Un exoesqueleto para mover la mano

Tres de cada cuatro ictus se producen en los territorios bañados por la arteria cerebral media y como consecuencia la movilidad del brazo y de la mano se ve afectada en la mayoría de los casos. Tras salvar la vida, todavía queda una vida para la recuperación. Los pasos son cortos y el cerebro tiene que aprender lo que hacía la parte afectada. No es fácil, pero la discapacidad puede ser temporal. Todo depende del grado y de la implicación del paciente. Con el objetivo de recuperar la funcionalidad de la mano el grupo de Robótica Médica del Instituto de las Tecnologías Avanzadas de la Producción (ITAP) de la Universidad de Valladolid (UVA) y la empresa salmantina CyL I más D Informática, trabajan juntos en el diseño de un dispositivo robótico para terapias de rehabilitación de la mano, destinado a personas con discapacidad neuromotora.

Se trata de un dispositivo robótico tipo exoesqueleto de mano capaz de proporcionar ayuda en modo «activo-asistivo». Es decir, el sistema de control del exoesqueleto mide las señales electromiográficas de los músculos del antebrazo del paciente –señales eléctricas producidas por los músculos durante el proceso de contracción y relajación– y mide la fuerza que hace el paciente durante la realización de la terapia de rehabilitación, para determinar la fuerza asistida que el exoesqueleto debe proporcionar al paciente en cada instante, para lograr que éste pueda realizar la terapia.

Respecto a la tecnología utilizada en el exoesqueleto, ésta integra los sensores de fuerza con la medición de las señales electromiográficas del antebrazo del paciente. El control háptico integrado en el exoesqueleto determina la ayuda que necesita el paciente en cada instante de realización de la terapia de rehabilitación. Las terapias de rehabilitación, que el paciente realiza mediante sesiones de 25-30 minutos, deben ser muy motivadoras para el paciente, para lograr que éste se implique en la realización de la misma. Para ello es necesario desarrollar entornos gráficos amigables, complementados con estímulos sonoros y estrategias de puntuación basadas en objetivos alcanzados.

Otra novedad, detalla Juan Carlos Fraile, director del equipo de la UVA, es que el exoesqueleto es «ligero y fácilmente transportable». El prototipo actual pesa entre 350 y 400 gramos y se podría utilizar en hospitales, centros de rehabilitación, incluso en el propio domicilio del paciente, si fuese necesario. Y, sobre todo, es «económico». Aunque aún no conocen el precio final, se aleja bastante del coste de los dispositivos de rehabilitación que se están utilizando en la actualidad, para ayudar a las personas que han perdido la movilidad de la mano como consecuencia de un accidente cerebrovascular. «Hay dispositivos de rehabilitación que pueden llegar a costar alrededor de 40.000 euros y deben estar ubicados en un lugar concreto».

Fraile tiene muy claras las ventajas del dispositivo: «control activo-asistivo, transportable y económico». Una de sus mayores preocupaciones es la ergonomía. La cuestión, recuerda, es que este exoesqueleto no sustituye a la mano, sino que ayuda al paciente con discapacidad neuromotora a realizar los movimientos de apertura y cierre de la mano, con el objetivo de que estas personas con discapacidad puedan mejorar la funcionalidad de mano, para poder realizar actividades de la vida diaria (coger y dejar un objeto).

En este sentido, el profesor de la Universidad de Valladolid comenta que las personas que han sufrido un ictus pasan por diferentes etapas en su recuperación. En una primera etapa el objetivo es lograr que el paciente pueda realizar con su mano la función de «pinza gruesa» en la que agarra un objeto con los cinco dedos: utiliza el pulgar, por un lado, y los otros cuatro dedos, por otro, a modo de pinza. Cuando esa fase está superada, el siguiente reto es la «pinza fina». En este movimiento sólo se necesitan dos dedos: el pulgar y el índice.

Para el diseño de las terapias han contado con una inestimable colaboración en el ámbito médico asistencial: el servicio de rehabilitación del Hospital Clínico Universitario de Valladolid y el centro de rehabilitación Club de los Leones Cruz del Sur de Chile. Ellos les han proporcionado la información sobre qué es lo que necesitan y cómo lo necesitan. Una visión médica y asistencial que ha dejado huella en el planteamiento de las terapias, pero que quieren que se aplique también en otras partes del proyecto.

En esta línea, avanza que en los próximos meses se realizarán pruebas con el prototipo de exoesqueleto de mano en personas sanas para validar la funcionalidad, la seguridad y la ergonomía del equipo. Posteriormente, se plantea realizar una selección de pacientes con el objetivo de realizar pruebas con personas que han sufrido un accidente de estas características. Eso sí, señala, la población de pacientes seleccionada tendría que tener una sintomatología parecida, para que los resultados que se obtengan permitan extraer información útil para el diseño de la versión final del sistema.

Juan Carlos Fraile recuerda que la idea de embarcarse en el desarrollo de este equipo surgió como resultado de «un cúmulo de varias experiencias en el ámbito de la robótica de rehabilitación», que habían tenido con anterioridad. «Nos encontramos con dispositivos muy voluminosos y bastante caros», subraya el director del grupo de Robótica Médica del ITAP. Así se pusieron manos a la obra junto con la empresa salmantina, para hacer realidad este robot que hará posible que el paciente no tenga que realizar pesados desplazamientos hasta un centro de rehabilitación para tratarse. Además, el médico rehabilitador o el fisioterapeuta podrá gestionar y supervisar en modo remoto la realización de las sesiones de terapia, ya que toda la información relevante se almacena y está accesible en la nube.

Financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), el exoesqueleto está destinado principalmente a pacientes que tienen una discapacidad que en el ámbito médico se denomina neuromotora. «Como consecuencia de un ictus, una parte del área cerebral queda dañada. La neuroplasticidad del cerebro permite a las neuronas regenerarse y formar nuevas conexiones sinápticas.

El objetivo de nuestro exoesqueleto de mano es contribuir, mediante terapias activas de rehabilitación, a la mejora del área cerebral dañada, para que el paciente pueda realizar de nuevo los movimientos de apertura y cierre de la mano», explica.

El dispositivo robótico tiene que estar listo a finales del próximo año, que es cuando finaliza el proyecto que arrancó el 1 de enero de 2017. Están muy esperanzados e ilusionados, ya que, según asegura, van a cubrir «un nicho de mercado» que ahora mismo está vacío.

El pasado 26 de septiembre este prototipo de exoesqueleto de mano representó a la Universidad de Valladolid en el primer Foro Transfronterizo de Tecnologías Universitarias ‘Espacio T3’. Este evento se enmarca dentro del proyecto ‘Espacio T3’ para potenciar la creación de empleo de calidad y el crecimiento sostenible del norte de Portugal y Castilla y León.