Un brazo protésico realista

Las personas que han perdido un brazo tradicionalmente no han tenido muchas esperanzas de recuperar alguna vez una función significativa. Los brazos protésicos se han controlado de forma rudimentaria, transformando los movimientos residuales del hombro o las señales musculares en los comandos de movimiento más simples. Estos brazos artificiales no pueden hacer dos cosas a la vez, mucho menos tres o cuatro. Los amputados a menudo los arrojan al armario por pura frustración, algo molestos por el hecho de que los amputados de piernas tienen productos mucho mejores a su disposición.

Un brazo biónico: Después de someterse a un procedimiento quirúrgico novedoso, Claudia Mitchell puede controlar un brazo protésico de la misma manera que alguna vez controló su brazo real, realizando movimientos complejos como levantar objetos pequeños y dejarlos caer en una taza.

Pero la situación está comenzando a cambiar, gracias a un equipo dirigido por Todd Kuiken, director del Centro de Medicina Biónica del Instituto de Rehabilitación de Chicago. Kuiken ha desarrollado una técnica quirúrgica novedosa que, cuando se combina con brazos protésicos motorizados que ya están en el mercado y brazos biónicos experimentales desarrollados a través de un programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), ofrece a los amputados un notable grado de destreza. Claudia Mitchell, quien perdió su brazo en un accidente de motocicleta en 2004, recuerda ponerse una prótesis después de someterse al procedimiento de Kuiken y verlo funcionar por primera vez: no se podía borrar esa sonrisa de mi cara. Ahora puedo volver a planchar una camisa como a nadie. Mitchell se ha convertido en un éxito en las fiestas. La gente no puede creer cómo funciona esto, dice. Quieren verme hacer cosas con él.

Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 2009

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El dispositivo se activa mediante órdenes de los nervios del brazo supervivientes que han sido trasplantados y recableados a músculos en otras partes, por lo general, como en el caso de Mitchell, en el pecho. Los nervios envían señales eléctricas para controlar el brazo protésico, con resultados tan naturales que los observadores a menudo no se dan cuenta de que el brazo es biónico hasta que escuchan atentamente el sonido de los motores zumbando. Llamado reinervación muscular dirigida, el procedimiento es único porque permite un control intuitivo sobre la extremidad robótica. Después de unos seis meses de curación, los pacientes pueden mover el brazo simplemente pensando en lo que quieren que haga, tal como lo hacían antes con sus brazos reales. Dígale a Mitchell Bend su brazo, y los músculos de su pecho se estremecen instantáneamente, una visión de lo más peculiar. Pero ella no piensa en mover los músculos del pecho. Más bien, está pensando en doblar el brazo, y ese pensamiento mueve los músculos del pecho para hacer que el brazo robótico cumpla sus órdenes.

Kuiken publicó recientemente resultados prometedores de pruebas en el Revista de la Asociación Médica Estadounidense , que muestra que cinco pacientes a los que se les pidió que realizaran 10 movimientos diferentes del brazo con una prótesis virtual podían hacerlo casi tan fácilmente como los no amputados en un grupo de control: su tiempo de respuesta fue menos de un cuarto de segundo más largo. (La prótesis virtual permite a los científicos determinar más fácilmente la velocidad y el nivel de control que se puede obtener de las señales musculares. Los investigadores realizaron experimentos similares con brazos mecánicos). En un editorial adjunto, el ingeniero biomédico pionero Gerald Loeb escribió: así como la precisión de los movimientos representan mejoras sustanciales con respecto a los sistemas anteriores. Aún más importante, sin embargo, es la facilidad con la que los pacientes aprendieron a realizar tareas que requieren un movimiento coordinado en más de una articulación. Concluyó: Con el aumento de las capacidades funcionales, los pacientes con amputaciones de extremidades superiores pueden obtener un beneficio excepcional de los brazos protésicos, al igual que legiones de pacientes con amputaciones de extremidades inferiores ahora llevan vidas notablemente normales e incluso atléticas. (Las prótesis de pierna han avanzado más en el desarrollo porque hay un mercado más grande para ellas: el 90 por ciento de los amputados han perdido miembros inferiores. Además, las piernas no requieren tanta destreza como los brazos).

El viaje desde la consulta inicial en Chicago hasta la funcionalidad completa, por ejemplo, la capacidad de cortar un limón con la mano protésica mientras lo sostiene con una mano natural, a menudo toma un año o más. Los pacientes primero se someten a una cirugía de dos horas realizada por Greg Dumanian, un cirujano plástico y de manos de Chicago que ha trabajado en estrecha colaboración con Kuiken en el desarrollo del procedimiento. Dumanian identifica la porción superviviente de los nervios que anteriormente conducían señales eléctricas desde la médula espinal hasta la extremidad perdida; luego los transfiere a los músculos del pecho o del brazo. El nervio que normalmente haría que la mano se cerrara podría transferirse a parte del músculo del pecho, por ejemplo. (El procedimiento exacto varía según las lesiones del paciente). Cuando el brazo robótico está en su lugar, un electrodo en el pecho detecta las contracciones en este músculo y envía la señal a la prótesis. La prótesis está programada para interpretar esa señal como una orden para cerrar la mano, y la acción suele tener lugar menos de medio segundo después de que se mueve el músculo del pecho.

Los brazos biónicos experimentales también están programados con algoritmos de reconocimiento de patrones para descifrar la serie rápida de señales nerviosas que gobiernan los movimientos de la mano y la muñeca. Los más de 30 pacientes que se han sometido al procedimiento informan que pueden cortar fácilmente pimientos picantes, abrir una bolsa de harina, ponerse un cinturón, operar una cinta métrica o sacar una nueva pelota de tenis de un recipiente.

Entre varios enfoques experimentales para mejorar los brazos protésicos, incluida la transferencia de nervios directamente a una prótesis y la decodificación de señales de movimiento directamente desde el cerebro, la técnica de Kuiken es la que más ha progresado. El primero aún no se ha probado en humanos, y el segundo actualmente se considera demasiado peligroso para la mayoría de los pacientes, ya que requiere cirugía cerebral. Kuiken dice que ve la reinervación dirigida como una forma más rápida y práctica de restaurar funciones cruciales. (Sin embargo, su enfoque no ayudará a los tetrapléjicos porque los nervios deben estar intactos para que funcione el procedimiento). Hasta ahora, el procedimiento se realiza solo en el centro de rehabilitación de Kuiken; en estudios en curso, el centro lo ofrece a cualquier paciente para quien se considere médicamente apropiado.

A pesar de lo avanzado que es, a la prótesis experimental todavía le falta una función importante: la sensación. Si Mitchell pusiera su mano biónica sobre una sartén caliente, no tendría forma de saber su temperatura. Darle a la prótesis capacidades sensoriales similares a las de una extremidad real es más complicado que restaurar el movimiento. Pero no es imposible. Si bien el procedimiento de Kuiken se centra en mover los nervios motores, que conducen las señales nerviosas del cerebro a los músculos, parece que los nervios sensoriales, que transportan las señales de la piel al cerebro, también se ven afectados. Los pacientes, incluido Mitchell, han informado que cuando se tocan ciertas áreas de los músculos del pecho recableados, sienten como si su mano faltante estuviera siendo tocada. Coloca un cubito de hielo en el cofre y una mano fantasma se enfría.

Kuiken, Loeb y otros están estudiando formas para que el brazo biónico haga uso de esta información sensorial. Para empezar, necesitarán sensores que puedan resistir bien la humedad, el calor y otras eventualidades físicas de la vida diaria. Luego, deberán entregar esa información sensorial al usuario.

Pero lo que está claro ahora es que, por primera vez, se ve una prótesis de brazo útil. No estamos tratando de crear una persona biónica que pueda saltar edificios altos y levantar autos, dice Kuiken. Estamos tratando de hacer algo que restaure una fracción de la increíble función, poder y eficiencia de una extremidad humana. Para los amputados de brazo como Claudia Mitchell, eso significa tener una oportunidad que los amputados de pierna han tenido durante años.

Michael Rosenwald es redactor de planta de la El Correo de Washington .

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