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viernes, 9 de enero de 2009

Robótica y discapacidad. Rehabilitación con robots y robótica asistencial.


Estas son las diapositivas de la sesión sobre robótica y discapacidad para el Hospital Nacional de Parapléjicos.


La preparé desde la Unidad de Biomecánica y Ayudas Técnicas del Hospital Nacional de Parapléjicos. En la diapositiva se ven una foto aérea del hospital antes de comenzar las obras de ampliación, una imagen del sistema de captación de presiones, una imagen del sistema para captar fuerzas durante la propulsión de la silla de ruedas, otra del robot ASIBOT dando de beber a uno de sus creadores (en la unidad se hizo un estudio de aceptación y evaluación por los usuarios), otra del modelo de extremidades inferiores para estudio de la marcha humana y otra del robot LOKOMAT.
En la sesión traté de responder a la pregunta: ¿Cómo puede la robótica ayudar a las personas con discapacidad.
Además de pensar hice una búsqueda en internet de manera informal utilizando Google. Simplemente busqué en inglés y en español rehabilitación, robot, robótica, discapacidad y las mismas palabras agrupadas de dos en dos.
Muchas de las cosas que encontré ya las he ido colgando en este blog, en el grupo de Facebook "Médicos rehabilitadores españoles" y en el foro de la página web de la SERMEF.
La mayor parte de las imágenes y vídeos vienen de blogs como medGadget, Xataca y ScienceDayily y otros.
La subscripción mediante RSS fué especialmente útil.Además completé y cotejé los datos informales que obtuve de esta manera en Pub Med y utilizando My NCBI recibí (y sigo recibiendo) informacion sobre todos los artículos publicados sobre el tema desde 2007 hasta hoy.
Esta forma de búsqueda de la información está muy relacinada con la MEDICINA 2.0, podemos decir que hice una búsqueda por niveles o capas, desde un nivel de divulgación a otro más científico.
Una de las primeras conclusines a nivel personal que saqué de esta búsqueda es que la rehabilitación pese a los años transcurridos apenas ha cambiado. Sin embargo otras especialidades han tenido muchísimas innovaviones y las tienen todos los años.
Las dos imágenes muestran una rehabilitación detenida en el tiempo. Con pocas variaciones durante 30 años. De hecho las dos fotos son la misma pero pocos detalles nos dicen que no se trata de 1978.

Sí, la era digital ha llegado a rehabilitación y jocosamente muestro esta fotografía de un cronómetro digital sujeto con espadadrapo. Si esto es todo lo que nos puede ofrecer la tecnología para mejorar la rehabiitación ¿qué podemos esperar? ¿Tal vez espadadrapo de colores? No solo de NeuroTaping vive el fisioterapeuta moderno.
Es posible mejorar. En la imagen a la izquierda un sistema de rentrenamiento de la marcha en suspensión sobre tapiz rodante de fabricación casera con un arnés de obra y un tapiz deportivo sujeto con una estructura fabricada por mantenimiento. A la derecha un sistema comercial de terapia en suspensión con tapiz rodante, en medio el Lokomat y debajo el Lokomat pediátrico. Cuando Gery Colomo y otros miembros fundadores de HOCOMA presentaron por primera vez la idea del Lokomat les felicitaron pero no les apoyaraon: "Es un buen trabajo chicos pero no estamos interesados, no hay dinero en rehabilitación".
Con esto llegamos a el tema más espinoso. Hay inovaciones que necesitan dinero. Pero tambíen se necesitan ideas. Y las buenas ideas que funcionan pueden acabar por conseguir el dinero.


Sobre las ideas y la innovación hay tres frases que merece la pena recordar:
La primera la dijo Lord Kelvin, que no era ningún tonto hace 114 años, "máquinas voladoras más pesadas que el aire es imposible".
La segunda la dijo hace 110 el comisionado de pantentes de los EEUU al pedirle a presidente que aboliera su oficina (oficina de patentes), "todo lo que puede ser inventado ha sido inventado".
La tercera la dijo el presidente de IBM hace 65 años, "creo que hay un campo de mercado para alrededor de 5 computadoras".
Esto nos lleva a la primera ley sobre el desarrollo de la tecnología: "Cuando un refutado y distinguido científico dice que algo es posible seguramente acierta, cuando dice que algo es imposible probablemente se equivocará". Por eso si no quieres que te recuerden como a ellos y como al hombre que dijo a los Beatles que su música no tenía futuro: piensa cuanto tiempo queda por delante para demostrar que te equivocas. Empieza a creerlo, la robótica puede ayudar a las personas con discapacidad, puede mejorar la rehabilitación, y ha empezado a hacerlo ya.

Sin embaro para que este progreso de la rehabilitación y de las posibilidades de las personas con discapacidad tiene que suceder algo imprescindible y es que clínicos y tecnólogos (médicos e ingenieros entre otros) tenemos que colaborar. Esta colaboración ya ha sido muy fructífera en el pasado con logros como los rayos X, el TAC, la RMN o los aparatos de radioterapia, laparoscopia y demás material quirúrgico, el láser médico y otros.
El campo en el que se gesta esta colaboración es la ingeniería biomédica, una especialidad que clama por el reconomiento que se merece. Aquí publicidad el Master en ingeniería biomedica de la Universidad Politécnica de Valencia, que tiene una especialización en biomecánica y tecnología de la rehabilitacion.
Por el bien de esta disciplina y del progreso del que hablo es necesario un lenguaje común y una formación para los especialistas acorde con los desarrollos tecnológicos que se plantean.
Por eso la organización del saber en parcelas cerradas y disciplinas aisladas no es útil sino una barrera. La química no es más que una parte de la física, la química orgánica es una parte de la biología ya así tenemos la fisicoquímica fisiológica.
Por un lado hay una especialización y por otro la clamante necesidad de equipos "plurimultidisciplinares". La rama de sanidad y la rama de ingenirías están tan separadas en lo académico que es difícil el reencuentro si atendemos a estructuras jerárquicas de universidades, ministerios y otros.

En el propio saber esto crea dificultades de comunicación. Asi nosotros definimos el movimiento con términos anatómicos y decimos pronosupinación donde un ingeniero hablaría de Roll, al menos a la hora de explicar el movimiento de un robot.
Por todo esto para el progreso es necesario que los clinicos conozca las posibilidades tecnológicas y puedan plantear los problemas en un lenguaje científico y técnico. Los tecnólogos deben conocer los problemas para poder idear las soluciones. Juntos tecnólogos y clínicos deben seleccionar y mejorar las ideas para esas solucines y desarrollarlas en equipo.

De lo contrario podemos caer en errores graves. Por ejemplo un ingeniero puede pensar que lo que hace puede tener una aplicación para personas con discapacidad que no es real, o incluso se puede buscar esta aplicación no realista para justificar un presupuesto dentro de una universidad. Nada despierta más lástima que un niño con discapacidad a la hora de pedir un presupuesto. Por otro lado un médico puede pensar que todo eso de investigación y desarrollo no tiene nada que ver con él ya que sus problemas son del día a día en una consulta, no de planificación de soluciones para el futuro.
Así pues hay que animar a ambos grupos a hacer cosas que nunca se han hecho ya que queremos lograr cosas que nunca se han logrado. Para conseguir lo imposible hay que aventurárse en lo desconocido. Esta es la segunda ley del desarrollo tecnológico. Si haces lo que siempre se ha hecho nunca llegarás más lejos de lo que siempre se ha llegado, segirás a atrapado en la foto de rehabilitación 1978.
Hay que tener en cuenta que la tecnología de hoy nos parecía magia ayer. La tecnología de mañana presumiblemente hoy nos parece magia. Toda tecnología lo sufiecientemente avanzada es indistinguible de la magia. Esto es así porque no comprendemos ni podemos comprender cómo funciona todo. Simplemente asumimos que los telefonos móviles funcionan porque los usamos a diario, pero el concepto de teléfono móvil era tan solo una realidad en la mente de algunos ingenieros hace 30 años. Salvo que la crisis nos lleve a una catástrofe total o a una segunda Edad Media el futuro de toda sociedad es mejorar e innovar o estancarse y caer finalmente. Esta es la segunda ley del progreso tecnológico: cualquier tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguieble de la magia. En parte la especialización a la que nos obliga la amplitud del saber y la brevedad de nuestra vida y limitaciones para el aprendizaje nos lleva a esto. Un genetista no tiene por qué saber nada sobre astronomia ni un psicólogo sobre fisica cuántica.
Así tengo que decir que me interesa el futuro, porque espero pasar en él el resto de mi vida. Esto incluye mi vida profesional. Si trabajo durante los próximos 35 años espero ver novedades para no seguir en la foto: rehabilitación 1978-2008-2038 con cambios excasos.
Sobre tecnología para medicina hay que empezar por recordar a Laenec, en inventor del estetoscopio. Hoy es un símbolo del médico, pero en su época tuvo sus detractores. Muchos colegas pensaban que el instrumento se interponía entre ellos y sus pacientes limitando la relación personal base del diagnóstico y tratamiento médicos. Tambíen hay que recordar que las primeras personas que llevaron gafas en nuestro país (o anteojos) fueron torturadas por la inquisición (eran cosas de judíos).
Cualquier instrumento para usos médicos o como ayuda para personas con discapacidad tendrá una fuerte oposición hasta que demuestre rotúndamente su eficacia o sus detractores acaben por morir.
En la historia dela rehabilitación ya hay ejemplos de personas que a través de la ingeniería ya trataron de encontrar soluciones para problemas de las personas con discapacidad que la medicina no podía resolver. Gabriel Bidou fúe uno dellos. Director del Centro de Recuperación Funcional de los Hospitales de París y Miembro de la Sociedad de Ingenieros de Francia, Bidou inventó algunas cosas que inspirarán más tarde instrumentos muy útiles e intereantes para nosotros.








En esta foto vemos algunas de ellas: el energámetro registrador, la musculatura artificial y el artrmotor general. Así tenemos máquinas para el diagnóstico, máquinas para el tratamiento y ayudas técnicas para la marcha por ejemplo.
Volviendo a la pregunta, ¿Cómo puede la robótica ayudar a las personas con discapacidad?.
Vemos que las personas con discapacidad siguen teniendo en parte los mismos problemas sin resolver desde hace siglos. En concreto por ejemplo muchas personas con discapacidad física tienen problemas o no pueden andar, coger cosas o hacer otras actividades básicas de la vida diaria como comer y asearse.

Frente a esos problemas seguimos compartiendo ideas para solucionarlos con nuestros predecesores pero tenemos más posibilidades, más rescursos, conocimiento y experiencia.
Así podemos idear sistemas de rehabilitación más efectivos para mejorar la fuerza y la coordinación del movimiento por ejemplo, o aparatos que ayuden a hacer las cosas a las personas con limitaciones concretas. Podemos fabricar máquinas que sustituyen a partes del cuerpo o que corrigen posiciones del cuerpo para hacer que pueda desarrollar una función, por ejmeplo.
La robótica tiene ideas nuevas que aportar a todas estas soluciones.

Voy a desarrrollar el tema basándome en 5 puntos. El primero son las interfaces entre el hombre y la máquina o entre el cerebro y la máquina. (Human Machine Interfaces y Brain Machine Interfaces). Todas las máquinas y herramientas tienen una interfaz de manejo. La interfaz es la comunicación entre dos sistemas. Así entre un jinete y su montura hay una interfaz que son las riendas.
Para unir una máquina como un robot con un ser humano hay que tener en cuenta las cosas en común y las diferencias entre uno y otro. Así un humano de carne y hueso es un sistema controlado por el cerebro a través de los nervios y un robot es un sistema hecho de motores eléctricos o actuadores hidráulicos controlado a través de cables o señales electromagnéticas por un ordenador. Así podemos tener prótesis "robóticas" (mecatrónicas) controladas por un cerebro humano o órganos hunanos de carne controlados desde un ordenador como por ejemplo sucede con un marcapasos diafragmático o una electroestimulación fucinonal como Free Hand o ParaStep.

Para comunicar estos dos sistemas hay que recoger señaes que son información en forma por ejemplo de actividad eléctrica del músculo para convertirlso en impulsos electricos que controlen a la máquina. Es decir, la interfaz hace de traductor entre el humano y la máquina para transmitirle la volulntad del usuario. De la misma manera la interfaz tiene que traducir las órdenes enviadas por la máquina en impulsos nerviosos que controlen órganos humanos.
Si en algún momento hay una interrupción o un deterioro de alguna parte del humano se podría sustituir esa parte por una máquina. Así un nervio secciónado podría puentearse por un sistema que recogiera la información por encima de la zona lesionada y la llevase hasta el órgano efector.


En esta diapositiva pueden verse algunos ejemplos. Arriba a la izquierda David, un chico tetraplejico al que le implantaron un chip en corteza cerebral motora que recogía las señales de estas neuronas. De esta forma podía mover un puntero en la pantalla del ordenador con solo pensarlo. La idea es que através de un ordenador y con solo pensarlo David pudiera manejar su silla eléctrica, que obecería a su voluntad como si se tratase de telekinesis. Tabién hubiera podido controlar todo tipo de aparatos eléctricos conectados a su ordenador.
Arriba a la derecha dos de las empresas que comercializarán lectores de EEG de superficie (sin entrar en el cráneo) para controlar dispositivos electrónicos y videojuegos con el pensamiento. Son NeuroSky y Emotiv EPOC).

Abajo a la izquierda un cuff que se coloca como brazalete en un nervio para recoger información sobre su actividad o estimularlo. Abajo en el centro un electrodo regenerativo para nervio periférico. La electricida atrae a los axones en recrecimiento tras una lesión favoreciento que el nervio se regenere. Abajo a la derecha BION un diminuto electroestimulador muscular que puede implantarse en el cuerpo a través de una inyección con una aguja gruesa y ser comandado a distancia y sin cables.

Aquí vemos un experiemto japonés. A través de una resonancia magnética funcional se puede saber qué partes de la corteza cerebral motora se activan cuando se hace un movimiento determinado. Un ordenador reconoce estas áreas y ordena a una mano robótica que se mueva. Eureka, la mano robótica hace el movimiento que se habia deseado hacer.

Así llegamos a ver que tenemos varias formas de captar la información desde el cuerpo humano. Tenemos la actividad electrica del cerebro o de los múculso, la función metabólica de áreas determinadas del cerebro o la actividad eléctrica de partes muy precisas del cerebro, incluso de neuronas aisladas. Cada una de estas formas de estraerle infromación al humano tiene una velocidad y una resolución. La línea diagonal separa los métodos invasivos de los no invasivos.
Uno de los experimentos que más revuelo causaron durante el pasado año fué el que consiguió que un primate se alimentara utilizando un brazo protésico controlado por sus propios pensamientos. Para detectar la intención de movimiento del animal se utilizó un chip implantado en su corteza cerebral motora. Al principio el brazo protésico se movía igual que el propio brazo del animal imitando sus movimientos, pero en un momento dado el animal dejó de mover su propio brazo para utilizar el protésico, como si lo hubiera incluido dentro de su esquema corporal.
Aunque lo lamento por el pobre animal esto es una gran esperanza para la futura fabricación de neuroprótesis.


Sin embargo las interfaces invasivas (implantables dentro del cuerpo) dan un poco de miedo. Así con simples gorros con electrodos para detectar el EEG (electroencefalograma, otros grupos en Bélgica y Austria han conseguido controlar distintos dispositivos electrónicos, entre ellos sillas de ruedas y pequeños robots humanoides.

Una imagen del experimento con primates de Nicolelis.

Otra posibilidad es la de controlar órganos o miembros que han dejado de responder a las "órdenes" de nuestro cerebro. Distintos dispositivos ortesicos incluyen ya electroestimulación funcional. Recogen las órdenes en otro punto del sistema nervioso que no esté dañado y activan el miembro paralizado a voluntad.

Así las señales que podemos recoger del sistema nervioeso pueden ser, EEG, Potenciales de acción aislados mediante microcateterismo (se introduce un cateter de unas micras de grosor dentro de una neurona), Electromiograma y electroneurograma, señales directamente físicas del movimiento voluntario conservado, o señales ópticas, señales químicas y otras.
Tambíen en dirección contraria, desde sensores electrónicos se pueden generar impulsos que estimulen al cuerpo humano devolviéndole sensibilidades y sentidos perdidos. Un ejemplo son los implantes cocleares y los implantes retinianos (estos últimos aún en desarrollo)

La segunda posibilidad de la robótica para ayudar a las personas con discapacidad viene de la robótica asistencial. Estos son máquinas que nos ayudan. De la misma manera que los electrodomésticos más usuales (lavadora, lavavajillas, robot de cocina) nos hacen la vida más fácil otros robot-electrodoméstico pueden facilitar la vida a las personas con discapacidad. Ahí habría que distinguir aquellos que ayudan a todo el mundo de aquellos que son específicos. Por ejemplo el robot aspiradora Rumba entraría en el primer grupo. Lo importante es que estas máquinas sean accesibles. Por ejemplo algunas marcas ya incorporan mandos en Braile en lavadoras y menús de control por voz y que alertan con sonidos en vez de con luces. De la misma manera para persoans con discapacidad auditiva existen distintos aparatos portátiles que mediante luces y vibraciones alertan sobre la terminación de programas de lavado por ejemplo.
Para otras personas el número y tamaño de los botones de control y su posición puede ser un problema.
Muchas personas tienen tambien dificultad para utilizar cabinas telefónicas o cajeros automáticos, ascensores y otros dispositivos electrónicos.
Pero no pretendía hablar de electrodomésticos sino de robots. Lo novedoso es que para las Nuevas Tecnologías se puede plantear el problema de la accesibilidad antes de que se desarrollen y comercialicen en lugar de buscar soluciones cuando ya es tarde. Pero para eso todos los diseñadores de productos deben estar sensibilizados con las diferencias funcionales humanas y ya desde las universidades ingenieros, arquitectos y otros deberían tener formación sobre la discapacidad.

En la 9ª Conveferencia para el Avance de las Tecnologías de Apoyo en Europa que en 2007 se celebró en San Sebatian y fué organizada por la asociación AAATE (Association for the Advancement of Assistive Technology in Europe) se presentaron muchos dispositivos robóticos que podrían ayudar a personas con discapacidad.

Una de las ideas más persistentes y con ejemplos y posibilidades de éxito es la de fabricar brazos robóticos controlados por la propia persona con discapacidad para lograr hacer actividades que no podría hacer de otro modo. La complejidad es muy variable, desde Eater Neater pasando por Asibot (Universidad Carlos III). Una de las ideas es fijarlo en la propia silla de ruedas, sobre una plataforma móvil o dotarlo de la capacidad de desplazarse trepando colgándose de asideros especiales.




Mientras que muchas veces nos planteamos la robótica como algo carísimo que sirve para explorar Marte aquí de lo que se trata es de que una persona con discapacidad pueda comer o asearse sola, ser menos dependiente. Y de alcanzar un costo bajo. My Spoon, un producto japonés ya en el mercado logra este objetivo. Se trata de un brazo robótico que da de comer. De esta forma la persona con discapacidad física grave puede sentarse con el resto de la familia y elegir su propia comida, su propio ritmo. Esto mejora mucho la calidad de la alimentación.

Otra de las posibilidadesmás ampliamente exploradas son las sillas electricas con sistemas de guiado, sistemas para evitar colisiones, o posibilidad de subir escaleras, ponerse en vertical o en horizontal y otras. Una novedad interesante es el proyecto de Sunil Agrawal, se trata de un robot plataforma sobre el que puede colocarse un niño con discapacidad e ir tomand los mandos progresivamente de forma que se le permite explorar el mundo físico.

http://mechsys4.me.udel.edu/research/baby_robot/

Sunil Agrawal tiene muchísimas publiciones sobre aplicaciones de la robótica a la discapacidad y hablar de todas ellas sería aún más largo que toda esta entrada, pero si quereís ver algunas esta es su página personal:
http://mechsys4.me.udel.edu/publications/papers.php#MDR

Uno de los problemas de estos desarrollos es que se publican en revistas de ingeniería antes que en revistas médicas por lo que muchas veces nosotros los médicos no nos enteramos. Menos mal que existen los blogs.

Otros sistemas son más mecatrónicos que robóticos. Sin embargo el control del equilibrio tipo Segway para sillas de ruedas sí es una gran novedad.

Abajo a la derecha con Etiennde Burdet, un gran ingeniero.

Los sistemas de guiado que utilizan los robots para evitar colisiones han servido para hacer andadores especiales para ancianos con déficit visuales.

Este otro andador ayuda a manternerse ergido y avanzar.

La electrónica y la mecánica, los nuevos materiales y el diseño pueden proporcionarnos conceptos tan interesantes como el de esta silla para todo ligera y versátil. El diseño no es algo fútil como una simple moda sino que tiene su repercusión y utilidad social incuestionable. Por esto muchas escuelas de diseño introducen temas sobre las diferencias funcionales humnas para lograr en el futuro diseñadores más capaces de dar respuestas a los problemas que la variedad de los humanos produce.

A la izquiera un exoesqueleto que multiplica la fuerza del cuidador para ayudarle a hacer transferencias. La estética, el ruido, y la facilidad para ponérselo son partes a mejorar. Pero la ingeniería es así, desde un concepto se introducen mejoras y de esta manera pasamos del Modelo T de Ford al Toyota Prius por ejemplo. O de aquellos chalados en sus locos cacharros a la aviación moderna.
En el centro un robot de rescate del ejercito USA y RIMAN, el robot blandito que puede llevar a una persona, especial para transferencias. Responde a voz, tiene olfato, cuida de que no te caigas.
video
Vídeo de RIMAN.


Aquí Twendy One, del que ya hablé en otra entrada de este blog. En el centro una maleta que te sigue y otros conceptos de robots mayordomos para todo.
http://twendyone.com/


Otros robots asistenciales ayudan en hospitales o vigilan a personas mayores o enfermas. A la izquierda Robodoc puede monitorizar a una persona enferma y avisar a sus cuidadores, incluos ir tomando algunas medidas o pasar a control remoto y dejar a un médico, aunque esté lejos tomar el control de lamáquina.

Otras ideas para teleasistencia, monitorización o televigilancia de personas con discapacidad están más englobadas dentro de la domótica. Así podemos tener dos conceptos: el primero sería el de la casa con ambientes "inteligentes" controlada por el usuario pero que a la vez cuenta con una inteligencia artificial para tomar algunas decisiones según que información recoja de sus sensores. Privacidad y seguridad son conceptos básicos aquí.
Algunos ejemplos practicos serían la "alfombrilla" que detecta que la están pisando; se coloca alrededor de la cama de un anciano con problemas de desorientación de forma que se puede detectar si se ha levantado y avisar a sus cuidadores si no regresa a la cama. Sensores de presión pueden colocarse en camas, sillas y WC, de forma que se puede localizar a la persona y saber qué hace. Esto viola la privacidad, pero ayuda a los cuidadores por lo que una vez dado el permiso los hijos de una persona con demencia incipiente pueden estar más tranquilos si dejan solo a uno de sus progenitores. En el caso de que algo suceda podrían hacer una videovigilancia de la casa o una videoconferencia para comprobar qué es antes de avisar a cuidadores que están en sus puestos a la espera de emergencias o apresurarse en persona.
Otras posibilidades son bastones con sensores de verticalidad que detectan caídas. Si el bastón no vuelve a ponerse en vertical antes de unos minutos y después de haber lanzado señales acústicas y visuales avisará directamente de su posición lanzando una alerta y petición de ayuda a través de SMS.
Dentro de la vivienda controlar escapes de gas, luces encendidas o grifos abiertos, temperatura ambiental o puertas y ventanas sin cerrar es simplemente útil. Otras cuestiones que afectan a la seguridad podrían ser así: la casa sabe abrir las puertas a los conocidos y no dejar entrar a los desconocidos salvo que se de la orden contraria. Tambíen sabe alertar a los bomberos si detecta fuego. Pero ¿cuando lleguen los bomberos, ¿sabrá dejarles entrar o bloqueará las puertas y ventanas?
Todos estos dispositivos pueden ayudar a personas con discapacidad a vivir más seguras y con mayor autonomía en general, pero tienen aún que mejorar. Controlar la posición de la cama, las luces y persianas, puertas y ventanas, calefacción y aire acondicionado, ocio electrónico, electrodomésticos y otros desde la cama puede ser un lujo peligroso (por sedentarismo) para algunas personas pero sin embargo ser la oportunidad de vivir más dignamente para otras.

En el congreso de la Fundación ONCE sobre domótica, robótica y teleasistencia para todos DRT4all se habla de todos estos temas.

A la izquierda un andador desarrollado por la nasa. A la derecha otro concepto de ayuda para reeducación de la marcha. En algunos sitios podemos ver a fornidos fisioterapeutas sujetando a pacientes por el cinturón o por la parte de atrás de los pantalones mientras les ayudan a dar algunos pasos. ¿Se os ocurren formas mejores de hacer lo mismo?

Este es un elevador para las piernas que ayuda a tumbarse y levantarse.
El mayor miedo de las personas mayores es quedarse solas, prefieren que una persona las ayude y no una máquina, esto es cierto. Tradicionalmente las hijas más que los hijos cuidaban de sus mayores (padres y suegros). Sin embargo las familias cada vez tienen menos hijos, las mujeres se han incorporado al mercado laborar y los ancianos cada vez viven más tiempo y tienen discapacidad asociada al envejecimiento durante más tiempo. La solución temporal que hemos adoptado en nuestro país son:
1.- hacer que las mujeres abandonen su trabajo para cuidar de sus padres, esto es discriminatorio, machista y garrulo. Prescindir de la fuerza laboral de las mujeres es perder al menos a la mitad de los mejores trabajadores. Ni los problemas de maternidad ni los de "filialidad" y la vida laboral han podido solucionarse a nivel social y político de forma satisfactoria.

2.-Contratar a personal cuidador. A menudo se recurre a mujeres sudamericanas sin papeles. Esto es real, no es machismo ni racismo, es así. 200.000 mujeres ecuatorianas cuidan de ancianos y discapacitados en nuestro país. Muchas sin cualifición, sin contrato legal y sin derechos. A su vez ellas son hijas y tendrán que cuidar a sus propios padres.

3.-Construir residencias de ancianos y centros para personas con discapacidad.
Esta solución podría ser mejor si hubiera plazas suficientes ya a precio asequible, pero muchas familias no se lo pueden permitir. Mantener a las personas mayores o con discapacidad en su propio domicilio sería mejor solución, pero la asistencia domiciliaria topa con los mismos problemas.

Aquí es donde entra la tecnología que puede aportar soluciones si se diseña para que sea más humana, barata, amigable y dirigida a problemas concretos y reales.

Otras soluciones similares son los WC que ayudan a incorporarse, las sillas de ducha giratorias para evitar caídas, las grúas cenitales y muchos más.

Paro es una foca de peluche que esconde un avanzado robot con capacidad para tener respuestas emocionales, conversar, responder a las caricias y pedir cariño. Se ha utilizado para estimular a niños enfermos o con problemas cognitivos y a ancianos con demencia.
Vídeo de Paro en una feria en Japón.
http://es.youtube.com/watch?v=4cB6ZQ7m8wg&feature=related
Experiencias similares se habían hecho antes con perros dentro de hospitales pero la higiene no es la única ventaja de Paro.

http://www.iromec.org/
IROMEC es un proyecto europeo que utiliza robots para estimular el apendizaje, la comunicación y la sociabilidad en niños con discapacidad.
A la derecha un sistema de telepresencia (videoconferencia e interación con un pequeño robot) para continuar con la escolarización de niños con discapacidad durante ingresos hospitalarios.
Experiencias similares se han desarrollado para telerehabilitación del habla.

Y con esto llego a la tercera parte, la reahabilitación asistida por robots o los robots terapeúticos, algo quenos atañe directamente a los médicos rehabilitadores, pero tambíen a fisioterapeutas y terapeutas ocupacionales.

En estos momentos hay robots para rehabilitación motora para practicamente todas las partes del cuerpo y funciones motoras principales.

La variedad de ejercicios que se pueden hacer es amplia. Prácticamente todo tipo de ejercicios se pueden asistir por robots.
Esto tiene varias ventajas: la objetividad, la repetitivilidad, la homogeneídad de los tratamientos, y la posibilidad de trabajo de las incansables máquinas entre otros.

James Patton, PhD, del Instituto de Rehabilitación de Chicago es uno de los principales investigadores sobre rehabilitación asistida por robots. Dentro del grupo de trabajo:

Engineering for Neurologic Rehabilitation Program (ENRP)

http://www.ric.org/research/centers/enrp/index.aspx

El Rehabilitation Institute de Chicago es uno de los mejores centros de investigación del mundo.



En los meses de marzo y abril de 2008 tuvo lugar la Summer School on Rehabilitation Robotics en Elche. Aquí asistieron varios de los mejore investigadores del mundo como ponentes. Entre los alumnos había investigadores post doc y predoc de todo el mundo, más de 25 nacionalidades.

En agosto de 2008 en Vancouver tuvo lugar el congreso Virtual Rehabilitation de la International Virtual Rehabilitation and Telerehabilitation Society donde el tema de la Rehabilitación asistida por robots tuvo de nuevo su fuerza.

Aunque la cita más importante sobre rehabilitaición asistida por robots tendrá lugar en junio de 2009 en Japón.


Para miembro superior uno de los mejores ejemplos es ARMIN, en la foto el ingeniero Robert Riener, uno de sus creadores al que tuve la suerte de conocer.
http://www.sms.mavt.ethz.ch/research/projects/armin
http://es.youtube.com/watch?v=7OkN0BGZY2I&feature=related

Estas son fotos de MIT-Manus, el robot para rehabilitación del Instituto Tecnológico de Massachusets. Abajo a la derecha Hermano Igo Krebs, el director de este proyecto.
Aquí algunos de sus trabajos:
A comparison of functional and impairment-based robotic training in severe to moderate chronic stroke: a pilot study.

Robot-aided neurorehabilitation: a robot for wrist rehabilitation.

Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery after stroke: a systematic review.

Charlar con él tomando unas cañas en el bar de la piscina del hotel y escucharle en el congreso de Rehabilitation Robots me marcó mucho. Esto es lo que me gustaría hacer y este es el tipo de modelos a los que quisiera poder siquiera imitar.
Aquí un video del sistema de realidad virtual o Game-based Feedback del brazo robótico para rehabilitación del miembro superior MIT-MANUS.
http://es.youtube.com/watch?v=11mLI2-Dlq0&feature=related
http://es.youtube.com/watch?v=zxFIqR7jJmc&feature=related


De estos dos robots podemos sacar dos tipos principales de máquinas, una en la que se usa un efector final y otra que funcional como un exoesqueleto adherido al cuerpo. Ambas deben respetar la biomecánica del miembro superior.
Ambos sistemas introducen además sistemas de feedback basados en videojuegos o realidad virtual para motivar al paciente a hacer los ejercicios correctamente.

El grupo de la Universidad de Santa Anna en Pisa es tambíen muy importante. El director es Dario. Entre los investigadores está Maria Chiara Garozza.

Maria Chiara Garozza estuvo en 2008 en las jornadas científicas del Instituto Guttman hablando sobre Robots para rehabilitación.
Otro investigador italiano muy interesante en este campo es Eugenio Guglielmelli, PhD
Tiene más cosas publicadas que todos nosotros juntos. Aún no he terminado de mirar las cosas que tiene.





Armeo es otro robot para miembro superior que sí está comercializado. Es de la empresa suiza Hocoma, fabricantes del Lokomat.
http://www.hocoma.ch/web/en/products/armeo_2.html
Armeo, exoesqueleto para rehabilitación de miembro superior.




Otros robots para rehabilitación de miembro superior. A la derecha Gentle´s Haptic Master un desrrollo de la Universida de Reading. William Harwin es uno de los creadores de esta máquina. Incluye un programa de videojuegos de realidad virtual a los que se juega con movimientos del brazo suspendido por el robot.


Erigo de Hocoma.

Lokomat de Hocoma. Abajo a la derecha Gery Colombo con camisa azul.

Este año (2009) Hocoma , Mimics y Spinal Cord Repair organizan un Symposium Internacional de Neurorehabilitación. Mimics es un proyecto que dirige Robert Reiner para desarrollar entornos de realidad virtual para rehabilitación que sean motivadores.

Estas plataformas para la marcha son un invento aleman de la universidad de Berlin.


Haptic Walker.
Abajo a la derecha con William Harwin de la Universidad de Reading y uno de los organizadores de International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies.



Otras realizaciones con exoesqueletos robóticos.


Un sistema italiano para rehabilitación de la mano. Tambíen introduce juegos en una pantalla para estimular al paciente ha realizar los ejercicios propuestos.

Algunos de los desarrollos de Panasonic para rehabilitación. A la izquierda un exoesqueleto robótico neumático que permite mover un brazo parético según los movimientos del brazo contralateral para hacer autopasivos. A la derecha el mismo concepto pero en guantes.

Otras realizaciones para rehabilitacion de la mano, Rutger´s Handmaster, Ruppert, Hward, Spidar-G.


Entre todos los dispositivos puede verse una tendencia a incluir varias tecnologías que son:
  1. Robótica: dispositivos con movimiento autónomo programable.
  2. Háptica: dispositivos que dan retroalimentación de fuerzas y sensaciones tactíles.
  3. Feedback de realidad virtual o Game-based biofeedback como motivación para hacer la terapia.
  4. Telerehabilitación: la posibilidad e llevar estos dispositivos al domicilio o a centros de salud y monitorizar los progresos de forma remota.

Así tenemos este ejemplo de Rutgers que consiste en un robot planar de plataformas en paralelo con el que se controla un videojuego en el que hay que consegur hacer pasar un avión por ventanas cuadradas flotantes utilizando movimientos del tobillo.


Por último paso a la cuarta aplicación de la robótica que es la fabricación de prótesis y ortesis mejores. Son las llamadas neuroprótesis.


Empezando por las prótesis.

Aunque la divulgación de estos avances anunciados como "el hobre biónico" puedn producir excesivas expectativas sobre lo que realmente se puede ofrecer no hay que olvidar que cada vez se opta más por prótesis mioeléctricas porque cada vez son mejores. En niños siempre se utilizan ya prótesis mioeléctricas y entre las personas más jóvenes son mayoría. Tambíen es cierto que muchas personas renuncian a utilizar prótesis de miembro superior porque es más funcional para ellas utilizar el muñón que sí tiene sensibilidad en vez de la prótesis. Por este motivo uno de los objetivos es conseguir prótesis que tengan y transmitan sensación de tacto y temperatura.

video
Protetizacion de miembro superior del Instituto de Rehabilitación de Chicago.



A lo largo del año han saltado a la prensa varias noticias sobre nuevas prótesis. Arriba a la dercha i-limb.

Funda cosmética de Otto Bock.

Rodilla inteligente de Ossur.

C-leg de Otto Bock.

Mano rotótica Shadow.

A la izquierda Cyberhand y a la derecha una mano robótica japonesa.
ambas tienen sensores de presión y temperatura en los dedos.


Arriba a la derecha Mano biónica MichelAngelo, el último lanzamiento de Otto Bock.

Sensores de tacto japoneses para mano robótica.



Gracias a los nuevos materiales las ortesis son cada vez más ligeras. A la izquierda una ortesis que incorpora un actuador neumático para hacer las funciones de tibial anterior. En el centro, gracias a los nuevos materiales podemos pasar de pesados bitutores a más ligeros "monotutores"

Sistemas de RGO y sistema de bloqueo electronico de Otto Bock.

Ortesis funcional exoesquelética japonesa.

Los actuadores neumáticos son tubos que se alargan o encojen simulando la funcion de un músculo. Unidos a ortesis permiten recurerar funciones y movimientos a través de sensores y sistemas programables.

Fatronik, la empresa española afincada en el país vasco a comenzado a investigar tambíen en la línea de incorporar servomotores a ortesis para, através de EMG controlar los movimientos de forma funciona.

Tal como había comenzado esta entrada através de BCI (Brain Computer Interfaces) pueden controlarse ortesis. a la izquierda ortesis funcional controlada por actuadores eléctricos y que obedece a pensamientos del usuario recogidos por EEG. Es decir, la mano se abre o se cierra cuando se piensa en abrir o cerrar la mano.




Rewalk es un producto israelí que consiste en un exoesqueleto robótico muy similar a unos bitutores motorizados y que se controla desde un mando pulsera para permitir caminar a un lesioado medular con paraplejia T8 ASIA A de 20 años de evolución.









Hal, de la empresa japonesa Cyberdine es un traje exoesquelético com miembros superiores e inferiores que potencia la fuerza del usuario multiplicándola varias veces. Personas con debilidad podrían servirse de exoesqueletos como este para aumentar su fuerza hasta niveles funcionales.

Abajo a la derecha el Profesro Shangai, inventor de HAL.


El robot ASIMO tiene realement pocas aplicaciones prácticas, pero la tecnología que utiliza ha servido a Honda para construir este dispositivo de ayuda para la marcha que permite caminar a personas con poca fuerza en EEII.
Por último hay que hablar de la aceptación de esta tipo de máquinas por parte de la sociedad, llos usuarios y los profesionales. LOS MIEDOS DE LA SOCIEDAD, ¿SON REALES?

Existe un cierto miedo a que esta tecnología sirva para mejorar a los seres humanos haciendo supersoldados.

De hecho la empresa SARCOS construye exoesqueletos robóticos con finalidad militar.

Sin embargo la misma tecnología que tiene aplicaciones militares tambíen tiene aplicaciones para la ingeniería civil. Arriba a la izquierda dos dispositivos con la misma tecnología robótca pero con aplicaciones muy distintas. Abajo a la derecha marines estadounidenses comprueban cómo funcionan tanques teledirigidos programables capturados a los alemanes en la Segunda Guerra Mundial.

El exoesqueleto BLEEX de la Universidad de Bercley es otro ejemplo de aplicación militar de la tecnología. Abajo a la derecha Big Dog, un robot mula para el ejército.

La aceptación emocional puede ser algo aprendido. Así los niños que ahora juegan con juguetes robot tal vez estén más dispuestos a usarlos y se sientan más cómodos en su compañia.



Incluso si pensamos en sabiendo como juegan los niños podemos saber cómo se vive y cómo se trabaja en una sociedad podemos pensar que estos juegos en el niño le preparan para el futuro tecnológico.



En aceptación emocional la teoría del Valle Inexplicable es lo más relevante. Esta teoría nos dice que cuando un dispositivo se parece a un humano lo valoramos mejor emocionalmente hasta llegar a cierto punto en el que pese a un parecido muy grande la aceptación emocional cae en picado. Como si las pequeñas diferencias fueran ahora más importantes que las grandes similitudes.


La cultura popular cada vez tiene más ejemplos de robotos amigables sin visiones catastrofistas de esta tecnología.


Frente a la idea general de máquinas que desean gobernar el múndo.

Pasamos a robots más emocionales y amigables.

Corremos el riesgo sin embargo de sobretecnificar a las personas con discapacidad.
Frente al enfoque tecnológico surge la corriente neoluddista, que es contraria a los avances tecnológicos y pretende volver a un paraíso pretecnológico que nunca existió. Ludd fué un militar que en plena revolución industrial saboteaba fábricas mecanizadas culpándolas de la opresión de lso obreros y del paro. Sin embargo fué esa revolución industrial la que facilito el progreso social gracias a los productos baratos fabricados en serie que llegaban a la creciente clase media.



Los éxitos de la medicina no nos libran del sufrimiento y de la muerte y mucho menos de vivir con pérdida de nuestras funciones como discapacitados. Cuanto más envejece la población más años de vida con discapacida nos corresponden. Por esto es un reto de la sociedad actual cuidar de los ancianos dependientes. En este punto la tecnología puede aportar soluciones tal y como se ha expuesto aquí.

Esto no aleja la technoutopía de que esta tecnología sirva para dar al hombre capacidades que no tiene o potencie las que ya poseé. En general todas las herramientas del hombre le han servido preecisamente para eso.






Estas son las diapositivas de la sesión sobre robótica y discapacidad que preparé para médicos rehabilitadores. Me ayudaron a mejorarla mis compañeros de la Unidad de Biomecánica y Ayudas Técnicas del Hospital Nacional de Parapléjicos. Finalmente la expuse en el congreso CASEIB (Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica) dentro de los seminarios del grupo RETADIM (Red de Tecnologías de Apoyo a la Discapacidad y Mayores. Para mí fué un orgullo y una oportunidad hablar allí para ingenieros y tengo que agradecerselo a Ángel Gil, Jefe de la Unidad de Biomecánica. Desde que le conozco me ha apoyado, ayudado a enfocar mis intereses y concretar mis ideas.


Aquí los miembros de la Unidad de I+D+i, Biomecánica y ayudas técnicas del Hospital Nacional de Parapléjicos.
De derecha a izquierda: Enrique, Ingeniero Técnico; Ana, terapeuta ocuapacional; Ángel, médico rehabilitador y jefe; Rodolfo, esqueleto profesional; Soraya, fisioterapeuta; Beatriz, Licenciada en ciencias del deporte; Antonio, ingeniero superior; Marta, licenciado en ciencias del deporte; Ana, ingeniero de telecomunicaciones y yo mismo en un momento en el que habia retenido muchos líquidos. Falta Benito, ingeniero de telecomunicaciones que se incorporó las semanas siguientes a la foto.
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