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1 Biotecnología, Salud y Robótica Aplicaciones en prótesis de extremidades Emanuel Cisterna y Roberto Mazzieri, Lic. en Informática, Universidad de Palermo Carlos Martinez, TUTOR Abstract—Con los avances de la ciencia, la nanotecnología y la comprensión del Sistema Nervioso humano, sumados al esfuerzo conjunto de equipos de Ingenieros y Médicos, se han logrado importantísimos adelantos en materia de desarrollo y mejoramiento de prótesis biónicas en seres humanos, controlados con impulsos eléctricos nacidos en el cerebro mismo. En el presente estudio, se avanzó en el siguiente gran desafío que se presenta: llevar dicha tecnología a pacientes de todo el mundo, buscando mantener la calidad y eficacia del producto mientras que se buscan formas alternativas para abaratar los costos de su producción. I. KEYWORDS Biotecnología: Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos. [1] Polímeros: Son materiales de origen tanto natural como sintético, formados por moléculas de gran tamaño, conocidas como macromoléculas. Polímeros de origen natural son, por ejemplo, la celulosa, el caucho natural y las proteínas. [1] Tecnología háptica: conjunto de interfaces tecnológicos que interaccionan con el ser humano mediante el sentido del tacto. [1] Sistema somatosensorial: comprende un complejo organismo consistente en centros de recepción y proceso, cuya función es producir modalidades de estímulo tales como el tacto. La transmisión de información desde los receptores (piel) pasa por la médula espinal y en el cerebro. El procesamiento tiene lugar principalmente en el área somatosensorial primario ubicado en el lóbulo parietal de la corteza cerebral. [1] Nanotecnología: Es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). [1] Telemedicina: Es el empleo de las tecnologías de información y comunicaciones para brindar asistencia médica a quien lo requiera en sitios distantes. [1] I. INTRODUCCIÓN L as últimas estadísticas sobre los avances tecnológicos han puesto a la robótica y a la electrónica como principal fuente de alimentación para resolver temas cada vez más diversos y sobretodo cuando de salud y de una buena calidad de vida se trata. La robótica está innovando en áreas donde hasta hace algunos años era imposible de solo pensar. Esta área de conocimiento viene desarrollándose desde hace muchísimo tiempo, hay evidencia de que ya en el siglo I a.C. existían máquinas autónomas como la máquina de vapor, descriptas por Herón de Alejandría en su libro Pneumática y Autómata. Estos conocimientos fueron luego ampliados por Al-Jazarí, quién creó un barco con cuatro músicos humanoides programables en el siglo XIII. Ya en el siglo XX, hacia finales de la década del ‘30 el austrohúngaro Karel Čapek presentó el primer autómata, bautizado “Elektro”, al que se le aplicó el término de ciencia ficción “robot” por primera vez [1][7][9]. A partir de ese punto de la historia, esta rama de la ciencia vivió un vertiginoso crecimiento de la mano de los avances tecnológicos, materiales y a las mejoras de los componentes electrónicos, hasta llegar a nuestros días donde la robótica cumple un lugar fundamental en las industrias, la medicina, los gobiernos y hasta en la vida cotidiana de las personas. II. ENFOQUE TEÓRICO A. Estrategia Funcional La misma se centrará en cómo utilizar y aplicar los recursos y habilidades dentro de cada área funcional de cada negocio o unidad estratégica, con el fin de maximizar la productividad de dichos recursos. Las áreas funcionales más caracterizadas son: producción, comercialización, financiación, recursos humanos, tecnología y compras. Estará dirigida a mejorar la efectividad en todas las áreas a fin de lograr las metas establecidas en cuanto a calidad, eficiencia, innovación y satisfacción al cliente. Para incrementar la eficiencia en la compañía se deben explotar las economías de escala para fabricar un bien estandarizado en grandes volúmenes, utilizar los efectos del aprendizaje, aplicar tecnologías de fabricación flexibles y diseñar estructuras que faciliten la cooperación entre las diferentes funciones. [4] Existen diferentes tipos de estrategia, de marketing que puede permitir un salto a la empresa si el producto es lanzado, en tiempo y forma, o, si el mismo otorga beneficios a sus clientes, o bien, menor costo. Por otra parte, una estrategia de compras, sería conseguir los chips o dispositivos a un menor costo en la compra en cantidad. Se pueden suscitar varios ejemplos, pero en todas las áreas el objetivo es alcanzar siempre la calidad superior, lo cual provocará un aumento en los demás aspectos (diferenciación, liderazgo, entre otros). B. Estrategia de Negocios La estrategia de negocios determina la forma en la que la compañía competirá en el mercado y se posicionará frente a la competencia. El proceso de definición de negocio implica 2 decisiones sobre “las necesidades del cliente y como se van a satisfacer las mismas”. Estas son decisiones que producen ventaja competitiva. Para elaborar una estrategia de negocios se deben realizar estrategias competitivas. Entre ellas: Liderazgo en costos y Diferenciación. [4] El objetivo de ser líder en costos es superar a los competidores en la producción de nuestro producto a un costo inferior que ellos, además se generan barreras de entrada imposibles de superar para los competidores. La diferenciación logra que los clientes perciban un producto como exclusivo permitiendo establecer un precio más alto por el mismo. Se puede diferenciar por la calidad (diferentes tipos de prótesis y de diferente material), la innovación y la satisfacción del cliente (como se siente el cliente con los beneficios que el producto le aporta a su vida cotidiana). La diferenciación hace que el producto crezca y que tenga el reconocimiento y la elección del cliente día a día, aunque su precio aumente también. La concentración del producto en el mercado está dirigida a atender las necesidades de un grupo limitado de clientes y atender un nicho de mercado particular, en este caso y por el momento las prótesis son para una clase más pudiente, por lo cual la compañía pretende para el futuro tener llegada a clases medias y bajas. III. MACROAMBIENTE A. Ambiente Político y Legal En la Republica Argentina las políticas de salud están favoreciendo, promoviendo y regulando el desarrollo de nuevas tecnologías médicas por parte del Ministerio de Salud y el Ministerio de Economía de la Nación. La Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT) es un organismo descentralizado de la Administración Pública Nacional, creado mediante decreto 1490/92 y es el encargado del control y fiscalización sobre la sanidad y la calidad de elementos de diagnóstico, materiales y tecnologías biomédicos y todo producto de uso y aplicación en la medicina humana.[2] La Fundación Argentina de Nanotecnología (FAN) es una entidad de derecho privado y sin fines de lucro, creada por el Decreto 380/2005. Tiene como objetivo sentar las bases necesarias para el fomento y promoción del desarrollo de la infraestructura humana y técnica del país en el campo de la nanotecnología y la microtecnología. Su responsabilidad principal es fomentar la generación del valor agregado de la producción nacional, para el consumo del mercado interno y para la inserción de la industria local en los mercados internacionales.[1][3] B. Ambiente Económico Resultado de la enorme crisis, causada por el desarrollo de políticas neoliberales en América Latina en los ’90 (responsables de una ralentización de su crecimiento económico, de un notable crecimiento de la pobreza y de un aumento muy acentuado de las desigualdades sociales) hemos visto el surgimiento de gobiernos de izquierda y centro- izquierda, democráticamente elegidos, que están desarrollando políticas distintas y, en muchas ocasiones, opuestas a las seguidas por los gobiernos conservadores y liberales. Tales políticas están afectando a los privilegios de las clases dominantes en aquellos países, así como de los monopolios corporativos afines a ellos. [8] C. Ambiente Cultural y Medioambiente Según la Organización Panamericana de la Salud (OPS), en Latinoamérica existen aproximadamente 85.000.000 de personas con discapacidades de distintos tipos, en los países menos afectados supera el 6% de la población (Argentina, Chile, Brasil), y en los más afectados, como Perú alcanza al 31% de la población. Entre las causas más importantes, figuran los accidentes de tránsito y laborales, la falta de prevención de la violencia, y hasta los conflictos armados. Este flagelo impide la plena integración social, laboral y educativa de quienes lo padecen. Además, en muchas ciudades surgen barreras arquitectónicas que dificultan la movilidad y accesibilidad. En los sistemas de salud, el personal especializado en rehabilitación es escaso, esto determina que la asistencia médica no sea idónea. Surge además, la amplia brecha entre quienes pueden pagar un Sistema de Salud privado, y quienes dependen de los Hospitales Estatales saturados en capacidad, deteriorados por falta de presupuesto y afectados por la inseguridad y violencia reinantes en la sociedad Latinoamericana [1][11][12][13][14]. Un factor importante a mencionar, es la aparición de las denominadas Aseguradoras de Riesgo de Trabajo (A.R.T.), que son empresas que respaldan al empleador en caso de que se produzca un siniestro, pagando una determinada suma de dinero al trabajador damnificado (indemnización laboral). El empleador debe pagar mensualmente una prima por el riesgo que sus empleados corren en ocasión de su trabajo. En el pasado, el empleador era responsable de todos los daños que su dependiente sufriese en su horario laboral o durante el trayecto desde su lugar de trabajo y su domicilio, así como también, todos los gastos producidos a partir de esos daños. Ahora, la empresa aseguradora se responsabiliza de todas estas cuestiones (es decir, cubre todos los gastos y daños que el trabajador hubiese sufrido). D. Ambiente Tecnológico El marco tecnológico contemporáneo presenta un estado nunca antes vivido en la historia, ya que los avances e innovaciones se presentan vertiginosamente en todas las áreas, desde la generación de nuevos componentes sintéticos, las mejoras en el uso de los minerales naturales, el avance constante sobre las tecnologías sustentables y los logros de equipos multidisciplinarios en su implementación. Por mencionar algunos productos surgidos en la última década, encontramos al automóvil eléctrico con cero emisiones contaminantes, maximizando año a año el uso del Litio como portador de energía eléctrica, equipos robóticos como el Robot Da Vinci, que lleva con precisión al arte de la Medicina a lugares inaccesibles del cuerpo humano, entre otros. Quizás el factor más influyente y facilitador que rige la actualidad 3 tecnológica es el rápido acceso a la información gracias a la evolución de las comunicaciones, donde prácticamente ya no existen fronteras y es posible estar en contacto inmediato con cualquier punto del planeta sin mayor esfuerzo, esto permite la colaboración de especialistas de diferentes disciplinas en pos de objetivos comunes [1][10]. IV. FODA A. Fortalezas La empresa posee una excelente imagen en los consumidores debido a que se encuentra altamente posicionada la cual le brinda la posibilidad de mantener la calidad, en ciertos productos aumentar los precios y la elección del cliente con la compañía es altamente fiel. Liderazgo en el mercado es una de las virtudes que caracterizan a la empresa, por poseer el 73% del mercado en la venta de brazos robóticos. Los desarrollos y avances tecnológicos producidos en el campo de la medicina están creciendo exponencialmente en los últimos años, lo cual hace redituable cualquier compañía que abarque dichos ramos. Se están utilizando a medida que pasan los años, mejores productos que acortan las distancias entre las personas que poseen dicha invalidez con las que no lo poseen debido a que se van mejorando dispositivos cada vez más rápidos con el aumento de capacidad de memoria y almacenamiento y además mejores y cada vez mas reales brazos robóticos que hasta hace pocos años no existían. Se ha invertido alrededor de 30 millones de dólares en importantes programas de Investigación y Desarrollo para determinar las preocupaciones del paciente al momento de realizar la operación y el crecimiento en las mejoras de los productos tecnológicos que vendrán. B. Debilidades El producto solo permite ayudar a las personas que por alguna causa han perdido una parte de su extremidad. No tiene el acceso de llegar a aquellas personas que han nacido ya sin el total de su extremidad debido a que desconocen su movimiento o como generarlo. Ante la escasez en el mercado de productos tecnológicos médicos de este estilo, tanto el producto como la operación no contemplan todas las clases sociales debido a su alto costo. Tanto la operación, el producto y el chip no se encuentra contemplado dentro de las operaciones permitidas y ofrecidas por obras sociales. Además, no son muy amplios los proveedores que proporcionan los accesorios y elementos que componen los brazos debido tanto a la especialización como a la complejidad; como así también los fabricantes de chips, por lo cual no hay demasiada oportunidad de pelear por los costos. Dicho producto no es comercializable en todos los países debido a que deben estar regulados por la Ley de cada uno. C. Oportunidades Un mercado de pacientes con necesidades de obtener en mayor medida el producto personalizado (realizado con productos que aparentan piel real, entre otros casos). Además, debido a la demanda que existe por no haber demasiados productos de este estilo, se permitirá ampliar dichos productos para que lleguen a mayor cantidad de países latinoamericanos y asiáticos. En la medida de lo posible reducir los costos del producto debido al desembarco en nuevos países donde se podría conseguir chips en cantidad de menor precio. Se tiene como objetivo futuro poder incluir dichas operaciones en los prepagas de cada país, según el contexto lo permita. La oportunidad de desarrollar productos alternativos para varias todas las extremidades del cuerpo. Ayudar al paciente en las sesiones que el mismo posea con especialistas una vez colocado el brazo robótico genera una gran oportunidad para establecer vínculos de confianza entre médicos y pacientes. D. Amenazas El miedo del paciente a querer realizarse la operación, debido a que según estudios recientes se ha determinado que en un 40% de los casos, los mismos no se sienten a gusto o bien, les lleva tiempo acostumbrarse a mostrarse con un brazo robótico el resto de sus días ante el mundo que los rodea. Cambios imprevistos en las leyes políticas y económicas de la región con respecto a los servicios y alcances de los tratamientos médicos. Este tipo de operaciones en órganos vitales (como ser el cerebro) mediante microcirugía podrían dificultar la implementación en pacientes que no acepten este tipo de tratamiento por cuestiones culturales o estéticos. La competencia en el mercado, si bien no es abundante, siempre está latente que pueden aparecer otras empresas del rubro de tecnologías para la salud a imitar la solución o buscar alternativas a la misma, como por ejemplo un menor costo. V. PROPUESTA ESTRATÉGICA En el campo de la salud se ha logrado desarrollar mejoras en prótesis de extremidades superiores y en sus sistemas de control y adaptación hasta lograr prótesis controladas por impulsos musculares, y que le podrían permitir al usuario de la misma manera poder realizar una vida más que digna. Si a todo esto, se le suma la instalación de un chip en su cabeza para controlar dichos impulsos, el mismo, podría traducirse en sensaciones táctiles para permitirle poder sentir lo que, por su impedimento físico actualmente no puede. Se utiliza el implante y el chip para controlar la fuerza de la mano para agarrar un objeto, y como principal punto a destacar la sensación de sentir dicho objeto a través de la prótesis colocada. La implantación no da lugar a infecciones o a cualquier pérdida perceptible de la sensación táctil o movimiento a controlar. En los países en vías de desarrollo, para el año 2030 se espera que se produzca un fuerte incremento de la demanda de este tipo de operaciones (junto con el chip), lo que conllevaría 4 a una notable reducción de costos de la misma. Estos pronósticos han llevado a la comunidad médica a desarrollar cada vez mejores técnicas en dicha área y, lo que este trabajo propone es una solución que utiliza tecnologías innovadoras con el objetivo de que las mismas estén en un futuro cercano al alcance de todas con la inclusión de las mismas en planes médicos y hasta subvencionados en un gran porcentaje por el Estado. Para tener éxito en el desarrollo de un producto innovador como el propuesto es de vital importancia una estrategia funcional robusta y adecuada al mercado de la salud. A. Eficiencia Para reducir los costos generales, tanto en la compra de los chips como en los materiales que componen las prótesis, se realizarán compras al por mayor para obtener un descuento mayor. Además, se utilizará un estándar de chips y la compra de los mismos en el mercado asiático lo cual disminuye su costo notablemente a comparación de Europa o América. Se utilizarán novedosos materiales para las prótesis, los cuales hacen que se vean más parecidas a la piel humana. Esta es una cualidad que hace la diferencia frente a otros competidores que continúan con productos o prótesis similares pero menos “humanas” y más “robóticas”. Un grupo de psicólogos acompañarán al paciente desde el principio del tratamiento, lo cual brindará una diferencia fundamental con la competencia al interiorizarse más en las preocupaciones del paciente y los traumas posteriores que podrían surgir al afrontar la vida con un artefacto, y especialmente, al recuperar las libertades que la prótesis de avanzada le ofrece. B. Calidad La calidad tanto en la operación, como en el chip y en las prótesis (en cualquier tipo de material realizado, desde los primeros, en los cuales el brazo no poseía recubrimiento alguno hasta los más modernos, con recubrimiento de material “tipo piel”) son de primera calidad, razón por la cual los pacientes eligen este producto con confianza.[5] C. Innovación Se trata de un producto innovador ya que le permite al paciente poder llevar una vida normal y digna, de la misma manera que la puede realizar una persona sin ningún tipo de invalidez. El producto produce una interacción entre el chip y la prótesis en forma constante por cada solicitud que el cerebro realiza sobre el chip, éste lo traduce en movimientos para la prótesis. D. Capacidad de satisfacción del cliente Se trata de un servicio para la gente que no posee parte de alguna extremidad superior. El promedio de edad que utiliza va entre 20 a 50 años de edad, aunque no existe un límite de edad real establecido. Dicho rango de edad posee una mayor predisposición tanto a enfrentar la operación como a poder llevar una vida sin complejidades y de la manera más normal posible, siempre y cuando teniendo como parámetro dicha invalidez. Este sector de la población comprende los avances en las prótesis y en los modelos en la actualidad, los cuales los hacen cada vez mas reales, por lo tanto serían un gran aliado a la hora de la satisfacción frente a los productos competidores, o bien la salida de uno nuevo al mercado. Los clientes serán los que recomienden nuestros productos y la comodidad y transparencia de ellos frente a la cotidianeidad de su uso. Será de suma importancia poder ingresar en los planes de las medicinas prepagas como del sistema público de salud para poder ampliar la edad de los pacientes, ya que son los más ancianos aquellos, que aunque no parezca, más se resisten a la utilización de estos productos. VI. PROPUESTA TECNOLÓGICA El avance en el diseño de las prótesis ha estado ligado directamente con el avance en el manejo de los materiales empleados por el hombre, así como el desarrollo tecnológico y el entendimiento de la biomecánica del cuerpo humano. Una prótesis es un elemento desarrollado con el fin de mejorar o reemplazar una función, una parte o un miembro completo del cuerpo humano afectado, por lo tanto, una prótesis para el paciente y en particular para el amputado, también colabora con el desarrollo psicológico del mismo, creando una percepción de totalidad al recobrar movilidad y aspecto. La primera prótesis de miembro superior registrada data del año 2000 a. C., fue encontrada en una momia egipcia; la prótesis estaba sujeta al antebrazo por medio de un cartucho adaptado al mismo. Con el manejo del hierro, el hombre pudo construir manos más resistentes y que pudieran ser empleadas para portar objetos pesados, tal es el caso del general romano Marcus Sergius, que durante la Segunda Guerra Púnica (218-202 a. C.) fabricó una mano de hierro para él, con la cual portaba su espada, ésta es la primera mano de hierro registrada. En la búsqueda de mejoras en el año de 1400 de nuestra era se fabricó la mano de alt-Ruppin construida también en hierro, constaba de un pulgar rígido en oposición y dedos flexibles, los cuales eran flexionados pasivamente, éstos se podían fijar mediante un mecanismo de trinquete y además tenía una muñeca movible. No es sino hasta el siglo XVI, que el diseño del mecanismo de las prótesis de miembro superior se ve mejorado considerablemente, gracias al médico militar francés Ambroise Paré, quien desarrolló el primer brazo artificial móvil al nivel de codo (los dedos podían abrirse o cerrarse presionando o traccionando, además de que constaba de una palanca, por medio de la cual, el brazo podía realizar la flexión o extensión a nivel de codo). En el siglo XIX se emplean el cuero, los polímeros 5 naturales y la madera en la fabricación de prótesis; los resortes contribuyen también al desarrollo de nuevos mecanismos para la fabricación de elementos de transmisión de la fuerza, para la sujeción, entre las innovaciones más importantes al diseño de las prótesis de miembro superior, se encuentra la del alemán Peter Beil. Más tarde, el Conde Beafort da a conocer un brazo con flexión del codo activado al presionar una palanca contra el tórax, aprovechando también el hombro contra lateral como fuente de energía para los movimientos activos del codo y la mano. La mano constaba de un pulgar móvil utilizando un gancho dividido sagitalmente, parecido a los actuales ganchos Hook. [1][16] Numerosos han sido los inventos y descubrimientos que se han producido en el último siglo y medio y que han permitido sentar las bases de la actual ciencia médica. Estos avances para muchos han pasado desapercibidos debido al ritmo tan acelerado que le ha dado la tecnología. Hoy en día hasta las intervenciones quirúrgicas resultan menos traumáticas gracias a la presencia de la tecnología en el ejercicio de la medicina. Los avances de la tecnología en la salud, no solamente ayudan a sanar sino también para prevenir enfermedades. Además, gracias a la tecnología se han logrado notables avances en la práctica de la medicina, por lo que se prevé un cambio radical de la ciencia médica en el futuro. Entre los más importantes están la Tomografía Computada, el Robot Da Vinci, la Resonancia Magnética, la Clonación y la aparición de los Exoesqueletos Mecánicos (han comenzado a ser usados con propósitos médicos e industriales, saltando del terreno de la ciencia-ficción, pero aún se encuentran en estado de prototipo. No obstante, el gobierno de los EEUU ha financiado con 50 millones de dólares un proyecto para integrar exoesqueletos mecánicos a unidades de Marines, con propósito de aumentar su rendimiento).[1] Robot Da Vinci Exoesqueleto militar A. Alcance funcional del Producto El producto analizado apunta directamente a mejorar la calidad de vida de quienes padecen la falta de alguno de sus miembros superiores al facilitar la ejecución de las tareas cotidianas; siendo requerido el codo con buena capacidad motora para el aprovechamiento ideal del producto. A través de la implementación de tecnologías de la robótica, los materiales y el uso de software de avanzada, se buscará dar al paciente una respuesta motora de las mismas características que una muñeca, mano y dedos sanos otorgan. Por medio de sensores en las terminaciones nerviosas del brazo portador, el paciente podrá controlar con la mente las distintas partes de la prótesis. Sumando también el beneficio de una respuesta háptica al paciente a través de un chip controlador de electrodos implantados en la corteza cerebral para recuperar en gran parte el sentido del tacto de la mano. De esta manera, el paciente podrá disfrutar no sólo de la libertad motriz que goza cualquier persona sana, sino también utilizar la información sensorial para maximizar su experiencia. [1][15][17][18] B. Tipos de Materiales y Tecnologías empleadas Los materiales empleados deberán proveer robustez y firmeza al tiempo de mantener el peso del producto terminado por debajo de los 2,5kg en la primera versión. Para esto, se estudiaron diversos productos en el mercado y sus licencias, y se eligieron los que proveían la mejor relación entre calidad, peso específico y precio. La estructura de la prótesis robótica estará compuesta por una aleación innovadora principalmente compuesta de Aluminio (Al) y Titanio (Ti), resultando en un metal liviano y muy resistente. Las partes móviles alternarán entre fibra de vidrio y polímeros de diversa resistencia de acuerdo a la demanda de cada componente. Los sensores de tacto empleados serán una evolución de las actuales pantallas táctiles capacitivas, y se comunicarán con el chip implantado a través de una señal de radio similar al bluetooth. Siendo la Argentina uno de los principales productores mundiales de Litio, se apuntará a obtener beneficios impositivos por la investigación y utilización del mismo en baterías que provean hasta 12 horas de autonomía. Por otro lado, los sensores de las terminaciones nerviosas del brazo portador registrarán los impulsos eléctricos gracias a la respuesta galvánica, también llamada conductancia, de la piel, medidos en microVolts (μV). Utilizando una potente unidad de procesamiento, se correlacionarán dichos datos con movimientos de la muñeca y dedos. El nanochip (chip) controlador de los electrodos cerebrales será desarrollado en conjunto con Universidades de la región a través de un atractivo programa de becas, logrando así un importante abaratamiento en los costos de licencias. El tamaño final al que se apunta no deberá exceder 0,7 cm2, es decir, aproximadamente unos tres granos de arroz, entre procesador, batería y radio. La primera versión del mismo debe certificar una vida útil de 5 años, proyectando alcanzar los 10 años en versiones posteriores. Los sensores eléctricos, la unidad de procesamiento, el motor de la muñeca y la batería estarán ubicados en el empuñado de la prótesis, utilizando todo el largo del antebrazo del paciente. En tanto, los pequeños motores de movimiento 6 de los dedos estarán emplazados en la palma de la prótesis.[1] C. Tratamiento prequirúrgico Siendo la intervención quirúrgica de alta complejidad y con la finalidad de recuperar el sentido del tacto, el plan de tratamiento hará que el paciente comience a familiarizarse con la prótesis y su funcionamiento antes de la misma. De esta manera, el paciente utilizará la prótesis en el laboratorio provisto, y entrenará los movimientos controlados con la mente utilizando el software preparado para ese fin. Instalado en una notebook asignada al paciente, dicho aplicativo permite asociar de manera personalizada impulsos con movimientos, a través de una interfaz gráfica amigable que guía al paciente a través de una variedad de ejercicios que le permitirán ir descubriendo gradualmente el potencial de la prótesis robótica. La misma contará con un puerto USB para conectarla a la PC a fin de descargar información de uso (logs) y otros datos relevantes para el equipo multidisciplinario que guiará el proceso. De esta manera, se irán haciendo correcciones especiales para cada paciente y logrando una rápida y eficiente adaptación a la prótesis. D. Intervención quirúrgica La implantación del chip en la corteza cerebral será el paso más complejo y atemorizante que el paciente deberá afrontar. Es por esto que se le brindará acompañamiento terapéutico durante todo el proceso, ya sea tanto para mitigar los miedos lógicos de la cirugía, como para tratar cualquier inconveniente emocional o cognitivo que surja. La intervención constará en la ubicación de electrodos del grosor de un pelo conectados a la circunvolución central posterior del cerebro, actuando independientemente uno de otro sobre las regiones somatosensoras del hemisferio opuesto al brazo portador de la prótesis, para transferir la información sensorial de la muñeca y los cinco dedos robóticos. La conexión de los electrodos con el chip ubicado bajo la piel detrás de la oreja utilizará hilos conductores ultra-delgados de última generación.[1][10][18] E. Tratamiento postquirúrgico Después de la Cirugía El paciente pasará a la unidad de cuidados intensivos donde será vigilado por un equipo de enfermeros e intensivistas que asegurarán la recuperación de la anestesia y las horas importantes inmediatas a la cirugía. Se controlarán los signos vitales en todo momento debido a la delicadeza de la zona del implante cerebral. También, se le administrará al paciente medicación profiláctica y analgésica, para combatir el dolor y evitar infecciones. A juicio de los Médicos intensivistas y cuando se haya establecido la recuperación inicial de la cirugía, será trasladado a terapia intermedia para observación. Evolución y Seguimiento Los enfermeros administrarán la medicación analgésica pautada y procederán a la revisión del implante cada 3 horas. Pasadas las 48 horas desde la intervención, se comienzan a realizar controles radiológicos para confirmar el buen estado, la colocación en forma adecuada y la respuesta de la prótesis a los estímulos enviados por el chip. El brazo debe realizar frecuentes ejercicios de muñeca y mano para permitir que el paciente pueda acostumbrarse a su utilización. Aproximadamente a los 3 ó 4 días, o cuando el Cirujano lo decida, el paciente será dado de alta y podrá continuar la rehabilitación de forma ambulatoria. Se le indicará el tratamiento que debe continuar en su domicilio que está diseñado para evitar que se presente alguna complicación. Igualmente se establecerá una visita semanal para observar la evolución del paciente ante la utilización de la prótesis Si bien, algunos pacientes necesitan de ayuda psicológica en los primeros 6 meses, éste no es la media. Se le prescribirá un tratamiento de dificultad gradual para trabajar con fisioterapeutas a fin de lograr el mayor potencial de movimiento del brazo. En la mayor parte de los casos, esta cirugía consigue un resultado excelente que le permitirá no tener dolor, no poseer sobresaltos y llevar una vida normal (liberarse del impedimento físico y social previo, y volver a recuperar sus actividades normales, dependiendo de su edad y del estado de otras articulaciones). Inicialmente las actividades del paciente no deben incluir deporte o añadir una excesiva carga sobre su nueva prótesis, durante los primeros 12 meses.[5] F. Software utilizado En la unidad de procesamiento de la prótesis robótica se implementará un kernel Linux bajo licencia GNU, logrando importantísimos ahorros en licencias. Aprovechando los beneficios de dicho kernel, se desarrollarán controladores del hardware empleado en varios lenguajes de programación, siendo los principales C++, Python y Perl, elegidos por la robustez que otorgan. Dado el alto grado de criticidad que conlleva el chip controlador de los electrodos en la corteza cerebral, se utilizará únicamente Assembler para codificar las instrucciones del mismo. Éstas serán desarrolladas y probadas en conjunto con las Universidades asociadas para asegurar un altísimo nivel de calidad, certificando al menos una disponibilidad de servicio de “seis nueves”, es decir, 99,9999% del tiempo de vida del chip. G. Aspecto social y avance tecnológico en el campo de la Salud En cuanto a lo que respecta al paciente, tras lograr el pleno uso de la prótesis y controlar los beneficios del implante; puede llevar el estilo de vida de una persona normal sin ningún tipo de restricción. 7 Se ha relevado que la mayoría de los pacientes, aproximadamente el 69% de los que ha sido intervenido en un tiempo menor a 18 meses post cirugía pueden llegar a realizar todo tipo de deportes, trabajar o manejar. No se recomienda un tiempo anterior a éste debido al proceso de adaptación que lleva consigo tanto en la parte externa del paciente como la interna (tratamiento psicológico). La perspectiva de vida irá en crecimiento gracias a que los pacientes no notarán diferencia alguna con otras personas, si bien siguen siendo “inválidos”, en la vida misma esa diferencia será casi nula, por lo que habrá disminuido la cantidad de personas que tanto en estas intervenciones como en otras un poco más complejas, pueden salir adelante sin necesidad de sentirse una molestia para sus familiares o mismo la sociedad misma. Además, dicha perspectiva de vida fue aumentando con los avances también de las Nanotecnologías y de las Tecnologías de la Información en el campo de la Salud y la Medicina. De la mano de la nanotecnología nos adentramos en la era del diagnóstico médico a nivel molecular, que hace posible identificar enfermedades genéticas, infecciosas o incluso pequeñas alteraciones de proteínas de forma precoz. Uno de los grandes avances en esta disciplina es la creación de biochips, que permiten la obtención de grandes cantidades de información trabajando a una escala muy pequeña. Con los biochips a nanoescala es posible conseguir en poco tiempo abundante información genética, tanto del individuo como del agente patógeno, que permitirá elaborar vacunas, medir las resistencias de las cepas de la tuberculosis a los antibióticos o identificar las mutaciones que experimentan algunos genes y que desempeñan un papel destacado en ciertas enfermedades tumorales. Un ejemplo de estos avances está en la lucha contra el cáncer o en la administración de medicamentos, Sistemas de liberación de fármacos, entre otros. Hay diversos desarrollos en la nanotecnología que pueden ayudar a mejorar la salud en los países en desarrollo. VII. PERSPECTIVAS FUTURAS Para los pacientes, el uso de las prótesis junto con el chip va a representar una mejora notable en la calidad de vida, por estar constantemente interactuando con sus pares de igual a igual, sin sentirse diferentes o rechazados por la sociedad. En un futuro, se permitirá guardar cierta cantidad de información en los chips, esto brindará a los médicos los datos necesarios que puede experimentar el paciente en ciertos momentos cuando interactúa en sociedad con otras personas, o bien puede servir para obtener información de causas de accidentes o bien, prevenir los mismos. Se tendrá la posibilidad, también, de reemplazar el chip implantado por ondas cerebrales que permitirán al paciente mover ciertos objetos sin la ayuda del brazo robótico colocado (interfaces encefalográficas). En lo que respeta a los hospitales públicos, se podrán realizar dichas intervenciones en cualquiera de ellos. Además se podrá controlar, por cierta cantidad de tiempo al paciente, de forma remota sin necesidad de ejercer un gasto en “psicólogos post operación” a aquellas personas que han recuperado su confianza y se encuentran realizando una vida normal. Se podrán realizar los implantes y las operaciones por ondas cerebrales no solamente en las extremidades superiores sino también a cualquier parte del cuerpo que se encuentre inválida o bien que no se encuentre completa. Adicionalmente, a futuro, se podrán realizar intervenciones a pacientes que hayan nacido con dicha invalidez. Con estos avances tecnológicos, disminuiría la brecha que existe actualmente en algunos países entre personas que poseen los medios económicos para solventar el gasto de la operación y quienes no, de más está decir que aumentaría la esperanza en aquellas personas que hoy en día no la tienen por sentirse diferentes. Se impondrá como política nacional, que en cada barrio exista un hospital que realice dichas intervenciones y que las mismas puedan llegar a ser solventadas por cada Estado. Internacionalmente, en los países que poseen mayor cantidad de enfrentamientos bélicos, se dispondrán de ciertas tiendas hospitalarias que llegado el caso que los soldados requieran la amputación y colocación en el acto de la/s prótesis (ya sean parciales o completas) que se necesiten, se podrán realizar en el acto, algo que hoy parece imposible pero que en algunos años se convertiría en realidad. En tanto, en la ciencia de la Nanotecnología se están desarrollando proyectos de gran envergadura, tales como los Sistemas de nanolitros (conocidos como 'el laboratorio en un chip'), dispositivos que automatizan un proceso biológico usando fluidos a escala de nanolitros; los Puntos cuánticos, semiconductores de tamaño nano que se pueden usar como biosensores para encontrar enfermedades[6]. Como son fluorescentes es posible usarlos para marcar las células enfermas; las Nanopartículas magnéticas, usadas como nanosensores; las Matrices nanosensoras, rejillas de nanotubos de carbono; la Conjugación de Dendrímeros y Anticuerpos, nanomoléculas ramificadas con anticuerpos en sus terminales para diagnosticar VIH y cáncer; los Nanotubos de carbono y cables más planos y delgados llamados nanocintas o nanocables (a menudo hechos de oro) usados como nanosensores para el diagnóstico de enfermedades debido a que se adhieren a los biomarcadores que indican cáncer, como las mutaciones de ARN [6]. También, las Nanopartículas como potenciadoras de imágenes médicas, la proyección de imágenes médicas se basa en la búsqueda de contrastes en la forma en que la luz se dispersa en los tejidos sanos comparada con los tejidos enfermos. Mientras haya más contraste, mejor será el diagnóstico [6]. Las nanopartículas son capaces de brindar a las técnicas de imágenes médicas una resolución más nítida, haciendo más fácil la identificación de la enfermedad. Las ciencias de la salud, y la medicina en particular, son los campos del saber más evolucionados y beneficiados por el uso de las modernas tecnologías de la información, al tiempo que registran un crecimiento exponencial tanto en el número de usuarios, como en el de instituciones, lo que permiten un mejor nivel de vida. El campo biomédico es uno de los ejemplos más 8 ilustrativos de cómo el progreso científico tuvo y tiene lugar hoy en día, y que se materializa en avances de transcendencia social. De hecho el progreso en las metodologías de estudio de los seres vivos y los avances en la manipulación genética han hecho posible la comprensión de numerosos problemas, así como el planteamiento de soluciones útiles para la salud humana. Los temas principales en los cuales se basan los científicos, incluyen, además de la descripción de mejoras tecnológicas debidas en gran parte a la aplicación de la informática, la discusión sobre los aspectos éticos y los beneficios que se derivarán de esta transformación. Un ejemplo del gran nivel de uso y desarrollo que han alcanzado las aplicaciones tecnológicas en el campo de las ciencias de la salud, es la telemedicina, concepto que puede definirse como la utilización de señales electrónicas para transferir y/o intercambiar información médica de un lugar a otro, en forma remota y en tiempo real. A continuación se mencionan algunas de las aplicaciones clasificándolas de acuerdo a su orientación fundamental y el tipo de tecnología asociada: Diagnóstico Por Imagen (Teleradiología, tele-dermatología, tele-oftalmología, telepatología, tele-citología, tele-endoscopía), Telemetría (telecardiología, tele-oftalmología, tele-neurología, teleemergencia), Telerobótica (tele-cirugía, tele-endoscopía, endoscopía virtual), Control de Enfermedades (tele-oncología, tele-emergencia, tele-ortopedia, tele-pediatría, telepsiquiatría), Ingeniería Médica (Tele-Bioingeniería, TeleIngeniería Clínica), Docencia (Tele-supervisión, tele-soporte domiciliario, tele-rehabilitación), y Gestión (Teleepidemiología, tele-salud pública, tele-radio seguridad, telebioseguridad). -[1] Wikipedia, es.wikipedia.org y en.wikipedia.org -[2] ANMAT, www.anmat.gov.ar -[3] Fundación Argentina de Nanotecnología, www.fan.org.ar -[4] Administración estratégica un enfoque integrado, Hill, Charles – Jones, Gareth. -[5] TouchBionics, www.touchbionics.com -[6] Nanotecnología para la salud: hechos y cifras, http://www.scidev.net/es/features/nanotecnolog-a-para-lasalud-hechos-y-cifras.html -[7] Robot, maquina industrial, www.inventosmodernos.cl/robot.htm -[8] Los gobiernos de izquierda latinoamericanos y los medios de información, Vincenç Navarro, 2010, www.vnavarro.org/?p=3814 -[9] Instituto Técnico Ortopédico, www.ortopedia-online.com -[10] The application of Implant Technology for Cybernetic Systems, Hassan M. Fathallah - Shaykh -[11] La discapacidad en América Latina, Vásquez, Armando -[12] Estadísticas Sanitarias Mundiales 2011, Organización Mundial de la Salud -[13] Argentina: Perfil sanitario del país, Organización Mundial de la Salud -[14] Brasil: Perfil sanitario del país, Organización Mundial de la Salud -[15] LifeHand Project, Universita’ Campus Bio-Medico di Roma, http://www.unicampus.it/lifehand/a-challenge-lifehand -[16] Reseña histórica de las prótesis: http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01-1a.htm -[17] SmartHand Project, Lund University, http://www.elmat.lth.se/~smarthand/index.html -[18] Braingate: http://www.braingate2.org/ VIII. CONCLUSIÓN X. BIOGRAFÍA DE LOS AUTORES Como resultado de una extensa investigación, a través de bibliografía y sitios especializados en salud, robótica y medicina, se ha logrado concebir un producto potencialmente viable, que responderá a una necesidad básica de la población Latinoamericana dados los altísimos niveles de discapacidad registrados, a un valor acorde al mercado y de acceso masivo. El producto también funcionará como puntapié de otras iniciativas en la misma dirección, tanto en la reutilización de las tecnologías desarrolladas como en los acuerdos propuestos con Universidades de la región a través del sistema de becas. Será de vital importancia el desarrollo del “know-how” en el ámbito científico-profesional local, ya que de esta manera se fortalecerán las industrias involucradas y proveerán mayor competitividad frente a gigantes tecnológicos de otras partes del mundo, lo que resultará en la atracción de nuevas inversiones y mejores fuentes de trabajo. Finalmente, con este producto se apunta a mejorar la calidad de vida del paciente como individuo, devolviéndole la libertad en su movilidad y desenvolvimiento cotidianos, haciendo que su experiencia de vida sea más completa gracias a los beneficios aportados por el producto. IX. BIBLIOGRAFÍA Roberto Carlos Mazzieri, nació el 30 de Agosto de 1983, es Analista Funcional & Qa Senior, además de Analista de Sistemas. Se inició en sistemas en el año 2007 como desarrollador en sistemas bancarios con Sistemas Tandem y Base 24. Luego se avocó más al área funcional y avocado al cliente realizando relevos en el negoció hasta la implementación de los Sistemas. Desde el año 2008 trabaja con diferentes tecnologías y bases de datos SQL para el correcto testeo de aplicaciones y servicios Web. El desarrollo de este paper forma parte del trabajo final de grado requerido para obtener el título de Licenciado en Informática. Emanuel Cisterna, nació en Comodoro Rivadavia, Argentina, el 17 de Junio de 1983. Actualmente se desempeña profesionalmente como Analista de Procesos e Integración de Datos en una importante petrolera multinacional. En el pasado, participó en proyectos como Desarrollador 9 de Bases de Datos e implementaciones de Data Warehouse para multinacionales de telecomunicaciones. El desarrollo de este paper forma parte de los requisitos académicos finales de la carrera Licenciatura en Informática. XI. AGRADECIMIENTOS Primeramente, a nuestras queridas familias que con amor nos han acompañado y sostenido durante estos años de estudio. A nuestros profesores que han sabido tener la paciencia de guiarnos a lo largo de toda la carrera, y en especial a nuestro Tutor de Trabajo Final de Grado, quien ha sabido aconsejarnos y corregirnos en la elaboración del presente paper. A todos, ¡muchas gracias! XII. ANEXOS 1. 2. 3. 4. 5. Entrenador mioeléctrico de prótesis Folletería TouchBionics Artículos e Imágenes Proyecto Braingate Artículos Projecto SmartHand Informes Sanitarios de la Organización Mundial de la Salud 6. Artículo de la Organización Panamericana de la Salud: Discapacidad en América Latina 7. Imágenes referenciales de la circunvolución central posterior y las regiones somatosensoras del cerebro.