Download el hombre

tecnología
se hace camino al andar
En Viena (Austria) Gerhard
Grundner es uno de los
primeros pacientes en el mundo
beneficiado por la Genium, una
pierna inteligente que contiene
sensores, microprocesadores y
baterías de litio.
Una revolución médica se pone en marcha
el hombre
biOnico
´
ya está aquí
Fabricados en laboratorios y empresas de alta tecnología, en el límite entre la medicina y la robótica, las prótesis,
implantes electrónicos y órganos artificiales son cada vez más
eficaces y veloces porque permiten a pacientes recuperar funciones perdidas: vista, movimiento o sensación. Texto: Pedro Lima.
Fotos: Philippe Psaïla (www.psaila.net)
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m
el primero
Antes de su muerte, en octubre de
2010, el joven austríaco Christian
Kandlbauer (a la derecha) fue el
primer hombre en el mundo en usar
un brazo robotizado totalmente
controlado por el cerebro.
no todos los pacientes podrán recibir dichas
prótesis, ya que su implante va a depender de
diversos factores, como la edad o la gravedad
de la enfermedad.
pruebas en marcha
En la empresa alemana Otto Bock, se
realizan pruebas de calidad de la C-Leg.
Esta pierna artificial posibilita una marcha
más natural y cómoda.
El ejemplo positivo de
los implantes cocleares
Los científicos y médicos protagonistas de
esta revolución biónica toman como ejemplo
el espectacular avance de los implantes cocleares. “En el inicio de la década de 1980,
cuando apareció esta tecnología que permite
transmitir directamente al nervio auditivo señales codificadas por un micrófono y un chip
informático, los pacientes solo podían reconocer el 10 por ciento de las frases que se les
pronunciaban. Hoy, estamos en más del 90
por ciento y ya se habla de escuchar música
corazón
Una solución a los trasplantes
E
sta es una revolución pacífica, mundial
y dedicada completamente al bienestar
de la humanidad. Una revolución que
están experimentando, en varias partes del
mundo, algunos centenares de precursores.
Los científicos lo llaman “Interfaz hombremáquina”. ¿De qué se trata? De sistemas
automáticos y robotizados completamente
innovadores que se conectan directamente
con tejidos biológicos (células musculares,
sensoriales y nerviosas) y que permiten, en
determinados casos, recuperar funciones vitales como la vista o el movimiento. Todos
los órganos del cuerpo –ojos, manos, piernas,
brazos, corazón– se benefician de esta innovación que posibilita a los pacientes realizar
otra vez las tareas de la vida diaria, como
vestirse solo, ir al baño o cruzar la calle de
manera autónoma.
al servicio de la ciencia
Gracias al desempeño de
Christian Kandlbauer, que
realiza en esta imagen
pruebas de control, nuevas y
mejores prótesis podrán ser
comercializadas.
En un futuro cercano
serán dispositivos cotidianos
En la actualidad, muchos de estos sistemas
son sometidos a ensayos clínicos, no obstante, los especialistas apuestan a que, en un futuro cercano, estén disponibles. “Dentro de
10 o 15 años, estos dispositivos conectados al
tejido biológico van a formar parte de la vida
diaria”, señala Serge Picaud, biólogo del Instituto de la Visión de París, quien trabaja en la
próxima generación de “implantes de retinas”
(ver Retina electrónica), que posibilitará a personas que perdieron la vista recuperar parte
de sus funciones visuales. Y las razones de
esta generalización y democratización futura
las explica así: “Los progresos tecnológicos,
por una parte, permiten miniaturizar todos
los componentes robóticos y electrónicos, y
los avances científicos posibilitan la compren-
El corazón high-tech podría comenzar a latir antes de fin de año.
Próximamente será habitual
observar a hombres y
mujeres equipados con brazos,
piernas y ojos biónicos
sión y la modelización de los códigos e informaciones sensoriales y motrices del sistema
nervioso y del organismo. Por estas razones
y por su generalización, los precios de estas
prótesis, actualmente de decenas de miles
de dólares, también van a bajar. Aún así, no
hay ninguna prótesis que pueda reemplazar
el organismo humano y millones de años de
evolución darwiniana. Sin embargo, restablecer de manera útil ciertas funciones resulta
muy alentador”. En ese sentido, aclara que
En el mundo, cada año, más de 100.000 personas
necesitan un trasplante de corazón y solo 3.000
de estos órganos son donados. Para el profesor
francés Alain Carpentier, la única solución era
desarrollar un corazón completamente artificial.
Y parece que lo está logrando, gracias al trabajo
de 60 personas, a una inversión de millones de
dólares y después de 20 años de constantes esfuerzos. “Antes de fin de año empezaremos un
primer ensayo con 6 voluntarios para recibir en
su pecho nuestro corazón artificial Carmat”, explica. Se trata de un dispositivo de alta tecnología,
de apenas 900 gramos (menos que un corazón
biológico), que cuenta con varios sensores que
miden parámetros biológicos como la presión y
el flujo sanguíneo, su temperatura y la evolución
de todo el organismo. Teniendo en cuenta estos
parámetros, el software de la máquina ordena
a dos bombas motorizadas a aumentar o disminuir el flujo sanguíneo. Los tejidos del implante
artificial están parcialmente constituidos por pericardio bovino, lo que evita la coagulación de la
de Mozart o Beethoven”, comenta José-Alain
Sahel, profesor de Oftalmología que dirige,
en París, el ensayo terapéutico de implante
retiniano más avanzado a nivel mundial. A esto se suma otro ejemplo: la comercialización
de la Genium, una nueva prótesis de “pierna
inteligente” por parte de la empresa alemana Otto Bock. Controlada completamente
por microprocesadores y equipada con cinco
sensores que miden en tiempo real la posición
de todos sus componentes para programar y
dirigir el paso siguiente, este equipo permite
“una marcha más natural y saludable” que la
precedente pierna artificial llamada C-Leg.
El nuevo sistema podrá, además, beneficiar a
un gran número de usuarios –personas delgadas o de hasta 150 kg, dado que la prótesis se
adaptará de manera personalizada–, como el
austríaco Gerhard Grundner, de 45 años, que
tuvo la suerte de ser uno de los primeros pacientes en el mundo en usar este prototipo.
Manos biónicas a medida
sangre, y la energía es provista por potentes baterías de litio, que el paciente podrá llevar en una
mochila. “Esperamos alcanzar los cinco años de
vida para las personas implantadas con nuestro
sistema, comenta Carpentier, lo que corresponde
a la esperanza de vida de un paciente que recibe
un trasplante de corazón. Si el ensayo resulta
exitoso, podremos generalizar su utilización”.
Como muchas prótesis y órganos artificiales, su
precio será alto, unos 100.000 euros. Pero, comenta Carpentier, “es la mitad de lo que representa
un trasplante de corazón humano”.
En tanto, en Escocia se desarrolla otro capítulo de la revolución biónica. Allí, más precisamente en Edimburgo, están las oficinas y
los laboratorios de alta tecnología de la empresa Touch Bionics, líder mundial de prótesis de mano. “Estamos presentes en más de 40
países y son más de 1.400 los pacientes amputados que fueron equipados con una mano
diseñada y construida por nosotros”, explica
orgulloso Hugh Gill, director de Investigación
y Desarrollo de productos de la empresa. El
nombre de este dispositivo, hecho con más
de 200 piezas de metal y materiales plásticos
de alta resistencia, es I-Limb. “Es la primera
Una pierna inteligente,
hecha de piezas metálicas,
sensores y motores, que
permite una marcha natural
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Las manos robotizadas de
última generación permiten
gestos de una precisión y diversidad hasta hoy imposibles
retina electrónica
Ensayos alentadores
Un implante revolucionario restituye, en determinados casos y parcialmente, la vista.
Volver a empezar
El jubilado escocés Donald McKillop ( a la
derecha), volvió a usar sus herramientas gracias
al I-Limb, un dispositivo electrónico que imita
perfectamente el movimiento de la mano. Abajo,
diversos prototipos son probados en el laboratorio.
mano biónica del mundo totalmente articulada que se comercializa, –agrega Hugh–. El
paciente puede elegir la posición más conveniente para el gesto que desea realizar, como
tener el índice apuntado para usar el teclado
de la computadora, o apretar los cinco dedos
para sostener un vaso en la mano”. El secreto del I-Limb es su control mioeléctrico: dos
pequeñas placas metálicas de electrodos, que
se colocan en contacto con la piel, detectan
los más mínimos impulsos eléctricos generados por los músculos de la extremidad y
los interpreta para realizar los movimientos
correspondientes. El I-Limb puede incluir un
pulgar que, al igual que el del humano, puede
rotar en diferentes posiciones y permitir importantes configuraciones de agarre, muchas
de las cuales no estaban disponibles con anterioridad.
Como una vida nueva
Donald McKillop, un simpático jubilado residente en la pequeña ciudad de Kilmarnock, cercana a Edimburgo, es una de las personas que
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emplea esta prótesis. “Gracias a ella, puedo usar
todas mis herramientas para elaborar los más
variados objetos, como lo hacía antes del accidente en el que perdí mi mano, en el año 1977”,
explica mientras trabaja en su pequeño jardín,
típico de esta ciudad obrera. Otra ventaja, que
comenta Hugh Gill, al tiempo que examina la
mano de Donald, es la construcción modular de
la I-Limb. “Ello significa -dice Gill- que cada dedo impulsado individualmente se puede retirar
rápidamente de la prótesis con tan solo soltar
un tornillo, lo que facilita su reparación y que
los pacientes puedan volver a su vida cotidiana
después de una breve visita a la clínica. Habitualmente, los dispositivos se tenían que enviar
al fabricante y, con frecuencia, el paciente se
quedaba sin su prótesis durante semanas”.
Nueva prótesis, más posibilidades
De regreso en los laboratorios de Touch Bionics, Hugh Gill presenta la última realización
de su empresa, una nueva mano biónica que
se comercializa hace unos pocos meses. De
color negro, más fina que la I-Limb, se parece
más a una mano de ciencia-ficción que a una
prótesis humana. “Se llama Pulse -explica- y
los pacientes la pueden cubrir con una piel artificial muy similar a la humana. Las mujeres,
sobre todo, aprecian esta posibilidad estética,
aunque los hombres prefieren usarla con su
natural aspecto metálico y futurista”. Pero no
son solo estéticos los progresos de la Pulse. La
nueva mano permite levantar pesos de hasta 90
kg, 50 kg más que la I-Limb y el paciente puede
elegir entre las ocho posiciones que posibilita la
prótesis, usando las contracciones musculares
transmitidas por los electrodos a la computadora integrada dentro de la máquina. “Un impulso
abre los dedos, dos impulsos los cierra, tres dirige el índice...” Sentado delante de su pantalla,
Hugh sigue presentando las ventajas de la Pulse, que equipa, por ahora, a solo unas decenas
de pacientes en el mundo: el usuario la puede
conectar a su PC, con una conexión inalámbrica, para realizar toda la fase de aprendizaje, y
programarla según sus necesidades. Así, cada
paciente adapta la prótesis a sus necesidades”.
Pionero de la era biónica
Como cada gran innovación técnica, la
biónica tiene sus héroes y pioneros, pacientes que aceptaron ser los primeros en usar
ciertos equipos, sacrificando mucho tiempo
y energía para mejorarlos. Sin ninguna duda, el joven austríaco Christian Kandlbauer
fue uno de ellos. Hasta su muerte accidental
en octubre de 2010, este dinámico mecánico,
siempre sonriente, fue el primer hombre del
mundo en utilizar cotidianamente una prótesis de brazo derecho totalmente controlada
por su cerebro. Christian Kandlbauer había
perdido ambos brazos luego de sufrir un accidente con corriente de alta tensión. “Para
cerrar los dedos –explicaba con su voz cuasi
adolescente–, basta pensar en el movimiento de mis antiguos dedos. Para levantar el
“Puedo distinguir el borde de las veredas, las bandas blancas del paso peatonal y la forma general
de los vehículos”, explica Gilles, un francés no vidente de 50 años que nos recibe en el Instituto
de la Visión, en París. Gilles perdió la vista a los 30
años, por causa de una enfermedad de la retina,
la retinitis pigmentosa, que provoca la muerte de
las células fotorreceptoras, que transforman la luz
y la transmiten hasta el cerebro. En 2008, Gilles fue
uno de los 32 pacientes que, en el mundo, recibió
un implante retinal de 3x5 mm, desarrollado por
la empresa US Second Sight. Para ello, se realiza
una operación para insertarlo en el fondo del
ojo, conectando directamente los electrodos –60
en total– con el tejido retinal. El sistema también
está constituido por un par de anteojos con una
cámara que captura la escena que observa el paciente. La información tomada por la cámara es
transmitida vía inalámbrica hasta el implante de
la retina, activando los electrodos, lo que genera
en la retina información que el cerebro interpreta
como visual.
Los resultados del ensayo son alentadores: “Hasta
el momento, no hubo complicaciones en ninguno
de los 32 pacientes intervenidos y el sistema permitió recuperar datos visuales útiles para estas personas, como el contorno de puertas y ventanas, o
de veredas. Y hasta caracteres impresos o letras de
tamaño grande. Un dato interesante es que ciertos
pacientes se pueden desactivar del sistema cuando
quieren. Por lo general, lo usan hasta ocho horas
diarias”, comenta el técnico francés José-Alain Sahel. Y esto es solo el comienzo de una nueva era
para los tratamientos de las enfermedades de la
retina, que afectan a millones de personas en el
mundo: “Vamos a iniciar otros ensayos con más
pacientes, y mejorar la calidad de los implantes,
para obtener resultados cada vez mejores”, agrega Sahel. Las próximas generaciones de implantes,
previstas para 2014, contaran con hasta 1.000 electrodos. Según estiman los especialistas, los pacientes tendrían, entonces, la posibilidad de leer textos
complejos en diarios, libros, o revistas como la que
usted sostiene en este momento en sus manos.
brazo, también pienso en hacerlo, y la prótesis ejecuta la orden que le doy”. Para que
tal proeza fuera posible, Christian tuvo que
someterse a una cirugía para derivar los
nervios que antes ejecutaban las órdenes
mentales del brazo y de la mano, hacia su
músculo pectoral. Así, de manera automática, cuando pensaba en un movimiento de
su miembro perdido, el pectoral se contracturaba. Electrodos conectados sobre la piel
registraban entonces estas contracciones,
para transformarlas inmediatamente en los
movimientos correspondientes. Después de
muchos esfuerzos, había logrado controlar
su brazo biónico y recuperar gran parte de
su autonomía, lo que le permitió volver al
taller mecánico donde trabajaba antes de su
primer accidente.
El cerebro en
movimiento
Para detectar las ondas
cerebrales es necesario
conectar sobre el cuero
cabelludo electrodos.
Estos transmiten la orden
a la silla de ruedas,
aquí testeada por el
estudiante Michele
Tavela.
Controlar una máquina
sin ningún contacto
Posiblemente, la próxima generación de
prótesis podrá actuar sin ninguna conexión
entre el cuerpo humano y el sistema artificial.
Esta última mutación ya se está gestando en
la Escuela politécnica federal de Lausana, en
Suiza. Allí, los científicos trabajan en un sistema llamado “Interfaz no invasivo”, que permite controlar máquinas, como sillas de ruedas
o computadoras, solo pensando en los gestos
“Si quiero ir a la derecha, pienso en este movimiento... es
muy sencillo”. En la era biónica
también hay un poco de magia
o acciones deseadas. ¿Cómo actúa el sistema?
“Primero se instalan 16 electrodos sobre la superficie del cuero cabelludo del paciente. Estos
electrodos registran la actividad del cerebro y
un software interpreta las señales”, explica José
del R. Millán, responsable de este programa en
el marco del proyecto europeo TOBI de ayuda
a personas cuadripléjicas. “Después de una
fase de aprendizaje, el paciente solo tiene que
pensar en el movimiento que desea que la silla
realice, por ejemplo ir para la izquierda. Y la
silla responde a la orden mental, moviéndose
en la dirección deseada”. Los científicos ahora
esperan que la industria se interese en sus increíbles posibilidades para comenzar a comercializarlas. Empezaría, entonces, la próxima era
biónica...
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