Los imanes mejoran el control de las extremidades protésicas

Para las personas con prótesis, uno de los mayores desafíos es controlar la prótesis para que se mueva de la misma manera que lo haría una extremidad natural. La mayoría de las prótesis se controlan mediante electromiografía, una forma de registrar la actividad eléctrica de los músculos, pero este método solo proporciona un control limitado de la prótesis.

Los investigadores desarrollaron un enfoque alternativo que podría ofrecer un control mucho más preciso de las prótesis. Después de insertar pequeñas perlas magnéticas en el tejido muscular dentro del residuo amputado, pueden medir con precisión la longitud de un músculo a medida que se contrae y esta información se puede transmitir a una prótesis biónica en milisegundos. La estrategia, llamada magnetomicrometría (MM), puede proporcionar mediciones musculares rápidas y precisas.

Con los dispositivos protésicos existentes, las mediciones eléctricas de los músculos de una persona se obtienen mediante electrodos que pueden adherirse a la superficie de la piel o implantarse quirúrgicamente en el músculo. Este último procedimiento es muy invasivo y costoso, pero proporciona mediciones algo más precisas. En cualquier caso, la electromiografía (EMG) ofrece información solo sobre la actividad eléctrica de los músculos, no sobre su longitud o velocidad.

La nueva estrategia se basa en la idea de que si los sensores pudieran medir lo que están haciendo los músculos, esas medidas ofrecerían un control más preciso de una prótesis. Para lograrlo, los investigadores insertaron pares de imanes en los músculos. Al medir cómo se mueven los imanes entre sí, pueden calcular cuánto se contraen los músculos y la velocidad de contracción.

Para el control de una prótesis, estas medidas podrían introducirse en un modelo informático que predice dónde estaría la extremidad fantasma del paciente en el espacio, en función de las contracciones del músculo restante. Esta estrategia dirigiría el dispositivo protésico para que se mueva de la manera que el paciente lo desee, haciendo coincidir la imagen mental que tiene de la posición de su extremidad. A través del modelado matemático de toda la extremidad, los investigadores pueden calcular las posiciones objetivo y las velocidades de las articulaciones protésicas que se van a controlar y luego un controlador robótico simple puede controlar esas articulaciones.

Los investigadores prevén que los sensores utilizados para controlar las prótesis podrían colocarse en la ropa, adherirse a la superficie de la piel o fijarse en el exterior de una prótesis.

MM también podría usarse para mejorar el control muscular logrado con una técnica llamada estimulación eléctrica funcional, que ahora se usa para ayudar a restaurar la movilidad en personas con lesiones de la médula espinal. Otro posible uso para este tipo de control magnético sería guiar exoesqueletos robóticos, que se pueden unir a un tobillo u otra articulación para ayudar a las personas que han sufrido un derrame cerebral o han desarrollado otros tipos de debilidad muscular.

Esencialmente, los imanes y el exoesqueleto actúan como un músculo artificial que amplificará la producción de los músculos biológicos en la extremidad afectada por un accidente cerebrovascular. Otra ventaja del enfoque MM es que es mínimamente invasivo. Una vez insertadas en el músculo, las perlas podrían permanecer en su lugar durante toda la vida sin necesidad de reemplazarlas.