"DESARROLLO DE PRÓTESIS ÓSEAS INTELIGENTES
CON TECNOLOGÍA DE SENSORES y MATERIALES BIOMIMÉTICOS".
PROFESOR: Marianela Zamudio
INTEGRANTES:
CASELLA RITA
ESCUELA DE SALUD
CICLO II
LIMA 17 DE OCTUBRE DE 2024
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis hijos y a mi esposo por su amor, paciencia y
apoyo incondicional.
AGRADECIMIENTOS
A Dios
Por
permitirme la vida y la salud, por llenarme de bendiciones, por guiarme con
amor, por ser mi soporte espiritual y por haber permitido la dicha de estudiar esta
carrera de salud.
A mis Padres
Por llenarme cada día con su inigualable amor,
permitiéndome tener la fuerza y el coraje para seguir adelante venciendo cada
reto.
A la profesora Marianela Zamudio
Por incentivarme en la rama de la redacción y
la lectura, colaborando con sus enseñanzas para ser cada día mejor ser humano.
Al instituto SISE
Por permitirme realizar este gran reto para mi
vida profesional, valorando y premiando el esfuerzo y la creatividad de cada
uno de sus alumnos.
INTRODUCCIÓN
La reparación y reconstrucción de defectos óseos
resultantes de traumatismos graves, complicaciones quirúrgicas, enfermedades
degenerativas o malformaciones congénitas plantean importantes desafíos
clínicos. Por esta razón se han venido desarrollando prótesis inteligentes, que
son dispositivos sofisticados
que integran tecnología robótica y sensores para aumentar la movilidad y
funcionalidad de individuos con amputaciones, proporcionando movimientos más
fluidos y un control más preciso. Estas prótesis emplean inteligencia artificial
para ajustarse a las necesidades del usuario, aprendiendo y modificando sus
respuestas con el tiempo, lo que mejora la rehabilitación y el confort. Su
desarrollo es crucial en la medicina contemporánea, ya que tiene un efecto
considerable en la calidad de vida de los usuarios, permitiéndoles llevar a
cabo actividades diarias con mayor autonomía.
DESARROLLO
Las
prótesis inteligentes constituyen un avance importante en la ingeniería y la
biomedicina. A diferencia de las prótesis convencionales, éstas incorporan
tecnología avanzada para optimizar la funcionalidad y la calidad de vida de sus
usuarios. La combinación de sensores, actuadores y algoritmos de aprendizaje
permite una interacción más fluida entre el usuario y la prótesis, adaptándose
de forma más natural a sus movimientos y necesidades.
Características de
una prótesis inteligente:
Poseen
mecanismos de actuación con sensores integrados, actuadores, conectividad y
aprendizaje automático. Todas estas características cumplen funciones como:
detección de señales de los músculos como contracciones, interpretación para
ejecutar movimientos, conexión con dispositivos móviles para actualización de
software, contienen algoritmos que se alimentan de ciertos patrones de
movimiento del usuario con el fin de mejorar la respuesta. Con el fin de que
una vez colocada como reemplazo de alguna extremidad o parte del cuerpo mejora
la función y experiencia del usuario, dado que actúa de manera más integrada
con el cuerpo humano.
Los algoritmos
matemáticos de funcionamiento están basados en las siguientes formulas:
Se ha
incorporado la Inteligencia Artificial en el uso de las redes neuronales para
el control interno de las prótesis. Estas redes son capaces de procesar
múltiples señales de sensores al mismo tiempo y aprender patrones de control
específicos del usuario, volviéndose más eficientes con el tiempo. Esto no solo
optimiza la realización de tareas, sino que también puede disminuir la fatiga
del usuario al reducir el esfuerzo mental requerido para manejar la prótesis. Una
red neuronal puede recibir señales electromiográficas (EMG) colocados en
diferentes partes, procesar estos datos en
tiempo real y ajustar la tensión de los actuadores para lograr un movimiento
más preciso. Matemáticamente, el funcionamiento de estas redes se puede
representar a través de modelos como se cita a continuación:
y=f(Wx+b)
Donde : y representa
la salida de la red (como el ángulo de un actuador),
f es
una función de activación
W son
los pesos sinápticos
x las
entradas de datos de sensores
b el
sesgo.
Para la
realización de éste tipo de materiales biomédicos se requiere la intervención
de la ingeniería, las matemáticos y la programación.
La tecnología
y la innovación seguirá avanzando hacia la creación y utilización de materiales
biomiméticos ,donde se integran de una major manera con los tejidos vivos, simulando sus propiedades
mecánicas. Dando lugar al principio de desarrollo de las prótesis Interfaz
Cerebro-Computadora, centrada en las interfaces neuronales, se realiza a través
de un sensor electromiográfico, el cual es un dispositivo que detecta y
mide la actividad eléctrica generada por las células musculares cuando estas se
contraen. Este tipo de sensor es fundamental en la comunicación entre las
prótesis inteligentes y el cerebro del usuario, permitiendo movimientos más
naturales y precisos.
Fabricación de Prótesis Inteligentes:
Para una fabricación adecuada de
una prótesis inteligente se requiere de áreas como nanotecnología,
bioingeniería, medicina robótica, programación y matemáticas. Se utilizan
nanomateriales
ligeros, resistentes y biocompatibles como polímeros , metales ligeros o
materiales compuestos. Integrados con sensores de presión, giroscopios y acelerómetros
todos con aprendizaje automático.
CONCLUSIÓN
La
potencia del funcionamiento de las prótesis inteligentes se apoya en el empleo
de redes
neuronales artificiales para aprendizaje de patrones.
Utilizando técnicas de aprendizaje profundo, estas prótesis son capaces de
reconocer patrones complejos en las señales , con mayor precisión. Este avance
transforma las capacidades de control motor y mejora la adaptabilidad del
dispositivo a diferentes contextos, personalizando la experiencia de cada
usuario. Basada en algoritmos específicos que se adaptan de manera exclusiva a
sus usuarios.
BIBLIOGRAFÍA
https://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01_enero.pdf
https://www.aacademica.org/del.giorgio.solfa/413.pdf
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