Prótesis inteligentes

Resumen

La definición de una "prótesis inteligente" entonces seria aquella prolongación artificial que se asemeja a la anatomía humana y cumple en la medida la función del miembro perdido de manera autónoma y eficiente, utilizando mecanismos tecnológicos. Al llegar a los años siguientes de 1900 en adelante se realizaron nuevas innovaciones en cuanto a las prótesis las cuales se referían a los nuevos mecanismos y diseños que proporcionaron la base para el inicio de las prótesis inteligentes. Toda prótesis artificial necesita una fuente de energía de donde tomar su fuerza, un sistema de transmisión de esta fuerza; un sistema de mando o acción y un dispositivo prensor. Y podemos clasificarlas en 4 fuerzas que son Prótesis Mecánicas, Prótesis. Eléctricas, Prótesis neumáticas, Prótesis mioelectricas o hibridas. Existen tres tipos principales de materiales: Materiales con memoria de forma, Materiales electro y magneto activo y Materiales foto y cromo activos

Introducción

En la actualidad la medicina es un campo muy extenso, el cual avanza a pasos agigantados, es decir se actualiza continuamente con el fin de alcanzar más y mejores beneficios para los pacientes. Se han logrado avances significativos con el único fin de conseguir una vida digna y con calidad de los pacientes.

Sin embargo así como avanza el campo de la medicina también avanzan los problemas de salud en nuestra sociedad, y esto a su vez demanda que cada área del campo medico se especialice aún más. Un ejemplo claro de esto es la perdida de algún miembro del cuerpo humano, lo cual suele ocurrir constantemente ya sea por algún traumatismo o por consecuencias de ciertas enfermedades, al perder un miembro es necesario la reposición de este, pero no solo una simple reposición, sino una que se asemeje en la medida posible a la realidad humana, es decir que su anotomía se asemeje y sobre todo que cumpla le función de dicho miembro perdido, con el fin de que los pacientes con este tipo de problemas tengan opciones para tener una vida digna.

Ya existen investigaciones sobre la reposición de miembros perdidos, estas reposiciones se llaman" prótesis", pero como en todo campo se inició desde lo más simple hasta llegar a lo más complejo. Entonces desde la primera prótesis se ha ido modificando para que dichas prótesis se adapten a las necesidades de los pacientes. Y de dichas modificaciones se han llegado a las llamadas "prótesis inteligentes", que son lo último que se conoce de las reposiciones de algún miembro .Sin embargo las investigaciones de dichas prótesis siguen ,pues se busca alcanzar el mayor grado de satisfacción de los seres humanos con estos problemas. De ahí que nace el interés de abundar más sobre el tema de prótesis inteligentes, de hacer una investigación en busca de fuentes de información fidedignas con respaldos científico; que nos muestren las investigaciones que se han realizado y los resultados que se han obtenido, pero sobre todo en que consiste el proceso de crear prótesis inteligentes y si se han logrado los objetivos con estas.

Este proyecto pretende presentar los aspectos más significativos de este tema, abordar desde sus inicios hasta nuestros días, saber cómo es que se ha logrado estas prótesis, cuáles son sus diseños, los diferentes tipos que existen, los materiales que se emplean y los resultados que se han obtenido; además de analizar las ventajas y desventajas de dicho tema.

Definición

La palabra prótesis proviene del griego: pros (p???) 'por añadidura', 'hacia' thé-sis (??s??) 'disposición'[1]El diccionario de La Real Academia Española adopta como definición: Procedimiento mediante el cual se repara artificialmente la falta de un órgano o parte de él.[2] A partir de estas definiciones podemos decir que una prótesis es una prolongación anatómicamente artificial de alguna parte del cuerpo que se ha perdido por diversas razones. La definición de una "prótesis inteligente" entonces seria aquella prolongación artificial que se asemeja a la anatomía humana y cumple en la medida la función del miembro perdido de manera autónoma y eficiente, utilizando mecanismos tecnológicos.

Antecedentes históricos

El uso de las prótesis no es un hecho estrictamente reciente, pues se tienen datos de que las antiguas civilizaciones ya hacían uso de estas, sin embargo eran prótesis muy simples y no satisfacían del todo a las necesidades humanas. Al pasar de los años, es decir al transcurso de la historia, como todo cambia, las prótesis fueron modificándose cada vez más, se hicieron nuevos diseños, se utilizaron nuevos materiales y se empleó cada vez más las nuevas tecnologías que conforme al paso de los años iban surgiendo.

En el año 2000 a. C. se tiene el dato registrado que surgió la primera prótesis, esta fue encontrada en una momia en el antiguo Egipto, era de una extremidad superior y estaba fijada al antebrazo por técnicas medievales. Durante bastantes años no se tienen datos registrados sé que la primera prótesis de los egipcios haya tenido cambios significativos.

Conforme las civilizaciones avanzaban también avanzaban las prótesis, cuando hablamos de que apareció un material muy valioso para el auge de ciertas civilizaciones, nos referimos al hierro un material potente, el cual sirvo para grandes construcciones, y en construcciones también se involucran las prótesis. Con el descubrimiento del hierro, el ser humano logro construir por primera vez manos más resistentes y que se adaptaran a las necesidades de aquellos años que esencialmente eran trabajos pesados.

218-202 a. C. se tiene el registro de la primera mano de hierro, de un caso específicos el del general romano Marcus Sergius quien fabricó una mano de hierro para él, durante la Segunda Guerra Púnica, la cual la utilizo para portar su espada.

Pasaron varios años hasta que se volvió a innovar la prótesis y fue en el año 1400 d.C que se fabricó la mano de alt-Ruppin construida también en hierro, pero esta mostraba mejoras esencialmente técnicas significativas constaba de un pulgar rígido y dedos que se lograban flexionar poco los cuales eran flexionados pasivamente,. De aquí se derivan más diseños de prótesis realizadas con hierro pero que siguen el modelo de Alt-Ruppin.

En 1600 d.C el médico militar francés Ambroise creo el llamado "Le petit Loraine" que fue el primer brazo artificial móvil al nivel de codo, los dedos podían abrirse o cerrarse presionando, además de que constaba de una palanca, por medio de la cual, el brazo podía realizar la flexión o extensión a nivel de codo. A este médico también dio un nuevo giro a la utilización de materiales para el diseño de prótesis de miembro superior, ya que lanzó la primera mano estética de cuero.

En 1800 El alemán Peter Beil diseño la mano que cumple con el cierre y la apertura de los dedos pero, es controlada por los movimientos del tronco y hombro contra lateral, dando origen a las prótesis autopropulsadas

Más tarde el Conde Beafort dio a conocer un brazo con flexión del codo activado al presionar una palanca contra el tórax. La mano constaba de un pulgar móvil utilizando un gancho dividido sagitalmente, parecido a los actuales ganchos Hook.

Diseño de prótesis en el siglo XX

Al llegar a los años siguientes de 1900 en adelante se realizaron nuevas innovaciones en cuanto a las prótesis las cuales se referían a los nuevos mecanismos y diseños que proporcionaron la base para el inicio de las prótesis inteligentes.

Médico francés Gripoulleau realizó diferentes accesorios que podían ser usados como unidad terminal, tales como anillos, ganchos y diversos instrumentos metálicos, que brindaban la capacidad de realizar trabajo de fuerza o de precisión. En 1912 Dorrance en Estados Unidos desarrolló el Hook, que es una unidad terminal que permite abrir activamente, mediante movimientos de la cintura escapular, además se cierra pasivamente por la acción de un tirante de goma. En ese mismo año en Alemania fue desarrollado el gancho Fischer cuya ventaja principal era que poseía una mayor potencia y diversidad en los tipos de prensión y sujeción de los objetos.

Sistemas protésicos

Lo que hace que una prótesis normal pase a clasificarse a una "prótesis inteligente" el mecanismo que utiliza y el material. En este apartado abordaremos los mecanismos de acción. Empezaremos por clasificar a las prótesis inteligentes, existen en general cuatro criterios por los cuales podemos clasificarlas.

1. Función: Depende de la localización en donde se desee remplazar, se subdividen en 2 tipos. Órganos: Son altamente especializadas e internas. Motoras: corresponden a las extremidades de cuerpo, ya sea del miembro superior como brazo y mano; o del miembro inferior como pierna o pie, cuyas funciones principales son el movimiento.

2. Acción: se refiere al tipo de energía que requieren para realizar su acción, es decir su movimiento. Pasivas: si no requieren una fuente externa compleja de energía, solo la mecánica o simple, como lo sería el empleo de resortes. Activas: son aquellas que requieren una fuente externa o más compleja de energía como un motor especializado.

3. Modo de control: se refiere al tipo de impulso por el cual son accionadas. Reprogramada: son aquellas cuyo accionamiento es por comandos o interruptores previamente realizados. Control de voluntad: son los que su medio de acción está dado por sensaciones humanas al momento, es decir por voluntad biológica.

4. realimentación: si crean en el individuo sensaciones o no.

Realimentación sensorial: dan al individuo una o varias sensaciones específicas, como el frio o el calor.

Sin realimentación sensorial: no proporcionan al individuo sensaciones de n ningún tipo.

Toda prótesis artificial necesita una fuente de energía de donde tomar su fuerza, un sistema de transmisión de esta fuerza; un sistema de mando o acción y un dispositivo prensor. Y podemos clasificarlas en 4 fuerzas.

Prótesis Mecánicas

El funcionamiento se encuentra basado en una liga para su abertura o cierre, y esto se lleva a cabo solo cuando existe una relajación del músculo, pero con este tipo de acción solo se pueden tomar objetos con características pequeñas y rugosas.

Prótesis. Eléctricas

Utilizan motores eléctricos en los dispositivos con una batería recargable. Sin embargo el precio de adquisición es elevado.

Prótesis neumáticas

Estas prótesis utilizan como fuente principal el ácido carbónico comprimido, ya que proporciona una gran cantidad de energía, pero a pesar de ser tan buena fuente de energía tenia repercusiones en la utilización de otros materiales, y esto limitaba la composición de la prótesis , por lo que no es muy utilizado actualmente.

Prótesis mioelectricas o hibridas.

Combinan la acción del cuerpo con el accionamiento por electricidad.es el más usado en la actualidad por presentar menor cantidad de inconvenientes.

Empleo de materiales inteligentes en las prótesis

En la actualidad el término "inteligente "es usado para referirse a una serie de materiales que poseen ciertas características se utiliza como una definición para calificar y describir una serie de materiales que presentan la capacidad de cambiar sus propiedades físicas en presencia de un estímulo.

Existen tres tipos principales de materiales:

Materiales con memoria de forma

Los principales son: Polímeros con memoria de forma: SMP, Veriflex, Cerámicos con memoria de forma y Aleaciones con memoria de forma ferromagnética

Materiales electro y magneto activo

Existen dos tipos de materiales: Materiales electro y magneto restrictivos

Materiales foto y cromo activos

Existe una gran variedad, pero los más utilizados son:

Fluorescentes

Foto cromática

Termo cromático

Electro cromático

Resultados de las investigaciones

A través de las investigaciones realizadas a lo largo de años han dado como resultado grandes avances, tanto en diseño como en tecnología, es decir se ha innovado tanto los materiales como los mecanismos de acción. Gracias a las realización de dichas investigaciones se ha logrado conocer cada vez más como debería ser el funcionamiento ideal de una prótesis para que pueda llamarse inteligente, se han notado las deficiencias que aún se tienen en sistema de elaboración. Estas investigaciones nos llevan a abundar y profundizarse cada vez más y más en la invención de nuevas formas de accionamiento, y el descubrimiento de la utilización de materiales que tengan características cada vez más eficientes para el uso en las prótesis .Sin embargo aún falta mucho por indagar en cuanto a estas prótesis inteligentes, ya que aún falta demasiado para acercarnos a la similitud humana.

En la última década se han incrementado las inversiones para investigaciones de este campo .Actualmente los planes el plan estratégico más importante para el desarrollo de prótesis robóticas es posiblemente el iniciado por la DARPA en EU que ha invertido al menos $71.2 millones de dólares en un programa que para el desarrollo de prótesis robóticas.

VENTAJAS

Reparar el daño anatómico del miembro perdido

Tener una vida con una mejor calidad

Que las prótesis tengan la mayor similitud posible a la anatomía

Con la implementación de materiales inteligentes se logró obtener una mayor y mejor función

Mejorar la estética de la reposición del miembro.

Se tiene una mayor confianza en el uso de estas prótesis por su mecanismo de acción

Se tiene una mayor comodidad en su uso.

DESVENTAJAS

No existen demasiadas investigaciones sobre este campo de prótesis inteligentes

Las innovaciones son reservadas y localizadas, es decir solo cierta población tiene acceso a ellas, y solo en ciertos sitios del país específicos.

No son de fácil acceso, en el sector salud no se tiene la viabilidad para obtenerla.

Son de alto costo, por la complejidad de su sistema.

No existen en todos los hospitales

Conclusión

Las prótesis inteligentes han sido investigadas a lo largo de las décadas, y han dado como resultado nuevas innovaciones que han hecho realmente grandes avances. Se han innovado de diferente manera, desde los materiales que se utilizan para su fabricación, hasta nuevas maneras de llevar a cabo su acción. En cuanto a la activación de su acción los nuevos tipos de accionamiento han hecho posible que las funciones se asemejen cada vez más a la función natural del miembro faltante. En relación a los materiales podemos decir que han servido en gran manera en diferentes aspectos, ya que gracias a ellos se ha logrado adaptar cada vez mejor las fuentes de energía, se ha logrado mejorar la calidad de la sensibilización y también la estética de las prótesis. Pero a pesar de todas estas investigaciones y sus asombrosos resultados debemos estar conscientes de que todavía falta mucho por realizar en este campo, puesto que aún se tienes ciertas deficiencias. Otro aspecto relevante de este tema es que las investigaciones son con un alto costo y que en muchas ocasiones no son subsidiadas por el gobierno, y por ende la obtención de estas es difícil y con costo elevado. Entonces el camino que nos queda por recorrer es bastante largo, ya que las investigaciones actuales son muy buenas pero aún no son suficientes para generar prótesis totalmente perfectas a la anatomía y fisiología humana, ni accesibles a un costo no tan elevado.

Referencias

Dorador J. Ríos Flores I. Mendoza A. (Enero 2014) Robótica y prótesis inteligentes. Revista digital universitaria, Vol. 6 Núm. 1.pp. 1-15, 1067-6079 ed. UNAM .México: SSN

• Puglisi L y Moreno H. (2007) Prótesis Robóticas de Universidad Politécnica de Madrid. Madrid

• Loaiza L.A y Arzola N. (Octubre 2011) Evolución y tendencia del desarrollo de la prótesis de mano. Editorial Dyna. pp.191. Colombia.ISSN 0012-7353

Autor:

Andrea Romero

[1] Diccionario médico-biológico, histórico y etimológico,

[2] Diccionario de la Real Academia Española,