Cambio decisivo al andar con una pierna protésica

La amputación de pierna por encima de la rodilla reduce severamente la movilidad y la calidad de vida de millones de personas pese a su uso de prótesis. Ello se debe mayormente a la pérdida de gran parte de los músculos de la pierna. La consecuencia de esto, aunque se tenga la capacidad de mover la cadera, es que la habilidad para caminar queda bastante mermada. Hay una falta de fuerza física y de amplitud de movimiento. Una pierna protésica estándar para personas con una amputación de esta clase no puede reproducir completamente las funciones biomecánicas de una pierna humana. En consecuencia, las personas con amputación de pierna por encima de la rodilla que llevan una prótesis deben esforzarse mucho más al caminar, recurriendo con exceso a los músculos del muñón y a los del miembro intacto para compensar la falta de energía en la pierna con la prótesis convencional.

Tommaso Lenzi, Marshall K. Ishmael y Dante A. Archangeli, de la Universidad de Utah en Estados Unidos, han desarrollado un exoesqueleto motorizado para ayudar a las personas con amputación de pierna por encima de la rodilla a caminar sin esfuerzo extra.

El exoesqueleto, que envuelve la cintura y la pierna del usuario, utiliza motores eléctricos alimentados por baterías y controlados mediante microprocesadores integrados.

El objetivo del nuevo exoesqueleto es proporcionar la energía que le falta al usuario para que caminar vuelva a ser algo natural. El dispositivo cuenta con un actuador electromecánico ligero y eficaz conectado al muslo del usuario, por encima de la zona de la amputación. Un arnés alrededor de la cintura contiene sistemas electrónicos personalizados, microcontroladores y sensores que ejecutan algoritmos de control avanzados. La inteligencia artificial del exoesqueleto deduce qué movimientos pretende hacer la persona y la ayuda a ejecutarlos.

Tommaso Lenzi (a la izquierda), ayuda a Alec McMorris a ponerse el nuevo exoesqueleto motorizado. (Foto: Dan Hixson / University of Utah College of Engineering)

El equipo de investigación realizó un estudio en el que seis personas con amputación de pierna por encima de la rodilla probaron el exoesqueleto mientras se registraba su ritmo metabólico. Los pacientes caminaron sobre una cinta móvil con y sin el dispositivo puesto mientras se medía su consumo de oxígeno y sus niveles de dióxido de carbono.

Todas las personas que probaron el exoesqueleto mejoraron su ritmo metabólico (en otras palabras, redujeron su consumo de energía) una media del 15,6 por ciento con él puesto. Esa reducción del consumo de energía equivale a quitarse una mochila de 12 kilogramos de peso. Es una mejora realmente importante. El consumo metabólico resultante es casi indistinguible del de una persona sin amputación.

Lenzi, Ishmael y Archangeli exponen los detalles técnicos del exoesqueleto motorizado y de las pruebas con usuarios en la revista académica Nature Medicine, bajo el título “Powered hip exoskeleton improves walking economy in individuals with above-knee amputation”. (Fuente: NCYT de Amazings)