La brecha existente entre los usuarios y las prótesis biónicas

En las últimas décadas, el enfoque abrumador de la investigación y el desarrollo de nuevas manos artificiales se ha centrado en perfeccionar diferentes tipos de agarre. Muchas de las manos más caras del mercado se diferencian por la cantidad y variedad de agarres prensiles seleccionables. Por ejemplo, el iLimb de Ottobock obtenido por Britt Young, quien aparece en la portada de esta nota, recibió esta prótesis en 2018. Esta prótesis tiene un agarre de poder en forma de puño, agarres de pellizco y un modo muy específico con el pulgar sobre el dedo índice para entregar cortésmente una tarjeta de crédito. Britt menciona que su mano mioeléctrica del siglo XXI parecía extraordinaria, hasta que intentó usarla para algunas tareas rutinarias, donde resultó ser engorroso y lento que si simplemente lo hubiera dejado en el sofá. No podría usarlo para cerrar una puerta, por ejemplo, una tarea que puede hacer con su muñón. Y sin la adición extremadamente costosa de una muñeca eléctrica, no podría verter avena de una olla en un tazón. Realizar tareas a la manera biónica genial , a pesar de que imitaba tener dos manos, obviamente no era mejor que hacer las cosas a su manera, a veces con la ayuda de sus piernas y pies.

Cuando Britt habló por primera vez con Ad Spires , profesor de robótica y aprendizaje automático en el Imperial College de Londres, era tarde en la noche en su oficina, pero todavía estaba animado por las manos robóticas, el enfoque actual de su investigación. Spiers dice que la mano robótica antropomórfica es ineludible, desde la realidad de las prótesis actuales hasta la fantasía de la ciencia ficción y el anime. “En una de mis primeras conferencias aquí, mostré clips de películas y dibujos animados y lo geniales que los cineastas hacen que se vean las manos de los robots”, dice Spiers. “En el anime Gundam , hay tantos primeros planos de gigantescas manos robóticas agarrando cosas como armas enormes. Pero, ¿por qué tiene que ser una mano humana? ¿por qué el robot no tiene una pistola como mano?

¿Para quién son realmente las prótesis y qué esperamos que realmente logren?

Spiers cree que los desarrolladores de prótesis están demasiado atrapados en la forma sobre la función. Pero ha hablado con suficientes de ellos como para saber que no comparten su punto de vista: “Tengo la sensación de que a la gente le encanta la idea de que los humanos sean geniales, y que las manos son lo que los hace únicos”. Casi todos los departamentos universitarios de robótica que visita Spires tienen una mano robótica antropomórfica en desarrollo. “Así es como se ve el futuro”, dice, y suena un poco exasperado. “Pero a menudo hay mejores formas”.

La gran mayoría de las personas que usan una prótesis son amputados unilaterales (personas con amputaciones que afectan solo un lado del cuerpo) y prácticamente siempre usan su mano dominante “carnosa” para tareas delicadas como levantar una taza. Tanto los amputados unilaterales como bilaterales también obtienen ayuda de sus torsos, pies y otros objetos en su entorno; rara vez las tareas son realizadas solo por una prótesis. Y, sin embargo, las evaluaciones clínicas comunes para determinar el éxito de una prótesis se basan en usar solo la prótesis, sin la ayuda de otras partes del cuerpo. Tales evaluaciones parecen diseñadas para demostrar lo que puede hacer la mano protésica en lugar de determinar qué tan útil es realmente en la vida diaria de su usuario. Las personas con discapacidad todavía no son los árbitros de los estándares protésicos; todavía no estan en el corazón del diseño.

Para averiguar cómo viven los usuarios de prótesis con sus dispositivos, Spiers dirigió un estudio que usó cámaras colocadas en la cabeza de los participantes para registrar las acciones diarias de ocho personas con amputaciones unilaterales o diferencias congénitas en las extremidades. El estudio, publicado el año pasado en IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics , incluyó varias variedades de manos mioeléctricas, así como sistemas impulsados ​​por el cuerpo, que usan movimientos del hombro, el pecho y la parte superior del brazo transferidos a través de un cable para operar mecánicamente una pinza. al final de una prótesis. La investigación se llevó a cabo mientras Spiers era investigador científico en el laboratorio GRAB de la Universidad de Yale , dirigido por Aaron Dollar . Además de Dollar, trabajó en estrecha colaboración con la estudiante de posgrado Jillian Cochran, coautora del estudio.

Las imágenes en bruto del estudio muestran la torpeza, los errores de cálculo y las caídas accidentales que son familiares incluso para los usuarios de manos protésicas con mucha experiencia. A menudo, la prótesis simplemente ayuda a sujetar un objeto contra el cuerpo para que lo maneje con la otra mano. También fue evidente cuánto tiempo dedicaron las personas a preparar sus prótesis mioeléctricas para llevar a cabo una tarea: con frecuencia, se necesitaban varios segundos adicionales para rotar manual o electrónicamente las muñecas de sus dispositivos, alinear el objeto para agarrarlo correctamente y resolver el agarre. enfoque. El participante que colgó una botella de spray desinfectante en su mano “gancho” mientras limpiaba el mostrador de la cocina parecía ser el que tenía todo resuelto.

En el estudio, los dispositivos protésicos se usaron en promedio solo en el 19 por ciento de todas las manipulaciones registradas. En general, las prótesis se emplearon principalmente en acciones no prensiles, con la otra mano “intacta” haciendo la mayor parte del agarre. El estudio destacó grandes diferencias en el uso entre aquellos con prótesis no eléctricas impulsadas por el cuerpo y aquellos con prótesis mioeléctricas. Para los usuarios de prótesis impulsadas por el cuerpo cuya amputación estaba por debajo del codo, casi el 80 por ciento del uso de prótesis fue un movimiento sin agarre: empujar, presionar, tirar, colgar y estabilizar. Para los usuarios mioeléctricos, el dispositivo se usó para agarrar solo el 40 por ciento del tiempo.

Lo que es más revelador, los usuarios de energía corporal con pinzas no eléctricas o ganchos divididos dedicaron mucho menos tiempo a realizar tareas que los usuarios con dispositivos protésicos más complejos. Spires y su equipo notaron la fluidez y la velocidad con la que los primeros realizaban las tareas en sus hogares. Pudieron usar sus manos artificiales casi instantáneamente e incluso experimentar una retroalimentación háptica directa a través del cable que impulsa dichos sistemas. La investigación también reveló poca diferencia en el uso entre los dispositivos mioeléctricos de un solo agarre y las manos mioeléctricas multiarticuladas y de agarre múltiple más sofisticadas, excepto que los usuarios tendían a evitar colgar objetos de sus manos de agarre múltiple, aparentemente por miedo a romperlos.

“Tuvimos la sensación de que las personas con manos mioeléctricas de agarre múltiple eran bastante vacilantes sobre su uso”, dice Spiers. No es de extrañar, ya que la mayoría de las manos mioeléctricas cuestan más de $20,000, rara vez cuentan con la aprobación del seguro, requieren apoyo profesional frecuente para cambiar los patrones de agarre y otras configuraciones, y tienen procesos de reparación costosos y prolongados. A medida que las tecnologías protésicas se vuelven más complejas y propietarias, la capacidad de servicio a largo plazo es una preocupación cada vez mayor. Idealmente, el usuario debería poder reparar fácilmente el dispositivo. Y, sin embargo, algunas nuevas empresas de prótesis están lanzando un modelo de suscripción, en el que los usuarios continúan pagando por el acceso a reparaciones y soporte.

A pesar de las conclusiones de su estudio, Spiers dice que la gran mayoría de la investigación y desarrollo de prótesis sigue enfocada en refinar los modos de agarre de las costosas manos biónicas de alta tecnología. Incluso más allá de las prótesis, dice, los estudios de manipulación en la investigación de primates no humanos y la robótica se preocupan abrumadoramente por agarrar: “Todo lo que no es agarrar simplemente se tira”.

Las manos biónicas buscan hacer que las personas discapacitadas estén “completas”, para que participemos en un mundo que es culturalmente de dos manos. Pero es más importante que puedan vivir la vida que quieren, con acceso a las herramientas que necesitan, que hacerce ver como todos los demás. Si bien muchas personas con diferentes extremidades han usado manos biónicas para interactuar con el mundo y expresarse, el esfuerzo de siglos para perfeccionar la mano biónica rara vez se centra en las experiencias vividas y lo que realmente quieren hacer en sus vidas quienes les falta una extremidad.

Fuente: spectrum.ieee.org. Tomado de la experiencia de Britt Young