Todd Kuiken: A prosthetic arm that "feels"

Todd Kuiken: Un brazo ortopédico que "siente"

174,311 views ・ 2011-10-20

TED


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Traductor: Francisco Gnecco Revisor: Sebastian Betti
00:15
So today, I would like to talk with you
0
15260
3000
Hoy quisiera hablarles
00:18
about bionics,
1
18260
2000
de la biónica,
00:20
which is the popular term
2
20260
2000
que es el término popular
00:22
for the science of replacing part of a living organism
3
22260
3000
para la ciencia de reemplazar una parte de un organismo humano
00:25
with a mechatronic device, or a robot.
4
25260
3000
por un aparato mecatrónico o un robot.
00:28
It is essentially
5
28260
2000
En esencia es
00:30
the stuff of life meets machine.
6
30260
3000
el encuentro de la vida con la máquina.
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And specifically, I'd like to talk with you
7
33260
2000
Específicamente, quiero contarles
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about how bionics is evolving
8
35260
3000
la evolución de la biónica
00:38
for people with arm amputations.
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38260
3000
para quienes han sufrido amputaciones de brazos.
00:41
This is our motivation.
10
41260
3000
Esta es nuestra motivación.
00:44
Arm amputation causes a huge disability.
11
44260
3000
La amputación del brazo es muy invalidante.
00:47
I mean, the functional impairment is clear.
12
47260
2000
Es decir, la dificultad funcional es muy clara.
00:49
Our hands are amazing instruments.
13
49260
2000
Las manos son instrumentos maravillosos.
00:51
And when you lose one, far less both,
14
51260
3000
Y cuando se pierde una o, peor aún, ambas,
00:54
it's a lot harder to do the things
15
54260
2000
es mucho más difícil hacer
00:56
we physically need to do.
16
56260
2000
las cosas cotidianas.
00:58
There's also a huge emotional impact.
17
58260
2000
Hay también un gran impacto emocional.
01:00
And actually, I spend as much of my time in clinic
18
60260
2000
En realidad, en la clínica paso tanto tiempo
01:02
dealing with the emotional adjustment of patients
19
62260
3000
tratando el reajuste emocional de los pacientes,
01:05
as with the physical disability.
20
65260
2000
como la disfunción física.
01:07
And finally, there's a profound social impact.
21
67260
3000
Por último, hay un profundo impacto social.
01:10
We talk with our hands.
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70260
2000
Hablamos con las manos.
01:12
We greet with our hands.
23
72260
2000
Con ellas saludamos.
01:14
And we interact with the physical world with our hands.
24
74260
3000
Interactuamos con el mundo físico, con las manos.
01:17
And when they're missing,
25
77260
2000
Y si no las tenemos,
01:19
it's a barrier.
26
79260
2000
hay una barrera.
01:21
Arm amputation is usually caused by trauma,
27
81260
3000
La amputación del brazo usualmente es consecuencia de un trauma,
01:24
with things like industrial accidents,
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84260
2000
de casos como accidentes industriales,
01:26
motor vehicle collisions
29
86260
2000
de choques de vehículos
01:28
or, very poignantly, war.
30
88260
2000
o, conmovedoramente, de la guerra.
01:30
There are also some children who are born without arms,
31
90260
3000
También hay algunos niños que nacen sin brazos,
01:33
called congenital limb deficiency.
32
93260
3000
algo llamado carencia congénita de extremidad.
01:36
Unfortunately, we don't do great
33
96260
2000
Desafortunadamente no podemos hacer mucho
01:38
with upper-limb prosthetics.
34
98260
2000
con prótesis de miembros superiores.
01:40
There are two general types.
35
100260
2000
Hay dos tipos generales.
01:42
They're called body-powered prostheses,
36
102260
2000
Las llamadas prótesis de control corporal,
01:44
which were invented just after the Civil War,
37
104260
2000
que se inventaron poco después de la Guerra Civil,
01:46
refined in World War I and World War II.
38
106260
3000
y se refinaron en las dos guerras mundiales.
01:49
Here you see a patent
39
109260
2000
Esta es la patente
01:51
for an arm in 1912.
40
111260
2000
de un brazo de 1912.
01:53
It's not a lot different
41
113260
2000
No es muy diferente
01:55
than the one you see on my patient.
42
115260
3000
de las que podemos ver en mis pacientes.
01:58
They work by harnessing shoulder power.
43
118260
2000
Aprovechan la energía de la espalda.
02:00
So when you squish your shoulders, they pull on a bicycle cable.
44
120260
3000
Al encoger la espalda se tira de un cable de bicicleta.
02:03
And that bicycle cable can open or close a hand or a hook
45
123260
3000
El cable puede hacer que se abra o cierre la mano, o un gancho,
02:06
or bend an elbow.
46
126260
2000
o se doble el codo.
02:08
And we still use them commonly,
47
128260
2000
Hoy todavía se usan
02:10
because they're very robust
48
130260
2000
porque son fuertes
02:12
and relatively simple devices.
49
132260
2000
y relativamente sencillas.
02:14
The state of the art
50
134260
2000
Las más modernas
02:16
is what we call myoelectric prostheses.
51
136260
2000
son las prótesis mioeléctricas.
02:18
These are motorized devices
52
138260
2000
Son aparatos motorizados
02:20
that are controlled
53
140260
2000
que se controlan
02:22
by little electrical signals from your muscle.
54
142260
2000
con pequeñas señales eléctricas desde el músculo.
02:24
Every time you contract a muscle,
55
144260
2000
Cada vez que se contrae el músculo,
02:26
it emits a little electricity
56
146260
2000
emite una pequeña corriente
02:28
that you can record with antennae or electrodes
57
148260
2000
que se puede captar con antenas o con electrodos,
02:30
and use that to operate the motorized prosthesis.
58
150260
3000
para el control de las prótesis motorizadas.
02:33
They work pretty well
59
153260
2000
Funcionan bien
02:35
for people who have just lost their hand,
60
155260
2000
para quienes han perdido la mano,
02:37
because your hand muscles are still there.
61
157260
2000
porque los músculos de la mano todavía están ahí.
02:39
You squeeze your hand, these muscles contract.
62
159260
2000
Si se aprieta la mano, estos músculos se contraen.
02:41
You open it, these muscles contract.
63
161260
2000
Si se abre, se contraen estos.
02:43
So it's intuitive, and it works pretty well.
64
163260
3000
Es intuitivo y funciona bastante bien.
02:46
Well how about with higher levels of amputation?
65
166260
2000
¿Y qué pasa con amputaciones mayores?
02:48
Now you've lost your arm above the elbow.
66
168260
2000
Si alguien pierde el brazo más arriba del codo,
02:50
You're missing not only these muscles,
67
170260
2000
desaparecen no sólo esos músculos
02:52
but your hand and your elbow too.
68
172260
2000
sino también la mano y el codo.
02:54
What do you do?
69
174260
2000
¿Qué se puede hacer?
02:56
Well our patients have to use
70
176260
2000
Nuestros pacientes tienen que usar
02:58
very code-y systems
71
178260
3000
sistemas bien codificados
03:01
of using just their arm muscles
72
181260
2000
que al activar los músculos del brazo
03:03
to operate robotic limbs.
73
183260
3000
operan miembros robóticos.
03:06
We have robotic limbs.
74
186260
2000
Tenemos miembros robóticos.
03:08
There are several available on the market, and here you see a few.
75
188260
3000
Hay varios disponibles en el mercado y aquí se ven algunos.
03:11
They contain just a hand that will open and close,
76
191260
3000
Incluyen una mano que se puede abrir y cerrar,
03:14
a wrist rotator and an elbow.
77
194260
2000
un sistema para girar muñeca y codo.
03:16
There's no other functions.
78
196260
2000
No hay más funciones.
03:18
If they did, how would we tell them what to do?
79
198260
2000
Si las hubiera, ¿cómo podríamos ordenar lo que deben hacer?
03:20
We built our own arm at the Rehab Institute of Chicago
80
200260
3000
Construimos un brazo en el Instituto de Rehabilitación de Chicago (RIC)
03:23
where we've added some wrist flexion and shoulder joints
81
203260
3000
al que pusimos alguna flexión de muñeca y articulaciones de espalda
03:26
to get up to six motors, or six degrees of freedom.
82
206260
3000
para mover hasta seis motores, o seis grados de libertad.
03:29
And we've had the opportunity to work with some very advanced arms
83
209260
3000
Hemos podido trabajar con algunos brazos bien avanzados
03:32
that were funded by the U.S. military, using these prototypes,
84
212260
3000
financiados por el ejército estadounidense, usando estos prototipos,
03:35
that had up to 10 different degrees of freedom
85
215260
3000
hasta con 10 grados de libertad diferentes
03:38
including movable hands.
86
218260
2000
incluyendo manos móviles.
03:40
But at the end of the day,
87
220260
2000
Pero, finalmente,
03:42
how do we tell these robotic arms what to do?
88
222260
2000
¿cómo le ordenamos a estos brazos robóticos qué hacer?
03:44
How do we control them?
89
224260
2000
¿Cómo los controlamos?
03:46
Well we need a neural interface,
90
226260
2000
Pues necesitamos una interfaz neural,
03:48
a way to connect to our nervous system
91
228260
2000
una manera de conectarnos al sistema nervioso
03:50
or our thought processes
92
230260
2000
o a los procesos mentales
03:52
so that it's intuitive, it's natural,
93
232260
2000
para que sea intuitiva, natural,
03:54
like for you and I.
94
234260
4000
como para todos nosotros.
03:58
Well the body works by starting a motor command in your brain,
95
238260
3000
La actividad corporal comienza con una orden de movimiento en el cerebro,
04:01
going down your spinal cord,
96
241260
2000
que baja por la médula espinal
04:03
out the nerves and to your periphery.
97
243260
2000
y sale por los nervios hacia la periferia.
04:05
And your sensation's the exact opposite.
98
245260
2000
Las sensaciones van en sentido opuesto.
04:07
You touch yourself, there's a stimulus
99
247260
2000
Al tocar algo aparece un estímulo
04:09
that comes up those very same nerves back up to your brain.
100
249260
3000
que viaja por esos mismos nervios hacia el cerebro.
04:13
When you lose your arm, that nervous system still works.
101
253260
3000
Cuando se pierde un brazo, el sistema nervioso sigue operando.
04:16
Those nerves can put out command signals.
102
256260
3000
Los nervios pueden producir órdenes.
04:19
And if I tap the nerve ending
103
259260
2000
Al tocar la terminación nerviosa
04:21
on a World War II vet,
104
261260
2000
de un veterano de la Segunda Guerra,
04:23
he'll still feel his missing hand.
105
263260
2000
él sigue sintiendo la mano que perdió.
04:25
So you might say,
106
265260
2000
Podría alguien decir
04:27
let's go to the brain
107
267260
2000
que hay que ir al cerebro
04:29
and put something in the brain to record signals,
108
269260
3000
y poner ahí algo para captar las señales,
04:32
or in the end of the peripheral nerve and record them there.
109
272260
3000
o en el extremo del nervio periférico, y captarlas allí.
04:35
And these are very exciting research areas,
110
275260
3000
Estas son estupendas áreas de investigación,
04:38
but it's really, really hard.
111
278260
2000
pero verdaderamente, muy difíciles.
04:40
You have to put in
112
280260
2000
Habría que colocar
04:42
hundreds of microscopic wires
113
282260
2000
centenares de alambres microscópicos
04:44
to record from little tiny individual neurons -- ordinary fibers
114
284260
4000
para registrar desde pequeñísimas neuronas, fibras comunes,
04:48
that put out tiny signals
115
288260
2000
unas señales mínimas emitidas
04:50
that are microvolts.
116
290260
2000
en microvoltios.
04:52
And it's just too hard
117
292260
2000
Esto es demasiado difícil
04:54
to use now and for my patients today.
118
294260
2000
para hacerlo con mis pacientes actuales.
04:56
So we developed a different approach.
119
296260
3000
Por eso desarrollamos un método diferente.
04:59
We're using a biological amplifier
120
299260
3000
Usamos un amplificador biológico
05:02
to amplify these nerve signals -- muscles.
121
302260
3000
para agrandar esas señales nerviosas; un músculo.
05:05
Muscles will amplify the nerve signals
122
305260
2000
Los músculos amplifican las señales
05:07
about a thousand-fold,
123
307260
2000
unas mil veces,
05:09
so that we can record them from on top of the skin,
124
309260
3000
de modo que las podemos tomar de la superficie de la piel,
05:12
like you saw earlier.
125
312260
2000
como vimos antes.
05:14
So our approach is something we call targeted reinnervation.
126
314260
3000
Este método se llama reinervación inducida.
05:17
Imagine, with somebody who's lost their whole arm,
127
317260
3000
Puede pensarse en alguien que perdió todo el brazo
05:20
we still have four major nerves
128
320260
2000
pero que conserva cuatro nervios principales
05:22
that go down your arm.
129
322260
2000
que van por el brazo.
05:24
And we take the nerve away from your chest muscle
130
324260
3000
Se extrae el nervio del músculo pectoral
05:27
and let these nerves grow into it.
131
327260
3000
y se hacen crecer esos nervios allí.
05:30
Now you think, "Close hand," and a little section of your chest contracts.
132
330260
3000
Al pensar, "cerrar la mano", se contrae una pequeña parte del pecho.
05:33
You think, "Bend elbow,"
133
333260
2000
Al pensar, "doblar el codo",
05:35
a different section contracts.
134
335260
2000
se contrae otra parte.
05:37
And we can use electrodes or antennae
135
337260
2000
Podemos usar electrodos o antenas
05:39
to pick that up and tell the arm to move.
136
339260
3000
para captarlas y ordenar al brazo que se mueva.
05:42
That's the idea.
137
342260
2000
Esa es la idea.
05:44
So this is the first man that we tried it on.
138
344260
3000
El primer ensayo fue con este hombre.
05:47
His name is Jesse Sullivan.
139
347260
2000
Su nombre es Jesse Sullivan.
05:49
He's just a saint of a man --
140
349260
2000
Más que un hombre, es un santo;
05:51
54-year-old lineman who touched the wrong wire
141
351260
2000
un electricista de 54 años que tocó el alambre equivocado
05:53
and had both of his arms burnt so badly
142
353260
3000
por lo que sus dos brazos se quemaron horriblemente
05:56
they had to be amputated at the shoulder.
143
356260
2000
y tuvieron que amputarlos desde la espalda.
05:58
Jesse came to us at the RIC
144
358260
2000
Jesse vino al centro RIC
06:00
to be fit with these state-of-the-art devices, and here you see them.
145
360260
3000
para que se le adaptaran estos modernos dispositivos que aquí ven.
06:03
I'm still using that old technology
146
363260
3000
Todavía estoy usando tecnología antigua
06:06
with a bicycle cable on his right side.
147
366260
2000
con un cable de bicicleta del lado derecho.
06:08
And he picks which joint he wants to move with those chin switches.
148
368260
3000
Él decide cuál articulación quiere mover, con esos interruptores en el mentón.
06:11
On the left side he's got a modern motorized prosthesis
149
371260
3000
A la izquierda tiene prótesis motorizadas más modernas
06:14
with those three joints,
150
374260
2000
en las tres articulaciones
06:16
and he operates little pads in his shoulder
151
376260
3000
y las controla con pequeñas almohadillas en la espalda
06:19
that he touches to make the arm go.
152
379260
2000
que hacen mover el brazo.
06:21
And Jesse's a good crane operator,
153
381260
2000
Como Jesse es un buen operario de grúa,
06:23
and he did okay by our standards.
154
383260
2000
lo hace muy bien para nuestros patrones.
06:25
He also required a revision surgery on his chest.
155
385260
3000
Como necesitaba una operación en el pecho, para revisarlo,
06:28
And that gave us the opportunity
156
388260
2000
esta fue una oportunidad
06:30
to do targeted reinnervation.
157
390260
2000
para hacer la reinervación inducida.
06:32
So my colleague, Dr. Greg Dumanian, did the surgery.
158
392260
3000
Mi colega, el Dr. Greg Dumanian, practicó la cirugía.
06:35
First, we cut away the nerve to his own muscle,
159
395260
3000
Primero cortamos el nervio de su propio músculo,
06:38
then we took the arm nerves
160
398260
2000
luego tomamos los nervios del brazo
06:40
and just kind of had them shift down onto his chest
161
400260
2000
y simplemente los insertamos en el pecho
06:42
and closed him up.
162
402260
2000
para finalmente cerrarlo.
06:44
And after about three months,
163
404260
2000
Luego de unos tres meses
06:46
the nerves grew in a little bit and we could get a twitch.
164
406260
2000
los nervios habían crecido un poco y pudimos tener una contracción.
06:48
And after six months, the nerves grew in well,
165
408260
3000
Después de seis meses los nervios habían crecido bien
06:51
and you could see strong contractions.
166
411260
2000
y se podían ver contracciones fuertes.
06:53
And this is what it looks like.
167
413260
2000
Así se ve.
06:55
This is what happens when Jesse thinks
168
415260
2000
Esto es lo que sucede cuando Jesse piensa
06:57
open and close his hand,
169
417260
2000
que se abra o cierre su mano
06:59
or bend or straighten your elbow.
170
419260
3000
o que se doble o enderece el codo.
07:02
You can see the movements on his chest,
171
422260
2000
Pueden ver ahora los movimientos del pecho.
07:04
and those little hash marks
172
424260
2000
Esas pequeñas marcas visibles
07:06
are where we put our antennae, or electrodes.
173
426260
2000
están donde colocamos las antenas o los electrodos.
07:08
And I challenge anybody in the room
174
428260
2000
Puedo desafiar a todos en este salón
07:10
to make their chest go like this.
175
430260
2000
para que muevan así el pecho.
07:12
His brain is thinking about his arm.
176
432260
2000
El cerebro piensa en el brazo.
07:14
He has not learned how to do this with the chest.
177
434260
3000
Él no tuvo que aprender a hacer así con el pecho.
07:17
There is not a learning process.
178
437260
2000
No hay un proceso de aprendizaje.
07:19
That's why it's intuitive.
179
439260
2000
Porque es algo intuitivo.
07:21
So here's Jesse in our first little test with him.
180
441260
3000
Aquí está Jesse en la primera prueba.
07:24
On the left-hand side, you see his original prosthesis,
181
444260
3000
A la izquierda se ve la prótesis original
07:27
and he's using those switches
182
447260
2000
y a él usando los controles
07:29
to move little blocks from one box to the other.
183
449260
2000
para pasar pequeños bloques de una caja a otra.
07:31
He's had that arm for about 20 months, so he's pretty good with it.
184
451260
3000
Ha tenido ese brazo por 20 meses, o sea que ya se siente bien con él.
07:34
On the right side,
185
454260
2000
A la derecha,
07:36
two months after we fit him with his targeted reinnervation prosthesis --
186
456260
3000
dos meses después de ajustarle la prótesis de reinervación inducida;
07:39
which, by the way, is the same physical arm,
187
459260
3000
que, dicho de paso, es el mismo brazo físico,
07:42
just programmed a little different --
188
462260
2000
aunque programado un poco diferente;
07:44
you can see that he's much faster
189
464260
2000
se ve mucho más rápido
07:46
and much smoother as he moves these little blocks.
190
466260
3000
y más suave al pasar esos pequeños bloques.
07:49
And we're only able to use three of the signals at this time.
191
469260
3000
En ese momento sólo estábamos usando tres de las señales.
07:52
Then we had one of those little surprises in science.
192
472260
5000
Luego tuvimos una de esas pequeñas sorpresas científicas.
07:57
So we're all motivated to get motor commands
193
477260
2000
Estábamos tratando de obtener las órdenes
07:59
to drive robotic arms.
194
479260
2000
para mover los brazos robóticos.
08:01
And after a few months,
195
481260
2000
Después de unos pocos meses,
08:03
you touch Jesse on his chest,
196
483260
2000
al tocar a Jesse en el pecho
08:05
and he felt his missing hand.
197
485260
3000
él sintió su mano perdida.
08:08
His hand sensation grew into his chest again
198
488260
2000
La sensación de la mano volvió a su pecho
08:10
probably because we had also taken away a lot of fat,
199
490260
3000
probablemente porque habíamos retirado una cantidad de grasa,
08:13
so the skin was right down to the muscle
200
493260
2000
de modo que la piel estaba pegada al músculo
08:15
and deinnervated, if you would, his skin.
201
495260
2000
y desnervó, si se quiere, su piel.
08:17
So you touch Jesse here, he feels his thumb;
202
497260
2000
Así, si tocas a Jesse aquí, él siente su dedo;
08:19
you touch it here, he feels his pinky.
203
499260
2000
y si lo tocas aquí, siente su meñique.
08:21
He feels light touch
204
501260
2000
Él siente pequeños toques
08:23
down to one gram of force.
205
503260
2000
hasta de un gramo de fuerza.
08:25
He feels hot, cold, sharp, dull,
206
505260
3000
Siente calor, frío, una punta, algo romo,
08:28
all in his missing hand,
207
508260
2000
todo eso, en la mano perdida
08:30
or both his hand and his chest,
208
510260
2000
o en la mano y en el pecho, pero
08:32
but he can attend to either.
209
512260
2000
puede sentirlo en uno u otro.
08:34
So this is really exciting for us,
210
514260
2000
Esto es verdaderamente emocionante
08:36
because now we have a portal,
211
516260
2000
porque ahora tenemos un portal,
08:38
a portal, or a way to potentially give back sensation,
212
518260
4000
o sea una manera posible de recuperar las sensaciones
08:42
so that he might feel what he touches
213
522260
2000
para que él pueda sentir lo que toca
08:44
with his prosthetic hand.
214
524260
2000
con su mano ortopédica.
08:46
Imagine sensors in the hand
215
526260
2000
Imagínense unos sensores en la mano
08:48
coming up and pressing on this new hand skin.
216
528260
3000
que tocan y presionan sobre la nueva piel.
08:51
So it was very exciting.
217
531260
2000
Es increíble.
08:53
We've also gone on
218
533260
2000
También volvimos
08:55
with what was initially our primary population
219
535260
2000
a la que inicialmente era nuestra población primaria;
08:57
of people with above-the-elbow amputations.
220
537260
2000
personas con amputación arriba del codo.
08:59
And here we deinnervate, or cut the nerve away,
221
539260
3000
Aquí desnervamos, o sea, cortamos un nervio
09:02
just from little segments of muscle
222
542260
2000
apenas con pequeños trozos de músculo
09:04
and leave others alone
223
544260
2000
y otros los dejamos intactos
09:06
that give us our up-down signals
224
546260
2000
para que nos den señales de arriba-abajo
09:08
and two others that will give us a hand open and close signal.
225
548260
3000
y otros dos que emitan señales de mano abierta y cerrada.
09:11
This was one of our first patients, Chris.
226
551260
2000
Hicimos esto en uno de nuestros primeros pacientes; Chris.
09:13
You see him with his original device
227
553260
2000
Pueden verlo con su dispositivo original
09:15
on the left there after eight months of use,
228
555260
2000
a la izquierda, después de 8 meses de usarlo,
09:17
and on the right, it is two months.
229
557260
2000
y a la derecha, con sólo 2 meses.
09:19
He's about four or five times as fast
230
559260
3000
Cuatro o cinco veces más rápido
09:22
with this simple little performance metric.
231
562260
3000
según este sencillo medidor de desempeño.
09:25
All right.
232
565260
2000
Bien.
09:27
So one of the best parts of my job
233
567260
3000
Una de mis mejores tareas
09:30
is working with really great patients
234
570260
2000
es trabajar con pacientes maravillosos
09:32
who are also our research collaborators.
235
572260
2000
que a la vez son colaboradores.
09:34
And we're fortunate today
236
574260
2000
Hoy tenemos la suerte de
09:36
to have Amanda Kitts come and join us.
237
576260
2000
contar con Amanda Kitts, que nos acompaña.
09:38
Please welcome Amanda Kitts.
238
578260
2000
Por favor, una bienvenida para Amanda Kitts.
09:40
(Applause)
239
580260
7000
(Aplausos)
09:47
So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?
240
587260
3000
Amanda, por favor, ¿quieres contar como perdiste el brazo?
09:50
Amanda Kitts: Sure. In 2006, I had a car accident.
241
590260
3000
AK: Claro. En el 2006 tuve un accidente automovilístico.
09:53
And I was driving home from work,
242
593260
3000
Yo iba manejando del trabajo a casa,
09:56
and a truck was coming the opposite direction,
243
596260
2000
y venía un camión en dirección opuesta,
09:58
came over into my lane,
244
598260
2000
que se pasó a mi carril,
10:00
ran over the top of my car and his axle tore my arm off.
245
600260
4000
se abalanzó sobre mi auto y con el eje me arrancó el brazo.
10:04
Todd Kuiken: Okay, so after your amputation, you healed up.
246
604260
3000
Todd Kuiken: Bueno, después de la amputación, se sanó
10:07
And you've got one of these conventional arms.
247
607260
2000
y conseguiste uno de estos brazos convencionales.
10:09
Can you tell us how it worked?
248
609260
3000
¿Puedes decir cómo funcionaba?
10:12
AK: Well, it was a little difficult,
249
612260
2000
AK: Bueno, era un poco difícil,
10:14
because all I had to work with was a bicep and a tricep.
250
614260
2000
porque tenía que operar con el bíceps y el tríceps.
10:16
So for the simple little things like picking something up,
251
616260
3000
Para las cosas simples como levantar algo,
10:19
I would have to bend my elbow,
252
619260
3000
tenía que doblar el codo,
10:22
and then I would have to cocontract
253
622260
2000
y luego volver a contraerlo para
10:24
to get it to change modes.
254
624260
2000
cambiar de modalidad.
10:26
When I did that,
255
626260
2000
Al hacerlo
10:28
I had to use my bicep
256
628260
3000
tenía que usar el bíceps
10:31
to get the hand to close,
257
631260
2000
para que la mano se cerrara,
10:33
use my tricep to get it to open,
258
633260
2000
y luego el tríceps para abrirla
10:35
cocontract again
259
635260
2000
y volver a contraer
10:37
to get the elbow to work again.
260
637260
2000
para que el codo actuara nuevamente.
10:39
TK: So it was a little slow?
261
639260
2000
TK: ¿Era un poco lento?
10:41
AK: A little slow, and it was just hard to work.
262
641260
3000
AK: Un poco lento y era difícil de manejar.
10:44
You had to concentrate a whole lot.
263
644260
2000
Había que concentrarse mucho.
10:46
TK: Okay, so I think about nine months later
264
646260
3000
TK: Bien. Pienso que unos 9 meses después,
10:49
that you had the targeted reinnervation surgery,
265
649260
2000
cuando tuviste la cirugía, llevó seis meses más
10:51
took six more months to have all the reinnervation.
266
651260
3000
para completar toda la reinervación.
10:54
Then we fit her with a prosthesis.
267
654260
3000
Luego le acoplamos una prótesis.
10:57
And how did that work for you?
268
657260
2000
¿Cómo te funciona eso?
10:59
AK: It works good.
269
659260
3000
AK: Funciona bien.
11:02
I was able to use my elbow
270
662260
4000
Puedo usar el codo
11:06
and my hand simultaneously.
271
666260
3000
y la mano simultáneamente.
11:09
I could work them just by my thoughts.
272
669260
2000
Puedo controlarlos con solo pensarlo.
11:11
So I didn't have to do any of the cocontracting and all that.
273
671260
3000
Ya no tengo que hacer todas esas contracciones.
11:14
TK: A little faster?
274
674260
2000
TK: ¿Algo más rápido?
11:16
AK: A little faster. And much more easy, much more natural.
275
676260
4000
AK: Algo más rápido. Y mucho más fácil, mucho más natural.
11:20
TK: Okay, this was my goal.
276
680260
3000
TK: Bueno. Ese es mi objetivo.
11:23
For 20 years, my goal was to let somebody
277
683260
3000
Durante 20 años mi propósito ha sido que alguien
11:26
[be] able to use their elbow and hand in an intuitive way
278
686260
3000
pueda usar el codo y la mano de manera intuitiva
11:29
and at the same time.
279
689260
2000
y simultánea.
11:31
And we now have over 50 patients around the world who have had this surgery,
280
691260
3000
Tenemos más de 50 pacientes por todo el mundo, que han tenido esta cirugía,
11:34
including over a dozen of our wounded warriors
281
694260
2000
incluyendo más de una docena de soldados heridos
11:36
in the U.S. armed services.
282
696260
2000
en las fuerzas armadas de Estados Unidos.
11:38
The success rate of the nerve transfers is very high.
283
698260
3000
La tasa de éxito de transferencias de nervios es muy alta.
11:41
It's like 96 percent.
284
701260
2000
Como del 96%.
11:43
Because we're putting a big fat nerve onto a little piece of muscle.
285
703260
3000
Porque ponemos un nervio grande y grueso en una pequeña porción de músculo.
11:46
And it provides intuitive control.
286
706260
4000
Y esto nos da el control intuitivo.
11:50
Our functional testing, those little tests,
287
710260
2000
Nuestras pequeñas pruebas de desempeño,
11:52
all show that they're a lot quicker and a lot easier.
288
712260
2000
siempre muestran más rapidez y mayor facilidad.
11:54
And the most important thing
289
714260
2000
Y lo más importante es que
11:56
is our patients have appreciated it.
290
716260
2000
a nuestros pacientes les encanta.
11:58
So that was all very exciting.
291
718260
2000
Todo esto es muy emocionante.
12:00
But we want to do better.
292
720260
3000
Pero tenemos que mejorar.
12:03
There's a lot of information in those nerve signals,
293
723260
4000
Hay una gran cantidad de información en las señales nerviosas
12:07
and we wanted to get more.
294
727260
2000
y queremos obtener algo más.
12:09
You can move each finger. You can move your thumb, your wrist.
295
729260
3000
Que uno pueda mover cada uno de los dedos, el pulgar, la muñeca.
12:12
Can we get more out of it?
296
732260
2000
¿Podremos obtener más?
12:14
So we did some experiments
297
734260
2000
Hicimos algunos experimentos
12:16
where we saturated our poor patients with zillions of electrodes
298
736260
3000
en los que saturamos a los pobres pacientes con millones de electrodos
12:19
and then had them try to do two dozen different tasks --
299
739260
3000
para que hicieran más de veinte tareas diferentes;
12:22
from wiggling a finger to moving a whole arm
300
742260
3000
desde encorvar un dedo hasta mover todo el brazo
12:25
to reaching for something --
301
745260
2000
para alcanzar algo;
12:27
and recorded this data.
302
747260
2000
y registramos la información.
12:29
And then we used some algorithms
303
749260
2000
Luego aplicamos unos algoritmos
12:31
that are a lot like speech recognition algorithms,
304
751260
2000
parecidos a los de reconocimiento de voz,
12:33
called pattern recognition.
305
753260
2000
llamados reconocimiento de patrones.
12:35
See.
306
755260
2000
Miren.
12:37
(Laughter)
307
757260
2000
(Risas)
12:39
And here you can see, on Jesse's chest,
308
759260
2000
Aquí puede verse el pecho de Jesse,
12:41
when he just tried to do three different things,
309
761260
2000
tratando de hacer tres cosas diferentes.
12:43
you can see three different patterns.
310
763260
2000
Pueden ver tres patrones diferentes.
12:45
But I can't put in an electrode
311
765260
2000
Pero no podemos poner un electrodo
12:47
and say, "Go there."
312
767260
2000
y decir: "Vaya allá".
12:49
So we collaborated with our colleagues in University of New Brunswick,
313
769260
3000
En colaboración con nuestros colegas de la Universidad de Nueva Brunswick,
12:52
came up with this algorithm control,
314
772260
2000
logramos este algoritmo de control
12:54
which Amanda can now demonstrate.
315
774260
2000
que Amanda puede mostrar ahora.
12:56
AK: So I have the elbow that goes up and down.
316
776260
5000
AK: Tengo un codo que puede subir y bajar.
13:01
I have the wrist rotation
317
781260
2000
Tengo rotación en la muñeca
13:03
that goes -- and it can go all the way around.
318
783260
3000
que se mueve; puede hacer giros completos.
13:06
And I have the wrist flexion and extension.
319
786260
4000
Y tengo flexión y extensión en la muñeca.
13:10
And I also have the hand closed and open.
320
790260
3000
También puedo abrir y cerrar la mano.
13:13
TK: Thank you, Amanda.
321
793260
2000
TK: Gracias, Amanda.
13:15
Now this is a research arm,
322
795260
2000
Este es un brazo experimental,
13:17
but it's made out of commercial components from here down
323
797260
3000
hecho de partes del comercio local
13:20
and a few that I've borrowed from around the world.
324
800260
3000
con algunas que traje de otros lugares del mundo.
13:23
It's about seven pounds,
325
803260
3000
Pesa como 3 kilos,
13:26
which is probably about what my arm would weigh
326
806260
2000
que es probablemente lo que pesaría mi brazo
13:28
if I lost it right here.
327
808260
2000
si lo cortara desde aquí.
13:30
Obviously, that's heavy for Amanda.
328
810260
3000
Obviamente, para Amanda es muy pesado.
13:33
And in fact, it feels even heavier,
329
813260
2000
Y parece más pesado aún
13:35
because it's not glued on the same.
330
815260
2000
porque no está integrado
13:37
She's carrying all the weight through harnesses.
331
817260
2000
sino que lleva todo ese peso colgado de arneses.
13:39
So the exciting part isn't so much the mechatronics,
332
819260
3000
La mejor parte no es tanto toda esa mecatrónica,
13:42
but the control.
333
822260
2000
sino el control.
13:44
So we've developed a small microcomputer
334
824260
3000
Hemos desarrollado un pequeño microcomputador
13:47
that is blinking somewhere behind her back
335
827260
3000
que está centelleando por ahí en su espalda,
13:50
and is operating this
336
830260
2000
que funciona
13:52
all by the way she trains it
337
832260
2000
como ella le enseña
13:54
to use her individual muscle signals.
338
834260
2000
para usar cada una de las señales musculares.
13:56
So Amanda, when you first started using this arm,
339
836260
2000
Amanda, cuando comenzaste a usar este brazo,
13:58
how long did it take to use it?
340
838260
3000
¿cuánto tiempo necesitaste para manejarlo?
14:01
AK: It took just about probably three to four hours
341
841260
2000
AK: Me llevó probablemente unas 3 o 4 horas
14:03
to get it to train.
342
843260
2000
enseñarle.
14:05
I had to hook it up to a computer,
343
845260
2000
Tuve que conectarlo a un computador,
14:07
so I couldn't just train it anywhere.
344
847260
2000
así que no podía entrenarlo en cualquier parte.
14:09
So if it stopped working, I just had to take it off.
345
849260
3000
Si dejaba de funcionar, tenía que quitármelo.
14:12
So now it's able to train
346
852260
2000
Ahora puedo entrenarlo
14:14
with just this little piece on the back.
347
854260
2000
con este pequeño aparato en la espalda
14:16
I can wear it around.
348
856260
2000
que puedo llevar conmigo.
14:18
If it stops working for some reason, I can retrain it.
349
858260
3000
Si deja de funcionar por alguna razón, lo vuelvo a entrenar.
14:21
Takes about a minute.
350
861260
2000
Como en un minuto.
14:23
TK: So we're really excited,
351
863260
2000
TK: Estamos encantados
14:25
because now we're getting to a clinically practical device.
352
865260
3000
porque estamos llegando a un dispositivo clínicamente práctico.
14:28
And that's where our goal is --
353
868260
2000
Esa es nuestra meta;
14:30
to have something clinically pragmatic to wear.
354
870260
4000
tener algo, clínicamente pragmático, que pueda usarse.
14:34
We've also had Amanda able to use
355
874260
3000
Amanda también ha podido usar
14:37
some of our more advanced arms that I showed you earlier.
356
877260
3000
algunos de los brazos más avanzados que mostré antes.
14:41
Here's Amanda using an arm made by DEKA Research Corporation.
357
881260
3000
Aquí está Amanda usando un brazo hecho por DEKA Research Corporation.
14:44
And I believe Dean Kamen presented it at TED a few years ago.
358
884260
4000
Creo que Dean Kamen lo presentó en TED hace unos años.
14:48
So Amanda, you can see,
359
888260
2000
Amanda, como puede verse,
14:50
has really good control.
360
890260
2000
tiene muy buen control.
14:52
It's all the pattern recognition.
361
892260
2000
Todo es reconocimiento de patrones.
14:54
And it now has a hand that can do different grasps.
362
894260
3000
Ahora se tiene una mano que puede agarrar de diversas formas.
14:57
What we do is have the patient go all the way open
363
897260
3000
Lo que hacemos es que el paciente la abra por completo
15:00
and think, "What hand grasp pattern do I want?"
364
900260
3000
y piense: "¿Qué clase de agarre quiero?"
15:03
It goes into that mode,
365
903260
2000
Y se pone en esa modalidad;
15:05
and then you can do up to five or six different hand grasps with this hand.
366
905260
2000
son hasta 5 o 6 formas de agarre diferentes con esta mano.
15:07
Amanda, how many were you able to do with the DEKA arm?
367
907260
3000
Amanda, ¿cuántas podías hacer con el brazo de DEKA?
15:10
AK: I was able to get four.
368
910260
2000
AK: Podía hacer 4.
15:12
I had the key grip, I had a chuck grip,
369
912260
3000
Tenía el de agarrar una llave, el de lanzar,
15:15
I had a power grasp
370
915260
2000
el de hacer fuerza
15:17
and I had a fine pinch.
371
917260
2000
y el de pellizco fino.
15:19
But my favorite one was just when the hand was open,
372
919260
2000
Pero mi favorito era simplemente la mano abierta
15:21
because I work with kids,
373
921260
2000
porque trabajo con chicos
15:23
and so all the time you're clapping and singing,
374
923260
3000
y todo el tiempo estás aplaudiendo y cantando,
15:26
so I was able to do that again, which was really good.
375
926260
3000
de modo que pude volver a hacerlo, y fue muy bueno.
15:29
TK: That hand's not so good for clapping.
376
929260
2000
TK: Pero esa mano no es buena para aplaudir.
15:31
AK: Can't clap with this one.
377
931260
2000
AK: No puedo aplaudir con esta.
15:33
TK: All right. So that's exciting
378
933260
2000
TK: Bien. Es emocionante pensar
15:35
on where we may go with the better mechatronics,
379
935260
2000
a dónde podremos llegar con mejor mecatrónica,
15:37
if we make them good enough
380
937260
2000
si le hacemos las mejoras
15:39
to put out on the market and use in a field trial.
381
939260
3000
para comercializarlo y hacer un ensayo de campo.
15:42
I want you to watch closely.
382
942260
2000
Miren con atención.
15:44
(Video) Claudia: Oooooh!
383
944260
2000
(Video) Claudia: ¡Ahh!
15:46
TK: That's Claudia,
384
946260
2000
TK: Esta es Claudia,
15:48
and that was the first time
385
948260
2000
era la primera vez
15:50
she got to feel sensation through her prosthetic.
386
950260
3000
que podía sentir con esa prótesis.
15:53
She had a little sensor at the end of her prosthesis
387
953260
3000
Tiene un pequeño sensor en el extremo
15:56
that then she rubbed over different surfaces,
388
956260
3000
que ella frota en superficies diferentes
15:59
and she could feel different textures
389
959260
2000
para sentir diversas texturas;
16:01
of sandpaper, different grits, ribbon cable,
390
961260
3000
de papel de lija, varios granos, cable,
16:04
as it pushed on her reinnervated hand skin.
391
964260
3000
al apoyarse en la piel de la mano reinervada.
16:07
She said that when she just ran it across the table,
392
967260
3000
Ella dijo que al pasarla sobre la mesa,
16:10
it felt like her finger was rocking.
393
970260
2000
sentía que el dedo se mecía.
16:12
So that's an exciting laboratory experiment
394
972260
2000
Este es un gran experimento de laboratorio
16:14
on how to give back, potentially, some skin sensation.
395
974260
3000
para devolver, posiblemente, alguna sensación de la piel.
16:17
But here's another video that shows some of our challenges.
396
977260
3000
Aquí hay otro video que muestra algunos retos.
16:20
This is Jesse, and he's squeezing a foam toy.
397
980260
3000
Este es Jesse apretando un juguete de espuma.
16:23
And the harder he squeezes -- you see a little black thing in the middle
398
983260
3000
Cuanto más oprime -en el centro se ve una cosa pequeña que hace fuerza
16:26
that's pushing on his skin proportional to how hard he squeezes.
399
986260
3000
sobre su piel en proporción a la presión que él ejerce.
16:29
But look at all the electrodes around it.
400
989260
2000
Fíjense en los electrodos.
16:31
I've got a real estate problem.
401
991260
2000
Tengo un problema de espacio.
16:33
You're supposed to put a bunch of these things on there,
402
993260
2000
Tenemos que poner muchas de estas cosas ahí,
16:35
but our little motor's making all kinds of noise
403
995260
3000
y el motorcito hace toda clase de ruidos
16:38
right next to my electrodes.
404
998260
2000
junto a los electrodos.
16:40
So we're really challenged on what we're doing there.
405
1000260
3000
Ahí hay un serio desafío.
16:43
The future is bright.
406
1003260
2000
El futuro es brillante.
16:45
We're excited about where we are and a lot of things we want to do.
407
1005260
3000
Estamos muy interesados en hacer todas estas cosas.
16:48
So for example,
408
1008260
2000
Por ejemplo,
16:50
one is to get rid of my real estate problem
409
1010260
3000
queremos resolver el problema de espacio
16:53
and get better signals.
410
1013260
2000
y obtener mejores señales.
16:55
We want to develop these little tiny capsules
411
1015260
3000
Hay que desarrollar pequeñas cápsulas
16:58
about the size of a piece of risotto
412
1018260
2000
del tamaño de granos de arroz
17:00
that we can put into the muscles
413
1020260
2000
para incrustarlas en los músculos
17:02
and telemeter out the EMG signals,
414
1022260
3000
y emitir a distancia señales electromiográficas,
17:05
so that it's not worrying about electrode contact.
415
1025260
3000
para no preocuparse por electrodos de contacto.
17:08
And we can have the real estate open
416
1028260
2000
Podemos tener el espacio abierto
17:10
to try more sensation feedback.
417
1030260
2000
para ensayar más reacciones sensoriales.
17:12
We want to build a better arm.
418
1032260
2000
Queremos hacer un mejor brazo.
17:14
This arm -- they're always made for the 50th percentile male --
419
1034260
4000
Este brazo -siempre se hacen para el percentil 50, masculino-
17:18
which means they're too big for five-eighths of the world.
420
1038260
4000
o sea que son demasiado grandes para 5/8 de la gente.
17:22
So rather than a super strong or super fast arm,
421
1042260
3000
Más que un brazo superfuerte y superrápido,
17:25
we're making an arm that is --
422
1045260
2000
estamos haciendo uno que sea,
17:27
we're starting with,
423
1047260
2000
partiendo del
17:29
the 25th percentile female --
424
1049260
3000
percentil 25, femenino,
17:32
that will have a hand that wraps around,
425
1052260
2000
que tenga una mano envolvente,
17:34
opens all the way,
426
1054260
2000
que se abra bien,
17:36
two degrees of freedom in the wrist and an elbow.
427
1056260
3000
con dos grados de libertad en muñeca y codo.
17:39
So it'll be the smallest and lightest
428
1059260
2000
Que sea el más pequeño, más liviano
17:41
and the smartest arm ever made.
429
1061260
2000
y más listo que jamás se haya hecho.
17:43
Once we can do it that small,
430
1063260
2000
Cuando logremos hacerlo así de pequeño
17:45
it's a lot easier making them bigger.
431
1065260
2000
será mucho más fácil ampliarlo.
17:47
So those are just some of our goals.
432
1067260
3000
Estas son algunas de nuestras metas.
17:50
And we really appreciate you all being here today.
433
1070260
4000
Me alegro que todos Uds. estén hoy aquí.
17:54
I'd like to tell you a little bit about the dark side,
434
1074260
2000
Me gustaría contar algo un poco negativo
17:56
with yesterday's theme.
435
1076260
2000
que sucedió ayer.
17:58
So Amanda came jet-lagged,
436
1078260
2000
Amanda llegó con un gran desfase horario
18:00
she's using the arm,
437
1080260
2000
usando su brazo
18:02
and everything goes wrong.
438
1082260
2000
y todo salió mal.
18:04
There was a computer spook,
439
1084260
2000
Apareció un fantasma en el computador,
18:06
a broken wire,
440
1086260
2000
un cable roto,
18:08
a converter that sparked.
441
1088260
2000
un convertidor que hacía chispas.
18:10
We took out a whole circuit in the hotel
442
1090260
2000
Desarmamos todos los circuitos en el hotel
18:12
and just about put on the fire alarm.
443
1092260
2000
y casi activamos la alarma de incendio.
18:14
And none of those problems could I have dealt with,
444
1094260
3000
Yo no podía resolver ninguno de esos problemas,
18:17
but I have a really bright research team.
445
1097260
2000
pero tengo un gran equipo de investigadores.
18:19
And thankfully Dr. Annie Simon was with us
446
1099260
3000
Doy gracias que la Dra. Annie Simon estaba ahí
18:22
and worked really hard yesterday to fix it.
447
1102260
2000
y trabajó ayer muchísimo para arreglarlos.
18:24
That's science.
448
1104260
2000
Así es la ciencia.
18:26
And fortunately, it worked today.
449
1106260
2000
Afortunadamente hoy funcionó bien.
18:28
So thank you very much.
450
1108260
2000
Muchas gracias.
18:30
(Applause)
451
1110260
14000
(Aplausos)
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