La medicina representa un área de gran aplicación para los sistemas de control debido a la interacción, que en la actualidad ocurre, entre sistemas robóticos y el ser humano. Los robots médicos asocian fundamentalmente información de acción física que permita el mejoramiento significativo de la habilidad humana para desempeñar tareas importantes, como en intervenciones quirúrgicas, terapias de rehabilitación o simplemente ayudar a personas con discapacidad en las tareas de la vida diaria.
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Una Enfermedad Vascular Cerebral (EVC) se define como el conjunto de trastornos cerebrales originados por la afección temporal o permanente a causa de una hemorragia o ausencia del riego sanguíneo, y que a su vez puede provocar un infarto cerebral. Los efectos de una EVC pueden variar desde leves hasta severos y pueden incluir parálisis, problemas de raciocinio, del habla, de visión y de la coordinación motora. Las EVC son un grave problema de salud, ya que representan la segunda causa de muerte y primera de discapacidad a nivel mundial, según datos de la Asociación Mexicana de Enfermedad Vascular Cerebral.
En la actualidad, gran parte de la actividad en terapia física y robótica de rehabilitación se ha centrado en la capacidad de rehabilitar el movimiento de las personas que han sufrido un evento de EVC o lesiones de la médula espinal. Las principales razones de este énfasis son (a) un número relativamente grande de pacientes en estas condiciones, (b) los altos costos asociados a la rehabilitación, y (c) el alto grado de avance que los pacientes pueden experimentar con una rehabilitación intensiva. De forma tradicional, la neuro-rehabilitación suele ser suministrada por terapeutas profesionales, incluyendo terapia física, ocupacional y terapia del habla. Este proceso lleva mucho tiempo, en donde el paciente aprende todos los días y realiza movimientos intensivos durante muchas semanas. Estudios realizados presentan evidencia científica de que la neuro-rehabilitación es un objetivo lógico para la automatización, debido a la naturaleza repetitiva de las tareas, la naturaleza mecánica, y porque el avance en la recuperación del paciente está vinculada con la cantidad de repeticiones que realice en su terapia. Además, un terapeuta robot puede evaluar cuantitativamente el avance, adaptando la terapia al paciente, permitiendo una planeación congruente de un programa de terapia.
En los últimos años se han diseñado diversos sistemas robóticos para rehabilitación, cuya eficiencia ha sido probada mediante diversos estudios clínicos. La gran mayoría de los avances logrados tienen que ver con la recuperación de la movilidad en extremidades superiores, para hombro y codo, y extremidades inferiores, para rodilla y tobillo. No obstante, pese al rápido crecimiento del sector, todavía se necesita trabajar intensamente para identificar nuevas soluciones de hardware y software, nuevos sistemas de control e instrumentos de validación de los resultados motores y funcionales. Por lo tanto, el desarrollo de dispositivos y esquemas de control de interacción, así como la integración de diversos sistemas sensoriales, resultan de gran importancia para garantizar terapias más personalizadas que permitan lograr una correcta rehabilitación y la reintegración de los pacientes a su vida cotidiana.
Recientemente, la comunidad de investigadores mexicanos que se dedican a la robótica ha mostrado un interés creciente en el desarrollo de aplicaciones enfocadas a procesos de terapia de rehabilitación. Se han presentado nuevos y mejorados diseños de sistemas robóticos para este fin, buscando con ello mejorar aspectos como un bajo costo, facilidad de uso, seguridad, capacidad, portabilidad, etcétera. Otra característica muy importante es que un sistema robótico logre estimular a los pacientes, con la finalidad de que la terapia no sea vista como un ejercicio fastidioso, aburrido o rutinario; para ello se ha buscado mejorar las interfaces para hacerlas atractivas, incluyendo juegos o dinámicas que permitan una evolución más placentera para el paciente. Por ejemplo, una terapia asistida por robots consiste en mover el efector final del robot de acuerdo con una serie de metas definidas en una interfaz gráfica de usuario (típicamente a través de juegos de video). Si durante el desarrollo de la terapia el paciente no pudiera desempeñar la tarea en respuesta a los estímulos visuales, el robot debe ser capaz de asistir y guiar al paciente para completar el ejercicio requerido por la terapia. De manera particular, el campo de la realidad virtual ha sido utilizado como complemento a las terapias de rehabilitación convencionales de pacientes que han sufrido una EVC. Dadas las ventajas de este tipo de sistemas, en algunos proyectos se plantea el uso de objetos de realidad virtual mezclados con escenarios del mundo real, generando con esto lo que se conoce como realidad aumentada, donde se pretende diseñar tareas de terapia más atractivas y estimulantes para el usuario.
Las aportaciones de la comunidad científica en esta área se han incrementado día con día y esto se ha visto reflejado en el creciente número de trabajos de investigación que se han presentado en la ediciones más recientes de congresos de la Asociación Mexicana de Robótica e Industria, la Sociedad Mexicana de Ingeniería Biomédica y la Asociación Mexicana de Control Automático, entre otras. Algunos de estos trabajos han surgido del trabajo interdisciplinario que realizan profesores-investigadores de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) y que incluyen la colaboración de algunos investigadores de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) y el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT). Entre los proyectos que han surgido de esta colaboración se pueden mencionar el desarrollo de un sistema robótico para rehabilitación de hombro-codo, así como un sistema de terapia ocupacional basado en realidad aumentada. En el caso del sistema de terapia ocupacional ya se encuentra en una etapa inicial de evaluación y validación, en las instalaciones de la UASLP con la participación de especialistas del Instituto de Terapia Ocupacional (ITO). Para el financiamiento de estos proyectos se ha contado con el apoyo de las instituciones educativas en cooperación con la Secretaría de Educación Pública y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Las colaboraciones entre los profesores participantes han generado la publicación de artículos en revistas indexadas, congresos nacionales e internacionales, y la codirección de trabajos de tesis de licenciatura y posgrado.
Evidentemente un investigador no puede ser ajeno a las problemáticas sociales del país. Así, en situaciones adecuadas, resulta apropiado proponer soluciones tecnológicas a estos problemas tomando en cuenta sus consecuencias éticas y sus efectos sociales. La problemática en salud que representa la discapacidad ha motivado la aplicación de diversas herramientas tecnológicas, entre las cuales, la robótica se ha desarrollado en este campo a gran velocidad y aún representa un gran reto para investigaciones futuras.
Referencias
- Hernández-Alfaro, I. Bonilla, D. Campos-Delgado & M. Mendoza, 2014, Esquema de Control de Impedancia Adaptable para Tareas de Interacción Humano-Robot. AMRob Journal, Robotics: Theory and Applications. Vol. 2, pp. 7-14.
- Mendoza, I. Bonilla, F. Reyes & E. González-Galván, 2012, “A Lyapunov-based Design Tool of Impedance Controllers for Robot Manipulators”. Kybernetika, Vol. 48, pp. 1136-1155.
H.I. Krebs, J.J. Palazzolo, L. Dipietro, M. Ferraro, J. Krol, K. Rannekleiv, B.T. Volpe, N. Hogan, 2003, Rehabilitation Robotics: Performance-Based Progressive Robot-Assisted Therapy. Autonomous Robots. Vol. 15, p.p. 7–20.
H.I. Krebs, N. Hogan, M.L. Aisen, B.T. Volpe, 1998, Robot-aided Neurorehabilitation, IEEE Transactions on Rehabilitation Enginee-ring. Vol 6, p.p. 75–87.
- Kwakkel, B.J. Kollen, H.I. Krebs, 2007, Effects of Robot-assisted Therapy on Upper Limb Recovery after Stroke: A Systematic Review, Neurorehabilitation and Neural Repair. Vol. 22, p.p. 111–121.
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