La evolución de las prótesis inteligentes y el tacto artificial

Durante siglos, las prótesis han buscado restaurar por completo la apariencia de extremidades faltantes y sustituir sus funciones cotidianas como cocinar, comer o vestirse.¹ Este camino ha generado mecanismos altamente complejos para imitar una amplia gama de movimientos e interfaces de control para comunicarse con el dispositivo protésico.²

Ya están disponibles materiales capaces de soportar en gran medida las demandas físicas y mecánicas de las prótesis. Ahora, el camino para las prótesis es la inteligencia artificial, la cual se centra en convertirlas en dispositivos adaptables, capaces de aprender y sensibles a un entorno que cambia constantemente.²

El Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) es clave para seguir esta nueva ruta ya que permite la recopilación remota de datos, la visualización en tiempo real, la reprogramación de las prótesis inteligentes a través de Wi-Fi y la transferencia de información a una nube.¹

Por ejemplo, el prototipo Ubi-Sleeve registra en prótesis de extremidades inferiores varias señales como temperatura, humedad e identificación de deslizamiento. Otros prototipos han mostrado la viabilidad de transmitir señales mioeléctricas y datos de sensores a un servidor en la nube para determinar un patrón de agarre y recibir el comando del motor para accionar una pinza robótica.¹

En busca del tacto artificial

El sentido del tacto no solo refleja la respuesta corporal a estímulos físicos externos (por ejemplo, temperatura, humedad y presión), también identifica una serie de parámetros psicológicos basados en la extracción y análisis de la información por parte del cerebro, como el reconocimiento de texturas y rugosidad.³ 

Sin embargo, como estos parámetros psicosensoriales son difíciles de cuantificar, sigue siendo complicado simular la percepción táctil humana para determinar el tipo y la rugosidad de los materiales, lo cual es crucial para la interacción entre sistemas robóticos inteligentes y el medio ambiente, tanto en el contexto de la clasificación industrial como de la vida cotidiana de las personas con limitaciones físicas que dependen de las prótesis.³

El efecto triboeléctrico se refiere a la electrificación inducida por contacto que se produce en varias interfaces. Los nanogeneradores triboeléctricos pueden convertir la energía mecánica en señales eléctricas y se han utilizado ampliamente como dispositivos de recolección y detección de energía, como biosensores y sensores médicos implantables.³

Científicos en China desarrollaron un dedo inteligente triboeléctrico que superó la percepción táctil humana para su uso en robots inteligentes o prótesis artificiales. Se le integró un conjunto de sensores compuesto por varios materiales típicos en diferentes posiciones de la serie triboeléctrica, la cual podía identificar el tipo y la rugosidad de los materiales en función de la detección triboeléctrica.³ 

El procesamiento de datos basado en machine learning minimizó la interferencia ambiental, mejorando sustancialmente la precisión de la identificación de materiales hasta el 96.8%. El módulo de comunicación y visualización inalámbrica integrado en el dedo inteligente permitió que los resultados del reconocimiento se presentaran de forma más intuitiva.³

Cuando el dedo inteligente tocó el material a probar, la información de reconocimiento se proyectó directamente en una pantalla OLED. Este prototipo es una muestra de la nueva era en el modelado de la percepción táctil humana.³

El aporte de la impresión 3D en las prótesis inteligentes

Muchos amputados abandonan sus brazos y muñecas protésicas porque el peso y las dimensiones de varias prótesis pueden causar molestias y problemas de coordinación. Estas complicaciones a menudo surgen cuando las prótesis no se ajustan correctamente a la persona amputada.⁴ 

La impresión 3D permite el desarrollo de prótesis más ligeras que se pueden modificar fácilmente para adaptarse al amputado. Es importante aprovechar la nueva tecnología proporcionada por las impresoras 3D para que las prótesis sean asequibles para todas las personas amputadas. De lo contrario, quienes no reemplazan su extremidad faltante pueden experimentar complicaciones en sus otras extremidades, como lesiones y artritis.⁴

Conoce más sobre lo último de la tecnología aplicada a la atención médica en: La Inteligencia Artificial como asistente para salvar vidas.