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,