Imanes diminutos para que una prótesis interprete mejor el movimiento muscular

Una prótesis robótica necesita interpretar con rapidez qué intenta hacer quien la usa. Un nuevo sistema experimental propone escuchar esa intención de otra manera: en lugar de inferir el movimiento solo a partir de la actividad eléctrica del músculo, sigue directamente cuánto se alarga, se acorta y se desplaza mediante pequeñas esferas magnéticas implantadas en el tejido muscular.

En un estudio con tres personas con amputación por debajo de la rodilla, investigadores del MIT colocaron pares de imanes pasivos de tres milímetros dentro de músculos residuales. Una matriz de magnetómetros, apoyada sobre la piel, detectó la distancia entre las esferas y la convirtió en una medición continua de la dinámica muscular. El sistema obtuvo una resolución inferior a un milímetro a profundidades de hasta seis centímetros, según el artículo publicado en Nature Sensors.

La estrategia busca resolver una limitación de la electromiografía, la técnica más habitual para registrar señales musculares con electrodos. Esa señal eléctrica aporta información valiosa sobre la activación del músculo, pero no equivale de forma directa a su movimiento mecánico. Puede variar cuando el músculo mantiene una misma longitud, captar actividad de músculos cercanos o alterarse por condiciones de la piel, como el sudor. Para una pierna protésica, en cambio, importa saber con precisión la posición, la velocidad y la fuerza con que debería responder una articulación.

Los participantes tenían una reconstrucción quirúrgica que conserva pares de músculos con funciones opuestas en el miembro residual. Durante las pruebas no llevaron una prótesis: utilizaron sus movimientos musculares para controlar un cursor en una pantalla, una tarea diseñada para representar los grados de libertad que tendría una prótesis de tobillo y pie. Los investigadores compararon las señales magnéticas con electromiografía de superficie y con electrodos implantados en los mismos músculos.

En la mayoría de las medidas evaluadas, la estimación magnética del estado del músculo igualó o superó a las alternativas basadas en electromiografía. El resultado no significa que los imanes controlen por sí mismos una prótesis ni que el dispositivo esté listo para uso clínico cotidiano. Muestra, en cambio, que medir el cambio físico del músculo desde fuera del cuerpo puede ofrecer una señal de control más estable para interfaces entre el cuerpo y una máquina.

El alcance del ensayo sigue siendo limitado. Solo participaron tres personas, todas con un tipo específico de amputación y de reconstrucción muscular, y la tarea fue una simulación de control, no una evaluación prolongada de una prótesis en la vida diaria. Quedan por estudiar la seguridad a largo plazo de los implantes, la comodidad del sensor externo y el desempeño del sistema en más personas y movimientos. El equipo ya está realizando un estudio más amplio para evaluar el control de prótesis a partir de estas mediciones magnéticas.