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La biónica y su reto por restaurar el cuerpo humano

La biónica ha dejado de ser un concepto exclusivo de la ciencia ficción para convertirse en una de las herramientas más revolucionarias de la medicina moderna. Descubre cómo la biónica está transformando vidas, reemplazando funciones biológicas y ofreciendo nuevas esperanzas. Sigue leyendo para conocer todas sus aplicaciones y posibilidades.

Escrito por:
UTEC
Universidad de Ingeniería y Tecnología
30 January 2023

Autor: Carlos Leonardo

 

¿Qué es la biónica y cómo funciona en la actualidad?

 

La biónica es una disciplina interdisciplinaria que estudia y aplica principios biológicos en sistemas tecnológicos, con el objetivo de desarrollar dispositivos que imitan funciones humanas. Hoy en día, se utiliza especialmente para diseñar prótesis, implantes y dispositivos que restauran funciones corporales perdidas.

 

Su aplicación combina ingeniería, biología, electrónica y ciencia de materiales, lo que permite la creación de soluciones que se integran cada vez más al cuerpo humano, tanto física como funcionalmente.

 

Beneficios de la biónica en los seres humanos

 

La biónica representa una revolución humanitaria. Permite que muchas personas con discapacidades severas puedan recuperar autonomía, movilidad y confianza en sí mismas. Estos beneficios van mucho más allá de lo físico, generando impactos emocionales, sociales y psicológicos muy positivos.

 

La posibilidad de reintegrarse a la vida cotidiana, estudiar, trabajar y socializar sin limitaciones ha cambiado por completo la perspectiva de rehabilitación en el siglo XXI.

 

Recuperación de funciones perdidas

 

Gracias a la biónica, miles de personas han recuperado la capacidad de caminar, manipular objetos, escuchar o incluso ver. Esto se logra mediante prótesis, exoesqueletos o implantes sensoriales, que sustituyen o complementan funciones corporales.

 

Esta recuperación no solo mejora la vida de los pacientes, sino que también reduce la dependencia de terceros y la necesidad de cuidados permanentes.

 

Integración social y psicológica del paciente

 

Recuperar una función perdida tiene un gran impacto emocional. Las personas que reciben dispositivos biónicos suelen reportar mejoras en su autoestima, optimismo y participación social.

 

La posibilidad de llevar una vida plena contribuye también a la inclusión laboral y educativa, generando entornos más diversos y equitativos.

 

¿Para qué sirve la biónica?

 

Las vidas de millones de personas pueden cambiar trágicamente desde el momento en el que pierden una parte de sus cuerpos, ya que se ven impedidos de realizar sus actividades cotidianas a causa de accidentes, enfermedades, malformaciones, etc. Un estudio reveló que en el 2017 había 57.7 millones de personas viviendo con amputaciones de extremidades por causas traumáticas en todo el mundo.

 

Solo en Estados Unidos, la ONG Amputee Coalition, ha estimado que hay alrededor de 2 millones de amputados, y este número podría llegar a 3.6 millones para el 2050, siendo las amputaciones por debajo de la rodilla las más frecuentes.

 

Como respuesta a estos problemas, la biónica, definida como la “ciencia de crear sistemas o dispositivos artificiales que pueden funcionar como partes de organismos vivos”, se presenta como un puente entre el ser humano y su deseo por recuperar sus habilidades inherentes.

 

Este término fue usado inicialmente combinando el prefijo “bio” que significa vida y “nica” de electrónica. Hoy en día, los expertos en esta materia producen prótesis integrando diferentes ramas de la ingeniería como mecánica, electrónica, procesamiento de la información, etc., así como las ciencias de la vida.

 

En este ámbito, resaltan compañías como Ottobock y Össur que ofrecen prótesis de extremidades superiores e inferiores parciales o totales para aplicaciones estéticas, rehabilitación, deportivas, etc., siendo la mano Bebionic uno de los productos más innovadores logrando ejecutar 14 tipos de agarre y posiciones de la mano, o su competidor, la mano i-Limb Quantum con dígitos de titanio para aumentar la carga de transporte en un 50% y la fuerza de agarre en un 30% .

 

 

Sin embargo, las prótesis mioeléctricas existentes aún no han logrado ser completamente compatibles al ser humano, debido a problemas respecto a la funcionalidad, comodidad y la carga cognitiva que requieren para su uso, por lo que se produce un índice de abandono del 30% a 50% de usuarios a sus prótesis.

 

Ante estos problemas, múltiples ingenieros trabajan en el uso de nuevas tecnologías para aumentar el número de movimientos de las articulaciones de las prótesis, utilizar materiales más livianos como siliconas y uretanos, optimizar el procesamiento de datos, etc.

 

Sin embargo, uno de los retos más interesantes, es el de recuperar el sentido de la propiocepción del miembro amputado, es decir, sentir la posición relativa de la prótesis como si fuese una extensión del cuerpo humano.

 

Para esto, en el MIT se desarrolló la interfaz mioneural agonista–antagonista (AMI), cuyo método consiste en conectar los nervios de una persona a su prótesis biónica, mediante la unión quirúrgica entre un músculo agonista y un antagonista durante la amputación para lograr preservar la propiocepción del tendón muscular.

 

Luego, esta unión se conecta mediante electrodos artificiales a microcontroladores ubicados en la prótesis biónica las cuales decodifican las señales de cada AMI para mover los motores. De esta manera, se logra un flujo de información ya que se logra mover la prótesis biónica y a la vez sentir su posición, movimiento y fuerza como si fuese una verdadera extremidad.

 

     
Figura 2. Arquitectura de la interfaz mioneural agonista-antagonista y su funcionamiento en el cuerpo humano. Fuente: Srinivasan et al. Science Robotics.

 

Las soluciones para los casos mencionados están en progreso, pero también es importante considerar el amplio número de pacientes que ven sus vidas afectadas debido a una movilidad limitada o algún tipo de parálisis.

 

Las estadísticas muestran que anualmente 55.9 millones de personas sufren de lesiones cerebrales, 15 millones sufren de accidentes cerebrovasculares y 2.8 millones viven con esclerosis múltiple.

 

Por ello, compañías como Ekso Bionics y Rewalk Robotics ofrecen una amplia gama de exoesqueletos robóticos (dispositivos externos que se colocan sobre el cuerpo del usuario con el fin de incrementar sus capacidades) que fueron aprobados por la FDA para la rehabilitación de pacientes.

 

No obstante, también comercializan exoesqueletos de aplicación industrial que reducen la fatiga y previene lesiones provocadas por la realización de tareas repetitivas, incrementando la productividad.

 

     
Figura 3. Rehabilitación de paciente con el uso de un exoesqueleto. Fuente: Ekso Bionics.

 

Para finalizar, a pesar de los esfuerzos logrados, aún hay mucho tramo por recorrer. A pesar de que existen muchas tecnologías experimentales desarrolladas por diversas universidades, estas aún no son aprobadas para su venta.

 

En los países en vías de desarrollo el avance de tecnologías de bajo costo que permiten fabricar estos dispositivos está en progreso, siendo esta una gran oportunidad para los profesionales de bioingeniería en el Perú, quienes a su vez podrían brindarle esperanza a aquellos que la perdieron.

 

Estudia Bioingeniería en UTEC y forma parte de la revolución de la biónica

 

Si estás motivado por diseñar prótesis inteligentes, dispositivos biomédicos y soluciones disruptivas para la salud humana, la carrera de Bioingeniería de UTEC es una excelente opción.

 

En UTEC, la carrera de Bioingeniería se imparte durante 10 semestres (200 créditos) en modalidad presencial. El plan de estudios abarca programación, biología para ingenieros, análisis de señales, biomecánica, emprendimiento y especializaciones en ingeniería biomédica y nanotecnología. Además, UTEC integra la IA en el 100% de la carrera.

 

Gracias a este enfoque tan interdisciplinario, podrás formarte para crear tecnologías biónicas en un entorno real, integrando inteligencia artificial, instrumentación biomédica y diseño de dispositivos.

 

Si te interesa contribuir al diseño de soluciones que restauren funciones humanas o que mejoren la calidad de vida a través de la biónica, considera inscribirte y postular a la carrera de Bioingeniería de UTEC.

 

Preguntas Frecuentes sobre la biónica

 

¿Qué enfermedades cura la biónica?

 

La biónica no cura enfermedades en el sentido tradicional, pero ayuda a tratar o compensar discapacidades. Por ejemplo, en amputaciones, la biónica permite recuperar movilidad; en sorderas profundas, ofrece soluciones auditivas. También se estudia su uso en Parkinson y lesiones neurológicas.

 

¿Qué beneficios puede proporcionar la biónica a los seres humanos?

 

La biónica mejora la autonomía, movilidad y calidad de vida. Las personas con prótesis pueden recuperar funciones perdidas y reintegrarse a la vida laboral y social. También tiene beneficios psicológicos, como el aumento de autoestima y bienestar emocional.

 

¿Cómo ayudan las piernas biónicas a las personas?

 

Las piernas biónicas ofrecen movimiento natural, estabilidad y adaptabilidad. Utilizan sensores para detectar las intenciones del usuario y se ajustan al entorno. Son claves en la rehabilitación de personas con amputaciones, mejorando su independencia y reduciendo el esfuerzo físico.

 

Fuentes bibliográficas

 

- McDonald, C. L., Westcott-McCoy, S., Weaver, M. R., Haagsma, J., & Kartin, D. (2021). Global prevalence of traumatic non-fatal limb amputation. Prosthetics and orthotics international, 0309364620972258.      

- Amputee Coalition. (13 de enero del 2015). Limb loss statistics. https://www.amputee-coalition.org/limb-loss-resource-center/resources-filtered/resources-by-topic/limb-loss-statistics/limb-loss-statistics/      

- Cambridge. (s.f.). Bionics. En el Diccionario de Cambridge. https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/bionics      

- Australian Academy of Science. (26 de septiembre del 2017). Bionic limbs. https://www.science.org.au/curious/people-medicine/bionic-limbs      

- Ottobock. (s.f.). Bebionic hand EQD. https://www.ottobock.com/en-us/product/8E70      

- Össur. (s.f.). I-LImb® quantum bionic hand. https://www.ossur.com/en-us/prosthetics/arms/i-limb-quantum      

- Espinosa, M., & Nathan-Roberts, D. (Noviembre del 2019). Understanding prosthetic abandonment. In Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting (Vol. 63, No. 1, pp. 1644-1648). Sage CA: Los Angeles, CA: SAGE Publications.      

- MIT Media Lab. (s.f.). Agonist-antagonist Myoneural interface (AMI). https://www.media.mit.edu/projects/agonist-antagonist-myoneural-interface-ami/overview/      

- Ekso bionics. (12 de noviembre del 2022). Ekso bionics home. https://eksobionics.com/      

- ReWalk Robotics. (10 de enero del 2021). ReWalk™ personal 6.0 exoskeleton for spinal cord injury. https://rewalk.com/rewalk-personal-3/