La pierna biónica desarrollada por el equipo de investigación del Dr. Tran Minh (28 años) pesa solo 3 kg, lo que ayuda a los pacientes amputados a caminar cómodamente como de costumbre.
La pierna biónica Utah fue fabricada por el Dr. Minh y sus colegas en el Laboratorio HGN de la Universidad de Utah (EE. UU.) en 2017. Está diseñada para pesar 3 kg, la mitad que otras prótesis de pierna disponibles en el mercado. La longitud de la pierna puede variar según la altura del usuario y la longitud de la extremidad amputada. El dispositivo está diseñado para facilitar el movimiento de usuarios con un peso inferior a 125 kg.
El Dr. Lukas Grabert, miembro del Laboratorio HGN, explicó que el grupo estudió el mecanismo de las piernas humanas y descubrió que el movimiento rápido y eficiente se produce gracias al impulso pasivo. Es decir, cuando la inercia y la gravedad interactúan con las extremidades durante el movimiento. Basándose en este mecanismo, el grupo diseñó un sistema de transmisión en la pierna biónica que ayuda a ajustar pasivamente su configuración al moverse.
El producto consta de dos partes principales: la articulación de la rodilla y la articulación del tobillo y el pie. Cada articulación está equipada con un motor eléctrico, sensores, un microprocesador, un sistema de baterías, circuitos e inteligencia artificial (IA). Estas partes trabajan juntas para realizar todas las funciones motoras principales de la pierna, como caminar, levantarse, sentarse y subir pendientes y escaleras.
Las piernas están diseñadas con un sistema de accionamiento inteligente especializado de tres partes. La articulación de la rodilla optimiza la capacidad operativa y ahorra batería. La articulación del tobillo/pie cuenta con un sistema de accionamiento desarrollado con base en el sistema tendinoso del pie humano. Finalmente, la articulación del tobillo/pie está conectada a la articulación del dedo del pie mediante un sistema de resortes para ayudar al paciente a moverse con naturalidad y mantener el equilibrio en diversas superficies y condiciones climáticas.
A medida que el usuario se mueve, los sensores y sistemas de la pierna biónica transmiten información al procesador de IA sobre el estado de actividad y el nivel de movimiento. El sistema determina la intención del usuario para proporcionar el nivel de apoyo adecuado. El producto también cuenta con un modo de bajo consumo para largos periodos, lo que permite al usuario mantener el movimiento sin perder fuerza.
El Dr. Tran Minh ensambla piernas biónicas en el laboratorio. Foto: NVCC
El Dr. Minh dijo que todos los productos protésicos deben instalarse en el hospital para que los médicos y especialistas puedan ajustarlos según la altura y el peso del paciente y brindar instrucciones para un movimiento seguro.
Según el equipo de investigación, las prótesis de pierna disponibles actualmente en el mercado están diseñadas como amortiguadores y son mecánicamente pasivas. Es decir, carecen de motores y de la flexibilidad de movimiento que posee una persona sin discapacidad. Estos productos requieren una buena condición física y requieren un tiempo de adaptación.
La pierna biónica Utah supera las limitaciones de las prótesis tradicionales. Los ingenieros del Laboratorio HGN diseñaron los detalles mecánicos y los circuitos eléctricos, y luego los mecanizaron según los requisitos. Estos detalles se enviaron al laboratorio para su ensamblaje, instalación del software y ajustes para optimizar su funcionalidad. «Con la pierna biónica Utah, el usuario se acostumbrará más rápido gracias al sistema de asistencia eléctrica», afirmó el Dr. Minh.
El dispositivo se probó en pacientes amputados. Foto: Equipo de investigación.
Tras probar el dispositivo en más de 20 pacientes desde 2020, el equipo afirma que la respuesta de los usuarios ha sido positiva. Muchos pacientes pueden realizar movimientos esenciales que no pueden realizar con prótesis convencionales, como subir y bajar escaleras o sentarse sin ayuda.
"El producto del equipo es la primera pierna biónica del mundo que ayuda a una persona con ambas extremidades amputadas a caminar cómodamente", afirmó el Dr. Minh. Los resultados de la investigación se publicaron en prestigiosas revistas científicas como Science, Scientific Report e IEEE Transactions.
El profesor Tommaso Lenzi, instructor de la Universidad de Utah, comentó que los científicos han estado investigando la tecnología de prótesis desde la década de 1970, pero no han alcanzado sus objetivos. Actualmente, la tecnología mecatrónica ha avanzado gracias a que las baterías de microprocesadores y los motores eléctricos son cada vez más rápidos, compactos y ligeros. Aprovechando los avances tecnológicos y los descubrimientos sobre dinámica pasiva, la prótesis de pierna biomédica de Utah, producto del grupo, "con su tamaño compacto, ayudará a los pacientes con piernas amputadas a moverse con independencia y a alcanzar libremente sus metas en la vida", evaluó el profesor Tommaso Lenzi.
El Dr. Minh afirmó que el equipo continúa probando la viabilidad de la pierna protésica Utah cuando los usuarios la utilizan en casa durante un período prolongado. Actualmente, HGN Lab colabora con Otto Bock, el mayor fabricante de prótesis del mundo con sede en Alemania, para producir en masa la pierna biónica Utah como un producto médico para los usuarios en el menor tiempo posible, con un precio de venta equivalente al de las prótesis tradicionales.
El Dr. Tran Minh nació y creció en Hanói . En 2013, terminó la secundaria en la Escuela Secundaria para Talentosos Hanói -Ámsterdam. Viajó a Estados Unidos para estudiar ingeniería mecánica en la Universidad de Utah y obtuvo su doctorado en mayo de 2023. En 2015, el Dr. Minh comenzó a diseñar robots, con una investigación principal en articulaciones flexibles y de alto rendimiento. Actualmente es ingeniero de diseño en Agility Robotics, empresa estadounidense especializada en la fabricación de robots.
vnexpress.net
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