Prótesis

Las prótesis de extremidades incluyen tanto prótesis para las extremidades superiores como para las inferiores.

Las prótesis de extremidades superiores se utilizan en distintos grados de amputación: antebrazo, desarticulación de hombro, prótesis transhumeral, desarticulación de codo, prótesis transradial, desarticulación de muñeca, mano completa, mano parcial, dedo, dedo parcial. Una prótesis transradial es una extremidad artificial que reemplaza un brazo amputado por debajo del codo.

Las prótesis de miembros superiores se pueden clasificar en tres categorías principales: dispositivos pasivos, dispositivos accionados por el cuerpo y dispositivos accionados externamente (mioeléctricos). Los dispositivos pasivos pueden ser manos pasivas, utilizadas principalmente con fines estéticos, o herramientas pasivas, utilizadas principalmente para actividades específicas (por ejemplo, ocio o trabajo). Una amplia descripción general y clasificación de los dispositivos pasivos se puede encontrar en una revisión de la literatura de Maat et al. ^{[ 6 ]} Un dispositivo pasivo puede ser estático, lo que significa que el dispositivo no tiene partes móviles, o puede ser ajustable, lo que significa que su configuración se puede ajustar (por ejemplo, apertura de la mano ajustable). A pesar de la ausencia de agarre activo, los dispositivos pasivos son muy útiles en tareas bimanuales que requieren fijación o soporte de un objeto, o para la gesticulación en la interacción social. Según datos científicos, un tercio de las personas amputadas de miembros superiores en todo el mundo utilizan una mano protésica pasiva. ^{[ 6 ]} Las extremidades accionadas por el cuerpo o por cable funcionan mediante la fijación de un arnés y un cable alrededor del hombro opuesto del brazo lesionado. Un enfoque reciente basado en la energía corporal ha explorado la utilización de la respiración del usuario para alimentar y controlar la mano protésica, lo que ayuda a eliminar el cable y el arnés de actuación. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} La tercera categoría de dispositivos protésicos disponibles comprende los brazos mioeléctricos. Esta clase particular de dispositivos se distingue de las anteriores debido a la inclusión de un sistema de batería. Esta batería cumple la doble función de proporcionar energía tanto para los componentes de actuación como para los de detección. Si bien la actuación depende predominantemente de sistemas de motor o neumáticos, ^{[ 10 ]} se han explorado diversas soluciones para capturar la actividad muscular, incluidas técnicas como la electromiografía , la sonomiografía, la miocinética y otras. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} Estos métodos funcionan detectando las diminutas corrientes eléctricas generadas por los músculos contraídos durante el movimiento del brazo superior , generalmente empleando electrodos u otras herramientas adecuadas. Posteriormente, estas señales adquiridas se convierten en patrones o posturas de agarre que la mano artificial ejecutará.

En la industria de las prótesis, un brazo protésico transradial se suele denominar prótesis "BE" o prótesis por debajo del codo.

Las prótesis de extremidades inferiores ofrecen reemplazos en distintos grados de amputación. Estas incluyen desarticulación de cadera , prótesis transfemoral, desarticulación de rodilla, prótesis transtibial, amputación de Syme, pie, pie parcial y dedos del pie. Las dos subcategorías principales de prótesis de extremidades inferiores son la transtibial (cualquier amputación que seccione la tibia o una anomalía congénita que resulte en una deficiencia tibial) y la transfemoral (cualquier amputación que seccione el fémur o una anomalía congénita que resulte en una deficiencia femoral).

Una prótesis transfemoral es una extremidad artificial que reemplaza una pierna amputada por encima de la rodilla. Las personas con amputación transfemoral pueden tener muchas dificultades para recuperar la movilidad normal. En general, una persona con amputación transfemoral debe usar aproximadamente un 80 % más de energía para caminar que una persona con ambas piernas intactas. ^{[ 14 ]} Esto se debe a la complejidad del movimiento asociada con la rodilla. En los diseños más recientes y mejorados, se emplean sistemas hidráulicos, fibra de carbono, articulaciones mecánicas, motores, microprocesadores y combinaciones innovadoras de estas tecnologías para brindar mayor control al usuario. En la industria protésica, una prótesis de pierna transfemoral se conoce comúnmente como "AK" o prótesis por encima de la rodilla.

Una prótesis transtibial es una extremidad artificial que reemplaza una pierna amputada por debajo de la rodilla. Quienes reciben una amputación transtibial suelen recuperar la movilidad normal con mayor facilidad que quienes sufren una amputación transfemoral, debido en gran parte a que conservan la rodilla, lo que facilita el movimiento. Las prótesis de extremidades inferiores son extremidades artificiales que se reemplazan a la altura de la cadera o más abajo. En la industria protésica, una prótesis transtibial se conoce comúnmente como "BK" o prótesis por debajo de la rodilla.

Las prótesis son fabricadas y ajustadas por protesistas clínicos. Los protesistas son profesionales de la salud responsables de la fabricación, ajuste y adaptación de prótesis, y en el caso de las prótesis de miembros inferiores, evalúan tanto la marcha como la alineación protésica. Una vez que un protesista ha adaptado y ajustado la prótesis, un fisioterapeuta rehabilitador (llamado terapeuta físico en Estados Unidos) ayuda al nuevo usuario a caminar con la prótesis de pierna. Para ello, el fisioterapeuta puede proporcionar instrucciones verbales y también guiar a la persona mediante el tacto o señales táctiles. Esto puede realizarse en una clínica o en casa. Algunas investigaciones sugieren que este entrenamiento en casa puede ser más eficaz si el tratamiento incluye el uso de una cinta de correr. ^{[ 15 ]} El uso de una cinta de correr, junto con el tratamiento de fisioterapia, ayuda a la persona a experimentar muchos de los retos de caminar con una prótesis.

En el Reino Unido, el 75 % de las amputaciones de miembros inferiores se realizan debido a una circulación inadecuada (disvascularización). ^{[ 16 ]} Esta condición suele estar asociada a muchas otras afecciones médicas ( comorbilidades ), como la diabetes y las enfermedades cardíacas, lo que puede dificultar la recuperación y el uso de una prótesis para recuperar la movilidad y la independencia. ^{[ 16 ]} Para las personas con circulación inadecuada que han perdido un miembro inferior, existe evidencia insuficiente, debido a la falta de investigación, para informarles sobre la elección de enfoques de rehabilitación protésica. ^{[ 16 ]}

Las prótesis de extremidades inferiores a menudo se clasifican según el nivel de amputación o según el nombre del cirujano: ^{[ 17 ] [ 18 ]}

• Transfemoral (por encima de la rodilla)
• Transtibial (por debajo de la rodilla)
• Desarticulación de tobillo (más conocida como amputación de Syme)
• Desarticulación de rodilla (véase también reemplazo de rodilla )
• Desarticulación de cadera (véase también reemplazo de cadera ).
• Hemipelvictomía
• Amputaciones parciales del pie (Pirogoff, talonavicular y calcaneocuboidea (Chopart), tarsometatarsiana (Lisfranc), transmetatarsiana, metatarsofalángica, amputaciones de rayos, amputaciones de dedos). ^{[ 18 ]}
• plastia de rotación de Van Nes

Las prótesis de órganos incluyen corazones artificiales y riñones artificiales .

Plinio el Viejo también registró la historia de un general romano, Marco Sergio , a quien le cortaron la mano derecha durante una campaña y le hicieron una mano de hierro para que pudiera sostener su escudo y así regresar a la batalla. Un famoso y bastante refinado ^{[ 28 ]} brazo protésico histórico fue el de Götz von Berlichingen , realizado a principios del siglo XVI. Sin embargo, el primer uso confirmado de un dispositivo protésico data de entre el 950 y el 710 a. C. En el año 2000, patólogos investigadores descubrieron una momia de este período enterrada en la necrópolis egipcia cerca de la antigua Tebas que poseía un dedo gordo del pie artificial. Este dedo, compuesto de madera y cuero, mostraba evidencia de uso. Cuando ingenieros biomecánicos lo reprodujeron en 2011, los investigadores descubrieron que esta antigua prótesis permitía a su portador caminar tanto descalzo como con sandalias de estilo egipcio. Anteriormente, la prótesis más antigua descubierta era una pierna artificial de Capua . ^{[ 29 ]}

Por la misma época, se dice que François de la Noue también tenía una mano de hierro, al igual que, en el siglo XVII, René-Robert Cavalier de la Salle . ^{[ 30 ]} Henri de Tonti tenía un gancho protésico en lugar de mano. Durante la Edad Media, las prótesis seguían siendo bastante básicas. A los caballeros debilitados se les colocaban prótesis para que pudieran sostener un escudo, agarrar una lanza o una espada, o estabilizar a un guerrero montado. ^{[ 31 ]} Solo los ricos podían permitirse algo que les ayudara en la vida diaria. ^{[ 32 ]}

Una prótesis notable fue la de un hombre italiano, quien, según estiman los científicos, reemplazó su mano derecha amputada con un cuchillo. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Los científicos que investigaron el esqueleto, hallado en un cementerio longobardo en Povegliano Veronese , estimaron que el hombre vivió entre los siglos VI y VIII d. C. ^{[ 35 ] [ 34 ]} Los materiales encontrados cerca del cuerpo sugieren que la prótesis de cuchillo estaba sujeta con una correa de cuero, que él apretaba repetidamente con los dientes. ^{[ 35 ]}

Durante el Renacimiento, las prótesis se desarrollaron con el uso de hierro, acero, cobre y madera. Las prótesis funcionales comenzaron a aparecer en el siglo XVI. ^{[ 36 ]}

Un cirujano italiano documentó la existencia de un amputado que tenía un brazo que le permitía quitarse el sombrero, abrir su monedero y firmar. ^{[ 37 ]} Ambroise Paré contribuyó significativamente a la mejora de la cirugía de amputación y el diseño de prótesis . Entre sus inventos se encontraba un dispositivo por encima de la rodilla que consistía en una prótesis de pierna y pie con posición fija, arnés ajustable y bloqueo de rodilla. La funcionalidad de sus avances demostró el potencial de las prótesis futuras.

Otras mejoras importantes anteriores a la era moderna:

• Pieter Verduyn  – Primera prótesis no bloqueable por debajo de la rodilla (BK).
• Prótesis de James Potts  : compuesta por una caña y un encaje de madera, una articulación de rodilla de acero y un pie articulado controlado por tendones de catgut desde la rodilla hasta el tobillo. Llegó a ser conocida como "Pierna de Anglesey" o "Pierna de Selpho".
• Sir James Syme  – Un nuevo método de amputación de tobillo que no implicaba la amputación a la altura del muslo.
• Benjamin Palmer  – Mejoró la pierna Selpho. Añadió un resorte anterior y ocultó los tendones para simular un movimiento de aspecto natural.
• Dubois Parmlee  creó una prótesis con encaje de succión, rodilla policéntrica y pie multiarticulado.
• Marcel Desoutter y Charles Desoutter  – Primera prótesis de aluminio ^{[ 38 ]}
• Henry Heather Bigg y su hijo Henry Robert Heather Bigg obtuvieron el encargo de la Reina de proporcionar "instrumentos quirúrgicos" a los soldados heridos tras la Guerra de Crimea. Desarrollaron prótesis que permitían a un amputado de ambos brazos tejer a ganchillo, y una mano que resultaba natural para los demás, fabricada con marfil, fieltro y cuero. ^{[ 39 ]}

Al finalizar la Segunda Guerra Mundial, la Academia Nacional de Ciencias (NAS) comenzó a promover una mejor investigación y desarrollo de prótesis. Gracias a la financiación gubernamental, se creó un programa de investigación y desarrollo en el Ejército, la Armada, la Fuerza Aérea y la Administración de Veteranos.

Tras la Segunda Guerra Mundial, un equipo de la Universidad de California, Berkeley, que incluía a James Foort y CW Radcliff, contribuyó al desarrollo del encaje cuadrilátero mediante la creación de un sistema de ajuste con plantilla para amputaciones por encima de la rodilla. La tecnología de encajes para extremidades inferiores experimentó una nueva revolución durante la década de 1980, cuando John Sabolich CPO inventó el encaje CATCAM (Método de Alineación Controlada Trocantérica Aducida Contorneada), que posteriormente evolucionó hasta convertirse en el Encaje Sabolich. Siguió la línea de Ivan Long y Ossur Christensen, quienes desarrollaron alternativas al encaje cuadrilátero, que a su vez surgió del encaje de tapón abierto, fabricado en madera. ^{[ 40 ]} El avance se debió a la diferencia en el modelo de contacto entre el encaje y el paciente. Anteriormente, los encajes se fabricaban en forma cuadrada sin contención especializada para el tejido muscular. Los nuevos diseños, por lo tanto, ayudan a fijar la anatomía ósea, manteniéndola en su lugar y distribuyendo el peso de manera uniforme sobre la extremidad existente, así como sobre la musculatura del paciente. La contención isquiática es bien conocida y utilizada actualmente por muchos protésicos para mejorar la atención al paciente. Por lo tanto, existen variaciones del encaje de contención isquiática, y cada encaje se adapta a las necesidades específicas del paciente. Otros que contribuyeron al desarrollo y las modificaciones del encaje a lo largo de los años incluyen a Tim Staats, Chris Hoyt y Frank Gottschalk. Gottschalk cuestionó la eficacia del encaje CAT-CAM, insistiendo en que el procedimiento quirúrgico realizado por el cirujano de amputación era fundamental para preparar al amputado para el buen uso de una prótesis de cualquier tipo de diseño de encaje. ^{[ 41 ]}

Las primeras prótesis de rodilla controladas por microprocesador estuvieron disponibles a principios de la década de 1990. La Prótesis Inteligente fue la primera prótesis de rodilla controlada por microprocesador disponible comercialmente. Fue lanzada por Chas. A. Blatchford & Sons, Ltd., de Gran Bretaña, en 1993 y logró que caminar con la prótesis se sintiera y se viera más natural. ^{[ 42 ]} Una versión mejorada fue lanzada en 1995 con el nombre de Prótesis Inteligente Plus. Blatchford lanzó otra prótesis, la Prótesis Adaptativa, en 1998. La Prótesis Adaptativa utilizaba controles hidráulicos, controles neumáticos y un microprocesador para proporcionar al amputado una marcha más sensible a los cambios en la velocidad de la marcha. El análisis de costos revela que una prótesis sofisticada por encima de la rodilla costará alrededor de $1  millón en 45 años, considerando solo los ajustes anuales del costo de vida. ^{[ 43 ]}

En 2019, se puso en marcha un proyecto en el marco de AT2030 en el que se fabrican enchufes a medida utilizando un termoplástico, en lugar de un molde de yeso. Este proceso es más rápido y significativamente menos costoso. Los enchufes se denominaron enchufes Amparo Confidence. ^{[ 44 ] [ 45 ]}

En 2005, DARPA inició el programa Revolutionizing Prosthetics. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]} Según DARPA, el objetivo del programa de $100 millones era "desarrollar una prótesis de miembro superior electromecánica avanzada con un control casi natural que mejoraría drásticamente la independencia y la calidad de vida de los amputados". ^{[ 52 ] [ 53 ]} En 2014, el brazo LUKE desarrollado por Dean Kamen y su equipo en DEKA Research and Development Corp. se convirtió en el primer brazo protésico aprobado por la FDA que "traduce señales de los músculos de una persona para realizar tareas complejas", según la FDA. ^{[ 53 ] [ 54 ]} La Universidad Johns Hopkins y el Departamento de Asuntos de Veteranos de EE. UU. también participaron en el programa. ^{[ 53 ] [ 55 ]}

Hay muchos pasos en la evolución de las tendencias de diseño de prótesis que avanzan con el tiempo. Muchas tendencias de diseño apuntan a materiales más ligeros, duraderos y flexibles como la fibra de carbono, la silicona y los polímeros avanzados. Estos no solo hacen que la extremidad protésica sea más ligera y duradera, sino que también le permiten imitar la apariencia y la sensación de la piel natural, brindando a los usuarios una experiencia más cómoda y natural. ^{[ 56 ]} Esta nueva tecnología ayuda a los usuarios de prótesis a integrarse con las personas con ligamentos normales para reducir el estigma para quienes usan prótesis. Otra tendencia apunta al uso de componentes biónicos y mioeléctricos en el diseño de prótesis. Estas extremidades utilizan sensores para detectar señales eléctricas de los músculos residuales del usuario. Luego, las señales se convierten en movimientos, lo que permite a los usuarios controlar sus extremidades protésicas usando sus propias contracciones musculares. Esto ha mejorado enormemente el rango y la fluidez de los movimientos disponibles para los amputados, haciendo que tareas como agarrar objetos o caminar de forma natural sean mucho más factibles. ^{[ 56 ]} La integración con IA también está a la vanguardia en el diseño de prótesis. Las prótesis con inteligencia artificial pueden aprender y adaptarse a los hábitos y preferencias del usuario con el tiempo, garantizando una funcionalidad óptima. Al analizar la marcha, el agarre y otros movimientos del usuario, estas prótesis inteligentes pueden realizar ajustes en tiempo real, proporcionando movimientos más suaves y naturales. ^{[ 56 ]}

La producción de un encaje protésico comienza con la captura de la geometría del miembro residual; este proceso se denomina captura de forma. El objetivo de este proceso es crear una representación precisa del miembro residual, lo cual es fundamental para lograr un buen ajuste del encaje. ^{[ 60 ]} El encaje personalizado se crea tomando un molde de yeso del miembro residual o, más comúnmente hoy en día, del revestimiento que se usa sobre el miembro residual, y luego haciendo un molde a partir del molde de yeso. El compuesto comúnmente utilizado se llama yeso de París. ^{[ 61 ]} En los últimos años, se han desarrollado varios sistemas digitales de captura de forma que pueden ingresarse directamente a una computadora, lo que permite un diseño más sofisticado. En general, el proceso de captura de forma comienza con la adquisición digital de datos geométricos tridimensionales (3D) del miembro residual del amputado. Los datos se adquieren con una sonda, un escáner láser, un escáner de luz estructurada o un sistema de escaneo 3D basado en fotografía. ^{[ 62 ]}

Tras la captura de la forma, la segunda fase de la producción del encaje se denomina rectificación, que consiste en modificar el modelo del miembro residual añadiendo volumen a las prominencias óseas y a los posibles puntos de presión, y reduciendo el volumen de la zona de carga. Esto puede hacerse manualmente añadiendo o quitando yeso al modelo positivo, o virtualmente manipulando el modelo computarizado en el software. ^{[ 63 ]} Por último, la fabricación del encaje protésico comienza una vez que el modelo ha sido rectificado y finalizado. Los protesistas envuelven el modelo positivo con una lámina de plástico semifundido o fibra de carbono recubierta con resina epoxi para construir el encaje protésico. ^{[ 60 ]} El modelo computarizado puede imprimirse en 3D utilizando diversos materiales con diferente flexibilidad y resistencia mecánica. ^{[ 64 ]}

Un ajuste óptimo entre el muñón y el encaje es fundamental para la función y el uso de toda la prótesis. Si el ajuste entre el muñón y el encaje es demasiado flojo, se reducirá el área de contacto entre el muñón y el encaje o revestimiento, y se formarán bolsas entre la piel del muñón y el encaje o revestimiento. Esto aumenta la presión, lo que puede resultar doloroso. Las bolsas de aire permiten la acumulación de sudor, lo que puede ablandar la piel. En última instancia, esta es una causa frecuente de erupciones cutáneas con picazón. Con el tiempo, esto puede provocar lesiones en la piel. ^{[ 14 ]} Por otro lado, un ajuste demasiado apretado puede aumentar excesivamente las presiones de interfaz, lo que también puede provocar lesiones en la piel tras un uso prolongado. ^{[ 65 ]}

Las prótesis se fabrican normalmente siguiendo los siguientes pasos: ^{[ 58 ]}

1. Medición del miembro residual
2. Medición del cuerpo para determinar el tamaño necesario para la prótesis.
3. Colocación de un revestimiento de silicona
4. Creación de un modelo del revestimiento que se usa sobre el miembro residual.
5. Formación de una lámina termoplástica alrededor del modelo  : esto se utiliza luego para probar el ajuste de la prótesis.
6. Formación de un alvéolo permanente
7. Fabricación de las piezas de plástico de la prótesis  : se utilizan diferentes métodos, entre ellos el termoformado al vacío y el moldeo por inyección.
8. Creación de las partes metálicas de la prótesis mediante fundición a presión.
9. Ensamblaje de la extremidad completa

La tecnología actual permite que los brazos accionados por el propio cuerpo pesen entre la mitad y un tercio de lo que pesa un brazo mioeléctrico.

Dispositivos terminales

Los dispositivos terminales contienen una variedad de ganchos, prensores, manos u otros dispositivos.

Manos

Los sistemas de gancho partido de apertura voluntaria son sencillos, prácticos, ligeros, robustos, versátiles y relativamente asequibles.

Un gancho no se parece a una mano humana normal en apariencia ni en versatilidad general, pero sus tolerancias materiales pueden exceder e incluso superar a una mano humana normal en cuanto a resistencia mecánica (se puede usar un gancho para abrir cajas o como martillo, algo que no es posible con una mano normal), estabilidad térmica (se puede usar un gancho para agarrar objetos del agua hirviendo, para dar la vuelta a la carne en una parrilla, para sujetar una cerilla hasta que se haya consumido por completo) y riesgos químicos (ya que un gancho de metal resiste ácidos o lejía y no reacciona a los disolventes como un guante protésico o la piel humana).

Manos

Las manos protésicas están disponibles en versiones de apertura y cierre voluntarios y, debido a su mecánica más compleja y a la cubierta cosmética de guante, requieren una fuerza de activación relativamente grande, que, según el tipo de arnés utilizado, puede resultar incómoda. ^{[ 71 ]} Un estudio reciente de la Universidad Tecnológica de Delft, Países Bajos, mostró que el desarrollo de manos protésicas mecánicas ha sido descuidado durante las últimas décadas. El estudio mostró que el nivel de fuerza de pinza de la mayoría de las manos mecánicas actuales es demasiado bajo para un uso práctico. ^{[ 72 ]} La mejor mano probada fue una mano protésica desarrollada alrededor de 1945. Sin embargo, en 2017, Laura Hruby de la Universidad Médica de Viena inició una investigación con manos biónicas . ^{[ 73 ] [ 74 ]} También se han puesto a disposición algunas manos biónicas imprimibles en 3D de hardware abierto. ^{[ 75 ]} Algunas empresas también producen manos robóticas con antebrazo integrado, para adaptarlas al brazo superior del paciente ^{[ 76 ] [ 77 ]} y en 2020, en el Instituto Italiano de Tecnología (IIT), se desarrolló otra mano robótica con antebrazo integrado (Soft Hand Pro). ^{[ 78 ]}

Las prótesis de extremidades inferiores describen las extremidades reemplazadas artificialmente ubicadas a la altura de la cadera o más abajo. En cuanto a todas las edades, Ephraim et al. (2003) hallaron una estimación mundial de amputaciones de extremidades inferiores por todas las causas de 2,0 a 5,9 por cada 10 000 habitantes. Para las tasas de prevalencia al nacer de deficiencia congénita de extremidades, hallaron una estimación de entre 3,5 y 7,1 casos por cada 10 000 nacimientos. ^{[ 80 ]}

Las dos subcategorías principales de prótesis de extremidades inferiores son las transtibiales (cualquier amputación que seccione la tibia o una anomalía congénita que provoque una deficiencia tibial) y las transfemorales (cualquier amputación que seccione el fémur o una anomalía congénita que provoque una deficiencia femoral). En la industria protésica, una prótesis transtibial se suele denominar "BK" o prótesis por debajo de la rodilla, mientras que una prótesis transfemoral se suele denominar "AK" o prótesis por encima de la rodilla.

Otros casos menos frecuentes en las extremidades inferiores incluyen los siguientes:

1. Desarticulaciones de cadera  : esto generalmente se refiere a cuando un paciente amputado o con una discapacidad congénita tiene una amputación o anomalía en la articulación de la cadera o en sus proximidades. Véase reemplazo de cadera.
2. Desarticulaciones de rodilla  : esto generalmente se refiere a una amputación a través de la rodilla que desarticula el fémur de la tibia. Véase reemplazo de rodilla
3. Symes  : Se trata de una desarticulación del tobillo que preserva la almohadilla del talón.

Una prótesis mioeléctrica utiliza la tensión eléctrica generada cada vez que un músculo se contrae como información. Esta tensión se puede capturar de los músculos contraídos voluntariamente mediante electrodos aplicados en la piel para controlar los movimientos de la prótesis, como la flexión/extensión del codo, la supinación/pronación (rotación) de la muñeca o la apertura/cierre de los dedos. Este tipo de prótesis utiliza el sistema neuromuscular residual del cuerpo humano para controlar las funciones de una mano, muñeca, codo o pie protésicos eléctricos. ^{[ 97 ]} Esto difiere de una prótesis con interruptor eléctrico, que requiere correas y/o cables accionados por los movimientos del cuerpo para activar los interruptores que controlan los movimientos de la prótesis. No existe evidencia clara que concluya que las prótesis mioeléctricas de extremidades superiores funcionen mejor que las prótesis accionadas por el cuerpo. ^{[ 98 ]} Las ventajas de usar una prótesis mioeléctrica de extremidad superior incluyen la posibilidad de mejorar el aspecto estético (este tipo de prótesis puede tener una apariencia más natural), puede ser mejor para actividades cotidianas ligeras y puede ser beneficiosa para personas que experimentan dolor del miembro fantasma . ^{[ 98 ]} En comparación con una prótesis accionada por el cuerpo, una prótesis mioeléctrica puede no ser tan duradera, puede tener un tiempo de entrenamiento más prolongado, puede requerir más ajustes, puede necesitar más mantenimiento y no proporciona retroalimentación al usuario. ^{[ 98 ]}

El profesor Álvaro Ríos Poveda lleva varios años trabajando en una solución no invasiva y asequible para este problema de retroalimentación. Considera que: «Las prótesis que se pueden controlar con el pensamiento son muy prometedoras para las personas amputadas, pero sin la retroalimentación sensorial de las señales que regresan al cerebro, puede ser difícil alcanzar el nivel de control necesario para realizar movimientos precisos. Al conectar el sentido del tacto de una mano mecánica directamente al cerebro, las prótesis pueden restaurar la función de la extremidad amputada de una manera casi natural». Presentó la primera mano protésica mioeléctrica con retroalimentación sensorial en el XVIII Congreso Mundial de Física Médica e Ingeniería Biomédica , celebrado en Niza, Francia , en 1997. ^{[ 99 ] [ 100 ]}

La URSS fue la primera en desarrollar un brazo mioeléctrico en 1958, ^{[ 101 ]} mientras que el primer brazo mioeléctrico se comercializó en 1964 por el Instituto Central de Investigación de Prótesis de la URSS y fue distribuido por la Fábrica de Prótesis Hangar del Reino Unido . ^{[ 102 ] [ 103 ]} Las prótesis mioeléctricas son caras, requieren mantenimiento regular y son sensibles al sudor y la humedad.

Los robots pueden utilizarse para generar medidas objetivas de la discapacidad del paciente y el resultado de la terapia, ayudar en el diagnóstico, personalizar las terapias según las capacidades motoras del paciente y asegurar el cumplimiento de los regímenes de tratamiento y mantener los registros del paciente. Se ha demostrado en muchos estudios que existe una mejora significativa en la función motora de la extremidad superior después de un accidente cerebrovascular utilizando robótica para la rehabilitación de la extremidad superior. ^{[ 104 ]} Para que una extremidad protésica robótica funcione, debe tener varios componentes para integrarla en la función del cuerpo: Los biosensores detectan señales de los sistemas nervioso o muscular del usuario. Luego transmiten esta información a un microcontrolador ubicado dentro del dispositivo, y procesa la retroalimentación de la extremidad y el actuador, por ejemplo, posición o fuerza, y la envía al controlador. Los ejemplos incluyen electrodos de superficie que detectan la actividad eléctrica en la piel, electrodos de aguja implantados en el músculo o matrices de electrodos de estado sólido con nervios que crecen a través de ellos. Un tipo de estos biosensores se emplea en prótesis mioeléctricas .

Un dispositivo conocido como controlador está conectado a los sistemas nervioso y muscular del usuario, así como al propio dispositivo. Envía comandos de intención del usuario a los actuadores del dispositivo e interpreta la información recibida de los sensores mecánicos y biológicos. El controlador también se encarga de la monitorización y el control de los movimientos del dispositivo.

Un actuador imita la acción de un músculo para producir fuerza y ​​movimiento. Algunos ejemplos son los motores que ayudan o reemplazan el tejido muscular original.

La reinervación muscular selectiva (TMR) es una técnica en la que los nervios motores , que previamente controlaban los músculos de una extremidad amputada, se redirigen quirúrgicamente para que reinerven una pequeña región de un músculo grande e intacto, como el pectoral mayor . Como resultado, cuando un paciente piensa en mover el pulgar de su mano amputada, se contrae una pequeña área muscular en su pecho. Al colocar sensores sobre el músculo reinervado, estas contracciones pueden utilizarse para controlar el movimiento de una parte adecuada de la prótesis robótica. ^{[ 105 ] [ 106 ]}

Una variante de esta técnica se denomina reinervación sensorial dirigida (TSR). Este procedimiento es similar a la TMR, con la diferencia de que los nervios sensoriales se redirigen quirúrgicamente a la piel del tórax, en lugar de los nervios motores a los músculos. Recientemente, las extremidades robóticas han mejorado su capacidad para recibir señales del cerebro humano y traducirlas en movimiento en la extremidad artificial. DARPA , la división de investigación del Pentágono, trabaja para lograr aún más avances en este campo. Su objetivo es crear una extremidad artificial que se conecte directamente al sistema nervioso . ^{[ 107 ]}

En todo el mundo se fabrican prótesis a partir de botellas y tapas de plástico recicladas. ^{[ 127 ] [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]}

A principios de 2008, Oscar Pistorius , el "Blade Runner" sudafricano, fue declarado brevemente inelegible para competir en los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 porque se decía que sus prótesis transtibiales le daban una ventaja injusta sobre los corredores con tobillos. Un investigador descubrió que sus extremidades consumían un veinticinco por ciento menos de energía que las de un corredor sin discapacidad que se desplazaba a la misma velocidad. Esta decisión fue revocada en apelación, y el tribunal de apelaciones declaró que no se habían considerado todas las ventajas y desventajas de las prótesis de Pistorius.

Pistorius no se clasificó para el equipo sudafricano para los Juegos Olímpicos, pero arrasó en los Juegos Paralímpicos de Verano de 2008 y se le ha declarado elegible para clasificarse para cualquier Olimpiada futura. Se clasificó para el Campeonato Mundial de 2011 en Corea del Sur y llegó a la semifinal donde terminó último en cuanto a tiempo, fue 14.º en la primera ronda, su mejor marca personal en 400 m le habría dado el 5.º lugar en la final. En los Juegos Olímpicos de Verano de 2012 en Londres, Pistorius se convirtió en el primer corredor amputado en competir en unos Juegos Olímpicos. ^{[ 142 ]} Corrió en las semifinales de la carrera de 400 metros , ^{[ 143 ] [ 144 ] [ 145 ]} y en la final de la carrera de relevos 4 × 400 metros . ^{[ 146 ]} También compitió en 5 eventos en los Juegos Paralímpicos de Verano de 2012 en Londres. ^{[ 147 ]}    

No obstante, existen ciertos elementos de la prótesis y la mecánica del pie que son de vital importancia para el atleta, y en ellos se centran las empresas de prótesis de alta tecnología actuales:

• Ajuste  : los amputados atléticos/activos, o aquellos con restos óseos, pueden requerir un ajuste de encaje muy preciso; los pacientes menos activos pueden sentirse cómodos con un ajuste de "contacto total" y un revestimiento de gel.
• Almacenamiento y retorno de energía  : almacenamiento de la energía adquirida a través del contacto con el suelo y utilización de esa energía almacenada para la propulsión.
• Absorción de energía  : minimización del efecto de un impacto elevado en el sistema musculoesquelético.
• Adaptabilidad al terreno  : estabilidad independiente del tipo y ángulo del terreno.
• Rotación  : facilidad para cambiar de dirección.
• Peso  : maximizar la comodidad, el equilibrio y la velocidad.
• Suspensión  : cómo se unirá y ajustará el encaje a la extremidad.

Al comprador también le preocupan muchos otros factores:

• Productos cosméticos
• Costo
• Facilidad de uso
• Disponibilidad de tallas

Una característica clave de las prótesis y su diseño es la idea de "diseñar para personas con discapacidad". Si bien esto podría parecer una buena idea que permita a las personas con discapacidad participar en un diseño equitativo, lamentablemente no es así. La idea de diseñar para personas con discapacidad es problemática, en primer lugar, por el significado subyacente de la discapacidad. Implica a las personas amputadas que existe una forma correcta e incorrecta de moverse y caminar, y que si se adaptan al entorno por sus propios medios, entonces esa es la forma incorrecta. Además de este significado subyacente, muchas personas que diseñan para personas con discapacidad no tienen ninguna discapacidad. El "diseño para la discapacidad", a partir de estas experiencias, toma la discapacidad como objeto de estudio, con la sensación, por parte de los diseñadores sin discapacidad, de haber aprendido adecuadamente sobre su trabajo mediante su propia simulación de la experiencia. Esta simulación es engañosa y perjudica a las personas con discapacidad, por lo que el diseño resultante es sumamente problemático. El diseño para personas con discapacidad debería realizarse, idealmente, con miembros del equipo que tengan la discapacidad pertinente y formen parte de las comunidades relevantes para la investigación. ^{[ 148 ]} Esto lleva a que personas que no conocen las experiencias personales cotidianas diseñen materiales que no satisfacen las necesidades o dificultan las necesidades de las personas con discapacidades reales.

En Estados Unidos, una prótesis típica cuesta entre $15,000 y $90,000, dependiendo del tipo de prótesis que desee el paciente. Con un seguro médico, el paciente generalmente paga entre el 10% y el 50% del costo total de la prótesis, mientras que la compañía de seguros cubre el resto. El porcentaje que paga el paciente varía según el tipo de plan de seguro y la prótesis solicitada. ^{[ 149 ]} En el Reino Unido, gran parte de Europa, Australia y Nueva Zelanda, el costo total de las prótesis se cubre mediante fondos estatales o seguros obligatorios. Por ejemplo, en Australia, las prótesis están totalmente financiadas por los programas estatales en caso de amputación por enfermedad, y por la compensación laboral o el seguro de accidentes de tráfico en el caso de la mayoría de las amputaciones traumáticas. ^{[ 150 ]} El Plan Nacional de Seguro por Discapacidad , que se está implementando a nivel nacional entre 2017 y 2020, también cubre las prótesis.

Las prótesis transradiales (amputación por debajo del codo) y transtibiales (amputación por debajo de la rodilla) suelen costar entre 6000 y 8000 dólares estadounidenses , mientras que las prótesis transfemorales (amputación por encima de la rodilla) y transhumerales (amputación por encima del codo) cuestan aproximadamente el doble, con un rango de 10 000 a 15 000 dólares, y en ocasiones pueden alcanzar los 35 000 dólares. El coste de una prótesis suele ser recurrente, ya que normalmente es necesario reemplazarla cada 3 o 4 años debido al desgaste propio del uso diario. Además, si el encaje presenta problemas de ajuste, debe reemplazarse en un plazo de pocos meses desde la aparición del dolor. Si la altura es un problema, se pueden cambiar componentes como los pilones. ^{[ 151 ]}

El paciente no solo debe pagar sus múltiples prótesis, sino también la fisioterapia y la terapia ocupacional necesarias para adaptarse a vivir con una extremidad artificial. A diferencia del costo recurrente de las prótesis, el paciente generalmente solo pagará entre $2000 y $5000 por la terapia durante el primer o segundo año de vida como amputado. Una vez que el paciente se sienta fuerte y cómodo con su nueva extremidad, ya no necesitará asistir a terapia. Se estima que, a lo largo de su vida, un amputado típico recibirá  un tratamiento por un valor de $1.4 millones, que incluye cirugías, prótesis y terapias. ^{[ 149 ]}

Las prótesis de rodilla de bajo costo suelen proporcionar solo un soporte estructural básico con una función limitada. Esta función se logra a menudo con articulaciones de rodilla rudimentarias, no articuladas, inestables o de bloqueo manual. Un número limitado de organizaciones, como el Comité Internacional de la Cruz Roja (CICR), crean dispositivos para países en desarrollo. Su dispositivo, fabricado por CR Equipments, es una articulación de rodilla protésica de polímero de un solo eje con bloqueo manual. ^{[ 152 ]}

Tabla. Lista de tecnologías para la articulación de la rodilla según la revisión de la literatura. ^{[ 86 ]}

Un proyecto para una pierna artificial de bajo costo, diseñado por Sébastien Dubois, se presentó en la Exposición Internacional de Diseño y entrega de premios de 2007 en Copenhague, Dinamarca, donde ganó el premio Index: Award . Este proyecto permitiría crear una prótesis de pierna con retorno de energía por US $ 8,00, compuesta principalmente de fibra de vidrio . ^{[ 153 ]}

Antes de la década de 1980, las prótesis de pie solo restauraban la capacidad básica de caminar. Estos primeros dispositivos se caracterizaban por una sencilla fijación artificial que conectaba el miembro residual con el suelo.

La introducción del Pie de Seattle (Seattle Limb Systems) en 1981 revolucionó el sector, impulsando el concepto de pie protésico con almacenamiento de energía (ESPF, por sus siglas en inglés). Otras empresas pronto siguieron su ejemplo y, en poco tiempo, existían múltiples modelos de prótesis con almacenamiento de energía en el mercado. Cada modelo utilizaba alguna variante de un talón compresible. El talón se comprime durante el contacto inicial con el suelo, almacenando energía que luego se libera durante la fase posterior del contacto para ayudar a impulsar el cuerpo hacia adelante.

Desde entonces, la industria de las prótesis para pies se ha caracterizado por mejoras graduales y constantes en el rendimiento, la comodidad y la comercialización.

Con las impresoras 3D , es posible fabricar un solo producto sin necesidad de moldes metálicos , por lo que los costos pueden reducirse drásticamente. ^{[ 154 ]}

El pie de Jaipur , una prótesis fabricada en Jaipur , India , cuesta alrededor de 40 dólares estadounidenses.

Actualmente existe un foro de prótesis de diseño abierto conocido como el " Proyecto de Prótesis Abiertas ". El grupo emplea colaboradores y voluntarios para avanzar en la tecnología de prótesis, al tiempo que intenta reducir los costos de estos dispositivos necesarios. ^{[ 155 ]} Open Bionics es una empresa que está desarrollando manos protésicas robóticas de código abierto. Utilizan impresión 3D para fabricar los dispositivos y escáneres 3D de bajo costo para ajustarlos al miembro residual de un paciente específico. El uso de la impresión 3D por parte de Open Bionics permite diseños más personalizados, como el "Brazo Héroe", que incorpora los colores, texturas e incluso la estética favoritos del usuario para parecerse a superhéroes o personajes de Star Wars con el objetivo de reducir el costo. Un estudio de revisión sobre una amplia gama de manos protésicas impresas encontró que la tecnología de impresión 3D es prometedora para el diseño de prótesis individualizadas, es más barata que las prótesis comerciales disponibles en el mercado y es más cara que los procesos de producción en masa como el moldeo por inyección. El mismo estudio también encontró que aún faltan pruebas sobre la funcionalidad, durabilidad y aceptación por parte del usuario de las prótesis de mano impresas en 3D. ^{[ 156 ]}

Este bastón de mano con banda de soporte de cuero o plataforma para la extremidad es una de las soluciones más simples y económicas que existen. Sirve bien como solución a corto plazo, pero es propenso a la formación rápida de contracturas si la extremidad no se estira diariamente mediante una serie de ejercicios de amplitud de movimiento (ROM). ^{[ 83 ]}

Esta solución, también bastante sencilla, consiste en un encaje de yeso con un tubo de bambú o PVC en la parte inferior, que opcionalmente se conecta a un pie protésico. Esta solución previene las contracturas porque la rodilla se mueve en todo su rango de movimiento. La Colección David Werner, una base de datos en línea para la asistencia de niños discapacitados de zonas rurales, muestra manuales de producción de estas soluciones. ^{[ 160 ]}

Esta solución se construye utilizando una tija de sillín de bicicleta invertida como pie, lo que genera flexibilidad y ajuste (de longitud). Es una solución muy económica, que utiliza materiales disponibles localmente. ^{[ 161 ]}

Se trata de una extremidad inferior modular endoesquelética de la India, que utiliza piezas termoplásticas. Sus principales ventajas son su bajo peso y adaptabilidad. ^{[ 83 ]}

Las prótesis monolimb no son modulares y, por lo tanto, requieren un protesista con mayor experiencia para un ajuste correcto, ya que la alineación es prácticamente imposible de modificar después de su fabricación. Sin embargo, su durabilidad es, en promedio, superior a la de las soluciones modulares de bajo costo. ^{[ 162 ]}

Las prótesis pueden desempeñar un papel fundamental en cómo una persona se percibe a sí misma y cómo la perciben los demás. El uso de una prótesis puede permitir a una persona evitar la estigmatización social o aumentar su autoestima, reduciendo los problemas emocionales relacionados con dicha discapacidad. ^{[ 167 ]} Para las personas que han sufrido amputaciones, especialmente debido a una enfermedad repentina o un trauma, las emociones en torno a la pérdida de su extremidad también pueden afectar su experiencia con la prótesis. Una prótesis podría ayudar a restablecer la conexión de una persona con su cuerpo, pero también podría sentirse como una intrusión más durante un proceso doloroso. ^{[ 168 ]}

Aunque muchas personas obtienen beneficios emocionales al usar una prótesis, a otras les disgusta cómo intenta ocultar y «normalizar» su cuerpo para la comodidad de los demás, especialmente en el caso de prótesis que no ofrecen ninguna función práctica. En su libro The Cancer Journals , Audre Lorde argumentó por qué decidió no usar una prótesis mamaria después de una mastectomía: «La prótesis ofrece el consuelo vacío de “Nadie notará la diferencia”». ^{[ 169 ]}

También existen numerosas preocupaciones éticas sobre cómo se fabrican y producen las prótesis. Una amplia gama de cuestiones éticas surgen en relación con los experimentos y el uso clínico de prótesis sensoriales: experimentación con animales; consentimiento informado, por ejemplo, en pacientes con síndrome de enclaustramiento que podría aliviarse con una prótesis sensorial; expectativas poco realistas de los sujetos de investigación que prueban nuevos dispositivos. ^{[ 170 ]} El origen de las prótesis y la evaluación de su usabilidad constituyen una preocupación importante en el ámbito médico. Si bien el anuncio de un nuevo diseño de prótesis trae consigo muchos aspectos positivos, el proceso de su desarrollo genera dudas sobre la ética de las prótesis.

También existen muchos debates dentro de la comunidad protésica sobre si deberían usar prótesis o no. Esto surge de la cuestión de si las prótesis ayudan en la vida diaria o la dificultan. Muchas personas se han adaptado a la pérdida de su extremidad, logrando que les funcione, y no necesitan una prótesis en su vida. No todos los amputados usarán una prótesis. En una encuesta nacional de 2011 a amputados australianos, Limbs 4 Life encontró que el 7 por ciento de los amputados no usaban prótesis, y en otro estudio hospitalario australiano, esta cifra se acercó al 20 por ciento. ^{[ 171 ]} Muchas personas informan sentirse incómodas con las prótesis y no querer usarlas, incluso afirmando que usar una prótesis es más engorroso que no tener ninguna.