Una silla de ruedas robotizada ayuda a mejorar las condiciones físicas de las personas con Distrofia Muscular de Duchenne

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¿Cómo puede la robótica asistencial ayudar a los pacientes con distrofia muscular de Duchenne (DMD)? Esta enfermedad neuromuscular hereditaria afecta a uno de cada 3.500 niños en todo el mundo. Causa la gradual pérdida de la función muscular y, por tanto, lleva hacia una discapacidad progresiva. A pesar de los avances en el tratamiento, estos pacientes tienen una esperanza de vida media de 35 años y a lo largo de la adolescencia ya necesitan usar una silla de ruedas eléctrica.



Las sillas de ruedas eléctricas son una tecnología esencial para apoyar la movilidad y mantener la independencia y la participación social. Sin embargo, su uso continuo provoca un elevado grado de sedentarismo, que conduce a su vez al deterioro funcional secundaria de los sistemas musculares, esquelético, cardíaco y respiratorio, así como a la pérdida acelerada de la función del brazo. 

Una dosis apropiada y a largo plazo de entrenamiento físico dinámico puede ayudar a preservar las capacidades funcionales de las personas con distrofia muscular de Duchenne. Ahora, la silla de ruedas desarrollada en el marco del proyecto MOVit incorpora dos brazos robotizados en lugar de apoyabrazos. Un sistema que permite a las personas afectadas controlar con el movimiento cíclico de los brazos la dirección y velocidad de la silla de ruedas para trasladarse, sin utilizar ninguna otra forma de conducción.

De este modo, el sistema MOVit reemplaza la palanca habitual de control y conducción de la silla de ruedas (el joystick) y ofrece a los pacientes la posibilidad de ejercitar los músculos del brazo mientras la conducen; unos músculos que sufren la pérdida de tonificación provocada por la enfermedad. Además, el sistema permite que la conducción con los brazos se adapte a las necesidades de actividad y entrenamiento físico de cada persona.

El sistema es fruto del trabajo en equipo de Joan Lobo, entonces investigador del Grupo de Robótica de Percepción de l’Instituto de Robótica Industrial (IRI)  —centro mixto del Consejo Superior d’Investigación Científica (CSIC) y la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC)—;  la doctora Julita Medina, médica del Servicio de Rehabilitación y Medicina Física del Hospital Sant Joan de Déu y investigadora del Instituto de Investigación Sant Joan de Déu (IRSJD), y el investigador Josep M. Font, del Departamento de Ingeniería Mecánica y del Centre de Recerca en Enginyeria Biomèdica (CREB) de la UPC. El proyecto ha contado con el apoyo de la Universidad de California Irvine (UCI) y de l’organitzación de familiares Duchenne Parent Project Netherlands (Países Bajos), que ha financiado la silla de ruedas robotizada MOVit.



Entrenamiento físico dinámico y a medida

Las directrices internacionales en el tratamiento de DMD recomiendan realizar ciertas actividades de forma regular a la vez que evitar algunos ejercicios de alta intensidad. Aunque no hay consenso sobre la pauta específica de ejercicio físico a seguir, un estudio ha demostrado que una pauta apropiada y a largo plazo de entrenamiento físico dinámico (un entrenamiento asistido en bicicleta de piernas y brazos durante 6 meses) puede ayudar a preservar las capacidades funcionales de las personas con DMD.

Actualmente, las personas usuarias de sillas de ruedas, eléctricas o no, deben desplazarse o hacer que las desplacen hasta los dispositivos o máquinas de entrenamiento para, después, hacer un ejercicio durante un periodo de tiempo fijo. Por el contrario, las personas sin discapacidades tienen muchas oportunidades para integrar el ejercicio en la vida diaria: ir en bicicleta o caminando al trabajo, subir escaleras, etc.). El ejercicio diario integrado es una de las formas más efectivas de promover la salud y el bienestar.

Jóvenes con DMD de entre 12 y 18 años han participado entre julio y noviembre de 2019 en el estudio piloto del proyecto MOVit, realizado en el Laboratorio de Ingeniería Biomecánica del CREB de la UPC, ubicado en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB), donde han comprobado si se pueden controlar la silla de ruedas correctamente con el movimiento de sus brazos y se han comparado las habilidades de conducción con un joystick estándar. Además, este estudio ha permitido determinar cómo afectan los niveles diferentes de resistencia, velocidad y amplitud de movimiento al ritmo cardíaco y la activación de los músculos de brazo.

Conducción a partir del movimiento de los brazos

El resultado final ha sido el desarrollo del sistema MOVit: una silla de ruedas con dos soportes de brazo robotizado que se conduce directamente con los brazos a partir de movimientos cíclicos. El movimiento de brazo derecho controla la velocidad de la rueda derecha de la silla y el movimiento de brazo izquierdo controla la velocidad de la rueda izquierda. La dirección de giro de la rueda se puede alternar pulsando un botón que se encuentra en la parte superior de mango.

Otras pruebas de conducción realizadas con un prototipo del sistema MOVit en un grupo de 24 personas sanas demostraron que, después de un período de entrenamiento de unos 30 minutos, podían conducir la silla con una precisión y una velocidad similares a las que se consigue haciéndolo con un joystick. Datos de ritmo cardíaco y del consumo de oxígeno indicaron, además, que el sistema MOVit es capaz de proporcionar un ejercicio de baja intensidad similar al de caminar.

'MOVIT' Game: una plataforma de juego interactiva

Una continuación del proyecto 'MOVit' es el desarrollo del proyecto 'MOVit Game', un juego interactivo para motivar a los pacientes a la hora de hacer los entrenamientos físicos y los ejercicios de fisioterapia, que suelen ser monótonos y repetitivos y, por tanto , poco atractivos.

El objetivo es proporcionar a las personas con DMD una plataforma interactiva de juego para hacer ejercicio físico de forma controlada, que se utilizará en combinación con la silla de ruedas MOVit. En este caso, el proyecto está financiado por la organización Duchenne Parent Project España, y está desarrollado también por Joan Lobo, actualmente ingeniero de tecnología de rehabilitación de la spin-off Able Human Motion (surgida de la UPC), junto con José M. Font, responsable de esta empresa y del Laboratorio de Ingeniería Biomecánica del CREB, así como de las investigadoras Dani Tost, responsable del Área de Informática Gráfica del CREB, y Carme Torras, del Grupo de Robótica de Percepción y manipulación del IRI, y cuenta con la supervisión de la doctora Julita Medina, del Hospital San Juan de Dios y del IRSJD.

La plataforma de juego tendrá una trama narrativa basada en el paradigma de buscar y recoger objetos y se investigarán cuáles son las alternativas tecnológicas más adecuadas para la presentación de estos objetos, como pueden ser la proyección interactiva, un robot móvil y / o gafas de realidad virtual.