Con el avance tecnológico se han podido crear nuevos materiales y estructuras de prótesis de piernas cada vez más adaptadas a las necesidades de los pacientes. Las Prótesis de piernas modernas buscan ocupar las funciones de la extremidad con mayor independencia y funcionalidad. Brindando mayor comodidad y resistencia que les permite realizar sus actividades cotidianas.

Muchas de estas nuevas prótesis integran sistemas bioelectrónicos o biomecatrónicos con grandes avances en la estructura, sensores y neurotecnología.

Tipos de prótesis de pierna modernas

Se dividen de acuerdo al nivel de amputación y a las características tecnológicas:

Nivel de amputación:

-Transtibiales (por debajo de la rodilla): reemplazan la pierna desde la rodilla hasta el pie.

-Transfemorales (por encima de la rodilla): tienen un reemplazo de la pierna desde la cadera hasta la rodilla.

-Desarticuladas de cadera: tienen un reemplazo de toda la pierna, lo que les requiere sistemas más complejos de articulación.

Nivel de tecnología:

-Mecánicas/Pasivas: Utilizan la energía generada por el usuario y los materiales elásticos (como la fibra de carbono) para la respuesta de marcha. Ejemplos incluyen los pies de almacenamiento de energía.

-Mioeléctricas/Biónicas: Incorporan electrónica, sensores y motores para controlar activamente el movimiento de las articulaciones (rodilla y/o tobillo-pie), respondiendo a la actividad muscular del muñón.

¿Cómo funciona una prótesis de pierna moderna?

Para el funcionamiento intervienen varios factores como:

• Transmisión de fuerzas y movimiento: El usuario apoya su peso en la prótesis, que lo transmite al suelo a través del pie, tobillo, estructura rígida o pylon, rodilla si corresponde y socket.
• Control en prótesis con microprocesador / activa:
  • Sensores (como acelerómetros, giroscopios, potenciómetros, sensores de fuerza/presión) detectan la orientación, velocidad del segmento, carga, ángulos articulares.
  • El microprocesador usa estos datos para ajustar la amortiguación, la resistencia al flexionar la rodilla, la velocidad al caminar y la respuesta a diferentes superficies como rampas o escaleras.
• Feedback o sensación: incluyen sensores táctiles o de ángulo en el tobillo o la rodilla, conectados a los nervios residuales con electrodos implantados. Esto permite recuperar la sensación de contacto, orientación o posición, y mejora la velocidad, la confianza y reduce el dolor fantasma.
• Energía: las prótesis activas necesitan fuente de energía (baterías recargables), motores, actuadores. Las semiactivas requieren energía para controlar válvulas, sensores, microprocesadores.
• Adaptación y entrenamiento: El usuario requiere entrenamiento para coordinar su cuerpo con la prótesis, aprender a caminar y, si hay interfaces neuronales, aprender a usar los sensores.

Tecnología en prótesis de pierna

Tecnología aplicada a prótesis de pierna:

 • Sensores:

– IMU (Unidades de Medición Inercial: combinación de acelerómetro y giroscopio) para evaluar orientación y velocidad angular.

– Encoders o potenciómetros integrados en las articulaciones, diseñados para determinar los ángulos de flexión en rodillas o tobillos.

– Sensores de fuerza, presión y tacto ubicados en la planta del pie o en superficies de contacto, útiles para identificar el momento exacto del apoyo, la cantidad de presión ejercida, entre otros datos funcionales.

• Microprocesadores y algoritmos de control:

– Tecnología que ajusta automáticamente factores como resistencia, velocidad o impedancia durante el movimiento.

– Algoritmos predictivos diseñados para adaptar el funcionamiento de la prótesis según el tipo de terreno (escaleras, rampas) o el patrón de marcha único del usuario.

• Interfaces neuronales y sistemas de retroalimentación sensorial:

– Electrodos intraneurales implantados que estimulan los nervios residuales para lograr una conexión más eficiente.

– Sistemas que traducen las señales recogidas por los sensores en impulsos que el sistema nervioso puede procesar como sensaciones físicas, incluyendo contacto o movimiento.

• Sistemas de osseointegración:

– Métodos innovadores que fijan la prótesis directamente al hueso, eliminando problemas relacionados con el socket tradicional. Esto mejora la transmisión de fuerzas, aporta mayor estabilidad y comodidad, aunque debe considerarse el riesgo de infecciones.

• Avances en fabricación digital:

– Uso de tecnología como impresión 3D, escaneo corporal y modelado CAD para realizar ajustes precisos y personalizados en sockets, carcasas y diseño estético, garantizando funcionalidad y confort óptimos.

Materiales de prótesis modernas

– Fibras compuestas: – Fibra de carbono: muy popular debido a su alta relación entre resistencia y peso. Este material permite que las prótesis deportivas (como las blades) almacenen y liberen energía eficientemente. – Fibra de vidrio: utilizada en componentes más económicos o como refuerzo estructural.

– Aleaciones metálicas: – Titanio: empleado por su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y su ligereza relativa. – Aluminio y otras aleaciones ligeras: ideales para estructuras que soportan carga sin añadir peso excesivo.

– Polímeros avanzados: – Termoplásticos: moldeados para sockets, piezas rígidas o flexibles de las prótesis. – Elastómeros y siliconas: se emplean en revestimientos estéticos, liners y partes que están en contacto con la piel para evitar irritaciones.

– Materiales híbridos o compuestos: combinaciones de metales, polímeros y fibras que logran un balance entre peso, rigidez y durabilidad.

– Materiales para implantes (osseointegración): aleaciones biocompatibles como el titanio, diseñadas para integrar los implantes con el hueso del usuario.

Prótesis biónicas de pierna

Estas prótesis incorporan tecnología avanzada como electrónica, sensores, actuadores e incluso interfaces neuronales, consiguiendo imitar el movimiento y las sensaciones del miembro perdido.

Ofrecen adaptación en tiempo real al entorno y a las necesidades específicas del usuario.  Investigaciones han demostrado que restablecen sensaciones como presión o contacto en el pie y la rodilla mejora considerablemente la velocidad al caminar, reduce el esfuerzo metabólico y disminuye el dolor fantasma en usuarios amputados.

Los sensores EMG (superficiales o implantados) captan la actividad muscular residual para interpretar la intención de movimiento del usuario. En casos más avanzados, se utilizan sistemas neuronales que conectan directamente con nervios residuales, permitiendo un flujo bidireccional de señales: no solo recibir órdenes del usuario, sino también enviar sensaciones.

Investigaciones con amputados transfemorales han empleado electrodos intraneurales para estimular nervios del muslo, junto con prótesis equipadas con sensores en pie y rodilla. Los resultados incluyen la recuperación de sensaciones, una marcha más eficiente y menor fatiga muscular.

Los costos elevados siempre están asociados a componentes electrónicos, sensores y procedimientos quirúrgicos necesarios para interfaces neuronales.

Son uno de los métodos más modernos que brindan la combinación exacta entre tecnología y comodidad.