foto: www.shutterstock.com/Sebastian Kaulitzki

El sueño
de fabricar
una rodilla inteligente

Desarrollada en el Parque Tecnológico Sartenejas, se trata de una prótesis con una tarjeta electrónica incorporada que aportará movimientos más versátiles y a costos razonables para los usuarios
Gloria Barreto Scarpitta

Una prótesis totalmente hecha en Venezuela para pacientes con amputación del miembro inferior por encima de la rodilla está siendo desarrollada por expertos en mecatrónica en el Parque Tecnológico Sartenejas. Se trata de un grupo de investigadores que sueña con ofrecer a los afectados la oportunidad de moverse con naturalidad y de manera alcanzable, desde el punto de vista económico, así como con crear una prótesis inteligente en Venezuela al 100%.

El proyecto lleva el nombre de "Módulos de Instrumentación, Adquisición y Procesamiento de Señales para Control de una Prótesis de Rodilla Inteligente" y se está desarrollando desde 2007.

Gerardo Fernández, jefe del Grupo de Mecatrónica de la USB, cuenta que "Ya se estaban viendo trabajos interesantes de prótesis inteligentes en el mundo, pero queríamos que el nuestro tuviera además un impacto social, de servicio humano. Por eso la prótesis de rodilla era un tema ideal, pues sirve para desarrollar un producto de biomecatrónica que será de ayuda a mucha gente que realmente lo necesita".

"Además de ello, se presentó Fernando Carvallo en nuestro departamento, quien también es protesista; él lleva dos prótesis de rodilla, una de ellas inteligente, fabricada en Alemania, y asegura que le funciona muy bien. De hecho subió los tres pisos de la universidad, lo cual nos dejó admirados. Él plantea al departamento la propuesta de trabajar en esto, que ya estaba proyectado, y nos comenta sus inquietudes, como que sus prótesis son algo pesadas, que siente miedo de que la tecnología le falle en algún momento y le pueda ocasionar una caída y que además son muy costosas, aproximadamente 30 mil dólares".
"Así se planteó el tema de la creación de una prótesis eficiente y económica, pues una persona de recursos modestos no podría pagar tanto por algo que realmente necesita. Lo que queremos es llegar a un producto que pueda ser adquirido por personas de medianos recursos o que pueda ser ayudado por algún ente para su adquisición", cuenta el investigador.

Desarrollo innovador
"Actualmente en Venezuela existe la necesidad de mejorar la calidad de vida de las personas con amputación de miembros inferiores, la cual no está cubierta adecuadamente. En el país ya habían unos grupos que se dedican a la creación de prótesis y no queríamos convertirnos en competencia directa, pues no era correcto, ya que somos muy pocos y no debemos entrar en conflicto. Por eso buscamos un nicho en el que nadie estuviera trabajando, y ese era el de las prótesis inteligentes de tipo activo que, a partir de datos tomados del ambiente y del paciente, ayuden a caminar mejor a la persona que las lleva", explica Fernández.

Actualmente las prótesis inteligentes de rodillas que existen en el mercado tienen ciertas limitaciones para emular una marcha biomecánicamente natural, así como para ofrecerle al paciente la seguridad y versatilidad de movimientos requeridos en la vida diaria. "Nuestra prótesis va a realizar movimientos inteligentes adecuados a las características de la persona que la va a usar, a través de tomas de decisiones ayudadas por el computador y eso es innovador", asegura.

No invasiva
Michele Flammia, responsable del proyecto, comentó que a medida que ha avanzado la primera etapa, centrada en la captura de datos para la prótesis, se han paseado por un sinfin de posibilidades, como la idea inicial de hacer mediciones bioeléctricas sobre músculos, pensando en conexiones nerviosas o hacia el cerebro, decantando finalmente en las mediciones del movimiento del miembro amputado, a través de unos sensores que lean variables como peso y posición, entre otras, evitando hacer invasiones dentro del organismo.

En esta etapa, llamada fase de adquisición de datos, se han estudiado minuciosamente los movimientos de la rodilla. Las mediciones se hacen sobre el propio individuo que va a utilizar la prótesis, para que ésta tenga la movilidad de manera inteligente.

El ingeniero Rafael Torrealba, a cargo de esta fase, explica que se observan los movimientos de la pierna sana de la persona con el fin de crear una estrategia de control para la rodilla. "Esto dará paso a la segunda fase, que será la que nos ponga en las manos ese control inteligente. Una vez adquiridos los datos y manejo de la información y establecida la estrategia de control, se logrará que la persona se sienta más libre, natural y cómoda, cansándose mucho menos y dejando la sensación de tener una 'pata de palo'".

Paso a lo tangible
"Las mediciones hechas en la primera fase son de fuerza, del ángulo de la rodilla y actuar sobre el flexionamiento de ésta como un amortiguador. La segunda fase, que está comenzando, consiste en construir la prótesis, ya con la biomecatrónica desarrollada, para hacer pruebas en pacientes reales", señala Flammia.

Este prototipo cuenta con el apoyo del Hospital Ortopédico Infantil, donde técnicos protesistas y traumatólogos, respaldan, asesoran y participan el desarrollo del mismo. "Este prototipo de módulo de rodilla externa inteligente abarcará el desarrollo del pie, tobillo y rodilla. Se trata de un producto de biomecatrónica que combina aspectos biológicos, mecánicos, electrónicos e inteligentes en un solo proyecto", indica Fernández.

"La segunda fase podría estar culminada en unos 12 a 18 meses, de acuerdo al financiamiento alcanzado; ya tenemos muchas cosas adelantadas y con pruebas", sostiene Torrealba.

"Otra fase importante para este proyecto es la creación de un laboratorio de marcha, el cual es un lugar donde se podrán realizar las mediciones en personas sanas y amputadas, que además se va a convertir en un servicio para el público general y médicos traumatólogos que es necesario en el país, ya que sólo existe uno a nivel clínico -el del Hospital Ortopédico Infantil-. Hay algunos otros para estudios deportivos solamente. Este laboratorio se está acondicionando en el Parque Tecnológico Sartenejas, con una donación de equipos de la Asociación Nacional de Biomecánica, los cuales son muy costosos", destaca.

Inspiración y originalidad
"En cuanto a lo mecánico, esta prótesis va a ser innovadora porque va a tener la forma de la pierna humana, lo cual no se ve en las prótesis comerciales actuales, las cuales son cubiertas con una funda cosmética para simular la forma de la pierna, pero nuestro modelo propone la estructura en material polimérico o plástico, más asequible, con la forma de la pierna, para evitar las funda, simplificando el uso. Las prótesis se fabrican comúnmente en fibra de carbono o titanio, y esos son materiales de muy altos precios y no manejamos esa tecnología aquí, eso subiría los costos a nivel comercial", señala Torrealba.

"En términos de electrónica estamos trabajando con aceleraciones que se generan a lo largo de la caminata, lo cual es innovador, y en cuanto al control estamos aplicando los conocimientos que tenemos de robótica, como mecatrónicos, extrapolándolos a la prótesis con un nuevo enfoque para determinar, de la mejor manera, en qué fase de la marcha se encuentra el paciente para cambiar la rigidez que tiene la rodilla. Esto puede ser un primer paso a la era cibernética de las prótesis, como en la película Robocop", agrega el experto.

El impulso
Los bajos costos del proyecto se deben a que el Parque Tecnológico Sartenejas está incluido por el Ministerio de Ciencia y Tecnología como uno de los beneficiarios de la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (Locti), que establece entre sus estatutos que las grandes empresas, cuyos ingresos brutos anuales superen las cien mil (100.000) unidades tributarias, deben invertir en proyectos de Ciencia, Tecnología e Innovación.

Las empresas que deben hacer este aporte pueden escoger libremente el proyecto a apoyar y la rodilla artificial inteligente atrajo la atención de American Airlines y Transporte Sánchez Polo de Venezuela, entre muchas otras.

Jessica Quintero, gerente de Proyectos de PTS, explica que la primera fase estuvo por el orden de los 300 millones de bolívares y posteriormente se realizarán la fase de fabricación y la ejecución del laboratorio de marcha completarán el complejo desarrollo, que requiere de mucho apoyo económico, pues ya la disposición de los investigadores y el interés de los pacientes están garantizados.

"El equipo técnico está compuesto por un grupo de unas 30 personas que trabajan en distintas áreas de ingeniería y eso es muy importante porque no es un proyecto de un individuo sino de un equipo de expertos dispuestos a compartir los logros, lo que lo hace muy especial", destaca el profesor Fernández.

"El sueño de nosotros es llegar a ese prototipo funcional a un costo razonable, para montar una fábrica que no sólo realice rodillas, sino que amplíe las posibilidades como brazos mecánicos o hasta sensores externos en la cabeza que estimulen las funciones del cerebro. Estamos confiados en que lo vamos a lograr porque esta rodilla inteligente es un proyecto viable, con un impacto social importante", concluyó Fernández.