesis de mano Impact Hand
ImpactHand, una prótesis creada en 10 horas

La mano biónica Impact Hand funciona con la tecnología de tinta conductiva. Un material que se adhiere fácilmente a la prótesis y conduce la electricidad por medio de la tinta, sin necesidad de cables. Por el momento, la prótesis solo tiene el movimiento de cierre con pulgar para agarrar objetos.

La prótesis de mano Detop
La mano robótica DeTop puede sentir

Una más, es la prótesis de mano del proyecto DeTop que está desarrollada para que el paciente vuelva a sentir. La prótesis transradial se adhiere al paciente por el método de osteointegración, en el cual, la prótesis se conecta directamente al hueso y por ende, a las terminaciones nerviosas residuales del antebrazo.

Cabe señalar que la osteointegración permite la captación de señales más eficiente. De esta forma, la mano biónica tiene un funcionamiento más fluido y preciso.

Por último, la prótesis que se ha llevado los méritos, es la ya mencionada Luke Arm distribuida por Mobius Bionics. Aunque la prótesis es de brazo completo, existe la posibilidad de adquirir solo la mano robótica. Esta prótesis funciona con la intención del movimiento y es capaz de reconocer los objetos por su dureza, rugosidad y hasta temperatura.

Precio de las prótesis de mano

Sin lugar a dudas, el precio es un factor que separa a una persona amputada de las manos biónicas. Una prótesis de mano en impresión 3D, netamente mecánica y limitada al cierre y apertura de la mano, puede tener un costo de alrededor de $2000 a $5000 USD.

En el caso de prótesis más avanzadas, el precio está en el rango de los $20000 a $60.000 USD dependiendo de la funcionalidad, materiales y estética de la prótesis. Una prótesis como la de BrainCo cuesta $10.000 USD, un precio bajo gracias a la impresión 3D.

Eventualmente, el precio de las prótesis de mano se espera que decrezca y que la funcionalidad aumente. No obstante, esto depende del rumbo que tomen las investigaciones y la aceptación de los pacientes.

Hace un tiempo se creaban prótesis (y aun se siguen creando) con apariencia humana, prácticamente imposibles de diferenciar a primer vistazo. Hoy en día, las prótesis de colores, personalizables, con motivos tienen una buena acogida, principalmente en niños y adolescentes.

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