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Aplicaciones médicas de la robótica: robots para la rehabilitación y prótesis
1:27:00 p. m. | 
Publicado por
Unknown
Robots para la rehabilitación, prótesis y robots asistenciales:
Problemas a los que se enfrenta la Tecnología de la Rehabilitación:
Los proyectos en Tecnología de la Rehabilitación tienen características propias que pueden hacer fracasar iniciativas que, siendo interesantes desde el punto de vista tecnológico, ignoran los aspectos de usuario. Los puntos que suelen generar las mayores dificultades son:
Robots asistenciales:
En la foto vemos el sistema Lokomat (UT Southwestern Medical Center en Dallas) enseñando a caminar de nuevo a un paciente con lesiones en la médula espinal.
El robot provee "adiestramiento para andar" enseñando a la médula espinal y cerebro del paciente, con información sensorial, a señalizar al cuerpo cómo volver a caminar. Un arnés sostiene el peso del cuerpo del paciente sobre una gran máquina caminadora. Las piernas y caderas son sujetadas con correas al exoesqueleto robótico de la máquina, la cual simula un movimiento fluido de caminar. Un computador registra las medidas precisas del movimiento y las traza en una gráfica, lo cual se muestra en tiempo real en un monitor cercano y permite a los pacientes y terapeutas llevar registro del progreso.
Durante tratamientos convencionales, los pacientes son sostenidos por un arnés sobre una máquina caminadora, pero el terapista debe mover las caderas y piernas del paciente manualmente. El procedimiento es extremadamente fatigador para el paciente y el terapista, y la parálisis espástica del paciente a menudo no puede ser superada para lograr el adiestramiento.
El robot no solo provee parámetros de entrenamiento específicos y consistentes y la potencia necesaria, sino también puede cuantificar las respuestas del paciente, dejando libre al terapeuta para hacer ajustes continuos en el robot y mejorar los pasos del paciente. Además observaciones apoyan la teoría de que el entrenamiento locomotor en la máquina caminadora conduce a la reorganización en la médula espinal y el cerebro.
Problemas a los que se enfrenta la Tecnología de la Rehabilitación:
Los proyectos en Tecnología de la Rehabilitación tienen características propias que pueden hacer fracasar iniciativas que, siendo interesantes desde el punto de vista tecnológico, ignoran los aspectos de usuario. Los puntos que suelen generar las mayores dificultades son:
- Detección de las necesidades de usuario. La aparición de determinados avances tecnológicos suele sugerir a los investigadores una serie de beneficios que las personas con discapacidad podrían sacar de su aplicación. Basándose en estas apreciaciones, en ocasiones se organizan costosos proyectos de investigación cuyos resultados son luego rechazados por los usuarios porque no satisfacen sus necesidades reales. Un proyecto en este área exige realizar un estudio previo de necesidades de usuario, usando una metodología de estudio y detección seria y rigurosa.
- Evaluación de los resultados. A menudo la evaluación de los dispositivos finales se realiza demasiado tarde, y al usuario no le queda más remedio que aceptarlos como son. Para evitarlo, los proyectos deben desarrollar prototipos intermedios para que sean evaluados por usuarios reales en una fase en la que sus críticas y sugerencias puedan ser incluidas en el diseño final.
- Aspectos éticos y sociales. El investigador no puede ser ajeno a las consecuencias éticas y a los efectos sociales de la solución tecnológica que propone. La tecnología "invasiva", los sistemas que coartan la libertad de decisión del usuario, los sistemas que monitorizan y vigilan sus movimientos, deben ser limitados a lo estrictamente necesario.
- Uso de tecnología económica. Las personas con discapacidad no suelen tener capacidad económica como para adquirir equipamiento muy sofisticado. Incluso en los países en que este tipo de ayudas recaen en los servicios de asistencia social, el precio máximo de los sistemas resultantes condiciona fuertemente el éxito de los proyectos.
- Uso de tecnología proporcionada al problema. La tecnología demasiado sofisticada es difícil de utilizar. Como regla básica, no deben "tecnificarse" aquellos problemas que pueden ser resueltos sin tecnología, o con dispositivos más sencillos.
Prótesis robotizadas:
Los robots desde sus inicios se han construido para realizar tareas hechas inicialmente de forma manual. Esta finalidad ha llevado a menudo a construirlos con una estructura antropomórfica, guardando cierta semejanza con el brazo humano. Todo ello hace que esta tecnología sea traspasable al campo de la rehabilitación de forma relativamente simple, concretamente para construir elementos prostéticos y ortéticos.
Un primer problema a resolver será el determinar cómo controlar dichos dispositivos mecánicos. Una forma de hacerlo es utilizar las propias señales mioeléctricas del usuario, las que genera el cerebro para activar los músculos.. Cuando la discapacidad se debe a que el cerebro no transmite dichas señales, debe recurrirse a otras formas de control, aprovechando la capacidad del usuario más adecuada según su movilidad remanente y habilidades personales.
Esquema de funcionamiento de una prótesis controlada por señales mioeléctricas
Aunque la historia de estos dispositivos cuenta ya con unos 30 años, su evolución no ha sido la que inicialmente podía preverse. Hay diversas razones que justifican este estancamiento. Por una parte la funcionalidad conseguible respecto al uso de brazos y manos sanos, debido no tan solo a las limitaciones mecánicas o de estrategias de control, sino también a las posibilidades del usuario a transmitir las órdenes adecuadas para producir los movimientos deseados. Por otra parte está la estética, normalmente en cierta contraposición a la efectividad funcional. El ruido producido por los motores que activan sus diferentes elementos articulados, constituyen un nuevo problema que puede limitar su uso en determinados entornos, o simplemente resultar excesivamente molesto para su uso normal. Finalmente hay que mencionar la necesidad de disponer de fuentes de energía para alimentar los motores, lo que implica para conseguir cierta autonomía, la utilización de baterías que deberá transportar el propio usuario en el entorno en que se mueva.
Todo ello ha motivado, en la búsqueda de un compromiso entre efectividad, estética y condiciones de operación, que se desarrollen soluciones de prótesis con prestaciones limitadas, pero manteniendo un mínimo de condiciones de estética y aporte de operatividad.
La figura muestra una mano en que se ha dado especial prioridad a su aspecto externo, realizando únicamente la operación de abrir-cerrar (con movimiento simultáneo de todos los dedos) que ha demostrado sin embargo ser de gran efectividad para un importante número de operaciones que el usuario podrá realizar gracias a ella.
Mano artificial:
Robots asistenciales:
Otro uso de robots en la rehabilitación es la alimentación de pacientes que ya no pueden usar sus manos.
Mucha gente con discapacidades utiliza robots como asistentes en actividades de la vida cotidiana, como alimentarse, afeitarse, cepillarse los dientes y rascarse. El MANUS es uno de los robots de rehabilitación multifuncionales más conocidos y utilizados y ha ayudado a personas con discapacidades desde hace muchos años. Los pacientes piensan que es útil, pero no de una manera suficiente para obtener un estilo de vida totalmente independiente: Se mueve demasiado lento, no es capaz de mover objetos pesados y el largo de su brazo a menudo no basta.
Uno de los alimentos más difíciles a suministrar por un robot es la pasta, debido a su forma, su flexibilidad y su tendencia a entrelazar. Han investigado un robot, el 5DOF, que alimenta pasta japonesa a un cuadripléjico. Este no tiene sensores ópticos y está usado para alimentar pasta con tenedor. Se controla con las órdenes siguientes: “coge la pasta del cuenco”, “dame la pasta” y “pon la pasta en el cuenco”. Se utiliza un cuenco de forma cónica que no está fijo en la mesa porque la pasta se centra en el fondo aun cuando queda poca, y así es más fácil cogerla.
También han investigado los efectos psicológicos a los pacientes por la alimentación por un robot. Todas las personas que participaron en el experimento dijeron que se sentían bastante incomodos al estar alimentados por un robot, más a causa del movimiento cerca de su cara que a la rapidez del movimiento.
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