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Exoesqueletos personales para parapléjicos
Los exoesqueletos, máquinas motorizadas y portátiles que pueden ayudar a los movimientos de una persona, se han limitado en gran medida a las películas o al uso militar, pero los avances recientes podrían llevar pronto los dispositivos a los hogares de las personas con parálisis.
Pasos asistidos: Un paciente con parálisis se pone de pie con la ayuda del exoesqueleto de Berkeley. El exoesqueleto mueve las caderas y las rodillas del paciente para imitar un andar natural.
Hasta ahora, los exoesqueletos se han utilizado para aumentar la fuerza de los soldados o para ayudar a los pacientes hospitalizados con un derrame cerebral a volver a aprender a caminar. Ahora, investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han demostrado un exoesqueleto que es portátil y permite a los parapléjicos caminar con un paso relativamente natural con un entrenamiento mínimo. Eso podría ser una mejora para las personas con lesiones en la médula espinal que pasan mucho tiempo en sillas de ruedas, lo que puede causar llagas o deterioro de los huesos.
Los exoesqueletos médicos existentes para pacientes que han perdido la función en sus extremidades inferiores no han sido equipados con fuentes de energía o han sido diseñados para su uso atado en instalaciones de rehabilitación, para corregir y acondicionar la marcha del paciente.
Por el contrario, el exoesqueleto de Berkeley combina la libertad de no estar atado con un paso natural, dice Katherine Strausser, candidata a doctorado y una de las investigadoras principales del proyecto Berkeley. La semana pasada, en la Conferencia de Control y Sistema Dinámico de ASME de 2010 en Cambridge, Massachusetts, Strausser presentó los resultados experimentales de cuatro parapléjicos que usaron el exoesqueleto.
Otros exoesqueletos móviles, como los desarrollados por empresas como Rex Bionics o Cyberdene, no intentan emular un paso natural, dice Strausser. Debido a que caminar es un movimiento dinámico que esencialmente se inclina hacia adelante, dice Strausser, muchos diseños optan por caminar arrastrando los pies en lugar de un paso natural, porque es más seguro y mucho más fácil. Sin embargo, emular una marcha natural imita la eficiencia de la marcha natural y no tensiona las caderas, dice Strausser.
El dispositivo Berkeley, que alberga una computadora y una batería, se sujeta a la espalda del usuario como una mochila y puede funcionar de seis a ocho horas con una sola carga. Las bombas impulsan el fluido hidráulico para mover la cadera y las rodillas al mismo tiempo, de modo que la cadera se balancea en un escalón cuando se dobla una rodilla. El dispositivo planifica las trayectorias de la marcha en función de los datos (acerca de los ángulos de las extremidades, la flexión de las rodillas y el espacio libre de los dedos de los pies) recopilados a partir de los pasos naturales de las personas. Los sensores de presión en cada talón y pie aseguran que ambos pies no abandonen el suelo al mismo tiempo.
El programa de Berkeley tuvo éxito. Los cuatro parapléjicos descritos en la charla de Strausser, tres de los cuales habían estado en sillas de ruedas durante años, pudieron caminar con el dispositivo después de solo dos horas de entrenamiento. Es muy fácil entrar, dice Strausser. Mueve la pierna exactamente como lo haría con su marcha normal. Para comenzar un paso, el exoesqueleto requiere que el usuario presione un botón en un control remoto; el equipo está trabajando en una interfaz más intuitiva.
Al diseñar el exoesqueleto médico, que utiliza partes de dos exoesqueletos militares, el equipo necesitaba controladores y un diseño que tomara en cuenta la falta de fuerza del usuario. Mientras que los exoesqueletos militares funcionan con el movimiento de un soldado para agregar fuerza, los exoesqueletos médicos hacen lo contrario, luchan contra pasos incorrectos o realizan el paso, explica Strausser. El mayor problema es mantener a una persona en el 'exo' de forma segura, dice. Después de las pruebas de campo en la Universidad de Virginia Laboratorio de análisis de movimiento clínico y rendimiento motor el año pasado, el grupo desarrolló un diseño patentado que evita que los usuarios se salgan del exoesqueleto y distribuya el peso de la máquina de 80 libras. El grupo planea hacer el dispositivo más liviano y hacer una versión de bajo costo que los pacientes puedan usar en sus hogares. (El grupo de investigación está afiliado a una empresa, Berkeley Bionics, que planea comenzar a vender una forma de la tecnología).
En general, creo que es un dispositivo muy bueno, dice Panagiotis Artemiadis, un investigador del MIT que escuchó la charla de Strausser. Está desarrollando un exoesqueleto llamado MIT-SkyWalker que ayuda a los pacientes con accidente cerebrovascular a practicar caminar en una máquina que se asemeja a una cinta de correr. Él dice que puede imaginarse el dispositivo de Berkeley siendo utilizado por los pacientes en sus hogares, particularmente si los investigadores reducen el peso.
Otros exoesqueletos móviles para ayudar a las personas paralizadas recién están comenzando a llegar al mercado. Empresa alemana Argo Medical Technologies lanzará su primer producto, un exoesqueleto de 100.000 euros destinado a su uso en centros de rehabilitación, en octubre. La compañía planea lanzar una versión doméstica poco después por aproximadamente la mitad del precio. A diferencia del exoesqueleto de Berkeley, este, denominado ReWalk, le toma al usuario algunas semanas aprender. Es como obtener una licencia de conducir, dice John Frijters, vicepresidente de desarrollo comercial de Argo. ReWalk es personalizable, capaz de adaptar la sensibilidad de los sensores, la longitud del paso y la zancada dependiendo de cómo se sienta el usuario. Pesa alrededor de 45 libras y funciona de ocho a 10 horas con una carga, según Frijters.
Si bien ReWalk aún no tiene datos para compartir sobre las ventajas de usar exoesqueletos, docenas de pacientes han probado ReWalk y todos disfrutan del beneficio de estar activos, dice Frijters. Tienen la oportunidad de levantarse de la silla de ruedas y volver a caminar. Es muy emotivo.