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Robo-Rehab en casa
Cuando una persona sufre un derrame cerebral, la interrupción del flujo sanguíneo al cerebro puede provocar una pérdida duradera de la función de las extremidades. La fisioterapia persistente puede mejorar el control motor al fortalecer las conexiones entre la extremidad y el cerebro. Ahora, un grupo de la Northeastern University ha desarrollado varios dispositivos robóticos portátiles que pueden ayudar en el proceso de rehabilitación; a diferencia de otros dispositivos de rehabilitación, estos también pueden permitir que los pacientes continúen la terapia en casa.
Flexión de rodilla: Esta versión del dispositivo de rodilla AKROD de Northeastern University fue diseñada para ayudar al paciente a recuperar la función motora después de un accidente cerebrovascular.
El accidente cerebrovascular es la principal causa de discapacidad en los Estados Unidos; más de dos tercios de los supervivientes de un accidente cerebrovascular quedan con una discapacidad, según el Asociación Nacional de Accidentes Cerebrovasculares . La fisioterapia repetitiva que aplica fuerza a una extremidad afectada puede estimular las señales motoras para llegar al cerebro y construir nuevas vías de control. Estos ejercicios pueden ayudar no solo a las personas que se recuperan de un accidente cerebrovascular, sino también a quienes padecen otras afecciones, como parálisis cerebral o enfermedades degenerativas de los músculos.
Está bien entendido que cuanto más lo haga, mejor obtendrá, dice Tariq Rahman , director del Centro de Investigación y Desarrollo Ortopédico de la Fundación Nemours y profesor asociado de la Universidad de Drexel.
Tradicionalmente, los fisioterapeutas aplican fuerza a una extremidad manualmente: un grupo de terapeutas, por ejemplo, ayudará a un paciente a caminar en una cinta rodante moviendo las piernas y estabilizando al paciente. En las últimas décadas, muchos investigadores han buscado en la robótica dispositivos que proporcionen fuerzas a las piernas, brazos, manos o pelvis de un paciente. Los investigadores esperan que estos dispositivos creen un movimiento más suave, reaccionen con mayor precisión a las mejoras del paciente, midan el progreso con mayor precisión y permitan una recuperación más cómoda y eficaz. Varios dispositivos de rehabilitación actualmente en uso, como el de Rocomo Lokomat máquina o la Universidad de Twente lopes , fueron diseñados para ayudar a las personas a caminar mejor, pero estos sistemas tienden a ser voluminosos y costosos.
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Vea otros dispositivos robóticos de rehabilitación en los que está trabajando el laboratorio.
Observe el dispositivo robótico de rehabilitación de manos en acción.
Los investigadores de Northeastern han desarrollado dispositivos para la rodilla, la muñeca, la pelvis y el tobillo que, según dicen, son portátiles y lo suficientemente baratos como para alquilarlos en pequeños centros médicos o de rehabilitación, y potencialmente incluso en pacientes individuales. El equipo mantuvo los dispositivos pequeños mediante el uso de una sustancia llamada fluido electrorreológico, que se vuelve más pegajoso cuando se aplica una corriente eléctrica, creando así una fuerza resistiva más fuerte en el dispositivo. El fluido contiene partículas que forman cadenas cuando se aplica electricidad, convirtiendo el líquido en más gel en unos pocos milisegundos.
Con este fluido, podemos reducir el tamaño de los componentes mecánicos, como el freno, dice Constantinos Mavroidis , profesor y director del Laboratorio de Mecatrónica Biomédica en Northeastern. El grupo también dice que ha reducido el tamaño del motor al menos a la mitad en comparación con los motores típicos. Además del tamaño más pequeño y el peso reducido, los motores basados en fluidos también brindan un movimiento más suave, dice Mavroidis. Tienes la sensación de que no es realmente un dispositivo mecánico, sino un resorte blando.
Rahman dice que el trabajo del noreste parece prometedor. Siempre buscamos hacer [dispositivos] más baratos, más livianos, más pequeños e invisibles. Todo esto va en la dirección correcta, dice Rahman, quien desarrolla dispositivos robóticos de rehabilitación para niños con trastornos musculares en el Hospital Infantil Alfred DuPont. La mayoría de los dispositivos de rehabilitación que ve Rahman son grandes y difíciles de manejar y, por lo tanto, no son prácticos para que los pacientes los usen en el hogar.
Pinza lisa: Este dispositivo robótico de rehabilitación de manos utiliza un fluido que altera la resistencia del dispositivo cuando se aplica una corriente eléctrica.
La segunda versión de Northeastern de un dispositivo ortopédico de rehabilitación activa de rodilla, denominado AKROD , utiliza fluido electrorreológico para crear un freno en el dispositivo. AKROD consta de dos tirantes circulares livianos por encima y dos por debajo de la rodilla, con el freno líquido que genera energía, que contiene engranajes y sensores, descansando junto a la rodilla.
Un próximo número de la Transacciones IEEE sobre mecatrónica informa sobre las pruebas del dispositivo realizadas por el equipo de Northeastern en nueve pacientes sanos. Los sujetos se sometieron a ejercicios de brazada estándar y también utilizaron AKROD. Los investigadores encontraron que AKROD ayudó a los sujetos a lograr resultados comparables a un sistema de rehabilitación comercial más grande llamado Biodex System 3, que consiste en una silla, un aparato ortopédico y un sistema informático especialmente hechos.
Una versión más reciente del AKROD de Northeastern utiliza un sistema basado en engranajes inspirado en la NASA en lugar del fluido especial. La transmisión por cojinete de engranajes permite que el sistema levante la pierna del paciente para caminar correctamente, en lugar de simplemente aplicar fuerza resistiva. El dispositivo sigue siendo relativamente pequeño y ligero, debido a un diseño compacto de caja de cambios. El dispositivo actúa como si tuviera un resorte virtual, dicen los investigadores, usando una fuerza cuidadosa para empujar al paciente a la posición correcta.
El equipo de Northeastern también ha probado un dispositivo de rehabilitación para la mano que está hecho de un mango de agarre conectado a sensores y engranajes. El dispositivo es accionado por dos actuadores con el fluido electrorreológico, que aumenta o disminuye su resistencia a medida que el paciente usa el mango para navegar a través de un laberinto de videojuegos. El dispositivo ejercita no solo los músculos de la mano, sino también los del antebrazo, y registra la fuerza y la posición de la mano del paciente. Los investigadores también crearon una versión que se puede usar en una resonancia magnética para obtener imágenes del cerebro mientras un paciente se somete a los ejercicios manuales. Esto podría permitir que un médico vea el efecto del ejercicio en el cerebro de un paciente, según Mavroidis.
Estamos muy interesados en esta tecnología porque permite a los pacientes realizar repeticiones de ciertos tipos de movimientos, dice Paolo Bonato , Profesor asistente de la Escuela de Medicina de Harvard y director del Laboratorio de Análisis de Movimiento en el Hospital de rehabilitación de Spaulding . Bonato colabora con Mavroidis para probar los dispositivos con pacientes en el hospital. Actualmente están probando un pequeño número de pacientes con los dispositivos AKROD, pélvicos y manuales, dice Mavroidis.
Podemos imaginar un tipo de aplicación de atención domiciliaria en la que el paciente utilice estos dispositivos en el hogar o en la comunidad, dice Bonato.
Los dispositivos aún deben pasar por ensayos clínicos antes de que puedan estar disponibles para el público.