Avances protésicos en la extremidad superior – Creative Technology Orthotic & Prosthetic
14
Jan
Avances protésicos en la extremidad superior
por Zach Harvey, CPO
He estado en el campo de la protésica y la ortésica durante 20 años y he visto muchos cambios. En los últimos años, ha habido un rápido avance en las prótesis para la extremidad superior. Con más opciones vienen más decisiones, y nuestra antigua forma de hacer las cosas tiene que ser reevaluada. Algunos de los cambios más significativos son: opciones para manos y dígitos parciales (dedos/pulgares), interfaces de materiales más cómodos, articulaciones multiarticuladas y mejores formas de controlar los sistemas de alimentación eléctrica. Gracias a la financiación de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y a universidades/laboratorios de todo el mundo, algunas personas muy inteligentes están trabajando en tecnologías emergentes, algunas de las cuales ya han dado sus frutos. Al fin y al cabo, hay una gran necesidad de mejora, ya que nos hemos esforzado por ofrecer diseños muy cómodos y funcionales. Los avances quirúrgicos son también un factor importante en esta revolución. Antes de empezar, quiero señalar que esto lo digo desde mi punto de vista y puede que no agote todos los avances que se están produciendo. No hablaré mucho de la impresión 3D, aunque es un tema candente, porque actualmente no la utilizo en mi práctica.
Empezaré con las crecientes opciones disponibles en el mercado para el nivel parcial de la mano y los dígitos. Esto es significativo porque la mano y los dígitos representan el mayor número de amputaciones de miembros superiores en los Estados Unidos. La mano humana es muy compleja, y un enfoque en los objetivos funcionales es muy importante con esta población. Un buen terapeuta ocupacional puede ser decisivo en las etapas de planificación y en el trabajo con el individuo después de recibir el dispositivo.
1) Las restauraciones de silicona de alta definición no son nuevas, per se, pero vale la pena mencionarlas porque son bastante comunes y altamente funcionales en algunos casos. Estos dispositivos personalizados se adaptan a la forma y al color por artistas con detalles tan pequeños como las pecas y las uñas.
2) Los dígitos metálicos con trinquete son una opción robusta para aquellos que necesitan prótesis completas de dedo(s) y/o pulgar. Pueden flexionarse en varias posiciones de bloqueo y volver a extenderse con sólo pulsar un botón o cuando están totalmente flexionados. Esto permite la capacidad de sostener o llevar objetos, y proporciona algo contra lo que presionar.
Dedo de trinquete de Point Designs LLC
3) Los dígitos impulsados por el cuerpo utilizan una articulación superior anatómicamente intacta para impulsar una prótesis. Por ejemplo, una persona con un dedo índice amputado en la articulación media podría flexionarse y extenderse para mover una punta de dedo fijada mecánicamente. Esto permitiría que la punta del dedo se enroscara en la palma de la mano o pellizcara la punta del pulgar.
Body powered pediatric M fingers by Partial hand solutions LLC
4) Los dígitos accionados eléctricamente son especialmente beneficiosos cuando hay ausencia de un pulgar y/o dedo(s) completos. Éstos utilizan sensores mioeléctricos, colocados cuidadosamente sobre los músculos de la mano para controlar el movimiento.
iDigits con silicona HTV de Ossur Inc.
Ya sea de alta definición, con trinquete, alimentados por el cuerpo o con electricidad, la interfaz personalizada es fundamental. La comodidad y la protección contra la irritación de la piel son algunos de los objetivos principales de cualquier dispositivo protésico. Un material llamado silicona HTV es muy adecuado para estos objetivos y también funciona para otros niveles de amputación. La fabricación requiere un conjunto de habilidades único, pero los laboratorios especializados de todo el país están haciendo que esta tecnología esté ampliamente disponible para que la utilicen los protésicos.
Las manos multiarticuladas imitan la mano humana, haciendo que los movimientos sean más naturales que los de las manos convencionales porque los motores de cada dedo permiten una selección de agarre programable casi infinita. Las manos convencionales se siguen utilizando y es cierto que son más duraderas, pero tienen limitaciones porque simplemente se abren y se cierran. La ventaja de las manos multiarticuladas es que se necesita menos presión de agarre para sujetar un objeto, ya que los dedos se amoldan a él. También reducen los incómodos movimientos del brazo para colocar la mano, que con el tiempo pueden causar síndromes de sobreuso. Gracias a la impresión en 3D y a las plataformas de código abierto, estas manos son cada vez más asequibles y accesibles en todo el mundo. Muchas personas prefieren una mano con un aspecto y un movimiento más natural y, en mi consulta, he observado una gran aceptación del uso de manos multiarticuladas frente a las manos convencionales. Muchas personas incluso adoptan el «aspecto biónico». Sin embargo, los dispositivos protésicos motorizados han estado limitados en el número de articulaciones que se mueven activamente. Gracias a la financiación de DARPA, el brazo Luke (antes llamado brazo Deka) se desarrolló en el marco del programa Revolutionizing Prosthetics con el objetivo de restaurar el control casi natural de la mano y el brazo. Tras años de desarrollo, el brazo Luke ya está disponible en el mercado y tiene hasta 10 movimientos articulares que pueden producirse simultáneamente.
Luke Arm de Mobius Bionics, LLC
Cuantos más movimientos puedan realizar las manos y los brazos, mayor será la necesidad de controlar estos movimientos por parte del usuario. De ahí los avances en el reconocimiento de patrones y la cirugía de reinervación muscular dirigida (TMR). Las prótesis mioeléctricas tradicionales utilizan una o dos señales en la superficie de la piel para detectar la electricidad cuando el músculo se dispara para impulsar una mano, una muñeca o un codo. La cosa se complica cuanto más alta es la amputación debido al mayor número de articulaciones que requieren control mioeléctrico. Pasar del codo a la muñeca y a la mano es lento y engorroso para el usuario. El reconocimiento de patrones, por el contrario, utiliza un conjunto de electrodos que rodean el miembro restante en la prótesis. En lugar de utilizar músculos específicos, el algoritmo del software da sentido a los datos de todas las señales e interpreta el movimiento deseado por el usuario. Esto puede dar lugar a un movimiento del brazo más rápido e intuitivo. La cirugía de TMR también puede mejorar los resultados porque esta cirugía toma los nervios que antes controlaban el movimiento de la mano y el brazo y los une a nervios y músculos más pequeños en la parte superior del brazo o el pecho. El control de la prótesis no sólo puede mejorar con este procedimiento, sino que también se ha demostrado que el dolor y el dolor fantasma se reducen. El brazo de Luke utiliza algo llamado «control de punto final», que permite operar simultáneamente hasta 10 grados de libertad. Las unidades de movimiento inercial (IMU) son una forma de controlar el brazo Luke. Las IMU se enganchan a los cordones de los zapatos del usuario y un pie controla la colocación de la mano en el espacio mientras el otro maneja la mano. Tuve la oportunidad de probar el brazo y en pocos minutos me di cuenta de que era mucho más fácil que los medios tradicionales de secuenciar cada movimiento de las articulaciones. Mira este vídeo para verlo en acción:
La tecnología emergente que puede mejorar los resultados de los amputados de las extremidades superiores incluye: la retroalimentación háptica, la osteointegración, los electrodos implantables y el trasplante de brazo/mano.
La retroalimentación háptica quizás se subestimó en importancia hasta que se estudió en un entorno de laboratorio. Las manos protésicas equipadas con sensores de presión estimulan a su vez dispositivos de vibración similares a los de los teléfonos móviles o incluso los propios nervios sensoriales. Los resultados iniciales han sido alentadores, con una menor dependencia del sistema visual, una menor tendencia a dejar caer o aplastar objetos y una sensación general de encarnación de la prótesis. Los participantes en estos estudios han llegado a decir que, una vez terminado el estudio, «fue como volver a perder la mano».
La osteointegración es la unión directa del esqueleto al hueso con un pilar metálico que sobresale y se une al resto de la prótesis. Existen muchas ventajas para el amputado de la extremidad superior en comparación con los encajes protésicos tradicionales, entre las que se incluyen: menor percepción de peso, perfecta traslación del movimiento del hueso a la prótesis, suspensión positiva en todo momento y ausencia de acumulación de calor/sudor. La FDA está aceptando cada vez más el procedimiento y es probable que se convierta en una opción para algunos amputados de las extremidades superiores que tienen dificultades con los encajes protésicos tradicionales.
Los electrodos implantables en el sistema e-OPRA de Integrum no están lejos de convertirse en una realidad. Este sistema utiliza cables que atraviesan el implante de osteointegración hasta varios vientres musculares y nervios del brazo restante. Actualmente está en fase de desarrollo y en ensayos clínicos. A diferencia de los electrodos tradicionales que pueden desplazarse y perder el contacto con la piel, los cables mantienen el contacto con el músculo en un rango de movimiento sin restricciones con un potencial de retroalimentación sensorial, y la reducción del dolor fantasma.
e-OPRA de Integrum, LLC
Se han realizado más de 85 trasplantes de mano/brazo en todo el mundo y el superviviente más largo lleva 11 años. Los resultados han sido dispares y el procedimiento requiere inmunosupresores de por vida. Todavía no está claro si éste debe ser el tratamiento estándar para los amputados selectivos de brazo. Todavía no se ha demostrado que los trasplantes de mano/brazo mejoren los resultados funcionales y la calidad de vida. Además, existe una carga económica considerable y posibles complicaciones inmunosupresoras. Esto puede cambiar a medida que se realicen más cirugías y se adquieran datos a más largo plazo.
A medida que se disponga de más opciones, ciertos dispositivos protésicos pueden quedar en el camino. Cuando se desarrolló el primer gancho dividido controlado por cable alrededor de 1860, hizo que el diseño del «Capitán Gancho» quedara prácticamente obsoleto. Sin embargo, me resulta difícil pensar en algo en los últimos 20 años en prótesis de extremidades superiores que se haya quedado obsoleto debido a un avance tecnológico. Quizá sea porque la función de la mano humana es muy difícil de reproducir. Dicho esto, me pregunto si llegaremos a un momento en el que, o bien la medicina regenerativa permitirá que los brazos vuelvan a crecer, o bien un diseño protésico mecánico superior hará que todos los diseños anteriores parezcan brazos del «Capitán Garfio». Hasta entonces, ¡me alegro de tener un número creciente de opciones con las que trabajar!
Referencias y recursos adicionales
https://www.ishn.com/articles/97844-statistics-on-hand-and-arm-loss
https://www.hopkinsmedicine.org/transplant/programs/reconstructive_transplant/hand_transplant.html
https://www.dovepress.com/hand-transplantation-current-challenges-and-future-prospects-peer-reviewed-fulltext-article-TRRM
https://www.swisswuff.ch/tech/?p=9423
https://www.darpa.mil/program/revolutionizing-prosthetics
https://journals.lww.com/annalsofsurgery/fulltext/2019/08000/targeted_muscle_reinnervation_treats_neuroma_and.10.aspx
https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2018-09-01/upper-limb-prosthetics-pattern-recognition-shows-practical-promise
https://integrum.se/opra-implant-system/e-opra/
https://www.naric.com/?q=en/rif/what%E2%80%99s-buzz-using-vibratory-haptic-feedback-improve-grip-strength-hand-prostheses
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453290/
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