Cómo funciona la rodilla biónica desarrollada por el MIT que promete revolucionar la rehabilitación

Un avance tecnológico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) promete transformar la vida de quienes sufrieron amputaciones por encima de la rodilla. El equipo de investigación desarrolló una rodilla biónica que, al integrarse directamente con músculos y huesos, permite a los usuarios caminar de manera más natural y experimentar la prótesis como una auténtica extensión de su cuerpo.

De acuerdo con un estudio clínico publicado en la revista Science, los primeros resultados muestran notables mejoras en la movilidad y la percepción de pertenencia corporal, lo que abre nuevas oportunidades para la rehabilitación y la calidad de vida de los pacientes.

Según detalló el MIT, este avance implica una integración profunda entre la prótesis y la fisiología humana, superando las limitaciones de los dispositivos convencionales. Los participantes del estudio informaron que desplazarse les resultaba más fácil y que la extremidad artificial se sentía como parte de su propio cuerpo, un hito largamente buscado en la biónica.

Integración avanzada y funcionamiento de la prótesis biónica

A diferencia de las prótesis tradicionales, donde el muñón debe insertarse en un encaje externo, la nueva rodilla biónica se conecta directamente al hueso y al tejido muscular residual. Este sistema, llamado prótesis mecanoneural osteointegrada (PMO), incorpora una varilla de titanio implantada en el fémur, que sirve como base estable para la prótesis y evita desplazamientos no deseados con el tiempo.

El implante contiene dieciséis cables que captan señales eléctricas de los músculos, permitiendo una comunicación bidireccional entre el sistema nervioso y el dispositivo robótico. Así, el cerebro puede enviar órdenes para mover la pierna y recibir señales sobre sensaciones como presión o posición.

El procedimiento quirúrgico que hace posible esta integración se denomina interfaz mioneuronal agonista-antagonista (AMI). Durante la intervención, los músculos que en una amputación tradicional suelen cortarse se reconectan en pares opuestos, para que mantengan su función natural y continúen transmitiendo señales sensoriales. Esto ayuda al usuario a percibir de manera más natural la posición y el movimiento de la prótesis.

La integración ósea se lleva a cabo mediante el sistema e-OPRA, que enlaza la cirugía AMI con la transmisión precisa de señales musculares a un controlador robótico. Este controlador calcula el torque necesario según el movimiento requerido por el usuario y ajusta el dispositivo en tiempo real.

“Todas las partes trabajan juntas para facilitar la entrada y salida de información del cuerpo y una mejor interacción mecánica con el dispositivo. Estamos cargando directamente el esqueleto, que es la parte del cuerpo que se supone que debe cargarse, en lugar de usar encajes, lo cual es incómodo y puede provocar frecuentes infecciones cutáneas”, explicó Tony Shu, autor principal del artículo y doctor por el MIT, en un comunicado de la institución.

Estudio clínico: diseño, grupos y resultados en movilidad

El estudio, dirigido por Hugh Herr, profesor y codirector del Centro K. Lisa Yang de Biónica del MIT, incluyó diecisiete participantes distribuidos en tres grupos: dos recibieron el sistema combinado AMI y e-OPRA (PMO), ocho se sometieron solo a la cirugía AMI y siete utilizaron prótesis tradicionales. Todos probaron una prótesis de rodilla motorizada experimental desarrollada por el MIT.

Se evaluó la capacidad para realizar tareas como flexionar la rodilla en ángulos específicos, subir escaleras y superar obstáculos. Los usuarios del sistema PMO lograron el mejor desempeño, superando a los demás grupos. Según el MIT, estos datos evidencian que la integración directa con hueso y tejido no solo mejora el control mecánico, sino que optimiza la retroalimentación sensorial, facilitando movimientos más precisos y naturales.

Papel fundamental de la cirugía AMI y el sistema e-OPRA

La cirugía AMI mejora las amputaciones tradicionales al reconectar los músculos en pares opuestos, facilitando que el cerebro continúe recibiendo y enviando información sobre el movimiento y la posición de la extremidad residual. En 2024, el MIT demostró que la cirugía AMI mejora notablemente la movilidad en amputaciones por debajo de la rodilla, un resultado que impulsó su aplicación en amputaciones superiores.

El sistema e-OPRA complementa esta técnica mediante una varilla de titanio implantada en el hueso, que conecta cables a los músculos reorganizados. De este modo, las señales eléctricas corporales controlan la prótesis con mayor precisión, eliminando la necesidad de un encaje externo. Además, al sostenerse directamente en el esqueleto, la prótesis resulta más cómoda, estable y soporta mejor el peso del usuario.

El desarrollo de la rodilla biónica recibió elogios tanto de los líderes del proyecto como de expertos externos. Herr destacó que “una prótesis integrada en el tejido —anclada al hueso y controlada directamente por el sistema nervioso— no es simplemente un dispositivo inerte, sino un sistema integrado en la fisiología humana, permitiendo un mayor nivel de personificación protésica”. Bajo esta perspectiva, la prótesis deja de ser solo una herramienta y pasa a ser parte del propio ser.

Michael Goldfarb, profesor de ingeniería mecánica y director del Centro de Mecatrónica Inteligente de la Universidad de Vanderbilt, valoró especialmente el logro: “Este artículo representa la materialización de una visión que la comunidad científica ha tenido durante mucho tiempo: la implementación y demostración de una pierna robótica totalmente integrada fisiológicamente y controlada voluntariamente”. Resaltó además el reconocimiento que merece el equipo por alcanzar un objetivo tan ambicioso.

Uno de los puntos más innovadores del trabajo fue la evaluación de la sensación de encarnación. Los participantes respondieron preguntas sobre autonomía, percepción y representación corporal, como si sentían tener dos piernas, si consideraban la prótesis parte de sí mismos y si sentían que la controlaban. Los resultados reflejaron que los dos usuarios con el sistema PMO experimentaron notables mejoras en la sensación de agencia y pertenencia.

Herr resaltó la importancia de este avance: “Por muy sofisticados que sean los sistemas de IA de una prótesis robótica, el usuario la percibirá como una herramienta externa. Pero con esta integración tisular, cuanto más integrada esté, más probable será que considere que la prótesis forma parte de su cuerpo”.

Perspectivas, próximos pasos y validación clínica

El procedimiento AMI ya se utiliza de forma rutinaria en pacientes con amputaciones por debajo de la rodilla en el Hospital Brigham and Women’s y, según Herr, pronto podría convertirse en estándar para las amputaciones por encima de la rodilla. El sistema PMO aún requiere ensayos clínicos más extensos antes de obtener la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para su uso general.

El MIT estima que esta tecnología podría estar disponible en aproximadamente cinco años, tras obtener las validaciones necesarias. La información publicada por el MIT destaca que, si bien los resultados iniciales son prometedores, será clave ampliar los estudios para transformar la rodilla biónica integrada en el tejido en una opción accesible para miles de personas con amputaciones por encima de la rodilla.