¿Qué se necesita para hacer prótesis de pierna en funcionamiento?
Primero tienes que comenzar con el problema. La persona a la que está tratando de ayudar necesita volver a ser móvil. Si eso significa caminar, correr o más, puede cambiar de persona a persona.
Una prótesis de pierna está compuesta por algunos componentes principales. Un archivo adjunto al cuerpo, material de soporte, articulaciones y una forma de crear movimiento.
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El apego al cuerpo se realizó originalmente con menos pensamiento a través de varios mecanismos de correa y zócalo. Ahora estamos avanzando hacia la integración de la prótesis con electrodos que se unen a los nervios de la extremidad restante para enviar y recibir señales a través del sistema nervioso periférico desde el cerebro y la médula espinal (consulte el proyecto Haptix de DARPA). La esperanza de esto es restaurar la sensibilidad (sensación, propiocepción, temperatura e incluso dolor) a la prótesis y darle a su cerebro control sobre el movimiento de la prótesis, una hazaña que ya se ha logrado (en la Universidad de Pittsburgh Motor Lab para ejemplo http: //motorlab.neurobio.pitt.ed…)
El material de soporte es importante por algunas razones. Debe ser lo suficientemente fuerte como para permitir la producción de fuerza y sostener el peso corporal, y un peso apropiado para que se acerque al peso de la extremidad anterior (o tal vez incluso más ligero). También hay consideraciones estéticas. No estoy bien versado en esto.
Las articulaciones siempre han sido una parte difícil de recrear. Hasta que intenté hacerlo, no me di cuenta de lo complicadas que son algunas de nuestras articulaciones. Por ejemplo, una característica de la rodilla es que cuando nos sentamos puede hacerlo en un ángulo de 90 grados y no sobresalir, pero al caminar no sigue una simple ruta de “rotación circular alrededor de un alfiler”. Se deben diseñar nuevos mecanismos que tengan en cuenta los movimientos naturales y la estética, como que la rodilla se vea bien al sentarse. Las articulaciones también tienen un papel en la producción de fuerza al redirigir las fuerzas que crean nuestros músculos. La locomoción bípeda depende del uso del retroceso elástico para generar fuerza de manera eficiente y esto es difícil de hacer para las prótesis.
La última parte es la gran categoría de kinesiología superpuesta fusionada con la ingeniería. ¿Cómo se mueve el cuerpo y cómo podemos usar la mecánica y la electrónica para recrear este movimiento? Muelles, motores, sistemas hidráulicos, aprendizaje automático, algoritmos adaptativos, control de circuito cerrado y mucho más que no sé u olvidé.
La ciencia es cómo se estudia y prueba todo esto. Tomamos humanos sin pérdida de extremidades y vemos cómo caminan. Creamos dispositivos para ser utilizados como prótesis y vemos qué tan bien replican varios componentes de la marcha. Solicitamos a la FDA que permita que nuestro producto se use clínicamente. Pedimos a las compañías de seguros que hagan reembolsable nuestro seguro de producto. Y si todo va bien, se crea un nuevo dispositivo.
La ciencia y la tecnología es cómo se crean las prótesis.
Sugiero leer el primer capítulo de “The Body Builders” de Adam Piore para aprender más sobre esta pregunta específica y ver un ejemplo genial de una prótesis biónica en la pierna.
