Su objetivo es proporcionar energía extra

Desarrollan un exoesqueleto motorizado que ayuda a los amputados a caminar con menos esfuerzo

El dispositivo utiliza motores, microprocesadores y algoritmos avanzados para ayudar a los usuarios a caminar, del mismo modo que una bicicleta eléctrica ayuda a los ciclistas a pedalear cuesta arriba.

Científica trabajando en un laboratorio (Foto. Freepik)
Científica trabajando en un laboratorio (Foto. Freepik)

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12.10.2021 - 10:00

Investigadores de ingeniería mecánica de la Universidad de Utah, en Estados Unidos, han desarrollado un exoesqueleto ligero que ayuda a los amputados de las extremidades inferiores a caminar con mucho menos esfuerzo. El dispositivo utiliza motores, microprocesadores y algoritmos avanzados para ayudar a los usuarios a caminar, del mismo modo que una bicicleta eléctrica ayuda a los ciclistas a pedalear cuesta arriba, según publican los ingenieros en la revista Nature Medicine.

Stan Schaar, que perdió su pierna izquierda en un accidente mientras ayudaba a un vecino, nunca pensó que volvería a sentir la sensación de caminar sin esfuerzo con dos piernas sanas hasta que probó el nuevo exoesqueleto experimental. "Sentí como si un gran viento estuviera detrás de mí, empujándome por el camino", dice este hombre de 74 años del condado de Salt Lake (Utah) sobre el uso del nuevo dispositivo.

Schaar fue uno de la media docena de amputados de miembros inferiores que probaron el nuevo exoesqueleto diseñado por un equipo de investigadores de la Universidad de Utah dirigido por el profesor asistente de ingeniería mecánica Tommaso Lenzi.

El exoesqueleto, que rodea la cintura y la pierna del usuario, utiliza motores eléctricos alimentados por baterías y microprocesadores incorporados que permiten al amputado caminar con mucho menos esfuerzo.

La amputación por encima de la rodilla reduce gravemente la movilidad y la calidad de vida de millones de personas, en gran parte porque durante la operación se elimina gran parte de los músculos de la pierna. "La consecuencia de esto, aunque se tenga la capacidad de mover la cadera, es que las habilidades para caminar están bastante mermadas ya que hay una falta de fuerza y de amplitud de movimiento", dice Lenzi.

Una pierna protésica estándar para amputados no puede reproducir completamente las funciones biomecánicas de una pierna humana. En consecuencia, los amputados por encima de la rodilla se esfuerzan más al caminar, sobreexigiendo los músculos del muñón y del miembro intacto para compensar la falta de energía de la prótesis.

El exoesqueleto, que rodea la cintura y la pierna del usuario, utiliza motores eléctricos alimentados por baterías y microprocesadores incorporados que permiten al amputado caminar con mucho menos esfuerzo

El objetivo del exoesqueleto de Lenzi es proporcionar esa energía extra para que caminar vuelva a ser natural. El dispositivo cuenta con un actuador electromecánico ligero y eficaz conectado al muslo del usuario por encima de la amputación. Un arnés alrededor de la cintura contiene sistemas electrónicos personalizados, microcontroladores y sensores que ejecutan algoritmos de control avanzados.

"La inteligencia artificial del exoesqueleto entiende cómo se mueve la persona y la ayuda a moverse", señala Archangeli. El actuador puede intercambiarse entre el lado derecho y el izquierdo del arnés principal para adaptarse a cualquier pierna.

El exoesqueleto da al usuario la potencia extra suficiente para caminar. El profesor Lenzi lo compara con una bicicleta eléctrica con un motor que ayuda al ciclista a pedalear cuesta arriba.

El equipo de investigadores realizó un estudio en el que seis personas con amputaciones por encima de la rodilla probaron el exoesqueleto mientras se registraba su tasa metabólica. Los pacientes caminaron en una cinta de correr con y sin el dispositivo puesto mientras se medía su consumo de oxígeno y sus niveles de dióxido de carbono.

Todos los que probaron el exoesqueleto mejoraron su tasa metabólica -en otras palabras, redujeron su consumo de energía- una media del 15,6% con él puesto, afirma Lenzi.

"Equivale a quitarse una mochila de 10 kilos. Es una mejora realmente grande. Estamos muy cerca de lo que gastaría una persona media a la misma velocidad. El consumo metabólico es casi indistinguible del de una persona sin discapacidad, dependiendo del nivel de forma física"

"Equivale a quitarse una mochila de 10 kilos. Es una mejora realmente grande --afirma--. Estamos muy cerca de lo que gastaría una persona media a la misma velocidad. El consumo metabólico es casi indistinguible del de una persona sin discapacidad, dependiendo del nivel de forma física".

Otro factor clave es que este dispositivo es excepcionalmente ligero, dice Lenzi. El armazón está hecho de un material de fibra de carbono, mientras que otras partes están construidas con compuestos de plástico y aluminio. En total, el exoesqueleto solo pesa 1,5 kilos.

Para Schaar, la experiencia de usar el exoesqueleto fue lo más parecido a su pierna humana, dice. "La primera vez que lo usé, fue como si mis músculos estuvieran totalmente fusionados con este exoesqueleto, y me ayudaba a moverme más rápido --recuerda este administrador de ordenadores jubilado--. Me ayudaba a relajar la pierna y a avanzar y caminar. Probablemente podía caminar kilómetros con esta cosa puesta porque me ayudaba a mover los músculos".

Hace siete años, Schaar estaba ayudando a su amigo a arrancar dos camionetas cuando uno de los vehículos se tambaleó accidentalmente hacia delante, aplastando la pierna de Schaar. En la posterior operación de amputación, así como en una cirugía de seguimiento, los médicos tuvieron que extirparle gran parte de los músculos de la pierna.

"Soy una persona a la que no le queda mucho músculo en el muñón --explica-. Y este dispositivo compensa mucho de lo que tuvieron que quitarme. No hay nada que pueda sustituir a una pierna de carne y hueso, pero esto se acerca bastante. Espero que lo saquen pronto al mercado".

Lenzi asegura que ese momento podría llegar rápidamente. Cree que el exoesqueleto podría estar disponible en un par de años. Una subvención de 985.000 dólares (unos 850.000 euros) del Departamento de Defensa de Estados Unidos financió el desarrollo de esta nueva tecnología de exoesqueleto en beneficio de los veteranos. A principios de este año, Lenzi recibió una nueva subvención de 584.000 dólares (504.000 euros) de la National Science Foundation.

"La subvención de la NSF nos permitirá continuar este trabajo y construir un dispositivo aún mejor para ayudar a más personas a caminar", afirma.

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