Hace diez años se inició en la Facultad de Ingeniería un proyecto de investigación que quiere devolver la sonrisa a muchas personas que padecen una discapacidad.

Había nacido con uno de sus brazos sin capacidad de movimiento y le hicieron muchas operaciones. En la última, los cirujanos lograron colocárselo en “ele”, como si tuviera un cabestrillo. Y después, de la Facultad de Ingeniería, el grupo de trabajo encabezado por Jesús Manuel Dorador, junto con Itzel Flores, profesora de diseño, le acondicionó una prótesis mecánica que le permite abrir y cerrar una pinza y con eso sujetar objetos. “Con este dispositivo obtuvimos uno de los diez primeros lugares en el Programa de Fomento a la Propiedad Intelectual, de la UNAM”, comenta el científico.

Reconoce este investigador que el de las prótesis es un tema importante a nivel social. “Estamos logrando que los muchachos de ingeniería aprendan a diseñar objetos que sirvan a las personas que lo requieran, en este caso a las amputadas. Por eso creamos esa línea de investigación, para que los alumnos aprendan haciendo cosas reales y, sobre todo, que sirvan a las personas”.

Ese fue uno de los objetivos que se propuso el doctor Dorador hace diez años al iniciar sus trabajos de investigación para crear prótesis tanto para miembro superior (mano) como para miembro inferior (pierna). Y en esta década los resultados han sido notables: ocho prototipos mecatrónicos de manos, tres de brazos y dos de piernas.

De esta labor da fe también un mecánico de Tijuana, a quien el equipo universitario le adaptó una mano-pinzas después de que perdiera la natural en un accidente.

Diabetes, accidentes, cáncer

Actualmente, en México hay cerca de un millón de personas con discapacidad del tipo motriz, especifica Dorador, pero no se sabe cuántos son amputados. No hay estadísticas confiables. “Tal vez un 70% de las amputaciones sean de pierna. Y casi todas debidas a diabetes”.
Cuando alguien padece diabetes, es fácil que se le produzca el pie diabético, el cual se debe a que estos pacientes pierden sensibilidad, y cuando el calcetín forma una arruga o se mete una piedrita al zapato ya no sienten ninguna molestia. Y empiezan a hacerse heridas, que con el problema de la cicatrización se convierten en llagas, las cuales se infectan y, finalmente, el problema puede culminar en gangrena. Y quizá en amputación.
En el miembro superior, el brazo, la principal causa de prótesis son los accidentes y después el cáncer. Los accidentes son comunes en el ámbito industrial, muchos percances por electrocución de las extremidades, aplastamientos por prensas, cortes y desprendimientos por sierras o sistemas de engranajes.

Mecánicas y mioeléctricas

Las prótesis más comunes son las mecánicas, que se mueven por medio de chicotes. Se coloca un arnés en los hombros y desde ahí se controla el movimiento de abrir y cerrar una pinza o el movimiento del codo. En nuestro laboratorio hemos hecho algunas cosas para mejorar la transmisión de fuerza, explica Dorador, doctorado en ingeniería mecánica en la Loughborough University, Inglaterra.
No obstante, lo que más ha desarrollado este grupo interdisciplinario son las manos mecatrónicas. Como antecedente, cita el investigador que las prótesis más actuales son las mioeléctricas, que leen las señales que envía el cerebro a través de electrodos al músculo para que se mueva. Las lee, las filtra, las procesa y, finalmente, abre o cierra una pinza, flexiona o extiende el codo, o hace el llamado “giro de muñeca”.

Pero estos movimientos no son suficientes para que una persona, por ejemplo, pueda comer. “Por eso hemos estado desarrollando prótesis que tengan movimientos independientes en los dedos”. Actualmente hay prótesis que tienen algún movimiento en los dedos, pero no se controla cada uno en forma independiente. Abren y cierran todos juntos, y en el momento en que tocan un obstáculo dejan de moverse. Tienen buena sujeción, pero los dedos no son independientes, que es lo que se necesita para realizar actividades tan cotidianas como el comer.

“Hemos hecho varios prototipos de manos, probando distintos principios de funcionamiento. Algunas funcionan con chicotes, otras con mecanismos de cuatro, seis u ocho barras. También hemos experimentado con engranes y con levas para ir probando cada principio de funcionamiento. Ahora ya tenemos seleccionadas las que mejor se desempeñan para lograr estos movimientos”.

La mano protésica tiene que ser ligera y resistente, porque la persona la va a cargar todo el día. Además, debe consumir poca energía, porque el principal problema de las prótesis, como el de muchos mecanismos, sigue siendo el de las baterías. ¿Cómo alimentar el mecanismo y lograr que no se descargue rápidamente? “Como la persona no puede estar cargando un paquete de baterías en una mochila o tener que conectarse a la corriente eléctrica a cada rato, hemos estado investigando también el ahorro de energía para controlar estas manos”.

Un paso adelante

Otra faceta en que el grupo está invirtiendo mucho conocimiento, tiempo y esfuerzo es en el control de la mano protésica por medio de la voz. Como parte del trabajo interdisciplinario, en esta fase del proyecto participa el equipo del doctor Abel Herrera, del posgrado de ingeniería. “Deseamos decirle a la mano lo que queremos que haga. Controlarla por medio de la voz”. Por tanto, su más reciente objetivo es tener programadas algunas posiciones de la mano para poder ordenarle, por ejemplo, ‘mano extendida, o posición de llave, punta fina, de gancho, de puño’ y que el mecanismo ejecute las acciones solicitadas”.
El doctor Dorador enumera algunos de los logros del proyecto: un dispositivo protésico para ayudar a las personas con lesión de plexo braquial; varios programas de software para reconocimiento de señales de patrones; un mecanismo hexacicloidal con engranes internos; un sistema para entrenamiento de personas en el uso de señales mioeléctricas; una rodilla policéntrica; un socket autoajustable, que es la interfaz entre la pierna y la prótesis.

Un logro de muchos para muchos

“Todo esto es porque hay un grupo de trabajo importante y numeroso como soporte del proyecto. Permanentemente tenemos unos 30 alumnos haciendo su servicio social o tesis de licenciatura, maestría y doctorado. Hay varios profesores que nos apoyan en distintas áreas, como control, mecanismos o diseño asistido por computadora, los cuales orientan a los alumnos para lograr todo esto”, afirma el investigador.

En la parte de ingeniería están involucradas varias áreas de la UNAM: mecatrónica, mecánica, ingeniería industrial, en computación, eléctrica-electrónica, en comunicaciones. Del Instituto Politécnico Nacional han participado alumnos de mecatrónica y biónica como parte de su trabajo social u otros trabajos terminales. También colaboran estudiantes de diseño industrial de la UAM Xochimilco y Azcapotzalco. Y entre los asesores también hay investigadores y académicos de psicología, de fisioterapia y de enfermería.

Este proyecto ha generado cinco patentes, y todavía se registrarán algunas más, así como protecciones de modelo industrial antes de hacer la transferencia de tecnología. “Todas estas investigaciones las patrocina el PAPIIT y no estamos comprometidos con alguna empresa. Lo haremos cuando la tecnología esté lista, que debe ser a finales de este año o principios del que sigue, a más tardar, para otorgar un licenciamiento de la tecnología y que los ortesistas y protesistas lleven a cabo su producción a nivel comercial. En la UNAM no hacemos prótesis. Tenemos el conocimiento, el diseño y la tecnología y la licenciaremos a alguien para que produzca”, concluye Dorador, jefe del Departamento de Ingeniería Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería.

José Antonio Alonso García