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viernes, 19 de febrero de 2010

Robots y sistemas mecánicos para rehabilitación de la marcha.

Mirando al futuro....


Gait Training with LokoHelp



Gait Rehabilitation Robot PAM POGO @ UCI




Gait Rehabilitation Robot with Upper and Lower Limbs Connections
Este es de un proyecto fin de master de un estudiante de ingeniería. ¿Es posible fabricar a bajo coste sistemas útiles para rehabilitación? ¿Por qué es tan difícil hacer una tesis o un proyecto conjunto entre profesionales de la rehabilitación e ingenieros? ¿Mejorarán las cosas cuando en España la carrera de fisioterapia se amplie de 3 a 4 años de duración y se pida un proyecto de investigación? (o seguiremos con proyectos como demostrar que los alumnos de fisioterapia que hacen más ejercicio tienen menos lumbalgias...). Faltan recursos, falta quien dirija a los que estamos aprendiendo y tenemos gantas. y desde luego faltan los mecanismos que permitan la colaboración multidisciplinar, cada uno en su metro cuadrado de conocimiento y sin salirse de la línea.




Un simple arnés... También se podría intentar sujetando al paciente por la goma de los pantalones. ¿Es eso lo mejor que podemos ofrecer?


Zero G elimina el peso del usuario.



¿Qué otras cosas ofrece la ingeniería a la biomecánica?

La anatomía no basta. Es necesario conocer exactamente cómo se mueve el cuerpo. Aquí análisis biomecánico de la marcha.


La mismas técnicas de análisis del movimiento humano permiten comprender cómo caminamos o hacer dibujos animados.

Curiosamente también sirven para construír robots humanoides.




ASIMO de Honda es uno de los robots humanoides más avanzados y conocidos. Para construirlo y hacerlo andar primero había que comprender la marcha humana.


Otro ejemplo. Del modelo digital al robot:
 

Applied Bionics and Biomechanics. Biónica y biomecánica aplicadas. 
La unión de mecánica y electrónica da lugar a la mecatrónica. A la mecánica que imita la vida la llamamos biónica y por eso llamamos biónicas a las prótesis "roboticas". 



 
Aplicamos las matemáticas y la física para comprender cómo se mueve el cuerpo. No son espíritus, son fuerzas, contraciones musculares, impulsos  nerviosos eléctricos. Podemos medirlos, podemos comprenderlos imitarlos, hacer prediciones sobre su comportamiento. El cuerpo humano es mecánico, físico, comprensible, simplificable en partes y sí, como una máquina, hecha de los mismos átomos y sujeta a las mismas leyes que el resto de la materia. Esta es la idea más reveladora de la ciencia moderna y para muchos algo más difícil de aceptar que el giro del planeta alrededor del sol.

 Flame es un robot utilizado para comprender mejor la biomecánica humana. Construir un modelo simplificado permite calcular y predecir que sucede con una marcha alterada. Imitar y construir modelos informáticos o mecánicos ayuda a comprender.

 

Human-like Biomechanics. A United Mathematical  Approach to Human Biomechanics and Humanoid Robotics. 

Biomecánica imitando al   humano. Una aproximación matemática unificada a la biomecánica humana y los robots humanoides.


Una vez que comprendemo mejor el movimiento de la marcha queremos repararlo en un ser humano.


El conocimiento sobre biomecánica humana y la posibilidad de construir robots que la imiten abre caminos antes desconocidos a las prótesis y ortesis que llamamos robóticas. Es decir, electrónicas y mecánicas programables. 






Mirando al presente....




En la foto de arriba: ¿Es esta la mejor tecnología de la que podremos disponer en la rehabilitación del siglo XXI?

¿Son  masajes, osteopatía y pilates lo mejor que puede aportar a la rehabilitación el siglo XXI?

Comparando... odiosamente. 


En la imagen podemos ver la comparación en recursos de la terapia en suspensión sobre tapiz rodante asistida por dos terapeutas y la terapia en suspensión sobre tapiz rodantes asistida por un robot, en este caso el Lokomat de Hocoma. Por un lado aún faltan pruebas de la eficacia de ambos sistemas de rehabilitación. Por otro lado en muchos centros no se plantean ni siquiera tener un tapiz rodante o una grúa, pese a que este tipo de terapia se lleva haciendo mucho tiempo y aunque faltan estudios de calidad hay alguna evidencia de que puede ser eficaz.
Por otro lado aún hay mucha resistencia a pensar que un robot puede aportar mejoras en una terapia. Eso sí, los robots pueden mejorar, el ser humano y las terapias manuales ya se han llevado a su límite, probablemente en las últimas décadas. Hay que hacer cosas que nunca se han hecho para lograr cosas que nunca se han logrado. Estoy hablando de llevar la recuperación hasta los límites de lo posible con terapias más breves e intensivas. De acuerdo que el robot es frío (aunque se calienta). De acuerdo que no ayuda a socializar, que no anima emocionalmente. El error es considerar que la terpia con robot sustituye a lo demás. No sustituye sino que se añade a lo que ya se hace para tratar de llegar más lejos. Tampoco envía al paro a ningún fisioterapeuta, siguen haciendo falta personas para ponerlo en marcha, programarlo, supervisar la terapia,  poner y quitar adecuadamente en el arnés y sobre todo valorar al paciente, aconsejarle. Simplemente se trabaja de otra manera. El robot no sirve para tratar un dolor con componente emocional donde el trato humano y cálido sea fundamental. El robot sirve para tratar de devolver la capacidad y  mejorar la calidad de la marcha de una persona que la ha perdido o nunca la tuvo. Las operaciones son frías e inhumanas, los fármacos son simple química sin alma, los robots para rehabilitación son solo máquinas. Justificar que se está en contra de la terapia con máquinas porque no cubren aspectos emocionales y/o  espirituales es una falacia. Si es mejor para los pacientes hay que arriesgarse a hacerlo. Y si es igual que la terapia con humanos desde el punto de vista de los resultados, siempre se puede mirar si se pueden mejorar para hacerlos mejores.  El trato humano sigue estando presente con o sin máquinas. Rehabilitación no es un club social. El apoyo emocional tras la pérdida de una función sigue dependiendo de seres humanos, psicólogos clínicos y las habilidades sociales de todo el equipo de rehabilitación y sanitarios, familiares y otros pacientes. El método no cambia nuestra humanidad ni nuestra simpatía por los que sufren.  (Rehabilitación no es un club social, si quieres un amigo, adopta  un perro).
Suponiendo que fueran igualmente efectivas la terapia con robots y la terapia con humanos (y la terapia con robots nunca se haría sola sino que se añadiría a lo que ya se hace) ¿Es ergonómica la posición de trabajo de los fisioterapeutas? ¿Es más o menos costosa la inversión?
¿Por qué utilizar a seres humanos para hacer movimientos repetitivos si una máquina lo puede hacer mejor?
Por si alguien lo duda los sensores y la inteligencia artificial hacen que sean cada vez más seguros y se adapten al paciente según la información que reciben, sí se adaptan a los errores.   Necesitamos más personas haciendo tareas complejas y especializadas y no repetitivas. Al fin y al cabo estamos utilizando a diplomados (y futuros licenciados) en fisioterapia para encender lámparas de infrarrojos y microondas cuando están preparados para hacer técnicas manuales complejas y muy específicas y personalizadas. Ahí es donde hacen falta.



 Selecionar un programa o intensidad o simplemente encender una máquina no necesita grandes conocimientos ni  práctica. Tampoco una estrecha  supervisión.

Hacer una técnica manual compleja es la tarea más importante del fisioterapeuta y donde su profesión es más específica.
Hacer correctamente una técnica manual sí necesita mucho aprendizaje y conocimientos.


El espacio en el que el ser humano camina no cambia, y por eso las técnicas habituales siguen siendo necesarias para pefecionar la marcha. El robot no lo cambia todo, tan solo se incorpora en los momentos más difíciles y con indicaciones concretas. No se trata en ningún caso de sustituir a profesionales por máquinas.



El resto de terapias y técnicas no cambia. Si además  incorporar tecnología supone un ahorro de recursos humanos estos pueden destinarse a otra cosa.

La máquina simplemente hace lo que es más repetitivo. El resto sigue haciendolo un ser humano.  Y también un ser humano  maneja la máquina. El robot necesita ser controlado.


Comparando un robot con un sistema de terapia en suspensión sobre tapiz rodante asistido por dos fisioterapeutas.
 
 
  
 

¿Durante cuanto tiempo podrían trabajar dos fisioterapeuas en esas condiciones sin que cambiemos dos lumbalgias por una mejora en la calidad de la marcha?

 
Podemos hacer lo mismo de forma más segura para el paciente y con menos esfuerzos. 
El sistema de suspensión "robotizado" sigue al paciente para eliminar parte de su peso y darle seguridad a la vez que hace más fácil la marcha. Otra opción es utilizar a un fisioterapeuta o auxiliar de enfermería-rehabilitación para sostener al paciente tirando de los pantalones.


Lokomat de Hocoma.


Utilizar una máquina no significa dejar de ser humanos y sensibles al sufrimiento de nuestros pacientes. Tan solo significa que queremos ser más eficientes y tener mejores resultados sea con el medio que sea.

Los medios que nos aporta el siglo XXI son tecnológicos. Informática, instrumentación para captura del movimiento humano, ingeniería de la rehabilitación,  robots para rehabilitación y fisioterapia. Los fisioterapeutas del siglo XXI vivirán la encrucijada de ser parte de la ciencia y tecnología conservando su humanidad, desde luego o parte de las terapias alternativas, holísticas y místicas, cuasiespirituales.

Espero haberos convencido algo...

 
Sistema de marcha en suspensión sobre tapiz rodante asistido por robot y con feedback basado en videojuegos con imágenes digitales de realidad virtual. Lokomat de Hocoma. 
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De alguna manera lo novedoso seguirá dandonos miedo. Pero solo hay una forma de conseguir lo imposible y es adentrándose en lo desconocido. Imposible hasta ahora ha sido caminar después de una lesión medular completa. Desconocido es utilizar novedades tecnológicas. ¿Quien recoge las apuestas?





Advances in Rehabilitation Robotics
Avandes en Robótica para Rehabilitación. 400 páginas... lástima, está escrito en alemán. 

                                                                   Sie sprechen Deutsch? Ich frage mich, Bier.


Autor: Samuel Franco Domínguez
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