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¿Es este el Futuro de las Piernas Robóticas?

A las 5 en punto de una mañana abrasadora en junio de 2007, el Cabo de Marines William Gadsby ayudó a dirigir un equipo de soldados de infantería a las tierras de cultivo que rodean Karma, un centro agrícola en la volátil provincia iraquí de Anbar. El karma es plano, con líneas de visión a kilómetros, y después de unas horas de patrulla, Gadsby se preocupó. Hemos estado aquí demasiado tiempo, pensó. Probablemente nos están siguiendo.

Alrededor de las 10 a.m., escuchó una explosión ensordecedora. Una nube de humo lo envolvió. Intentó correr y no llegó a ninguna parte: una bomba detonada remotamente había convertido su pierna derecha en una masa de sangre y cartílago. Todo lo que sintió fue adrenalina. Zumbido de oídos, rodó y se alejó del lugar de la explosión hasta que llegó al lado de la carretera. Mientras yacía en la tierra, con un médico aplicándole un torniquete en la pierna derecha, la bala de un francotirador pulverizó su rodilla izquierda.

Más viñetas comprimidas. Gadsby gritó órdenes, incluso cuando litros de sangre salían de su cuerpo. Una vez que los insurgentes huyeron de regreso a las tierras de cultivo, sus hombres hicieron señas a un camión que pasaba y lo cargaron en la parte de atrás. Su respiración estaba harapienta y seca, y parpadeó dentro y fuera de la conciencia. En el hospital de campaña, un sacerdote le leyó la extremaunción. Sus ojos cerrados.Se despertó un día y medio más tarde en el ala médica de una base en Alemania. Milagrosamente, un cirujano de trauma había conservado su pierna izquierda, pero la derecha había sido cortada por encima de la rodilla.

Meses de dolor siguieron: la terapia física sin fin, la colocación de una prótesis, el desafío de aprender a caminar de nuevo. Gadsby, de 29 años, lo enfrentó todo de frente. Después de ser trasladado a una base en el sur de California, comenzó a pasar sus tardes cojeando por la playa, porque caminar en la arena requería un gran esfuerzo, y pensó que aceleraría su recuperación.

El cerebro detrás de una increíble prótesis biónica está listo para mejorar las capacidades de todos

No lo hizo. Parte del problema fue su prótesis. Era un pie hecho de fibra de carbono, parte superior de la línea, le aseguraron sus médicos, y aunque tenía algo de flexión, el dispositivo aún se sentía demasiado rígido. Cada paso enviaba una onda de choque por su espalda. Siempre estaba adolorido.

«Pensé, vivo en una era en la que la tecnología solo se está expandiendo, cada año hay un avance revolucionario», me dijo recientemente Gadsby, ahora esposo, padre y trabajador social en formación. «Eso me dio esperanza. Algo para seguir.»

En la primavera de 2010, leyó sobre un nuevo tipo de prótesis que estaba desarrollando Hugh Herr, jefe del grupo de biomecatrónica en el Media Lab del MIT. El propio Herr sufrió una doble amputación: En 1982, cuando tenía solo 17 años, perdió ambas piernas debido a la congelación sufrida durante una expedición de montañismo. Mientras completaba una maestría en ingeniería mecánica en el MIT, un doctorado en biofísica en Harvard y un trabajo postdoctoral en biomecatrónica en el MIT, Herr había desarrollado una gama cada vez más sofisticada de rodillas, pies y tobillos artificiales. Su último invento fue un sistema de pie-tobillo completamente computarizado llamado BiOM, que imitaba un pie de carne y hueso, impulsando al usuario hacia adelante con cada paso. No se parecía a ninguna otra prótesis en el mercado.

«Para mí, este tipo, el Dr. Herr, fue una inspiración», dice Gadsby. «A diferencia del resto de nosotros, él no estaba sentado, pensando, ‘Caramba, desearía que se les ocurriera un aparato mejor. Obtuvo esos títulos para poder arreglarse a sí mismo y a todos los demás.»

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Herr’s BiOM (in an X-ray view), a fully computerized ankle-foot system, bore no resemblance to any other prothesis. (David Arky)

En menos de 20 años, dice, «será común salir y ver a alguien usando un robot, lo que significa un biónico de amable.»(David Arky)

William Gadsby, herido en Irak, se convirtió en uno de los primeros pacientes de pruebas biológicas para amputados por encima de la rodilla. (Logan Mock-Bunting)

Cuando Herr regresó a las rocas (en Arizona en 1986) con las prótesis que diseñó, su escalada en realidad mejoró. (Fotos de Beth Wald / Aurora)

Con sensores y motores sofisticados, el BiOM imita la marcha humana más de cerca que otras prótesis. (Jimmy DeVarie, BiOM)

«Se sentía real,» William Gadsby dice de su BiOM. Las raíces y las rocas solían ser obstáculos peligrosos ,pero » ahora puedo caminar.»(Logan Mock-Bunting)

Con sensores y motores sofisticados, el BiOM imita la marcha humana más de cerca que otras prótesis. (BiOM )

Durante los últimos cuatro años, el 30-impar de miembros del Laboratorio de Medios del biomechatronics grupo han trabajado fuera de un laboratorio en el segundo piso de un reluciente cristal complex, en Amherst Calle en Cambridge, no muy lejos del Río Charles. El espacio tiene techos altos y es luminoso, y está dominado por una cinta de correr, que se utiliza para probar prótesis y dispositivos exoesqueléticos. Entre los elegantes puntales de fibra de vidrio y las piezas pulidas de la máquina, destaca un objeto: un apéndice de goma de color carne conocido como Pie de Jaipur. Su presencia en el laboratorio es talismánica, conmemorativa. Hasta hace relativamente poco, el Pie de Jaipur, inventado en 1971 por un cirujano indio, representaba el pináculo de la ciencia protésica: un bulto inanimado que imitaba la forma de un pie sin replicar su función.

«Madera, caucho, plásticos», recitó Hugh Herr cuando lo visité en Cambridge a principios de este año. «En el momento de mi accidente, esa era la realidad. Había sistemas pie-tobillo, pero no había inteligencia computacional. Y no había muchas capacidades tecnológicas clave, como microprocesadores pequeños, potentes y baratos. No se disponía de mucha capacidad de detección. Lo mismo ocurrió con las fuentes de alimentación y los motores.»

En persona, Herr, de 51 años, tiene un aire refinado, más artista parisino que científico estadounidense. Lleva su cabello grueso recogido hacia atrás y prefiere los blazers oscuros y las bufandas de colores. (En una sesión para una edición italiana de la revista Wired, posó en un mono a medida de lino fino; una ampliación de la portada cuelga prominentemente en el laboratorio del MIT.) Pero la impresión es engañosa. Herr ha confesado ser «estoico hasta la médula», y cuando se enfrenta a preguntas que considera triviales o poco interesantes, tiene la costumbre de volverse monosilábico. «Simplemente no expreso lo que hay dentro», dijo Herr. «Mis estudiantes tienden a tenerme miedo, y desearía que no lo tuvieran».

En parte, el estoicismo puede ser una respuesta a la vida en el centro de atención. Incluso antes de perder las piernas, Herr era una sensación en el mundo de la escalada en roca: un chico guapo de una granja menonita en Pennsylvania que montaba rutas salvajes y peludas que incluso los veteranos endurecidos tenían problemas para replicar. Su accidente, resultado de un fallido ascenso invernal al Monte Washington de New Hampshire, lo ralentizó durante unos meses, pero pronto volvió a escalar, usando prótesis que diseñó en su propio taller. Y algo extraño estaba sucediendo: su escalada estaba mejorando. Tenía patas de goma flexibles que le ayudaban a escarbar grietas complicadas, y crampones especializados para escalar paredes de hielo. Una vez más, los medios de comunicación vinieron a llamar—revistas, periódicos, televisión.

Al mismo tiempo, se encontró continuamente con evidencia de un prejuicio contra personas como él. «Mi padre me contó una historia sobre cómo, poco después de que me amputaran las extremidades, una persona se le acercó en el hospital y le dijo:’ Oh, lo siento mucho. No estaba casado, ¿verdad?’Me había convertido instantáneamente infrahumanas!»Herr se maravilló. «Fue fascinante. Todos estamos programados para pensar que un cuerpo inusual es débil.»

Estaba decidido a cambiar eso. Un estudiante de secundaria de mediana edad, ahora consumía libros de texto de matemáticas por la carga de cráteres. A sus 20 años, se matriculó en la Universidad de Millersville, una pequeña escuela a pocos kilómetros de la granja familiar en Lancaster, Pensilvania. Mientras era estudiante, obtuvo su primera patente, para un calcetín protésico que aprovechaba un sistema de vejigas inflables y microprocesadores para ayudar al usuario a caminar mejor y más cómodamente. El dispositivo, junto con un excelente promedio de calificaciones, llamó la atención del personal de admisiones del MIT, y a principios de la década de 1990 Herr se mudó a Cambridge para trabajar en su maestría. Inventó sin cesar, siempre retocando, construyendo, mejorando. Las patentes se acumularon: para articulaciones artificiales, tobillos alimentados por computadora, actuadores biomiméticos para articulaciones.

La industria de las prótesis parecía atrapada en otro siglo, y Herr quería llevarlo a la era digital. «Hubo un largo período de tiempo en el que hubo muchos avances tecnológicos en otros sectores, pero no en nuestro campo», me dijo Elliot Weintrob, un prostetista de Virginia que vende dispositivos BiOM. «Sí, surgió la fibra de carbono, pero las mejoras fueron graduales: fibra de carbono más ligera, fibra de carbono más fuerte. Bien, ¿cuál es el siguiente nivel? El siguiente nivel era el poder. Porque no importa cuánto resorte tengas en esa fibra de carbono, hasta que empieces a intentar reemplazar la acción del músculo, estás inherentemente limitado. Ese fue el genio de Hugh Herr, él lo entendió.»

En 2007, Herr fundó una empresa de biónica llamada iWalk (el nombre fue cambiado más tarde a BiOM), y se dedicó a dar vida a la tecnología avanzada que siempre le había fascinado. La investigación y el desarrollo de prótesis no han recibido una financiación especialmente adecuada ni han resultado atractivos para ingenieros y científicos, pero las cosas están cambiando rápidamente. «Con la guerra contra el terrorismo, y los conflictos en Irak y Afganistán, y todos estos heridos que regresan, el Congreso había desatado millones en dinero para investigación», recordó Herr. «Otro factor fue que las disciplinas clave relevantes para la biónica habían madurado, desde la robótica hasta la ingeniería de tejidos. Y estaban madurando a un nivel en el que podríamos construir biónica como lo imaginaban los escritores de Hollywood y ciencia ficción.»

Herr entrenó su enfoque en el tobillo, una parte intrépidamente compleja de la anatomía humana, y tradicionalmente desatendida por la tecnología de prótesis. A finales de 2009, las pruebas estaban en marcha en el PowerFoot BiOM, el primer sistema de piernas inferiores en usar robótica para reemplazar la función muscular y tendinosa. Usando microprocesadores a bordo y una batería de iones de litio de tres celdas, el dispositivo en realidad impulsó al usuario hacia adelante con cada paso, a la manera de músculo orgánico. Para la propulsión, el BiOM se basó en un resorte de fibra de carbono hecho a medida: cada vez que el usuario bajaba el dispositivo, el resorte se cargaba con energía potencial. En el escalón superior, esa energía se complementó con un pequeño motor alimentado por batería.

Pero Herr y su equipo sabían que todos los pasos no son iguales: Subir una pendiente empinada requiere una marcha muy diferente, y partes muy diferentes del cuerpo, de caminar a través de una cancha de tenis. Así que desarrollaron un algoritmo patentado que medía el ángulo y la velocidad del golpe de talón inicial del BiOM y controlaba, a través de los microprocesadores, la velocidad y el ángulo de descenso en el siguiente paso.

El BiOM pesaba alrededor de cinco libras, más o menos el peso de un tobillo y un pie humanos, y se ajustó a la extremidad residual del usuario con una simple toma de fibra de carbono. Las pruebas indicaron que el dispositivo devolvía aproximadamente el 200 por ciento de la energía del cuerpo hacia abajo. Una prótesis de fibra de carbono de alto vuelo devolvió solo el 90 por ciento.

Decenas de millones de dólares en capital de riesgo ingresaron. Lo mismo ocurre con correos electrónicos y cartas de amputados ansiosos por servir como conejillos de indias de BiOM. Ese bombardeo no ha parado. «Es abrumador», me dijo Herr, agitando la cabeza. «Es emocionalmente agotador y desgarrador.»