Las piernas protésicas controladas por el propio sistema neuronal de la persona aportan una marcha natural

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Revisado médicamente por Carmen Pope, BPharm. Última actualización el 1 de julio de 2024.

Por Dennis Thompson HealthDay Reporter

LUNES, 1 de julio de 2024: Las prótesis de piernas “inteligentes” pueden ayudar a los amputados a lograr una marcha natural, pero se hace a través de sensores y algoritmos robóticos que impulsan la extremidad hacia adelante a velocidades predeterminadas.

A Una mejor manera sería darle a las personas control total sobre la extremidad a través de su sistema nervioso, y eso es exactamente lo que un equipo de investigación del MIT dice que se hace.

Un procedimiento quirúrgico experimental combinado con una extremidad robótica de última generación puede restaurar una marcha completamente natural, totalmente impulsada por el propio sistema nervioso de una persona, informan los investigadores en la edición del 1 de julio de la revista Medicina natural.

El procedimiento reconecta los músculos del muñón, lo que permite a los pacientes recibir Comentarios precisos y en tiempo real sobre la posición de su prótesis mientras caminan, explicaron los investigadores.

Siete pacientes que se sometieron a esta cirugía pudieron caminar más rápido, evitar obstáculos y subir escaleras de forma mucho más natural que las personas con una amputación tradicional.

“Nadie ha podido demostrar este nivel de control cerebral eso produce una marcha natural, donde el sistema nervioso humano controla el movimiento, no un algoritmo de control robótico”, dijo el investigador principal Hugh Herr, codirector del Centro de Biónica K. Lisa Yang del MIT.

La mayor parte del movimiento de brazos y piernas está controlado por pares de músculos que se turnan para estirarse y contraerse, dijeron los investigadores en notas de respaldo.

Una amputación tradicional debajo de la rodilla interrumpe la interacción de estos pares de músculos, lo que dificulta que el sistema nervioso rastree y controle el movimiento.

Como resultado, las personas con ese tipo de amputación luchan por controlar una pierna protésica porque no pueden sentir con precisión dónde está la pierna en el espacio. Deben depender de controladores y sensores robóticos para establecer una forma de caminar y adaptarse a pendientes y obstáculos.

Para ayudar a las personas a lograr un control neuronal total sobre sus prótesis de piernas, Herr y sus colegas desarrollaron lo que llaman agonista-antagonista. Cirugía de interfaz mioneural (IAM).

En lugar de simplemente cortar pares de músculos, la cirugía de IAM conecta los dos extremos de los músculos. De esa manera, todavía se comunican dinámicamente entre sí dentro de lo que queda de la pierna.

La cirugía de IAM se puede realizar durante una amputación o durante un procedimiento de seguimiento después de la amputación inicial, dijeron los investigadores.

Un estudio de 2021 realizado por el laboratorio de Herr encontró que los músculos de una extremidad tratada con cirugía de IAM producían señales eléctricas similares a las emitidas por su extremidad intacta.

Como siguiente paso, los investigadores comenzaron a descubrir una manera para que esas señales eléctricas generen comandos a una prótesis y, al mismo tiempo, reciban retroalimentación de la extremidad sobre su posición mientras camina.

De esa manera, un amputado sometido a una cirugía de IAM podría controlar una pierna protésica y utilizar la retroalimentación para ajustar automáticamente su marcha según sea necesario.

El nuevo estudio muestra que la retroalimentación sensorial se traduce en una marcha suave y fluida. capacidad casi natural para caminar y sortear obstáculos.

En el estudio, los investigadores compararon a siete amputados por AMI con siete personas que tuvieron amputaciones tradicionales debajo de la rodilla.

Todos los participantes utilizaron el mismo tipo de pierna biónica: una prótesis con un tobillo eléctrico, equipado con electrodos que pueden recibir señales eléctricas de los principales grupos de músculos de la pierna.

Estas señales se introducen en un controlador robótico que ayuda a la prótesis a calcular cuánto doblar el tobillo, cuánto torque aplicar y cuánta potencia entregar.

Los investigadores probaron a todos los amputados con nivel -caminar por el suelo, subir una pendiente, bajar una rampa, subir y bajar escaleras y pasear sobre una superficie nivelada evitando obstáculos.

Aquellos que se sometieron a la cirugía de amputación por IAM pudieron caminar más rápido, aproximadamente al mismo ritmo que las personas sin amputaciones.

También sortearon obstáculos más fácilmente y tuvieron movimientos más naturales, según muestran los resultados. Podían coordinar mejor el movimiento de su prótesis con el de su extremidad natural y podían impulsarse del suelo con aproximadamente la misma fuerza que alguien sin una amputación.

“La cohorte que no tenía IAM podía caminar, pero los movimientos de las prótesis no eran naturales y, en general, sus movimientos eran más lentos”, dijo Herr. en un comunicado de prensa del MIT.

Curiosamente, la mejora del movimiento se produjo a pesar de que la cantidad de retroalimentación sensorial proporcionada por AMI es menos del 20% de la que normalmente reciben las personas que todavía tienen la pierna completa, anotaron los investigadores.

“Uno de los principales hallazgos aquí es que un pequeño aumento en la retroalimentación neuronal de la extremidad amputada puede restaurar una capacidad de control neuronal biónica significativa, hasta el punto de permitir que las personas controlen neuronalmente directamente la velocidad al caminar, se adapten a diferentes terrenos y evitar obstáculos”, dijo el investigador principal Hyungeun Song, investigador postdoctoral en el Departamento de Medios del MIT. Lab.

El objetivo de Herr es, en última instancia, "reconstruir" los cuerpos humanos uniendo prótesis a las extremidades de manera que los hagan sentir naturales y normales.

“El problema con ese enfoque a largo plazo es que el usuario nunca se sentiría encarnado con su prótesis. Nunca considerarían la prótesis como parte de su cuerpo, parte de sí mismos”, afirmó Herr. "El enfoque que estamos adoptando es intentar conectar de manera integral el cerebro humano con la electromecánica".

Fuentes

  • MIT, comunicado de prensa, 1 de julio de 2024

    • Descargo de responsabilidad: Los datos estadísticos de los artículos médicos proporcionan tendencias generales y no se refieren a individuos. Los factores individuales pueden variar mucho. Busque siempre asesoramiento médico personalizado para decisiones de atención médica individuales.

    Fuente: HealthDay

    Al corriente : 2024-07-02 01:15

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