BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE MEDICINA

LICENCIATURA EN FISIOTERAPIA

DESARROLLO DE HABILIDADES DE LA TECNOLOGÍA Y LA EDUCACIÓN

DHTIC

VERANO 2014

PROFESORA: LILIAN GAONA OSORIO

ALUMNA: GUADALUPE GARCÍA MARÍN

TAREA 7: ENSAYANDO

PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

RESUMÉN:

Las prótesis son aparatos ortopédicos diseñados con el fin de sustituir total o

parcialmente a un miembro faltante ya sea de manera congénita o traumática.

Dentro de las prótesis las hay estéticas (no funcionales) y funcionales, aunque

poco estéticas. Donde dependiendo del nivel de amputación se resolvía la

complejidad de trabajo a manejar para el miembro artificial. Hasta hace unos años,

solo teníamos la opción de estética o funcional, pero ¿Por qué no tener ambas? Y

después de muchos estudios nacieron las llamadas prótesis biónicas, bioeléctricas

o mioeléctricas. Las prótesis mioeléctricas son la nueva generación de las prótesis

funcionales que además incluyen el ámbito estético que también es fundamental

para lograr reforzar la autoestima del paciente amputado. Su mecanismo de

función es muy sencillo, dado que utiliza electrodos que reciben señales de los

nervios de los músculos remanentes que forman el muñón, lo que lleva a los

impulsos eléctricos neuronales a comandar la prótesis. Logrando imitar e igualar el

funcionamiento del miembro faltante. Abren un nuevo panorama y esperanza de

funcionalidad hacia los pacientes, favoreciendo así su reintegración a una vida sin

el menor rastro de discapacidad o desventaja. Aun cuando pueda verse

complicado dado que hay que entrenar al paciente a que aprenda utilizarla y tener

todos los cuidados propios de una prótesis, es sumamente necesario que el

tratamiento y el seguimiento sean los adecuados para tener los resultados más

favorables.

INTRODUCCIÓN

El presente ensayo es elaborado para la materia de DHTIC, y está dirigido a

estudiantes de Fisioterapia que estén cursando o que estén próximos a cursar la

materia de Ortesis y prótesis, o algún interesado sobre las prótesis mioeléctricas, y

personal del área de la salud, familiarizado con el área de traumatología y

ortopedia y conceptos de salud.

Las técnicas más avanzadas de ingeniería y robótica se han puesto al servicio de

la biociencia para que naciera la biónica, cuyo objetivo es, ha sido y será el diseño

de todo tipo de recambios artificiales para sustituir partes dañadas o recuperar

funciones perdidas en el organismo humano. Hoy en día la ciencia y la tecnología

han crecido enormemente en la rama de la medicina es por ello que este ensayo

está orientado hacia las prótesis mioeléctricas las cuales al ser la más reciente y

vanguardista tecnología en innovación en el campo de la rehabilitación post

quirúrgica en pacientes amputados y cuyo uso está abarcando cada vez más

terreno, aun cuando sus precios son elevados para las más sofisticadas, existen

otras más accesibles y cuyo mecanismo de acción es el mismo, para lograr así

disminuir el número de personas con discapacidad y así puedan reintegrarse a sus

actividades cotidianas con un tiempo de recuperación menor.

Trabajan gracias a electrodos que se colocan sobre las TNL (terminaciones

nerviosas libres) de los músculos que forman el muñón. Y mediante los cuales las

señales serán enviadas desde el SNC (sistema nervioso central) para ser

ejecutadas por la prótesis.

Resulta maravilloso que se tengan al alcance tanto la parte estética como la

funcional dado que ambas son fundamentales para la rápida recuperación y

reintegración del paciente a sus actividades de la vida diaria.

.

TEMA 1. CONCEPTOS

Según la Norma UNE 11-909-90/1, adoptada de la ISO 8549/1 una prótesis es un

aparato ortopédico usado para reemplazar total o parcialmente un segmento o un

miembro ausente. Son dispositivos mecánicos diseñados para reproducir la forma

y/o la función de una extremidad del cuerpo (o parte de él) ausente. Existen dos

grandes tipos: endoprótesis y exoprótesis.

Las primeras se implantan mediante cirugía, se anclan al hueso y sirven para

sustituir una articulación dañada. Las exoprótesis sirven para sustituir un miembro

amputado. Una prótesis es un elemento desarrollado con el fin de reemplazar una

parte o un miembro del cuerpo humano con el objetivo de mejorar o suplir su

función y al mismo tiempo completar su imagen corporal. Para lograr este objetivo

la mecánica ha jugado un papel primordial en el ámbito del diseño, por esta razón

se les ha dado el nombre de prótesis mecánicas o convencionales (gancho y

mano mecánica)

Conforme la tecnología avanzaba específicamente en el área de la robótica y la

electrónica se lograron desarrollar prótesis mejoradas en sus sistemas de control y

adaptación hasta lograr una prótesis controlada con impulsos musculares, a lo

cual se le dio el nombre de prótesis mioeléctrica (mio =músculo, eléctrica=

electrónica)

La mioeléctrica no es un concepto puramente nuevo, pero si uno del que poco se

ha investigado en México y mucho menos dígase comercializado. La palabra

deriva de mio=musculo y eléctrica=electrónica, podemos concluir ¿Se trata de

músculos electrónicos? Pues más bien lo podemos entender como prótesis sobre

todo de extremidades, que utilizan los impulsos eléctricos de la contracción de los

músculos para controlar su movimiento. La primera prótesis comercial de este tipo

fue de origen Ruso y data del año 1964.

TEMA 2. HISTORIA

2.1 HISTORIA DE LAS PRÓTESIS Y PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

Los miembros artificiales se han usado desde tiempos remotos la mejor evidencia

que existe está a través de expedientes escritos. Escritas en 484 a.C, las historias

de Heródoto dicen de un soldado persa que escapa cortando una parte de su pie,

entonces sustituyéndola por una prótesis de madera. En 1509 se construyó una

famosa prótesis de mano para el caballero Aleman Gotz Von Berlinchingen

llamado <<Gotz mano de hierro>> La mano pesaba 1.4 kg y tenía dedos

articulados que le permitían empuñar una espada o una lanza. Este artilugio se

conserva en el museo de Nuremberg y aun funciona. A principios del siglo XIX un

protésico alemán diseñó una mano con dedos que se extendían y flexionaban sin

asistencia externa y que permitía sujetar objetos ligeros como plumas, pañuelos o

sombreros. En 1851 un protésico francés inventó un brazo artificial formado por

una mano de madera anclada a un soporte de cuero que se fijaba firmemente al

muñón. Los dedos estaban semiflexionados, el pulgar giraba sobre un eje y podía

presionar con fuerza sobre la punta de los otros dedos gracias a una potente

banda de goma; esta pinza del pulgar se accionaba gracias a un mecanismo

oculto desde el hombro contralateral. El mismo inventor diseñó una pierna artificial

que reproducía la marcha natural y alargaba el paso.

Las guerras crearon una gran necesidad de miembros artificiales entre la primera

y la segunda guerra mundial, la gente que hacía los brazos protésicos

comenzaban a hacer visitas más profesionalmente.

La fabricación de prótesis se ha convertido en una ciencia en los últimos años;

actualmente se utilizan prótesis híbridas y las más novedosas son mioeléctricas

que utilizan sensores especiales, reciben los estímulos nerviosos de los muñones

musculares, se amplifican y sirven para controlar los pequeños motores que

mueven las diferentes partes de las prótesis.

En el futuro los miembros artificiales permitirán más sentido de la sensación a las

manos y a los pies, incluso podrán detectar suave, áspero, frío y caliente.

2.2 HISTORIA DE LAS PRÓTESIS EN MÉXICO

Es evidente que el inicio en nuestro país de la rama médica-rehabilitadora,

relacionada el diseño, fabricación y adaptación de miembros artificiales surgió por

la urgente necesidad que enfrentaban los profesionistas médicos, ortopedistas,

traumatólogos y rehabilitadores, para dotar a sus pacientes amputados de

sistemas que aliviaran en algo su discapacidad. A pesar que desde 1924 existen

antecedentes de algunas fábricas que se dedicaban a la manufactura de

miembros artificiales, aparatos ortopédicos, sillas de ruedas, y equipos de

rehabilitación, fue hasta el inicio de la década de los 40´s cuando se inició una

etapa en México en la cual diversos grupos clínicos motivaron y patrocinaron la

creación de los primeros talleres dedicados al diseño, fabricación y adaptación de

sistemas protésicos.

Más tarde a principios de la década de los 50´s y debido a la creciente demanda

que existía de diversos protésicos surgieron nuevos talleres ortopédicos que

permitieron proporcionar más ayuda a la población discapacitada.

En 1959 se inició una etapa muy positiva para el campo de la rehabilitación de

personas amputadas y quienes presentaban secuelas invalidantes.

El señor Romulo O’Farril fundó el Instituto Mexicano de Rehabilitación para

beneficio de las personas con discapacidad de México y América Latina. Su

objetivo fue procurar la rehabilitación integral de las personas con discapacidad

del sistema locomotor basándose en que la rehabilitación consiste en lograr que

las personas con discapacidad recuperen hasta donde sea posible su integridad

física y desempeñen un puesto activo dentro de la sociedad. Recién fundado el

instituto se utilizó por primera vez para la elaboración de prótesis con materiales

modernos como el nailon, aluminio y resinas plásticas como poliéster, con los

cuales se logró obtener sistemas más funcionales y estéticamente satisfactorios.

Así mismo, se desarrollaron componentes prefabricados como ensambles de

rodilla, pantorrillas, y pies artificiales, lo que permitió atender a un mayor número

de pacientes, debido a que en menor tiempo se elaboraban más prótesis, con

relación a las técnicas tradicionales. La fundación, en 1974, de la asociación de

Protesistas y Ortesistas de la República Mexicana A.C, marcó otra etapa

importante del mejoramiento en nuestro campo de trabajo, la rehabilitación.

No se debe olvidar la participación activa de diversas instituciones que colaboran

en la atención de personas amputadas; secretaria de salud con su centro de

rehabilitación y educación especial CRIEE, Instituto Nacional de Medicina de

Rehabilitación, IMSS, ISSSTE, DIF, Hospital Shriners para niños con diferencia en

sus extremidades, CRIMAL y sus equipos clínicos de rehabilitación, quienes

laboran diariamente en forma anónima dentro de laboratorios privados o de

instituciones de salud, y que realizan una magnífica labor en beneficio de la

población de personas amputadas de nuestro país.

TEMA 3. PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

Las prótesis mioeléctricas se enmarcan dentro del grupo de prótesis funcionales

activas, de fuerza ajena exógena y de control y fuerza eléctrica. Están formadas

por los siguientes componentes: el encaje interno, el laminado externo, el arnés de

suspensión, las articulaciones bioeléctricas, el dispositivo terminal y el sistema

mioeléctrico.

El encaje interno es la unión entre la prótesis y el muñón. Tiene forma de manguito

para conseguir un contacto total entre ambos. Y se compone de diferentes

materiales (polietileno, silicona, etc.). En determinados puntos se adhieren los

electrodos que recogen los impulsos eléctricos desarrollados por la musculatura

residual.

El encaje externo, es un laminado que recubre al interno y que da el aspecto

anatómico al paciente. En su interior se ubican los componentes de la prótesis,

tales como los mecanismos articulares, batería, electromotores, etc.

Los mecanismos articulares mioeléctricos permiten suplir en parte los movimientos

de las articulaciones (el codo realiza la flexo-extensión y la muñeca la

pronosupinación) gracias a los impulsos eléctricos generados por la musculatura

residual gracias a un electromotor.

El dispositivo terminal es la parte más distal de la prótesis y permite la función

principal de la misma. Hay dos tipos principalmente:

- Dispositivo Greifer: mecanismo en forma de pinza que sirve para sujetar y soltar

objetos, ya que sus electromotores permiten que se abra y cierre.

- La mano anatómica: en forma de pinza per con una de las dos ramas de la pinza

dividida en dos subramas que se oponen a la otra rama de la pinza, haciendo las

funciones de pinza entre el pulgar y el 2º y 3er dedo.

3.1 MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

El sistema mioeléctrico consta de:

Electrodos de superficie: colocados sobre la musculatura residual que

recogen la diferencia de potencial producida por la contracción muscular.

Cables de conexión: que unen los electrodos con los dispositivos de control

Dispositivos de control del sistema mioeléctrico.

Electromotores: activados por el impulso y que activa los dispositivos

articulares.

Batería de Níquel-Cadmio, para generar la energía eléctrica necesaria.

El control mioeléctrico es probablemente el esquema de control más popular. Se

basa en el concepto de que siempre que un músculo en el cuerpo se contrae o se

flexiona, se produce una pequeña señal eléctrica (EMG) que es creada por la

interacción química en el cuerpo. Esta señal es muy pequeña (5 a 20 µV). El uso

de sensores llamados electrodos que entran en contacto con la superficie de la

piel permite registrar la señal EMG. Una vez registrada, esta señal se amplifica y

es procesada después por un controlador que conmuta los motores

encendiéndolos y apagándolos en la mano, la muñeca o el codo para producir

movimiento y funcionalidad.

Funcionan tal como su nombre lo indica mediante funcionan gracias a un sistema

o dispositivo del tipo electrónico, el cual recibe las señales que envía el cerebro,

las interpreta y las ejecuta. Es decir que el cerebro envía las señales, o las

indicaciones y el sistema eléctrico intentan replicarlo. La prótesis mioeléctrica

utiliza sensores que se ponen en contacto con los músculos que se encuentren

cercanos del lugar donde se busca colocar la prótesis.

3.2 VENTAJAS DE LAS PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

Éste tipo de prótesis tiene la ventaja de que sólo requieren que el usuario flexione

sus músculos para operarla, a diferencia de las prótesis accionadas por el cuerpo

que requieren el movimiento general del cuerpo. Una prótesis controlada en forma

mioeléctrica también elimina el arnés de suspensión usando una de las dos

siguientes técnicas de suspensión: bloqueo de tejidos blandos-esqueleto o

succión. La fuerza que ejerce estos tipos de prótesis son muy semejantes al de las

del cuerpo humano ya que tiene una gran igualdad de funcionamiento y de trabajo

o fuerza.

3.3 LIMITANTES DE LAS PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS

Tienen como desventaja que usan un sistema de batería que requiere

mantenimiento para su recarga, descarga, desecharla y reemplazarla

eventualmente. Debido al peso del sistema de batería y de los motores eléctricos,

las prótesis accionadas por electricidad tienden a ser más pesadas que otras

opciones protésicas. Una prótesis accionada por electricidad proporciona un

mayor nivel de tecnología, pero a un mayor costo. Pueden existir movimientos no

deseados o no causados que se pueden generar por las ondas electro-

magnéticas.

3.4 INDICACIONES PARA UNA PRÓTESIS MIOELÉCTRICA

Una prótesis mioeléctrica se indica cuando el paciente cuenta con el presupuesto

suficiente para costearla en primera instancia. Segundo dependiendo de la

fortaleza de los músculos residuales se entrena para la adecuación de una

prótesis mioeléctrica. Y es indicada cuando el paciente busca además de

funcionalidad para su vida una condición igualmente estética.

3.5 ENTRENAMIENTO PARA EL USO DE LA PRÓTESIS MIOELÉCTRICA

El entrenamiento es sumamente importante para los usuarios que han aceptado

utilizar una prótesis mioeléctrica. Dado que estos dispositivos son muy sofisticados

el entrenamiento para los usuarios es requerido para operarlos y aprovechar todo

el potencial que ofrece.

El entrenamiento habilita al usuario a:

Operar la prótesis automáticamente sin exhortar más energía de la

necesaria

Usar la prótesis eficientemente en tareas que el usuario realiza

frecuentemente

Analizar la mejor forma de utilizar la prótesis en tareas nuevas o inusuales

Usar la prótesis de la forma más natural posible

Cuidar la prótesis manteniéndola limpia y eficiente

3.5.1 FASES DEL ENTRENAMIENTO MIOELÉCTRICO

*ENTRENAMIENTO PARA LAS SEÑALES

Durante esta fase del entrenamiento el usuario aprende a seleccionar y controlar

el músculo o músculos requeridos para operar la prótesis mioeléctrica. El usuario

también aprende a como producir las señales de control e inhibir las que no son

necesarias cuando el movimiento no es requerido.

Los electrodos son colocados sobre los músculos seleccionados y conectados a

un entrenador que incita al usuario a flexionar o contraer los músculos y provee

retroalimentación para aprender a manejar las señales.

*ENTRENAMIENTO PARA EL CONTROL

Durante esta fase, el usuario aprende como controlar los músculos

apropiadamente para ejecutar una función o tarea requerida. Los electrodos son

colocados en los músculos apropiados y conectados a un par de luces. Esto

ayuda al usuario para tener éxito en el manejo de las señales para controlarlas.

Una gran variedad de objetos de diferentes tamaños y texturas pueden ser usadas

para ayudar al usuario a practicar mientras aprende a controlar la prótesis.

*ENTRENAMIENTO PARA LAS FUNCIONES

Esta es la fase más intensa del entrenamiento, cuando se aprende a completar

tareas con la prótesis. Es importante asegurarse que la prótesis se ajusta

apropiadamente antes de comenzar esta etapa. Tareas simples son diseñadas

para cada patrón para ser aprendido. Gradualmente las actividades se van

haciendo más complejas y reales y son introducidas dependiendo de la edad del

usuario. Los niños pueden desarrollar actividades como sacar punta a un lápiz,

subir o bajar un cierre. Los adultos pueden tratar de cortar carne, jugar cartas, o

abrir una sombrilla.

TEMA 4. PRÓTESIS MIOELÉCTRICA Y DOLOR DEL MIEMBRO FANTASMA

El dolor del miembro fantasma es una condición que padecen muchas de las

personas amputadas que refiere un dolor en la zona donde fue realizada la

amputación indicando que les “duele” el segmento faltante tal y como si aún lo

tuvieran. Es ocasionado por las TNL residuales que no fueron seccionadas

correctamente y que siguen recibiendo impulsos del SNC.

Lo que hará la prótesis mioeléctrica será aprovechar estas TNL y utilizarán esos

impulsos dolorosos para transformarlos a impulsos motores que se trasmitirán a

través de los electrodos que le darán movimiento a la prótesis. Para darle al

paciente la condición de recuperar su miembro faltante y verse como un ser

completo. Logrando así disminuir e incluso eliminar la molesta sensación.

CONCLUSIONES

Hoy día cuando la tecnología nos sorprende cada segundo, un tema de vital

importancia debe ser como esta trae beneficios al cuerpo humano. Nos ha hecho

soñar con un humano perfeccionado, haciendo uso de partes robóticas ya sea

para ser más fuerte, talentoso o incluso inmortal. A la fecha estamos algo lejos de

la inmortalidad por este medio, pero lo que es una clara realidad y necesidad, son

los avances que se han estado investigando e implementando desde hace años

respecto a sustituir extremidades humanas por robóticas. Este tipo de aditamentos

ya sea manos, piernas e incluso rodillas, son conocidos por varios nombres,

prótesis robóticas, mecatrónicas o biónicas, pero el concepto que describe de

manera más adecuada y globalmente estos “artilugios médicos” es mioeléctrica

(myoelectric en inglés). La mayoría de las ocasiones hemos estado

acostumbrados a ver prótesis solo mecánicas, rudimentarias y bromosas con nula

o poca movilidad, más hoy los avances tecnológicos nos ofrecen la opción

mioeléctrica generando prótesis tan sorprendentes que son capaces de imitar casi

a la perfección los movimientos que realizaría una mano o un pie.

Pero su uso ha tenido un considerable retraso en su llegada al alcance del

usuario. Uno de los aspectos más importantes para este retraso se da por lo

complejo que es crear estos aparatos, pues no solo una diversidad ramas de

ingeniería intervienen si no también la medicina y de manera muy fundamental el

diseño. Sin embargo el aspecto más denigrante de este rezago ha sido que pocas

compañías en el mundo invierten a este sector puesto que no son aparatos de uso

universal, no hay todavía un estándar de producción en masa, dejando la

investigación e implementación generalmente en hombros de universidades con

inversión gubernamental. De que hay necesidad de desarrollo de estos “artilugios

médicos” la hay, por ejemplo cada 30 segundos, en alguna parte del mundo,

alguna extremidad es perdida ya sea de manera traumática o patológica. A

consecuencia de la diabetes se registran muchas amputaciones, México que

actualmente ocupa el séptimo lugar de padecimiento bien podría destinar recursos

y esfuerzo a ser líder en desarrollo de prótesis mioeléctricas, los emprendedores,

estudiantes, investigadores y gobierno, deberíamos aprovechar el “boom” que en

nuestro país están generándose carreras como ingeniería mecatrónica, robótica e

ingeniería bioquímica y biomecánica, bien pudiera sé que México diera la sorpresa

y desarrollara esta tecnología. Así a los rehabilitadores físicos y Fisioterapeutas

nos correspondería el entrenamiento correcto de estos pacientes y en equipo

interdisciplinario sacar adelante al paciente a que recupere su vida funcional y sus

aspectos psicológico y social no se vean comprometidos.

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