Las innovaciones quirúrgicas y de ingeniería permiten un control sin precedentes de cada dedo de una mano biónica

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Las prótesis son la solución más común para reemplazar una extremidad perdida. Sin embargo, son difíciles de controlar y, a menudo, poco fiables con sólo un par de movimientos disponibles. Los músculos remanentes del muñón son la fuente de control preferida para las manos biónicas. Esto se debe a que los pacientes pueden contraer los músculos a voluntad y la actividad eléctrica generada por las contracciones se puede utilizar para indicarle a la mano protésica qué hacer, por ejemplo, abrir o cerrar. Un problema importante en niveles de amputación más altos, como por encima del codo, es que no quedan muchos músculos para controlar las numerosas articulaciones robóticas necesarias para restaurar verdaderamente la función de un brazo y una mano.

Un equipo multidisciplinario de cirujanos e ingenieros ha solucionado este problema reconfigurando el muñón e integrando sensores y un implante esquelético para conectar con una prótesis eléctrica y mecánicamente. Al diseccionar los nervios periféricos y redistribuirlos a nuevos objetivos musculares utilizados como amplificadores biológicos, la prótesis biónica ahora puede acceder a mucha más información para que el usuario pueda controlar muchas articulaciones robóticas a voluntad (vídeo: youtu.be/h1N-vKku0hg).

La investigación fue dirigida por el profesor Max Ortiz Catalan, director fundador del Centro de Investigación sobre Biónica y Dolor (CBPR) en Suecia, jefe de investigación de prótesis neuronales en el Instituto de Biónica en Australia y profesor de Biónica en la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia.

“En este artículo, mostramos que reconectar los nervios a diferentes objetivos musculares de manera distribuida y concurrente no sólo es posible sino que también conduce a un mejor control protésico. Una característica clave de nuestro trabajo es que tenemos la posibilidad de implementar clínicamente procedimientos quirúrgicos más refinados e incrustar sensores en las construcciones neuromusculares en el momento de la cirugía, que luego conectamos al sistema electrónico de la prótesis a través de una interfaz osteointegrada. Los algoritmos de IA se encargan del resto”.

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Las prótesis suelen estar unidas al cuerpo mediante un encaje que comprime el muñón provocando molestias y es mecánicamente inestable. Una alternativa a la fijación del encaje es utilizar un implante de titanio colocado dentro del hueso residual que queda fuertemente anclado; esto se conoce como osteointegración. Tal unión esquelética permite una conexión mecánica cómoda y más eficiente de la prótesis al cuerpo.

“Es gratificante ver que nuestra innovación quirúrgica y de ingeniería de vanguardia puede proporcionar un nivel tan alto de funcionalidad para una persona con un brazo amputado. Este logro se basa en más de 30 años de desarrollo gradual del concepto, en el que estoy orgulloso de haber contribuido”, comenta el Dr. Rickard Brånemark, investigador asociado del MIT, profesor asociado de la Universidad de Gotemburgo, director ejecutivo de Integrum, un destacado experto en osteointegración. para prótesis de extremidades, quienes realizaron la implantación de la interfaz.

La cirugía se llevó a cabo en el Hospital Universitario Sahlgrenska, Suecia, donde se encuentra CBPR. El procedimiento de reconstrucción neuromuscular fue realizado por el Dr. Paolo Sassu, quien también dirigió el primer trasplante de mano realizado en Escandinavia.

“El increíble viaje que hemos emprendido junto con los ingenieros biónicos de CBPR nos ha permitido combinar nuevas técnicas microquirúrgicas con electrodos implantados sofisticados que brindan control con un solo dedo de una prótesis de brazo, así como retroalimentación sensorial. Los pacientes que han sufrido una amputación de brazo ahora podrían ver un futuro mejor”, afirma el Dr. Sassu, que actualmente trabaja en el Instituto Ortopédico Rizzoli en Italia.

El artículo de Science Translational Medicine ilustra cómo los nervios transferidos se conectaron progresivamente a sus nuevos músculos anfitriones. Una vez que el proceso de inervación avanzó lo suficiente, los investigadores los conectaron a la prótesis para que el paciente pudiera controlar cada dedo de una mano protésica como si fuera suyo (video: https://youtu.be/3Zn6T3GlONY). Los investigadores también demostraron cómo responde el sistema en las actividades de la vida diaria (vídeo: https://youtu.be/yC24WRoGIe8) y actualmente están en el proceso de mejorar aún más la controlabilidad de la mano biónica.

Referencia: Zbinden J, Sassu P, Mastinu E, et al. Control mejorado de una prótesis mediante la creación quirúrgica de construcciones electroneuromusculares con electrodos implantados. Ciencia Transl Med. 2023;15(704):eabq3665. doi: 10.1126/scitranslmed.abq3665

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