"És com moure la pròpia mà": proven amb èxit una pròtesi sense cables que funciona amb imants

Un equip d'investigadors de l'Institut de BioRobòtica de la Scuola Superiore Sant'Anna, de Pisa, ha desenvolupat la primera pròtesi de mà del món amb control magnètic. Es tracta d'una tecnologia innovadora d'última generació que els seus responsables han definit com la "pròtesi del futur" i que obre una nova via per millorar la vida de les persones amb extremitats superiors amputades.

Sense cables i sense connexions elèctriques, només utilitzant els músculs de l'avantbraç i imants, aquesta tecnologia permet controlar els dits de la mà protètica i reproduir tots els moviments de la mà dels amputats mitjançant ordres cerebrals.

La nova interfície que ha elaborat l'equip d'investigadors connecta el braç residual de l'amputat i la mà robòtica per descodificar les intencions motrius i controlar la força aplicada en diversos objectes fràgils i lleugers. Així doncs, la tecnologia permet fer activitats quotidianes com ara obrir un pot o tancar una cremallera.

El sistema consisteix a implantar petits imants als músculs de l'avantbraç. Es va provar amb èxit en un primer pacient, que va utilitzar la pròtesi durant sis setmanes. El coordinador de la recerca, el professor Christian Cipriani, considera que representa un "pas endavant" per al futur del desenvolupament de pròtesis.

"Aquest resultat premia un camí de recerca de dècades. Finalment hem desenvolupat una pròtesi funcional que satisfà les necessitats d'una persona que ha perdut una mà."

Una tecnologia innovadora amb imants

Els investigadors liderats per Cipriani han dissenyat una interfície revolucionària per descodificar els senyals nerviosos dels músculs del braç residual de l'amputat i traduir-los en ordres específiques per als dits de la mà protètica.

La nova pròtesi natural s'ha elaborat basant-se en tecnologia de control miocinètic, és a dir explorant la biomecànica dels músculs i la seva contracció. L'equip de recerca s'ha encarregat de dissenyar tant el software com el hardware necessari.

La idea de la nova interfície, desenvolupada en el marc del batejat com a projecte MYKI, és implantar una sèrie d'imants petits de mida mil·limètrica dins els músculs residuals del braç amputat. Gràcies a aquests imants, es poden detectar les contraccions dels músculs i posteriorment transferir l'ordre de moviment als dits de la pròtesi.

Els imants tenen un camp magnètic natural que es pot localitzar fàcilment a l'espai. Quan el múscul es contrau, l'imant es mou i un algoritme especial tradueix aquest canvi en una comanda específica per a la mà robòtica, com explica Cipriani:

"Hi ha vint músculs a l'avantbraç i molts controlen els moviments de la mà. Moltes persones que han perdut una mà segueixen sentint-la com si encara la tinguessin i els músculs residuals es mouen en resposta a les ordres del cervell."

L'equip d'investigació va cartografiar els moviments i els va traduir en senyals per guiar els dits de la mà robòtica. En el següent vídeo es pot veure una animació de com funciona aquesta tecnologia i la motivació inicial del projecte.

Daniel, el primer pacient a provar la pròtesi

La pròtesi es va provar durant sis setmanes amb un primer pacient i l'assaig va ser exitós. Aquest primer pacient va ser Daniel, un ciutadà italià de 34 anys, que el van seleccionar com a voluntari per a l'estudi perquè en el moment de les proves encara sentia la presència de la mà i els músculs residuals del braç responien a les seves intencions de moviment.

En Daniel va perdre la mà esquerra el setembre del 2022 en un accident. "De sobte em vaig trobar sense mà: un moment la tenia i a l'instant següent se n'havia anat", explica. Mesos després, la primavera del 2023 el van operar per implantar-li els imants al braç.

Se li van implantar sis imants a l'avantbraç. Per a cadascun, l'equip de cirurgians i metges van localitzar i aïllar el múscul, li van col·locar l'imant i van comprovar que el camp magnètic estigués orientat correctament.

Posteriorment, es va elaborar una pròtesi de fibra de carboni amb el sistema electrònic capaç de localitzar el moviment dels imants.

Els resultats de l'experiment van anar molt més enllà de les expectatives més optimistes. Amb el temps es va veure que Daniel era capaç de controlar els moviments dels dits, i podia agafar i moure objectes de diferents formes. També podia fer accions quotidianes clàssiques com obrir un pot, utilitzar un tornavís, tallar amb un ganivet o tancar una cremallera.

"Aquest sistema em va permetre recuperar sensacions i emocions perdudes: és com si estigués movent la meva pròpia mà."

L'assaig amb Daniel va ser la culminació d'una recerca que ha durat anys. Els investigadors admeten que van veure els resultats amb "gran emoció" i Cipriani assegura que ara el següent pas serà elaborar noves pròtesis més complexes que cobreixin altres tipus d'amputacions: "Estem preparats per estendre aquests resultats a una gamma més àmplia d'amputacions."