Tecnología espacial en los Juegos Paralímpicos

Czyz perdió parte de su pierna izquierda en un accidente deportivo hace tres años y, para poder continuar con su pasión por "todo lo que esté relacionado con los deportes", se vio obligado a usar una prótesis.

"Tenía un gran problema con mi vieja prótesis, ya que varias veces ocurrió que el ángulo de conexión entre la rodilla y el resorte de la parte inferior de la pierna se rompía cuando practicaba el salto largo", explica. No sólo era éste un problema práctico; lo más importante es que creaba una barrera sicológica. "Cuando me ejercitaba, siempre estaba preocupado de que mi pierna artificial se fuera a soltar, y nunca sabía cuán lejos podía impulsarme a mí y a la prótesis al saltar".

Materiales espaciales al rescate

La mayoría de las personas discapacitadas tienen que depender de prótesis "estándar" para el uso cotidiano y hay un mercado muy limitado para componentes especializados en actividades deportivas. Las prótesis estándar utilizadas por atletas podrían optimizarse para reducir su peso y mejorar su diseño para las condiciones de carga comunes en los deportes competitivos.

La Oficina de Promoción y Transferencia de Tecnología de la ESA, junto con MST Aerospace, la intermediaria alemana de transferencia de tecnología que gestiona la Red de Transferencia de Tecnología de la ESA, se enteró del problema del atleta a través de reportajes en la televisión alemana y en la prensa. Tras algunas entrevistas con Czyz para identificar sus necesidades tecnológicas más importantes, la ESA y MST acordaron buscar soluciones al problema.

"El objetivo era encontrar soluciones basadas en la tecnología espacial para ayudar a que las personas discapacitadas participen en actividades deportivas en niveles competitivos, así como a que disfruten de una mejor calidad de vida", señala Pierre Brisson, Jefe de la Oficina de Promoción y Transferencia de Tecnología de la ESA.

Junto con Wojtek Czyz se identificaron tres áreas que debían mejorarse: el miembro artificial mismo, su ajuste y las condiciones de entrenamiento.

Mediante procedimientos biomédicos se determinó qué partes de la prótesis se podían mejorar para correr y saltar, y rápidamente quedó en evidencia que el principal problema era la pieza de articulación de la rodilla, es decir el soporte en forma de L ubicado entre la rodilla artificial y la placa de carbono que reemplaza a la parte inferior de la pierna.

En representación de la ESA, MST se puso en contacto con ISATEC, una compañía alemana con experiencia en el uso de materiales de alto desempeño en proyectos espaciales, tales como aleaciones de aluminio de alta resistencia, titanio y plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Esta compañía diseña y analiza estructuras de CFRP utilizadas para motores de cohetes y el experimento Espectrómetro Magnético Alfa (AMS), realizado en la Estación Espacial Internacional (ISS). AMS es un detector diseñado para el estudio extraterrestre de la antimateria, la materia y la materia oscura. Usando las mismas técnicas y experiencia, ISATEC analizó y perfeccionó el soporte en forma de L para mejorar el miembro artificial con vistas a su utilización en competencias deportivas.

"Los análisis detallados sugirieron distintas soluciones para diferentes deportes, cada una perfeccionada para un uso específico", explica Johannes Schmidt, Gerente de Proyectos de MST. "Para las pruebas de velocidad se desarrolló un soporte fabricado con una aleación de aluminio de alta resistencia, el material usado por la ESA en su experimento AMS".

"Para el salto largo la situación es diferente, y se fabricó un soporte compuesto con fibra de carbono y capas de tela", continúa Johannes Schmidt. "Tras los comentarios del atleta, se modificó la primera versión y se creó una segunda versión más flexible".

El análisis de tensión capa a capa, realizado en más de 40 láminas de tela unidireccionales fue especialmente importante, ya que aseguró que el material seleccionado para el soporte fuera lo suficientemente resistente como para soportar la carga adicional durante el salto largo. El nuevo soporte en forma de L; más duro y resistente, es también más liviano y sólido, dando a los atletas más seguridad al practicar sus ejercicios.

"Sólo tras muchos años de trabajo utilizando y perfeccionando estos materiales especiales para su uso en el espacio fue posible producir los soporte de alto rendimiento de las prótesis de Czyz", dice Schmidt.

Entrenamiento

Czyz también hizo notar al MST que siempre había tenido problemas al ajustar la prótesis a su pierna. "Dependiendo de mi salud general, el tamaño de mi muñón podía estrecharse o ensancharse, haciendo difícil la colocación correcta de la prótesis. Incluso en algunas sesiones de entrenamiento se soltaba del todo".

Después se realizó un análisis con el Centro Europeo de Astronautas (EAC) y la Red Europea de Salud, creada por la ESA para desarrollar, promover y comercializar soluciones para la atención de salud y el bienestar derivadas de la investigación y desarrollo espaciales. El Gerente de la Red de Salud de la ESA, Filippo Ongaro, sugirió usar el Estimulador Muscular Eléctrico Percutáneo (PEMS) para prevenir una mayor atrofia muscular y aumentar la masa de los músculos.

El PEMS fue desarrollado y fabricado por la compañía suiza Syderal para prevenir los efectos de la microgravedad en los astronautas, particularmente la atrofia muscular y los efectos que la acompañan, como la mineralización de los huesos y la pérdida de la tonicidad cardiovascular. En 1996 el PEMS I viajó en el Transbordador Espacial y hay planes de enviar el PEMS II a la ISS en mayo próximo.

En junio de este año, la Oficina de Dirección de Vuelos Espaciales Tripulados por Humanos de la ESA proporcionó el aparato de entrenamiento del PEMS II, el cual se instaló en la Universidad Alemana del Deporte (DSHS), ubicada en Colonia, para ayudar a que Czyz aumente su masa muscular y reduzca la atrofia de su pierna. El entrenamiento fue guiado por el Profesor Narici de la Universidad de Manchester, quien ya había realizado una intensa investigación con los PEMS I y II, el Doctor Zange del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), apoyado por el Doctor Scheider y el Doctor Abel del Instituto de Control Motriz y Técnicas del Movimiento de la DSHS, y el Profesor Maffulli del Colegio Universitario Keele de Medicina. El DLR también puso a disposición sus instalaciones de pruebas en Colonia (Köln Porz).

"Pude entrenar con PEMS durante 10 semanas. Esto mejoró la masa muscular de mi pierna, de modo que ya no tuve más problemas de colocación correcta de mi prótesis. Incluso cuando no estoy bien, la masa muscular de mi pierna sigue siendo la misma", dice Czyz.

Para su entrenamiento, el atleta usó un traje desarrollado por la italiana Grado Zero Espace, el cual utiliza una membrana con memoria de forma, basada en un polímero usado en aplicaciones espaciales como espuma para ruedas plegadizas en exploradores interplanetarios, así como para estructuras espaciales desplegables.

Czyz también espera ganar medallas en las pruebas de velocidad de 100 m y 200 m pero su prueba preferida es el salto largo. "Participar en los Juegos Olímpicos será un enorme desafío para mis nervios, ya que no es lo mismo que saltar en casa. En 2003 rompí la marca olímpica con un salto de 5,85 metros y con las piezas rediseñadas de mi prótesis, mis saltos han aumentado en 20 centímetros. Espero poder lograr una nueva marca olímpica en Atenas, superando los 6 metros".