Sistema robótico ambulatorio de rehabilitación de marcha. Solución integrada de inducción de movimientos y descarga parcial de peso del paciente
- Autores: Eloy José Urendes Jiménez
- Directores de la Tesis: Ramón Ceres Ruiz (dir. tes.), José Luis Pons Rovira (codir. tes.), Luis Enrique Moreno Lorente (tut. tes.)
- Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ángel Manuel Gil Agudo (presid.), María Dolores Blanco Rojas (secret.), Cristina Sánchez López de Pablo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de Madrid
- Materias:
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- Resumen
La movilidad es una de las principales funciones de cualquier ser humano que no solo le permite desplazarse para realizar sus actividades personales, sino también interactuar con el entorno físico y social. Gracias a ella, las personas consiguen llevar a cabo las tareas cotidianas y logran sentirse realizadas en el plano personal, social y profesional. De ahí, el gran impacto que tiene la pérdida parcial o total de la movilidad, puesto que condiciona toda la vida de una persona y la obliga a adaptarse a una nueva realidad. Si se habla de niños o jóvenes, el impacto es aún mayor, ya que al encontrarse en una fase de desarrollo físico y psicológico, no sólo condiciona su capacidad locomotora, sino también la formación de su propia personalidad. En los niños es fundamental la experimentación personal a través de los juegos, la interacción con los demás y con el entorno, con el fin de que puedan desarrollar tanto los sentidos y habilidades, como la capacidad de aprendizaje, el desarrollo cerebral y la personalidad.
Dependiendo del grado de afectación motora, se pueden encontrar distintos tipos de ayudas técnicas para la movilidad. Así, para el caso de pérdida parcial de movilidad, las ayudas más comunes son los bastones, muletas o andadores y en el caso de pérdida total son las sillas de ruedas. Las primeras son empleadas como ayudas para el aumento de la estabilidad y la confianza del usuario más que para el propio desplazamiento. Sin embargo, estas últimas ayudas, ampliamente empleadas tanto en la vida cotidiana como en los procesos de rehabilitación, son sistemas de apoyo externo alternativos que no potencian de manera directa la movilidad de la persona. Para este fin de ayuda directa a la movilidad natural, es donde se ha producido durante los últimos años un gran avance en los dispositivos "autoportados” o asociados a la anatomía humana destinados a potenciar de manera activa la movilidad de las personas: las prótesis robóticas y los exoesqueletos u ortesis igualmente robóticas. Las prótesis son dispositivos externos que reemplazan un miembro del cuerpo, proporcionando cierta funcionalidad que se ha perdido. En cuanto a los exoesqueletos, son estructuras externas (ortesis) puestas sobre el cuerpo, actuando de forma paralela a los segmentos anatómicos, para mejorar los aspectos funcionales o estructurales del sistema neuromusculoesquelético.
En esta tesis doctoral se presenta el diseño, el desarrollo y la validación de un dispositivo robótico para el entrenamiento y la rehabilitación de la marcha de personas con deficiencia motora. Se basa en la combinación de un exoesqueleto bilateral activo de miembros inferiores y de una plataforma de descarga parcial de peso, regulable, que proporciona una alta estabilidad y seguridad durante la marcha. Se ha diseñado para proporcionar una marcha natural en un entorno real con una descarga adaptable, con el objeto de potenciar las capacidades motoras residuales del paciente, así como evitar o disminuir importantes problemas que aparecen por períodos largos de sedestación.
Inicialmente, se presenta la caracterización de la marcha humana a través de sus parámetros espacio-temporales y cinemáticos, así como los sistemas empleados para su caracterización. Se hace igualmente una revisión del estado del arte de los sistemas tecnológicos de ayuda a la movilidad, proponiendo una clasificación en función de las capacidades motoras del usuario. Se realiza un especial énfasis en los dispositivos vestibles y en los entrenadores de marcha tanto en fase de investigación como comerciales.
A partir de este estudio, se detectan las carencias que se marcan como objetivos a cumplir para el entrenador HYBRID, desarrollo central del trabajo realizado en esta tesis doctoral, dentro del proyecto nacional DPI 2011-28160-C03. Se detalla el diseño mecánico realizado, así como la integración hardware e implementación software de los subsistemas y su integración conjunta para su correcto funcionamiento de manera integrada. El sistema se diseña como una plataforma abierta que permite el procesamiento y el registro de señales para la caracterización de la marcha.
El sistema ha sido validado con personas sanas como paso previo a la validación clínica. Ésta se ha centrado en asegurar la estabilidad y seguridad del dispositivo, caracterizar la marcha desarrollada, comprobar la correcta inducción del movimiento sobre las extremidades inferiores del usuario, caracterizar las fuerzas de suspensión y determinar el grado de acoplamiento entre el sistema y el usuario.
Finalmente, se ha validado el sistema con pacientes con lesión medular de distinto grado de afección y capacidades de locomoción. Se ha valorado el impacto metabólico en términos respiratorios, cardíacos y energéticos; además de los parámetros de la marcha desarrollada y las fuerzas de suspensión. Los resultados obtenidos tanto de las escalas objetivas empleadas como de las valoraciones subjetivas de los pacientes se han considerado satisfactorios en un buen grado y se presentan en la memoria, constatando el potencial del dispositivo como herramienta fiable para el entrenamiento de la marcha de personas con un alto grado de discapacidad motora.
