Volumen 17 · Número 7 · Noviembre/Diciembre 2007
Traducido del inMotion – The Future is Now
por Élan Young
Jesse Sullivan y Claudia Mitchell demuestran chocando las palmas las capacidades de sus brazos protésicos con control neural, con seis motores del RIC. Foto cortesía del Instituto de Rehabilitación de Chicago.
“Respecto del futuro, tu tarea no es predecirlo sino permitir que se concrete”.
— Antoine de Saint-Exupéry
A pesar de toda la publicidad que recibió la nueva versión de la serie televisiva La mujer biónica, en el 2006, Claudia Mitchell se convirtió en la verdadera mujer biónica. Aunque las fantasías hollywoodenses y humanas le otorgan fuerzas sobrehumanas a la biónica, Mitchell, una estudiante de 27 años y ex marine, está feliz de utilizar su nueva prótesis para volver a llevar una vida normal. Aunque su amplitud de movimiento aún es limitada, en comparación con la de un brazo real, lo único que tiene que hacer es pensar en moverla, y se mueve. Los constantes avances en tecnología protésica y biomecánica están extendiéndose más allá del reino de lo que, alguna vez, fue descartado como ciencia ficción. Esto ha dado lugar a especulaciones de que, algún día, los amputados de extremidad superior puedan volver a tener, con un brazo biónico, todas las funciones y la sensibilidad que proporciona un brazo natural. De acuerdo con los expertos, este sueño futurista no está tan lejos de hacerse realidad.
Después de convertirse en amputada funcional con desarticulación de hombro por un accidente de motocicleta en el 2004, Mitchell se había resignado a vivir con un solo brazo. Aunque le habían ajustado un brazo mioeléctrico que podía realizar muchas tareas, y a pesar de sus grandes esfuerzos, no podía comunicarse con él fácilmente. El momento decisivo llegó cuando, después de una hora de tratar de que su brazo cooperara para poder planchar una camisa, no había logrado hacer nada. “Simplemente quería tomar el cuello de la camisa y estirarlo hasta ‘plancharlo’, pero no podía hacerlo porque no podía decirle a mi brazo que cerrara la mano ni podía decirle a mi mano que extendiera el codo”, cuenta. “Me eché a llorar. Me sentía tan frustrada de no poder hacerlo funcionar que pensé: ‘Olvídalo; puedo hacerlo mejor sin el brazo y es exactamente lo que voy a hacer’”.
Comparada con un brazo, la pierna tiene relativamente menos articulaciones que permiten la movilidad. Los amputados de extremidad inferior, ahora, cuentan con prótesis equipadas con microprocesadores que permiten que los usuarios adapten su marcha de acuerdo con las distintas superficies de suelo. Por el contrario, el brazo realiza una infinidad de movimientos. En el antebrazo solamente, 18 músculos controlan la mano y la muñeca. Incluso las mejores prótesis de extremidad superior ofrecen una rotación de hombro, y una flexión y extensión de muñeca limitadas, para no mencionar la articulación de los dedos. Los músculos del hombro y el pecho se utilizan para impulsar una mano protésica mioeléctrica estándar; pero, para muchas personas este proceso parece difícil y confuso.
Claudia Mitchell, con el brazo, con seis motores del RIC, participa de una prueba funcional en el laboratorio del Centro de Ingeniería Neural para Extremidades Artificiales del RIC (NECAL, por sus siglas en inglés). Foto cortesía del Instituto de Rehabilitación de Chicago.
En el verano y el otoño posteriores al accidente, Claudia aprendió a llevar una vida normal lo mejor que pudo. Luego, un día, un amigo le mostró un artículo de Mecánica Popular que destacaba los avances producidos en las prótesis de extremidad superior en el Instituto de Rehabilitación de Chicago (RIC, por sus siglas en inglés).
La investigación clínica en el RIC, a cargo del doctor Todd Kuiken, médico, director del Centro de Ingeniería Neural de Medicina Biónica, estaba marcando un hito en tanto Jesse Sullivan, amputado bilateral con desarticulación de hombro, se convirtió en la prueba viviente de que un procedimiento experimental de transferencia nerviosa denominado Reinervación Muscular Dirigida (TMR, por sus siglas en inglés) podría llevar a un mayor control de las prótesis mioeléctricas motorizadas. Sullivan, técnico de línea de energía que perdió sus extremidades a causa de una fuerte descarga eléctrica, fue sometido a la cirugía en el 2001 y, en el 2003, se le ajustó la primera versión del brazo biónico del Dr. Kuiken. El artículo del 2004 que llamó la atención de Mitchell describía cómo su prótesis de vanguardia podía ser controlada por la mente. Esto encendía una luz de esperanza para una mujer a la que no le faltaba voluntad, pero no podía lograr que su prótesis funcionara. “Fue como en los clásicos dibujos animados en los que la persona está sentada y, de repente, se enciende una bombilla sobre su cabeza”, explica. “Pensé: ‘Si él tiene una, yo quiero una y vamos a hacer que funcione’”.
Con un poco de investigación, Mitchell pudo encontrar a la persona adecuada en el RIC que escuchara su historia y se la contara al Dr. Kuiken. Cuando el Dr. la llamó, ella se sintió extática. A los pocos meses, el Dr Kuiken la invitó a Chicago para una consulta. “Mi mamá tenía aprensión”, recuerda. “Decía que se sentiría mejor si yo hablaba con [Sullivan] puesto que él ya se había sometido a la cirugía”.
La terapeuta ocupacional Kathy Stubblefield, terapeuta ocupacional titulada, trabaja con Claudia Mitchell en el laboratorio del NECAL. Foto cortesía del Instituto de Rehabilitación de Chicago.
Cuando Mitchell conoció a Sullivan y al equipo del Dr. Kuiken en el RIC, cayó en la cuenta de cuán cerca estaba de cambiar su vida. “Solo unos pocos meses antes, me había dado cuenta de que no iba a usar el brazo que me habían dado, y no era culpa de nadie. La tecnología no estaba disponible”, cuenta. “Ahí estaba yo, pensando: ‘¡Guau! Esto podría pasar realmente’”. El equipo analizó exhaustivamente el procedimiento con Claudia, y le hizo saber lo que era realista, así como lo que podía salir mal. “Comprendía que se trataba de un proyecto de investigación”, dice. “Estaba corriendo un riesgo, pero sentía que valía la pena”.
La TMR, una técnica desarrollada por Kuiken, quien hace más de 20 años trabaja en esta investigación, transfiere los nervios del brazo y la mano al músculo del pecho. Cuando los nervios crecen en el músculo, los músculos del pecho “piensan” como los músculos de la mano. Cuando el usuario de una prótesis piensa en contraer la mano, las contracciones son medidas por señales mioeléctricas que permiten que la mano protésica responda. En otras palabras, es correcto desde el punto de vista fisiológico. La TMR incrementa la carga mental adicional que requieren los amputados, como Mitchell, que luchan para impulsar una prótesis con los músculos del hombro, el pecho y la espalda.
Cuando Sullivan se sometió a la cirugía TMR, fue para reducir la sensibilidad de los injertos de piel en la zona de la amputación que le producían dolor, y también para darle más control sobre una prótesis. En un descubrimiento sorprendente, los investigadores comprendieron que el procedimiento de reinervación le permitía volver a tener sensibilidad en los nervios transferidos. Cuando se toca a los pacientes en la sección de piel que cubre los nervios transferidos, sienten como si les tocaran la mano. Solo este hecho representa una gran promesa para el futuro. “Es un área apasionante de la ciencia saber si es posible que los amputados sientan la prótesis como si se tratara de su propia mano”, comenta Kuiken.
Para el Dr. Kuiken y el equipo del RIC, el 2005 fue un gran año. El proyecto del brazo biónico fue revelado al público en tanto Sullivan comenzó a utilizar una versión del brazo con seis motores, que le proporcionaba incluso más destreza. También fue el año en que Claudia se convirtió en la primera mujer en someterse a una cirugía TMR. Tres meses después de la cirugía, podía sentir que la reinervación surtía efecto. Cuando pensaba en apretar la mano inexistente, podía darse cuenta de que los músculos del pecho funcionaban. Cuando algo tocaba la sección de piel del lado izquierdo del pecho, sentía como si le tocaran la mano. Seis meses después del procedimiento, le ajustaron una prótesis y comenzó fisioterapia.
Mitchell continúa participando con entusiasmo para probar los más recientes brazos robóticos que desarrolla el RIC. La opinión directa de los pacientes con TMR ayuda a que los investigadores comprendan lo que funcionará y lo que no con los brazos biónicos, lo que permitiría que avance aún más la tecnología. Cuando el RIC la presentó públicamente como la primera mujer biónica en el 2006, ella recibió mucha atención de los medios, pero para ella, el interés siempre ha estado puesto en la investigación. “Ya sea que se trate de un ingeniero o un senador, cuantas más personas comprendan lo que estamos haciendo y la necesidad que existe, mejor”, reflexiona. Las personas le preguntan por qué aún participa de la investigación. “El tema es”, explica, “que estoy en el oído de las personas que están diseñando estos brazos. Quiero que los amputados tengan la mejor oportunidad de tener brazos que se sientan más naturales, que funcionen mejor y que tengan destreza en los dedos. Quiero que lo tengan todo”.
La Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés) también desea que los amputados tengan todo esto, especialmente aquellos que han perdido extremidades mientras prestaban servicios en Ejército. En el 2006, lanzó las iniciativas de Protésica Revolucionaria 2007 y 2009. La DARPA otorgó una beca conjunta de 50 millones de dólares para financiar al Laboratorio de Física Aplicada de la Johns Hopkins University (JHU/APL, por sus siglas en inglés) y a DEKA Research and Development Corp. para que acercaran las “complejidades de la biología al mundo de la ingeniería”. Investigadores y clínicos de algunas otras instituciones, incluido el RIC, trabajan subcontratados por el JHU/APL y DEKA para superar el desafío de la DARPA: crear un brazo mecánico que tenga las propiedades de una extremidad biológica. Actualmente, el enfoque está puesto en las extremidades superiores, pero estos desarrollos también podrán ayudar a los amputados de extremidad inferior en el futuro. El resultado de tal inyección de dinero en la investigación significa que las ideas y la tecnología avanzadas se mueven a pasos agigantados.
En el RIC, en el Laboratorio de Desarrollo Biomecatrónico, el científico investigador que trabajó con Otto Bock, en Viena, y el JHU/APL para crear el diseño mecánico del primer prototipo de brazo biónico, también dirige un proyecto de investigación por separado (Proto 1, el primer prototipo de brazo biónico, fue completado en el primer año del proyecto y fue el que se le ajustó a Sullivan). En los últimos cuatro años, el Dr. Richard F. ff. Weir ha estado trabajando en los dispositivos con Sensor Mioeléctrico Inyectable (IMES, por sus siglas en inglés), en un esfuerzo por mejorar las señales que provienen de los músculos residuales y, por lo tanto, controlar una prótesis más complicada. Los IMES son cilindros encapsulados de 2 mm por 12 mm que, cuando se los inyecta en el músculo del muñón, envían señales inalámbricas por la barrera cutánea para controlar una prótesis. Ya se ha demostrado que funcionan en animales; mientras Weir espera la aprobación de la Administración para el Control de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) para comenzar las pruebas en seres humanos, la sensación en el RIC es que los IMES complementarán la TMR y mejorarán drásticamente sus posibilidades de superar el desafío de la DARPA.
Por el momento, la TMR representa la principal promesa de proporcionar un mayor grado de libertad a los usuarios de prótesis de extremidad superior de alto nivel. Ya se encuentra fuera de la fase de investigación y tiene un registro suficientemente sólido que actualmente se encuentra disponible para el público en general. Hasta el momento, más de una docena de pacientes han sido sometidos a la cirugía y todas, excepto una, han tenido un resultado exitoso. Los candidatos ideales deben haber tenido una amputación por encima del codo o con desarticulación de hombro en los últimos tres años y deben tener la capacidad de llevar un brazo. “Podemos hacer que el control sea mejor, pero los brazos mioeléctricos aún son pesados e incómodos para algunos usuarios”, dice Kuiken. Puede practicarse la técnica en cualquier parte que haya un cirujano dispuesto a aprenderla. Junto con Gregory Dumanian, médico, el cirujano plástico de la Northwestern University que realiza la cirugía del Dr. Kuiken, Douglas G. Smith, médico, cirujano ortopédico de la University of Washington y director médico de la Coalición de Amputados de América (Amputee Coalition, por sus siglas en inglés), también ha practicado la cirugía. Kuiken desea asegurar a los amputados que pueden trabajar con los médicos y protésicos del lugar donde residen. “Deseamos que la ciencia se difunda para el beneficio de la mayoría de las personas y que las personas se apoderen de ella”, comenta.
Estos desarrollos apasionantes han dejado la puerta abierta a todas las posibilidades. El Proto 2, el segundo prototipo del JHU/APL (también con gran participación del Laboratorio de Desarrollo Biomecatrónico del RIC) fue presentado a la DARPA el 5 de agosto, y el brazo DEKA Gen I está en marcha. Ambos proporcionarán la amplitud de movimiento de un brazo natural. El empujón para un sistema final de extremidad, un brazo que tenga sensibilidad y capacidad motora fina, es un esfuerzo ambicioso por darles a los amputados de extremidad superior algo que nunca han tenido hasta ahora. Mecanografiar, tocar el piano y jugar béisbol son solo algunas de las actividades que podrían experimentar con la próxima generación de brazos biónicos. Mientras tanto, Claudia Mitchell está disfrutando de la vida de formas que nunca imaginó en los primeros días que siguieron a su amputación. Es corredora de maratones, compañera visitante certificada por la Amputee Coalition y campeona del futuro protésico.