El uso de robots como apoyo en terapia ocupacional

La Organización Mundial de la Salud define a la terapia ocupacional como “el conjunto de técnicas, métodos y actuaciones que, a través de actividades aplicadas con fines terapéuticos, previene y mantiene la salud, favorece la restauración de la función, suple los déficit invalidantes y valora los supuestos comportamentales y su significación profunda para conseguir la mayor independencia y reinserción posible del individuo en todos sus aspectos: laboral, mental, físico y social”. El alcance de esta definición impone al terapeuta un grado de dedicación y preparación que le permita apoyar al cliente —que es el término aceptado para referirse a la persona que recibe este tipo de terapia— con algún tipo de limitación, ya sea física, cognitiva, conductual o una variedad de ellas, a recobrar la máxima funcionalidad en términos de independencia y autonomía personal. En este sentido, el experto en terapia ocupacional debe ser capaz de lograr, entre otros, los objetivos de entrenar, reeducar y reajustar las actividades básicas y hábitos de la vida diaria del cliente. Además, cuando sea necesario, debe confeccionar, prescribir o instruir en el uso de ayudas técnicas o el empleo de órtesis o prótesis, que le permitan superar sus limitaciones. Finalmente, se espera que pueda capacitar al individuo para lograr el mayor grado de reinserción socio-laboral posible, como miembro activo dentro de su comunidad y en su entorno cotidiano, en las mejores condiciones posibles.

El robot MIT-Manus, imagen tomada de https://www.lifetecinc.com/images/products/Company_177/Image_8637.jpg

El robot MIT-Manus, imagen tomada de https://www.lifetecinc.com/images/products/Company_177/Image_8637.jpg

Concebidos como una herramienta de apoyo a la labor del terapeuta, los dispositivos robóticos se ubican de manera preponderante dentro de la categoría de ayudas técnicas, con el potencial de coadyuvar en el logro de los objetivos de la terapia ocupacional. Tal y como se realizan actualmente, las prácticas de rehabilitación buscan reducir el grado de limitación física de una persona; por ejemplo, acelerando el proceso de recuperación en el uso de alguna extremidad afectada, incrementando su funcionalidad. La terapia generalmente involucra la interacción personal del paciente con el terapeuta, quien lo asiste y motiva a realizar un cierto número de ejercicios repetitivos. Es esta naturaleza repetitiva de la terapia la que la hace especialmente adecuada para ser administrada por robots especialmente diseñados para este propósito. Además, con el apoyo de un robot en la terapia puede lograrse una reducción en los esfuerzos del terapeuta, permitiendo evaluar cuantitativamente el avance, adaptando continuamente los ejercicios al paciente y permitiendo una planeación eficaz del programa de terapia. Otra ventaja de la rehabilitación asistida con robots es que permite una oportunidad única de probar si la terapia de movimiento puede tener influencia en la reducción de las limitaciones físicas del cliente.

Varios enfoques del uso de robots para rehabilitación han sido usados con el objeto de superar discapacidades motoras. Algunos de estos enfoques, por ejemplo, confían en el uso de un esqueleto externo, con el propósito de proporcionar apoyo y conducir el movimiento de una persona [1]. Un objetivo de este enfoque, conocido como tecnología de apoyo, es el de desarrollar robots que ayuden y operen junto con personas con capacidades diferentes. En contraste con este enfoque, existe otra tendencia de aplicación de la robótica para rehabilitación, cuyo objetivo es ayudar a los terapeutas a restaurar los movimientos propios de la persona e incrementar su productividad [2]. Basándose en este enfoque, en el año 1991 un robot llamado MIT-Manus fue introducido como una plataforma de prueba para evaluar el potencial de usar robots para ayudar y cuantificar la rehabilitación neurológica de las funciones motoras [3]. El sistema, ilustrado en la figura funciona de tal manera que una persona sentada en una mesa coloca su brazo y muñeca en una abrazadera sujeta al robot. Una pantalla de vídeo induce al paciente a realizar un ejercicio como la unión de puntos o el dibujo de las manecillas de un reloj. Si el movimiento no ocurre, MIT-Manus mueve al brazo de la persona. Si la persona comienza a moverse por cuenta propia, el robot ajusta automáticamente el grado de asistencia y restricciones en la dirección de movimiento de la extremidad. El uso de este dispositivo ayudó a demostrar que la manipulación de una extremidad con limitada capacidad motora influye positivamente en la recuperación del uso de esa extremidad.

Las necesidades propias de la terapia ocupacional, que busca como fin último la inserción exitosa de un adulto en un ambiente laboral o de un menor en su entorno escolar y familiar, impone restricciones adicionales por parte de los dispositivos robóticos de apoyo a la terapia. Estos requerimientos están asociados no solo con la estabilidad y el funcionamiento seguro y confiable, regulado por las normas a las que deben sujetarse estos dispositivos, sino con la amplitud en los rangos de movimiento del robot, compatible con la dinámica que una tarea cotidiana o laboral demanda, como peinarse o enroscar un tornillo. En este contexto, puede argumentarse que un dispositivo robótico utilizado para apoyar la terapia ocupacional, tendrá un mayor impacto en el logro de los objetivos de este tipo de terapia, en la medida que pueda apoyar al cliente a reeducar sus movimientos para mover herramientas, como lo puede ser un cepillo o un desarmador, de la manera más natural posible, en forma efectiva y en cualquier posición y orientación. Para lograr este objetivo, un robot necesita de un mínimo de seis grados de libertad, que es un término que puede asociarse con el número de ejes o motores con los que cuenta para realizar sus movimientos.

El diseño de los robots y la exitosa integración de los algoritmos de control que permitan la interacción de estos dispositivos con un humano se complica en la medida en que este número de grados de libertad se incrementa. Por otro lado, aumenta también el costo de los equipos, lo que se convierte en un obstáculo importante que permita su uso generalizado. Por ejemplo el robot MIT-Manus, que cuenta con solamente dos grados de libertad, tiene un costo de varios millones de pesos. De este modo, se justifica la investigación en esta importante rama de la robótica, considerando especialmente el número de personas con necesidad de terapia ocupacional. Este número ronda los 150 mil casos anuales en México, provenientes solo de personas que sobreviven a un evento vascular cerebral (EVC) [4], más aquellas afectadas por enfermedades de origen genético o crónico-degenerativas. Al incrementarse la edad, la probabilidad de incidencia de un EVC se duplica por cada década después de los 55 años de edad.

Distintos grupos de investigación y algunas empresas en México y en el extranjero han afrontado la importante labor de desarrollar sistemas que apoyen en la recuperación de personas con discapacidades motoras. Algunos de estos grupos han seguido la tendencia de desarrollo de tecnologías de apoyo, con éxito, por ejemplo, en la fabricación de prótesis inteligentes. Otros grupos, entre los que se encuentran investigadores de la UASLP y la BUAP, han incursionado en temas relacionados con el desarrollo de algoritmos de control de interacción y teleoperación. También han propiciado el uso de robots industriales adaptados para terapia ocupacional, con el fin de lograr una reducción en los costos asociados a su uso y desarrollo. La investigación de este tipo de tecnologías debe promoverse ya que, después de todo, no es posible garantizar que una persona no se verá afectada por problemas en su sistema neuromotor.

 

Referencias

 

O’Malley M.K., Gupta A., 2006, “Design of a Haptic Arm Exoskeleton for Training and Rehabilitation”. IEEE/ASME Trans. on Mechatronics. Vol. 11, No. 3, June, pp. 280-289.

 

Krebs, H.I., Volpe B.Y., Lynch D., Hogan N., 2005, “Stroke Rehabilitation: An argument in favor of a Robotic Gym. Proceedings of the 2005”. IEEE 9th International Conference on Rehabilitation Robotics. June 28-July 1, Chicago, IL., pp. 219-222.

 

Krebs H.I., Hogan N., Aisen M.L., Volpe B.T., 1998, “Robot Aided Neuro-rehabilitation”, IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering 6:75-87.

 

http://www.worldlifeexpectancy.com/cause-of-death/stroke/by-country/ (consultada el 14 de Marzo de 2015).

 

Bullis K., 2006, “A Helping Arm”. Technology review. Dec. 2005/Jan 2006; 108(11); ABI/INFORM Global. Pp. 29.

 

freyes@ece.buap.mx