En la actualidad, hay millones de personas en los Estados Unidos que han perdido alguna extremidad. Se prevé que ese número crecerá con el envejecimiento de la población y el aumento de las tasas de incidencia de enfermedades como la diabetes que pueden agravar la falta de vascularidad (mala circulación de la sangre en las piernas).

Las prótesis mejoran la calidad de vida de las personas que han perdido alguna extremidad al proporcionar movimiento e independencia. En un principio, era incómodo usar prótesis, pero esos dispositivos le han ayudado a la gente a volver a trabajar y a sentirse aceptada en su vida diaria. Exploraremos el cambio de estos dispositivos con el tiempo—en un proceso que va desde diseños y materiales preliminares macizos hasta innovaciones modernas—algunas de las cuales están en etapa de desarrollo a cargo de investigadores apoyados por los NIH.

Cuándo se inventaron y para qué se usaban las prótesis?

Los historiadores no saben a ciencia cierta si las primeras prótesis eran funcionales o eran solamente de apariencia. Según la Dra. Katherine Ott, Ph.D., conservadora de la División de Medicina y Ciencia del Museo Nacional de Historia Estadounidense de la Institución Smithsoniana, eso se debe en parte a que diferentes culturas tienen sus propias ideas sobre la integridad de una persona.

Las prótesis más antiguas que se conocen son dos dedos de los pies, artificiales y distintos, provenientes del antiguo Egipto. Uno de ellos, conocido como el “dedo del pie de Greville Chester” se fabricó en cartonaje, que es una clase de papel maché hecho de pegamento, lino y yeso. Se cree que tiene entre 2.600 y 3.400 años, aunque no se sabe exactamente qué tan antiguo es. Puesto que no se dobla, los investigadores creen que era una prótesis cosmética.

La otra prótesis, conocida como el “dedo del pie de El Cairo” está hecha de madera y cuero y se estima que tiene entre 2.700 y 3.000 años. Se cree que es la más antigua extremidad artificial de uso práctico por causa de su flexibilidad y porque se le readaptó al usuario varias veces.

Aproximadamente 300 años después—en el año 300 antes de Cristo—en Italia, un noble de la antigua Roma usó una prótesis llamada la “pierna de Capua”. La pierna era hecha de bronce y madera hueca y se sujetaba con correas de cuero.

Otras de las primeras prótesis conocidas incluyen pies artificiales hechos en Suiza y Alemania entre los siglos V y VIII. Eran de madera, hierro o bronce y es posible que se hayan sujetado con correas a la extremidad restante de la persona amputada.

 

La guerra—y las fuerzas militares de los Estados Unidos—como fuente de inspiración para los adelantos en la fabricación de prótesis

Los soldados que perdían las extremidades en la batalla a menudo usaban extremidades artificiales rudimentarias hechas de madera o de hierro. Por ejemplo, hace unos 2.200, el general romano Marco Sergio Silo perdió la mano derecha durante la Segunda Guerra Púnica. Se la reemplazaron con una de hierro diseñada para sostener el escudo. Los Caballeros de la Edad Media a veces usaban extremidades de madera para la batalla o para montar a caballo. En el siglo XVI, el cirujano francés Ambroise Paré diseñó algunas de las primeras prótesis exclusivamente funcionales para los soldados que salían del campo de batalla. También publicó la primera referencia escrita sobre prótesis.

Luego, ocurrió la Guerra Civil Estadounidense en 1860. El número sin precedentes de amputados por causa de la guerra llevó casi a cuadruplicar el número de patentes de prótesis. Una de esas patentes era para una pierna de madera llamada la “extremidad de Hanger”. Fue la primera en la cual se usó caucho en el tobillo y acolchonado en el talón, lo cual indicaba que los inventores entendían la necesidad de fabricar prótesis que los amputados pudieran usar con menos dolor.

 

Hoy, el Departamento de Asuntos de los Veteranos de los Estados Unidos es uno de los principales proveedores de prótesis y un líder en los tratamientos de rehabilitación de los veteranos que pierden las extremidades durante el servicio. Estos pacientes corren el riesgo de sufrir politraumatismo, lo que quiere decir que tienen lesiones en varias partes del cuerpo, generalmente por eventos relacionados con explosiones.

Cuando eso sucede, estos veteranos necesitan atención clínica multifacética y una red de apoyo. La División de Medicina de Rehabilitación en el Centro Clínico de los NIH y el Centro Nacional para la Investigación de la Rehabilitación Médica en el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano Eunice Kennedy Shriver ayuda a tratar a los usuarios de prótesis y realiza investigaciones sobre la pérdida de las extremidades.

Mejoras del diseño

Aunque hasta el siglo XX las prótesis se fabricaban con diferentes combinaciones de madera, metal, pegamento y cuero, poco a poco eran más funcionales. Desde finales del siglo XV hasta el siglo XIX, Francia y Suiza fabricaron extremidades artificiales que se podían rotar y doblar con uso de cables, engranajes, palancas y resortes. Sin embargo, estos dispositivos necesitaban ajustes manuales. Por ejemplo, una mano artificial podía cerrarse usando un tenedor como palanca, pero la persona necesitaba la otra mano para operar la palanca.

Durante los años noventa, los fabricantes empezaron a construir más prótesis funcionales al cambiar la madera y el cuero por plásticos y otros materiales artificiales. Sin embargo, algunas de las mejores prótesis estaban fuera del alcance de la mayoría de la gente, incluso de los veteranos. Muchos de estos dispositivos se diseñaban solamente para tareas específicas, como tocar piano. No estarían más al alcance de los veteranos sino hasta la Primera Guerra Mundial, cuando aumentó en Gran Bretaña la fabricación de prótesis para soldados con pérdida de las extremidades. Según el Dr. Jeffrey S. Reznick, Ph.D., Jefe de la División de Historia de la Medicina de la Biblioteca Nacional de Medicina, en tiempo de guerra a veces las prótesis se fabricaban (y reparaban) en los hospitales militares. A los soldados que se recuperaban en esos establecimientos se les adaptaban extremidades artificiales como parte de su cuidado.

Hoy en día, las prótesis tienen una apariencia y un funcionamiento muy diferentes de los que tenían las fabricadas antes de finales del siglo XX. En la actualidad, estos dispositivos se fabrican con materiales más livianos y duraderos como plástico, aluminio, titanio y silicona. También se ajustan con más precisión a la extremidad restante del usuario. El Centro Médico Nacional de las Fuerzas Militares Walter Reed hace tatuajes en las prótesis de los miembros del servicio para darles una apariencia y una textura más natural.

Pero, ¿qué sucedería si una prótesis se moviera sin el control consciente del usuario? Se aspira a hacer eso con la tecnología de la próxima generación de extremidades artificiales.

 

Innovaciones de las prótesis apoyadas por los NIH

Los científicos trabajan en el desarrollo de la robótica, la imprenta 3D, la inteligencia artificial, la realidad virtual y la tecnología de detección del movimiento para la fabricación de prótesis. En la última década, los NIH han financiado varios proyectos que captan la actividad eléctrica del cerebro para mover las extremidades protésicas con el uso de electrodos implantados en los músculos restantes de una persona. Esos electrodos envían señales al cerebro y permiten que las extremidades protésicas se muevan con más libertad.

Un ejemplo de la investigación financiada por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería es una prótesis robótica de la parte inferior de la pierna que crea un movimiento más natural al caminar. Los investigadores en la Universidad de Vanderbilt crearon el dispositivo con articulaciones activadas de la rodilla y del tobillo y con software que permite prever cómo desea moverse el usuario.

Además de estos adelantos tecnológicos, también es importante seguir la trayectoria del número de personas usuarias de prótesis y de qué tratamientos surten el mejor efecto para ellas. Por esa razón, los NIH, junto con el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y la Clínica Mayo, ayudaron a crear el Registro de Pérdida y Conservación de Extremidades en 2020. En este registro se usan historias clínicas en formato electrónico para determinar cuánta gente en los Estados Unidos ha perdido alguna extremidad y entender los costos y los resultados del tratamiento para esos pacientes.