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Ministerio de Educación

Colegio Nuestra Señora de Lourdes

Proyecto de Ciencias Naturales Integradas

Profesora Vianett Ruíz

Prótesis Ortopédicas del Siglo XXI

Integrantes: Nicole Garibaldo, Eduardo Rocha,

Ezequiel González y Daniel Ortiz

12 A1

09.04.2025

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Las prótesis ortopédicas son dispositivos médicos diseñados para reemplazar total o parcialmente una extremidad u órgano del aparato locomotor perdido o ausente, con el fin de recuperar la movilidad, la funcionalidad y mejorar la calidad de vida de la persona.

Características de las prótesis ortopédicas en el siglo XXI

1. Tecnología avanzada: Integran materiales ligeros y resistentes (fibra de carbono, titanio, polímeros).

2. Diseño personalizado: Se adaptan a la anatomía y necesidades específicas del paciente gracias a escaneo 3D e impresión 3D.

3. Funcionalidad biónica: Algunas incluyen sensores, microprocesadores y sistemas electrónicos que permiten movimientos más naturales.

4. Estética mejorada: Se fabrican con acabados más realistas y discretos, logrando apariencia más natural.

5. Interfaz intuitiva: Los modelos más avanzados responden a señales musculares, nerviosas o incluso cerebrales.

6. Mayor comodidad: Diseños ergonómicos que reducen el roce y aumentan la duración del uso diario.

7. Accesibilidad gradual: Aunque las más sofisticadas aún son costosas, hay esfuerzos globales por hacerlas más asequibles.

8. Conectividad digital: Algunas prótesis se sincronizan con aplicaciones móviles para ajustes de fuerza, movimiento o registro de actividad.

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 QR de breve explicación sobre las prótesis actuales 

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Su propósito principal es restituir la movilidad, la estabilidad y la capacidad funcional del cuerpo humano, permitiendo al individuo realizar sus actividades cotidianas con mayor independencia. Asimismo, cumplen un papel fundamental en la integración social, laboral y emocional del paciente, ya que no solo devuelven funciones mecánicas, sino que también proporcionan una apariencia estética más natural.

En consecuencia, las prótesis ortopédicas contribuyen de manera integral al bienestar físico, psicológico y social de las personas, mejorando significativamente su calidad de vida en el siglo XXI.

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Evolución histórica y tipos principales de prótesis

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Evolución histórica y tipos principales de prótesis

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Las primeras prótesis de las que se tiene registro datan del Antiguo Egipto, como dedos y pies artificiales hechos de madera y cuero, cuyo objetivo era principalmente estético y funcional básico. En la Antigua Roma y Grecia se utilizaban prótesis rudimentarias de hierro o bronce, más pensadas para permitir caminar que para imitar el movimiento natural.

Durante la Edad Media y el Renacimiento aparecieron prótesis más elaboradas, algunas con mecanismos simples de bisagra, usadas sobre todo por guerreros amputados. En el siglo XIX, con la revolución industrial, se incorporaron materiales más resistentes y ligeros (aluminio, acero, cuero moldeado), mejorando el diseño y la durabilidad.

En el siglo XX se introdujeron los primeros sistemas mioeléctricos, capaces de captar señales eléctricas del músculo para mover la prótesis, lo que marcó un antes y un después en la funcionalidad. Hoy día, los principales tipos de prótesis se clasifican en:

Prótesis pasivas: principalmente estéticas.

Prótesis funcionales mecánicas: con articulaciones simples accionadas por el usuario.

Prótesis mioeléctricas: controladas por señales musculares.

Neuroprótesis: conectadas directamente al sistema nervioso para lograr control más natural y retroalimentación sensorial.

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Historia de las prótesis: Un viaje de innovación

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1) Materiales

Se emplean aleaciones ligeras, polímeros de alta resistencia y compuestos de fibra de carbono, que hacen las prótesis más livianas, duraderas y confortables. Además, se investigan materiales biocompatibles que reducen el rechazo y mejoran la integración con el cuerpo.

2) Impresión 3D

La fabricación aditiva permite personalizar prótesis a bajo costo y en menos tiempo. También facilita la creación de estructuras complejas, con adaptaciones exactas a la anatomía del paciente, incluso en niños que requieren reemplazos frecuentes por su crecimiento.

3) Inteligencia Artificial (IA)

La IA se aplica en el procesamiento de señales mioeléctricas y neuronales, mejorando la precisión del movimiento, la predicción de intenciones y la capacidad de adaptación de la prótesis al estilo de uso del paciente. Con el aprendizaje automático, las prótesis se vuelven cada vez más intuitivas.

4) Sensores

Los sensores modernos permiten detectar presión, temperatura y posición, lo que acerca a las prótesis a una experiencia más natural. Algunos dispositivos ya transmiten retroalimentación háptica al usuario, imitando el sentido del tacto.

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La Tecnología en Ortopedia: Últimas novedades y avances recientes

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Una plataforma de realidad virtual que hace función de control inteligente para en prótesis de brazo. 🤖

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ProACT: An Augmented Reality Testbed for Intelligent Prosthetic Arms

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ProACT allows researchers to prototype intent estimation for prosthetic arm control.

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🌍 Impacto Social

Han cambiado la forma en que la sociedad percibe a las personas con amputaciones.

Permiten mayor inclusión en lo laboral, social y deportivo.

Disminuyen la discriminación y mejoran la autoestima.

💵 Accesibilidad

Gracias a la impresión 3D y materiales más baratos, algunas prótesis son más accesibles.

Sin embargo, las más avanzadas (biónicas, con IA o conexión al sistema nervioso) siguen siendo muy costosas, lo que genera desigualdad.

Existen proyectos y ONGs que trabajan en prótesis de bajo costo para comunidades vulnerables.

🌱 Calidad de Vida

Devuelven movilidad, independencia y confianza.

No solo reemplazan un miembro, también imitan funciones naturales (movimiento preciso, incluso sensibilidad).

Mejoran la dignidad y permiten llevar una vida mucho más plena.

⚖️ Aspectos Éticos

Equidad: no todos pueden acceder a las prótesis más modernas.

Privacidad y seguridad: prótesis con software o conexión pueden ser vulnerables.

Identidad humana: surge el debate sobre si las prótesis son solo reemplazos o también mejoras del cuerpo humano.

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Buthut, M., et al. (2024). HYBRIDMINDS—summary and outlook of the 2023 workshop on hybrid neuroprostheses. Frontiers in Human Neuroscience.

Chen, S., et al. (2025). Brain–computer interfaces in 2023–2024. Brain and Behavior eXtra (BRX2).

Cruz, M. V., et al. (2025). A comprehensive survey of medical-oriented BCIs. Sensors.

Florczak, A., et al. (2024). 3D bioprinting in limb salvage surgery. Bioengineering, 11(12), 383.

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Tian, Y., et al. (2025). The next frontier in neuroprosthetics: somatosensory feedback via biomimetic stimulation. Bioelectronic Medicine.

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Futuro de las prótesis: neuroprótesis, bioimpresión e interfaces cerebro-máquina

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Futuro de las prótesis: neuroprótesis, bioimpresión e interfaces cerebro-máquina

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1) Neuroprótesis (prótesis con sensación e integración al sistema nervioso)

La nueva generación de neuroprótesis busca devolver movimiento y también “tacto” mediante estimulación biomimética del sistema somatosensorial, lo que mejora el control fino y la percepción del miembro artificial. También se está desarrollando la técnica de anclaje óseo (osseointegración), que permite fijar la prótesis directamente al esqueleto, mejorando el confort, el rango de movimiento y el control.

2) Bioimpresión 3D (bioprinting) aplicada a prótesis y reconstrucción

La bioimpresión 3D avanza desde la creación de modelos y guías quirúrgicas hacia constructos bioactivos (cartílago, músculo, piel) que podrían regenerar tejido y reducir amputaciones en casos de trauma o cáncer. En cirugía de salvamento de extremidades ya se reportan resultados preliminares alentadores.
Los avances incluyen mejoras en bioinks, precisión geométrica y viabilidad celular, además del desarrollo de la bioprintura in situ (imprimir directamente sobre el defecto), que podría acelerar la integración y la cicatrización.

3) Interfaces cerebro-máquina (BCI) para controlar prótesis

En los últimos años se han acelerado los BCI clínicos para comunicación y control motor, con decodificadores más robustos y pruebas humanas continuas. Los BCIs implantables y epidurales muestran mejoras en ancho de banda y estabilidad para controlar cursores, teclados virtuales y dispositivos robóticos.
Además, se están explorando enfoques menos invasivos (como matrices subdurales ultrafinas) y sistemas totalmente implantables. Sin embargo, los reguladores exigen evidencia rigurosa de seguridad y eficacia antes de permitir su uso generalizado.

4) Retos comunes y horizonte próximo

Científicos/técnicos: biocompatibilidad a largo plazo, riesgo de infecciones, estabilidad de electrodos, miniaturización y algoritmos de inteligencia artificial más generalizables.

Éticos y sociales: protección de neurodatos, consentimiento informado, mantenimiento posimplante y equidad en el acceso, ya que los costes son elevados.

Horizonte cercano (3–5 años): más prótesis óseamente ancladas con integración sensoriomotora, bioparches impresos para reparar defectos de piel o cartílago, y BCIs con uso doméstico limitado para comunicación y control básico de dispositivos en pacientes seleccionados.

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Interfaces Cerebro-Computadora No Invasivas: El Futuro de la ...