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    Entrenador virtual para adaptarse a las prótesis

Adaptarse a una prótesis o a un trasplante puede ser muy difícil, pues se trata de piezas extrañas al organismo, y este es un proceso que a la mente –y sobre todo al cuerpo– le toma tiempo.

Reeducar el cuerpo para que acepte una prótesis es una labor ardua que la ciencia y la tecnología han procurado facilitar, por eso desde hace dos décadas estas son más ligeras y funcionales gracias a la aparición de nuevos materiales –como por ejemplo el titanio– y de los avances en informática y robótica. A pesar de ello, dos de cada diez personas no consiguen adaptarse ni logran maniobrar los aparatos.

El rechazo a una prótesis sucede en parte porque pesan más de lo esperado, o porque durante la rehabilitación no se trabajaron las funciones de estas. Dicho proceso incluye ejercicios de fortalecimiento para recuperar la fuerza que tenían los músculos antes de la amputación, y se hace además una detección básica de las señales producidas por los músculos durante el proceso de contracción y relajación (señales electromiográficas), con el fin de lograr una mejor maniobra del aparato.

Para entrenar a las personas sin brazos o sin manos y facilitarles el proceso de adaptación antes de recibir su prótesis definitiva, Johanna Carolina Chico Moreno, magíster en Ingeniería - Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (un), creó Dharma 1.0, una herramienta virtual que permite probar la capacidad de movimiento por medio de las señales electromiográficas en una prótesis virtual en 3d.

Rehabilitación, parte fundamental

El médico Octavio Silva, fisiatra del Hospital Universitario Nacional y profesor del Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de la un, explica que en la actualidad, cuando un miembro debe ser amputado se realiza un proceso de aceptación de la pérdida con psicólogos y psiquiatras; luego se hace un manejo del dolor antes y después de la cirugía con el fin de que no se presente el síndrome del miembro fantasma, es decir cuando a pesar de no tener la mano o el brazo la persona todavía los siente, y además presenta dolor.

Durante la cirugía, los especialistas cuidan que el muñón quede en condiciones aptas para recibir la prótesis y evitar futuras deformaciones causadas por las retracciones de los músculos y articulaciones; después se hace una primera fase de rehabilitación en la que se reeduca la sensibilidad de la zona afectada con estímulos muy pequeños para que luego tolere cualquier roce.

En la siguiente fase de la rehabilitación se recupera la movilidad de las articulaciones y se fortalecen los músculos con ejercicios como apertura y cierre de la mano; también se hacen actividades con el antebrazo, como girar el brazo con la palma hacia arriba y hacia abajo, movimientos conocidos como pronación y supinación del antebrazo, respectivamente.

Estos ejercicios son detectados o leídos mediante la técnica de biofeedback, en la que se pone una serie de sensores en el miembro amputado que captan el impulso eléctrico del músculo al contraerse mientras que en la pantalla unas barras de colores indican la dirección del movimiento.

Estos ejercicios son detectados o leídos mediante la técnica de biofeedback, en la que se pone una serie de sensores en el miembro amputado que captan el impulso eléctrico del músculo al contraerse mientras que en la pantalla unas barras de colores indican la dirección del movimiento.

Funcionamiento de Dharma 1.0

El sistema integra sensores y realidad virtual. El prototipo incluye un sensor que adquiere los datos espaciales y las señales electromiografícas del brazo, dos modelos 3d de prótesis de mano y un software que conecta las señales y los modelos para generar una representación de los movimientos que realiza el paciente con el muñón.

El programa utiliza un conjunto de imágenes o interfaz gráfica intuitiva que le genera un entorno inmersivo al paciente; en otras palabras, hace que sienta como si la rehabilitación la realizara con su propia mano o brazo.

Para comprobar su funcionamiento en los dispositivos protésicos existentes en el mercado, la primera versión del prototipo configuró dos modelos de prótesis, el Flexy Hand de E-nable y el Michelangelo de Ottobock, de tipo comercial.

El primero es de código abierto, es decir que se puede interconectar con cualquier sistema, y es asequible por su bajo costo en comparación con el segundo, que tiene un costo aproximado de 150 millones de pesos, aunque cuenta con más de siete funciones y movimiento del pulgar por separado.

Además, en el sistema creado las señales electromiográficas dejan de estar representadas por barras y permite realizar diferentes actividades para fortalecer los músculos y mantener un seguimiento a la evolución del entrenamiento en uno o más pacientes.

La creadora del prototipo afirma que “aunque con la implementación de la herramienta no es seguro que no haya un rechazo de la protesis, sí se reduce una cuarta parte del tiempo en el que el paciente realiza su rehabilitación –teniendo en cuenta que los tiempos varían según cada caso–, se mejora la adaptación y la maniobra de la prótesis”.

Al respecto, el profesor Silva resalta que “la herramienta virtual facilita el proceso de rehabilitación para todo tipo de amputados y se convierte en un elemento más de realidad virtual para personas con dificultades de movimiento”.

“La herramienta virtual facilita el proceso de rehabilitación para todo tipo de amputados y se convierte en un elemento más de realidad virtual para personas con dificultades de movimiento”.

Señales óptimas

La eficiencia de la herramienta diseñada se probó con dos pacientes masculinos sin brazo izquierdo, el primero de 52 años de edad a consecuencia de una amputación en el área del antebrazo o trasradial debido a un accidente laboral hace 18 años, y el segundo de 19 años, debido a malformación congénita.

A los dos se les puso el brazalete (que contiene los sensores); después realizaron ejercicios de flexión, extensión, cierre total de la mano y agarre de pinza de la prótesis virtual. Además, para analizar y verificar la interacción con el sistema desarrollado, los dos pacientes debían controlar la prótesis agarrando y sosteniendo un cubo. Las pruebas mostraron que ambos enviaron y recibieron correctamente las señales electromiográficas.

El desempeño de los pacientes fue similar en casi todas las fases; sin embargo la ingeniera Chico señala que “el primer paciente manifestó tener dificultades iniciales, posiblemente porque antes usó una prótesis y porque ocasionalmente tenía la sensación del miembro fantasma, lo cual condicionaba sus movimientos”.

En cambio el segundo paciente, a pesar de no tener experiencia previa en la utilización de un aparato de estos, presentó una adaptación más rápida al entorno virtual.

Los alcances de Dharma 1.0 son prometedores, pues su creadora prevé ampliar la inmersión del paciente con cascos de realidad virtual que ofrezcan un ambiente de rehabilitación más real; de igual manera incluirá más tipos de prótesis para generar una base de datos por medio de la cual se pueda hacer un seguimiento de la evolución del paciente y asignarle terapias individuales.

Los alcances de Dharma 1.0 son prometedores, pues su creadora prevé ampliar la inmersión del paciente con cascos de realidad virtual que ofrezcan un ambiente de rehabilitación más real.

Además, a partir del modelo 3d se podrían fabricar dispositivos personalizados, lo cual transformaría el actual proceso estandarizado de elaboración de prótesis.

De esta manera, la herramienta virtual creada con tecnología nacional podría convertirse en una aliada del personal médico en la fase de rehabilitación de cualquier persona con dificultad motora, y le permitirá a los pacientes amputados tener un entrenamiento más cercano con la prótesis que formará parte de su nueva cotidianidad.

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