Un exoesqueleto para parapléjicos
Una lesión de la médula espinal (LME) puede provocar paraplejia, es decir, la pérdida de movimiento en la parte inferior del cuerpo. Recientes trabajos de investigación para tratar las LME y restablecer un movimiento parcial han propiciado el desarrollo de exoesqueletos asistenciales. Teniendo en consideración que el reclutamiento activo del sistema neuromuscular en pacientes con LME puede fomentar la recuperación motriz, los exoesqueletos deben ser sensibles al usuario y al entorno. El proyecto Symbitron, financiado con fondos europeos, era una iniciativa de cuatro años que tenía por objeto desarrollar un exoesqueleto seguro, bioinspirado, personalizado y vestible. «Nuestro principal objetivo era que los pacientes con LME pudiesen caminar sin asistencia adicional, complementando la función motriz que aún conservan», explica el profesor Herman van der Kooij, coordinador del proyecto. Un diseño centrado en el paciente El exoesqueleto Symbitron se basó en una solución totalmente personalizada que complementa las capacidades exclusivas que cada paciente conserva. El diseño era único, ya que replicaba las funciones fisiológicas neuromusculares al tiempo que integraba las funciones residuales humanas a la perfección. Los investigadores utilizaron modelos dinámicos de los músculos de las extremidades inferiores para asistir los pasos de los sujetos con LME recreando el comportamiento humano mediante cinemática de articulaciones, mediciones cinéticas y activaciones musculares. Los modelos se basaron en datos clínicos obtenidos de sujetos sanos y pacientes con LME. El exoesqueleto generado requería muy pocas aportaciones de los ángulos de las articulaciones, la postura y la detección de balanceo para simular un paseo a diferentes velocidades y en diferentes terrenos. Asimismo, mostró robustez ante alteraciones y perturbaciones ambientales. Junto con una amplia optimización del diseño y del control, se hizo especial hincapié en la interacción hombre-máquina, simbiótica y bidireccional, de los exoesqueletos vestibles. El exoesqueleto modular puede modificarse para adaptarse al tamaño y a las capacidades de diferentes sujetos utilizando diferentes configuraciones, a saber: solo soporte de tobillo, soporte de tobillo y rodilla, o soporte de tobillo, rodilla y cadera. También es posible dar soporte solo a una pierna o a las dos. Además, el «software» correspondiente reconoce automáticamente la modularidad electrónica y mecánica a fin de adaptar el rendimiento a las necesidades específicas del usuario. Impacto clínico Para ofrecer una prueba de concepto clínica para la seguridad y la funcionalidad del sistema, el consorcio de Symbitron desarrolló un entorno de entrenamiento y protocolos de entrenamiento para pacientes con LME y médicos. El proyecto requirió la colaboración de sujetos con LME incompleta, que solo necesitaban soporte en el tobillo o en el tobillo y la rodilla, y sujetos con LME completa, que necesitaban un soporte total en ambas piernas. «Las pruebas clínicas mostraron que el “hardware” y el “software” podían ajustarse a las características concretas de estos sujetos, lo que demuestra la viabilidad de nuestro enfoque único», resalta el profesor van der Kooij. Lo que es aún más importante, los controladores bioinspirados permitieron crear patrones variables de pasos relativos a la velocidad y a la longitud de los pasos, en comparación con los enfoques convencionales. Los resultados fueron muy prometedores: todos los sujetos con LME incompleta mejoraron su velocidad o el equilibrio al caminar durante el entrenamiento, y dos sujetos con LME completa volvieron a andar. En algunos casos, el efecto de la rehabilitación se observó tras el entrenamiento con dispositivos Symbitron, incluso cuando el sujeto no había usado el dispositivo. Los análisis psicométricos también validaron la satisfacción del paciente y su motivación para seguir mejorando. El profesor van der Kooij tiene la esperanza de que «aunque los resultados clínicos aún son preliminares, parece que el entrenamiento con dispositivos Symbitron mejora el movimiento de los sujetos que todavía conservan algunas funciones». Esto sugiere que el soporte ofrecido por el enfoque de Symbitron podría ir más allá de los sujetos con LME, por ejemplo, para la rehabilitación de supervivientes de accidentes cerebrovasculares.
Palabras clave
Symbitron, lesión de la médula espinal (LME), exoesqueleto, rehabilitación, controlador