Procesamiento de bioseñales: cómo funciona

Los avances en prótesis están ofreciendo a los pacientes más funcionalidad y agilidad que nunca antes. El uso del procesamiento de bioseñales, en particular, ha transformado la forma en que las prótesis funcionan en correlación con el cuerpo del paciente. El procesamiento de bioseñales permite a los pacientes controlar su brazo biónico de una manera similar a cómo controlaban el brazo perdido por amputación. 

Como resultado, el nuevo brazo sirve como una extensión totalmente funcional del cuerpo del paciente en lugar de un simple accesorio. Para los pacientes interesados en aprender exactamente cómo funciona el procesamiento de bioseñales dentro de un brazo biónico, siga leyendo. 

Antecedentes

Para empezar, repasaremos algo de contexto sobre cómo el procesamiento de bioseñales llegó a existir. En el pasado, las únicas prótesis disponibles tenían funciones muy simples de abrir y cerrar la mano. El problema con esto era que el brazo protésico estaba diseñado para sustituir la mano del lado sano, pero estas manos protésicas terminaban teniendo muchos menos grados de libertad.

Además, la mayoría de las tareas realizadas por la prótesis eran incómodas, ya que los controles de la prótesis no estaban relacionados con las acciones de un miembro normal. Por ejemplo, el movimiento del codo de un brazo protésico sería el resultado del hombro del amputado, mientras que un codo normal podría moverse de forma independiente del hombro.

Al reconocer estos problemas, los centros protésicos comenzaron a buscar una nueva solución. Tras la investigación, se observó que las señales biológicas que controlaban las acciones del cuerpo, y que se había pensado que se perdían con la amputación, seguían presentes en el cuerpo del amputado. 

Estas señales podían utilizarse para controlar una prótesis en lugar de usar movimientos corporales amplios como en las extremidades protésicas tradicionales, como las prótesis accionadas por el cuerpo. Así, la capacidad del amputado para controlar el dispositivo superaría su capacidad para controlar una prótesis convencional. La principal ventaja de esto sería que el modo de control de la prótesis sería similar al de la extremidad amputada correspondiente, y más intuitivo. 

Uso de señales nerviosas

Tras esta revelación, se descubrió que el uso de señales nerviosas con fines de control podía ofrecer una rehabilitación considerablemente mejor junto con el uso de señales musculares. Las señales nerviosas facilitan las actividades voluntarias e involuntarias en la realización de las funciones corporales, incluida la recepción de sensaciones físicas. Al utilizar los nervios residuales del brazo, que contienen tanto fibras nerviosas sensitivas como motoras, los amputados podían controlar su brazo protésico. 

Entonces, ¿cómo funciona la conexión? Los estudios encontraron que las señales electromiográficas (EMG) eran la señal bioeléctrica más práctica para fines de control. Estas señales eléctricas podían generarse por la contracción de los músculos del miembro residual del paciente. 

El método más simple para observar señales EMG en el cuerpo sería colocar cualquier par de electrodos sobre la superficie de la piel encima de un músculo. Una vez fijado el electrodo con cinta, buscará señales que se asemejen a la salida de un generador de ruido y aumentará y disminuirá en correspondencia con cualquier tensión muscular. Como resultado, el comportamiento de control en el brazo protésico sería similar al de un brazo normal. 

Dicho esto, la colocación de los electrodos y su capacidad para observar señales EMG depende de la anatomía del amputado. La capacidad de utilizar señales EMG es importante para el uso de un dispositivo mioeléctrico, ya que estas señales operan la mano.  Afortunadamente, incluso con señales muy débiles, el funcionamiento de una mano biónica sigue siendo posible.  Durante la evaluación del paciente con el protésico, se probarán estos sitios EMG

El brazo biónico

El brazo biónico fue diseñado para producir una prótesis adecuada para el control mediante EMG, que pudiera adaptarse al amputado para operar con un control mejorado. Cuando la mano biónica entra en contacto con la piel del amputado, los electrodos pueden recibir señales de los músculos subyacentes del paciente. Una vez conectada, la mano comenzará a funcionar según el control del paciente. 

Junto con los electrodos y las señales EMG, la mano también requerirá una parte de control motor del programa. Esencialmente, el programa muestreará las señales a través de un bucle de procesamiento y calculará la diferencia entre esa señal y el resultado de la señal EMG. Estas señales luego se procesarán y transmitirán el resultado de vuelta desde la computadora al motor. 

Con el brazo biónico ajustado al paciente y debidamente programado, el paciente puede comenzar a controlar su brazo sin esfuerzo. Como el brazo se controla mediante señales, se moverá lo más cerca posible de un brazo normal, con mayor control y destreza que otras prótesis tradicionales. Además, con un brazo de alto rendimiento, los pacientes incluso pueden controlar el movimiento de dedos individuales, lo que les proporciona mayor control y funcionalidad. 

Cómo utilizamos el procesamiento de bioseñales

Nuestro propio producto, Zeus, es una mano biónica multiarticulada de alto rendimiento controlada por procesos de bioseñales. El procesamiento avanzado de señales y el ajuste inalámbrico de la ganancia en nuestros sensores EMG, junto con una velocidad proporcional, permiten una transición fluida entre agarres precisos pero fuertes. 

Una vez adaptado al brazo, los pacientes pueden controlar fácilmente el dispositivo, que recopilará señales para un control óptimo. Esto, junto con nuestro software altamente avanzado, permite a los pacientes personalizar los agarres de cada dedo según sus necesidades únicas. Con Zeus, los pacientes logran un mayor control y fuerza que con prótesis alternativas, proporcionándoles un nivel de funcionalidad similar al de una mano normal.  

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