Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado una nueva rodilla biónica que puede ayudar a las personas con amputaciones por encima de la rodilla a caminar más rápido, subir escaleras y evitar obstáculos con mayor facilidad que con una prótesis tradicional.
A diferencia de las prótesis en las que el muñón se coloca dentro de un encaje, el nuevo sistema se integra directamente con el tejido muscular y óseo del usuario, lo que ofrece al usuario más seguridad y mayor control del movimiento.
Además, los participantes del estudio clínico que probaron las prótesis dijeron que sentían la rodilla como parte de su propio cuerpo, lo que no es usual en las personas con amputaciones por encima de esta articulación.
«Una prótesis integrada en el tejido, anclada al hueso y controlada directamente por el sistema nervioso, no es simplemente un dispositivo inerte y separado, sino más bien un sistema cuidadosamente integrado en la fisiología humana, que ofrece un mayor nivel de encarnación protésica», defiende Hugh Herr, codirector del Centro K. Lisa Yang para la Biónica del MIT y autor principal del nuevo estudio.
Los detalles del estudio clínico se han publicado este jueves en Science.
En una amputación tradicional, la relación entre los pares de músculos que se estiran y contraen se ve afectada, y eso dificulta el trabajo del sistema nervioso, que no detecta la posición ni la velocidad de contracción muscular.
Retroalimentación sensorial
Con el nuevo enfoque quirúrgico desarrollado por Herr y su equipo, el interfaz mioneuronal agonista-antagonista (AMI), los pares de músculos se vuelven a conectar durante la cirugía y siguen comunicándose entre sí.
Esta retroalimentación sensorial ayuda al usuario de la prótesis a decidir cómo mover la extremidad y genera señales eléctricas que pueden utilizarse para controlar la prótesis.
En un estudio de 2024, los investigadores demostraron que las personas con amputaciones por debajo de la rodilla que se sometieron a la cirugía AMI caminaban más rápido y sorteaban obstáculos de forma mucho más natural que las personas con amputaciones tradicionales por debajo de la rodilla.
En el nuevo estudio, los investigadores ampliaron el enfoque para atender mejor a las personas con amputaciones por encima de la rodilla.
Para ello, insertaron una varilla de titanio en el hueso femoral residual en el lugar de la amputación, un implante que permite un mejor control mecánico y una mayor capacidad de carga que una prótesis tradicional.
Además, el implante contiene 16 cables que recogen información de los electrodos situados en los músculos AMI dentro del cuerpo, lo que permite una transducción más precisa de las señales procedentes de los músculos.
«Todas las piezas funcionan conjuntamente para mejorar la entrada y salida de información del cuerpo y mejorar la interfaz mecánica con el dispositivo»
Este sistema integrado en el hueso, conocido como e-OPRA, transmite las señales AMI a un nuevo controlador robótico desarrollado específicamente para este estudio. El controlador utiliza esta información para calcular el par necesario para mover la prótesis de la forma que el usuario desea. «Todas las piezas funcionan conjuntamente para mejorar la entrada y salida de información del cuerpo y mejorar la interfaz mecánica con el dispositivo», afirma Tony Shu, investigador del MIT y autor principal del estudio.
«Estamos cargando directamente el esqueleto, que es la parte del cuerpo que se supone que debe cargarse, en lugar de utilizar encajes, que son incómodos y pueden provocar frecuentes infecciones cutáneas».
En el estudio, dos sujetos recibieron el sistema combinado AMI y e-OPRA, conocido como prótesis mecanoneural osteointegrada (OMP) y se compararon con ocho que se sometieron a la cirugía AMI pero no al implante e-OPRA, y siete usuarios que no tenían ni AMI ni e-OPRA.
Mejores resultados
Todos los sujetos usaron por turnos una prótesis de rodilla motorizada experimental desarrollada por el laboratorio.
El equipo midió la capacidad de los participantes para realizar varios tipos de tareas, como doblar la rodilla hasta un ángulo determinado, subir escaleras y sortear obstáculos.
En la mayoría de estas tareas, los usuarios con el sistema OMP obtuvieron mejores resultados que los sujetos que se habían sometido a la cirugía AMI pero no al implante e-OPRA, y mucho mejores que los usuarios de prótesis tradicionales.
Además, a medida que avanzaba el estudio, los dos participantes con la OMP declararon que sentían como si la prótesis fuera parte de su cuerpo.
El procedimiento AMI se realiza ahora de forma rutinaria en pacientes con amputaciones por debajo de la rodilla en el Brigham and Women’s Hospital, y Herr espera que pronto se convierta también en el estándar para las amputaciones por encima de la rodilla.
El sistema OMP combinado necesitará ensayos clínicos más amplios para recibir la aprobación de la FDA para su uso comercial, lo que Herr espera que pueda llevar unos cinco años.
