Caminando al futuro: innovaciones en rehabilitación de la marcha
Avalos-Sánchez KE1, Arvizu-Rodríguez NY2, Arvizu-Ledesma AD3, Márquez-Harper MN4, Rivera-Chávez MJ5, Urzúa-González AR6.
1. Estudiantes de la licenciatura en Médico Cirujano, en el Departamento de
1. Estudiantes de la licenciatura en Médico Cirujano, en el Departamento de
Medicina y Nutrición, de la División de
Ciencias de la Salud de la Universidad de Guanajuato.
2. Médico en Rehabilitación
Adscrito del HRAEB
3. Médico Internista/Intensivista
Adscrito al servicio de UCI en el HRAEB
Coordinador del Módulo de MI Universidad de
Guanajuato
4. Cardiólogo/Intensivista
Adscrito del HRAEB
Maestría en administración de hospitales
Resumen
Se conoce como rehabilitación al conjunto de
intervenciones enfocadas a optimizar el funcionamiento y reducir la
discapacidad en personas cuya salud se ve afectada por enfermedades, lesiones o
traumatismos que le impiden realizar actividades de la vida diaria.
La población con discapacidad motriz crece
año con año y los profesionales capacitados para su rehabilitación se enfrentan
al reto de ofrecer un mejor servicio implementando técnicas y herramientas
nuevas.
Dentro de los avances en esta área encontramos
los exoesqueletos y las bandas antigravedad. Los exoesqueletos son unidades
robóticas portátiles que se colocan en las extremidades del paciente
incapacitado y ayudan a restaurar la marcha, mientras que las bandas
antigravedad son caminadoras encapsuladas que reducen el peso del paciente y
con ello los impactos de cada paso sobre las extremidades, mejorando la
velocidad y resistencia de la marcha.
Se busca que estas terapias se vuelvan cada
vez más accesibles al público para que una mayor cantidad de pacientes sean
beneficiados.
Palabras Clave Rehabilitación, exoesqueletos, bandas
antigravedad, marcha, innovación
Abstract
Rehabilitation is the set of interventions
focused on optimizing functioning and reducing disability in people whose
health is affected by disease, injuries or trauma that prevent them to
accomplish daily life activities.
The population with motor disabilities grows
year after year and the professionals trained for their rehabilitation face the
challenge of offering a better service by implementing new techniques and
tools.
Advances in this area include exoskeletons
and antigravity bands. Exoskeletons are portable robotic units that are placed
on the limbs of the incapacitated patient and help to restore gait, while the
antigravity bands are encapsulated treadmills that reduce the patient's weight
and thus the impacts of each step on the extremities, improving the speed and
resistance of the march.
It is sought that these therapies become
increasingly accessible to the public so that a greater number of patients become
benefited.
Keywords Rehabilitation, exoskeletons, antigravity bands, walking, innovation
Abstrato
A reabilitação é o jogo de intervenções concentrou-se em otimizar o
funcionamento e a redução de inabilidade em pessoas cuja saúde se afeta por
doenças, danos ou ferida que os impedem de executar atividades da vida diária.
A população com inabilidades motoras cresce ano a ano e os profissionais
treinados para a sua reabilitação enfrentam o desafio de oferecer um melhor
serviço implementando novas técnicas e instrumentos.
Os avanços nesta área incluem bandas de antigravidade e exoskeletons. Os
exoskeletons são unidades robóticas portáteis que se colocam nos membros do
paciente inválido e ajuda restauram a andadura, enquanto as bandas de
antigravidade são passeadores encapsulados que reduzem o peso do paciente e
assim os impactos de cada passo nos membros, melhorando a velocidade e a
resistência da andadura.
Destina-se que esta terapia fica cada vez mais acessível ao público para
que um maior número de pacientes se beneficie.
Palavras-chave Reabilitação, exoskeletons, bandas de antigravidade, marcha, inovação
Introducción
La ciencia y la tecnología están al servicio de la sociedad. Todos los días ocurren adelantos que nos permiten tener una mejor calidad de vida: desde mejores alimentos, viviendas, comunicación, hasta... ¿volver a caminar?
Se conoce como rehabilitación al conjunto de
intervenciones enfocadas a optimizar el funcionamiento y reducir la
discapacidad en personas cuya salud se ve afectada por enfermedades, lesiones o
traumatismos que le impiden realizar actividades de la vida diaria.
Una de las áreas más grandes y conocidas de
la rehabilitación es la enfocada a los trastornos neurológicos y
musculoesqueléticos, la cual busca recuperar la movilidad de las extremidades
superiores e inferiores que se ven afectadas por daños en el sistema nervioso
(accidentes cerebrovasculares, lesión medular) o lesiones musculoesqueléticas
(fracturas, rupturas de ligamentos, etc). A grandes rasgos, se busca crear
nuevas conexiones neuronales gracias a la neuroplasticidad (capacidad de
nuestro sistema nervioso para cambiar su estructura dependiendo de la
experiencia) o aumentar la fuerza y estabilidad muscular por hipertrofia, según
sea el caso.
Entre tantos avances tecnológicos enfocados a
la rehabilitación destacan dos muy prometedores: los robots exoesqueleto y las
bandas antigravedad, de los que hablamos un poco a continuación.
Rehabilitación: piedra angular en la recuperación de la función
Según cifras del INEGI, en 2014 había en
México 2.6 millones de personas con discapacidad motriz; ocho de cada diez usan
algún tipo de ayuda técnica para la marcha (silla de ruedas, bastón, andadera)
y aunque el 95% de ellos tienen acceso a atención médica, no se conocen cifras
específicas del porcentaje que recibe rehabilitación.
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Fig. 1 Acceso
de la población con discapacidad a los servicios médicos
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La rehabilitación es la piedra angular en la
recuperación de muchas personas con discapacidad motriz que han sufrido un daño
en el sistema nervioso, como un accidente cerebrovascular o una lesión medular.
En la terapia de rehabilitación, se buscan crear nuevas conexiones entre las
neuronas aprovechando la neuroplasticidad.
La rehabilitación es un proceso continuo que
puede llegar a ser laborioso y costoso. La población con discapacidad motriz
crece año con año y los profesionales capacitados para su rehabilitación se
enfrentan al reto de ofrecer un mejor servicio implementando técnicas y
herramientas nuevas.
Una alternativa para enfrentar esta
problemática son los robots exoesqueleto, una herramienta terapéutica que ayuda
a manejar las consecuencias de la lesión medular.
La posición vertical y la bipedestación son
dos rasgos característicos del ser humano que nos distinguen de otras especies.
El no tener que usar nuestros brazos para apoyarnos, es una gran ventaja; de
esta forma podemos emplearlos en otras actividades. Además, las funciones
fisiológicas del organismo están diseñadas para llevarse a cabo en personas que
pueden mantenerse de pie y deambular.
La lesión o sección medular resulta en una
parálisis de los miembros inferiores y el tronco, lo que limita la actividad
diaria en posición vertical, la capacidad de movilidad y trabajo, y predispone
o acelera otro tipo de complicaciones como la osteoporosis, espasticidad,
contracturas, edema, dislipidemia u obesidad. Además, la vida sedentaria es en
sí un factor de riesgo independiente para enfermedades cardiovasculares, cáncer
y mortalidad.
Cada paciente es diferente, no todos tienen
el mismo pronóstico en cuanto a recuperación de la función de los miembros
inferiores y la marcha. Esto depende de factores como el nivel y la severidad
de la lesión.
Una persona que requiere una silla de ruedas
nunca podrá adaptarse totalmente a un medio que fue diseñado para personas que
pueden caminar sin problema. La calidad de vida de una persona con lesión medular
se ve drásticamente afectada, pero se pueden ofrecer herramientas que ayuden a
mejorarla, como los dispositivos que favorecen la bipedestación y deambulación.
Las primeras opciones desarrolladas para facilitar estas tareas fueron los
aparatos ortopédicos y las ortesis. Desde ese entonces, la tecnología no ha
dejado de avanzar y hoy contamos con los exoesqueletos.
Fisioterapeutas automatizados: los robots exoesqueleto.
Los robots exoesqueleto son unidades
robóticas portátiles que se colocan en el cuerpo del usuario (en las
extremidades) con el propósito de ayudar a restaurar la marcha en el paciente
incapacitado. Son controladas por computadora y funcionan a través de un
sistema motorizado que inicia la secuencia de movimientos deambulatorios, ayudando
al paciente a desplazarse.
Aún no existe un exoesqueleto que garantice
completamente equilibrio y estabilidad por sí mismo, todos requieren que el
paciente use otros dispositivos de apoyo como bastón, muletas o hasta un arnés
de seguridad.
Estos dispositivos brindan una rehabilitación
de calidad sin necesitar la presencia de un terapeuta en todo momento,
disminuyen la fatiga del paciente, reducen costos a largo plazo e incluso recopilan
datos para evaluar el progreso del paciente a través de parámetros como la
velocidad de marcha, el aumento de la independencia, la habilidad de usar el
aparato en la vida diaria sin supervisión continua, etc. Su logro más
significativo, es que brindan al paciente la capacidad de pararse y caminar,
así como un mayor nivel de independencia, tanto en el hospital como en su
entorno, mejora el nivel de actividad
física, la salud cardiovascular, la composición corporal y en general, su
calidad de vida. Además de los innegables efectos benéficos sobre la autoestima
del paciente.
¿Quiénes pueden usar los exoesqueletos?
Los exoesqueletos no se usan únicamente en
pacientes con lesión medular; se emplean también en pacientes que han sufrido
accidentes cerebrovasculares y traumas craneoencefálicos, o en personas que
padecen otros trastornos neurológicos como esclerosis múltiple, polineuropatía
de miembros inferiores, enfermedad de Parkinson, osteoartritis de cadera o
rodilla, extremidades amputadas o cualquier otra entidad que lleve a parálisis de
miembros inferiores.
No todos los pacientes son candidatos para
portar estos dispositivos. Antes de empezar un programa de entrenamiento, se hacen
varias evaluaciones que toman en cuenta parámetros como la altura, la masa, el nivel y la extensión de la lesión medular, si el
paciente tiene osteoporosis u osteopenia, el tono muscular del paciente, el
estado de la piel, sus comorbilidades, etc.
El exoesqueleto está contraindicado en
pacientes con espasticidad mayor a 1+ en la escala de Ashworth, úlceras por
presión, embarazadas, deterioro cognitivo, hipotensión ortostática,
hipertensión descontrolada, fracturas de pelvis o miembros inferiores,
trombosis venosa profunda, entre otras cosas.
Como cualquier tipo de terapia o tratamiento,
los exoesqueletos tienen efectos secundarios. Uno de ellos - que repercute
seriamente en la salud del paciente- son las caídas, por lo que se debe tener
especial cuidado en prevenirlas.
Conociendo los exoesqueletos disponibles
Existen
exoesqueletos tanto para miembros inferiores como superiores. Algunos modelos
para miembros inferiores son Rex ®, Re-
Walk ™, Ekso™,
Indego ®, Keeogo ™, entre otros. Varían en el diseño, pero todos funcionan
bajo los principios ya explicados y tienen el objetivo de mejorar el control
motor, la coordinación, fuerza y funcionalidad de las personas con lesiones
que debilitan o inmovilizan las extremidades inferiores.
El exoesqueleto ideal
Aún no hay un exoesqueleto en el mercado que
cumpla con todas las características que se buscan en estos dispositivos: que
sea un sistema seguro, fácil de usar, cómodo, estético, apropiado para usarse
por largos periodos de tiempo, silencioso al trabajar y que la relación
costo-beneficio sea aceptable.
Éste último aspecto es uno de los más
importantes, actualmente un exoesqueleto tiene un costo muy elevado para ser
comprado y usado por un particular, en tal caso, no es una inversión rentable.
Sin embargo, si la compra se realiza por parte de un centro de rehabilitación,
donde muchos pacientes podrán hacer uso del equipo, el análisis se invierte y
los beneficios en número de terapias y pacientes que se verán afectados
positivamente, sobrepasan el costo de dicha herramienta.
También se buscan materiales más ligeros para
tener un mejor balance y velocidad de
marcha. Se pretende que los exoesqueletos eviten que la linfa se quede “estancada”
en las piernas y protejan a la piel de la rígida estructura del robot. Todo
esto con el fin de evitar complicaciones como edema o disconfort, trombosis
venosa y lesiones de la piel.
Por último, sería ideal que en un futuro se
agregara a este tipo de dispositivos, una interfaz que permita al usuario
controlarlo voluntariamente a través de su mente. Proyectos como “Mindwalker”
investigan para hacer esto posible.
El costo de los aparatos y su mantenimiento,
la duración de la batería, y el tiempo que toma el entrenamiento, son algunas
de las desventajas que nos presenta esta herramienta. Es necesario diseñar exoesqueletos
que puedan adaptarse a barreras que encontramos en la comunidad, como rampas o
escalones, para mejorar su rendimiento.
Actualmente, los exoesqueletos se usan
principalmente en clínicas de rehabilitación pues son aparatos caros que
necesitan la asistencia de personas capacitadas en su uso. Esperamos que con el
paso de los años, estos robots se hagan cada vez más accesibles y el número de
beneficiarios aumente.
No tan lejos de nuestro medio
Con todo lo que acabas de leer, pareciera que
en nuestro país estamos a “años luz” de tener acceso a esta tecnología, pero
nada más lejos de la realidad; hay mentes y manos mexicanas produciendo
exoesqueletos, tal es el caso de INDI.
INDI Ingeniería y Diseño es una empresa mexicana
con sede en Monterrey que trabaja con grandes instituciones como lo son el
Teletón y el Hospital Zambrano Hellion (ITESM).
Actualmente INDI ofrece 3 productos:
- ALICE: Es un exoesqueleto de código abierto diseñado para ayudar en la rehabilitación de la marcha en pacientes pediátricos.
- AKNEE: Diseñado para la rehabilitación de la rodilla en Adultos.
- CHIEF: El primero en desarrollarse, diseñado para ayudar a pacientes con paraplejia de nacimiento o por algún accidente.
En los centros donde se encuentran estos
aparatos se realizan aproximadamente 3 sesiones al día de 20 minutos cada una;
para llevarlas a cabo se necesita de un doctor, un terapeuta y un ingeniero, los
cuales son parte del equipo de la empresa y supervisan todo el proceso.
Por el momento solo se ofrecen los
exoesqueletos como una opción de rehabilitación, pero proyectos como el de
ALICE, trabajan para que en un futuro su uso pueda ser cotidiano y funcionar
como “una prótesis”.
Caminar sin resistencias: Las bandas antigravedad.
Caminar es una actividad tan cotidiana e
indispensable para el ser humano que rara vez tomamos en cuenta toda la
coordinación sistémica que debe existir para que esto ocurra: una buena
comunicación entre el sistema nervioso central y los músculos de las
extremidades inferiores, una adecuada fuerza de éstos, articulaciones
funcionales, huesos bien conformados, estabilidad de la columna, entre otras
cosas.
Lo mismo sucede cuando corremos, al hacerlo
nuestro peso puede aumentar de 2.5 a 3 veces influido por factores físicos como
la velocidad, provocando que una persona que pesa 80 kg ponga un peso cercano a
los 240 kg en cada una de sus piernas. La presión resultante impacta los talones
y rodillas a cada paso y puede causar lesiones.
Por lo general, estos eventos pasan
inadvertidos hasta el momento en que una lesión nos dificulta la marcha. Como
parte de la terapia de rehabilitación de estas lesiones, se puede hacer uso de
las bandas antigravedad.
Las Bandas antigravedad nacieron como parte
de las investigaciones de la Administración Nacional de la Aeronáutica y el
Espacio (NASA) en los E.U.A. con el propósito de rehabilitar a los astronautas
que regresan de misiones espaciales, devolviéndoles el tono muscular que
pierden al estar expuestos a una menor gravedad. Son caminadoras encapsuladas que reducen la
gravedad en los impactos del paciente debido a que generan una presión positiva
en su interior a través de una corriente de aire. La presión positiva apoya al
centro de gravedad del usuario y reduce su peso corporal hasta un 80%, además mejora
la velocidad y resistencia de la marcha.
Son una excelente opción terapéutica para una
gran variedad de patologías como parálisis cerebral, obesidad severa, fracturas
de cadera y rodilla, etc. El entrenamiento sistemático e intensivo resulta en
neuroplasticidad que mejora la capacidad de marcha en pacientes. En un estudio
reciente participaron tres niños con parálisis cerebral, entrenaron dos meses
con tres sesiones semanales de 45 minutos. Se observó una mejora en estudios de
imagen y cambios en la capacidad de la marcha. El tiempo de prueba y la muestra
del estudio son pequeños, pero los resultados nos brindan una idea del gran
potencial que tiene esta terapia.
El dolor generado por una afectación en el
miembro inferior puede hacer que muchos pacientes pierdan fuerza muscular y
coordinación. Por ejemplo, después de una operación de rodilla, hay que buscar
un equilibrio entre reposo y restricción de movimientos para permitir que sane
el sitio quirúrgico. De aquí la importancia de una rehabilitación adecuada para
evitar la atrofia muscular, rigidez y estasis sanguínea. En estos pacientes,
las terapias con bandas antigravedad son muy eficientes, pues reducen el peso y
por tanto la presión sobre las áreas afectadas, permitiendo una marcha con
mínima alteración.
Conclusión
En el día a día nos enteramos a través de los medios de comunicación sobre los avances tecnológicos que facilitarán nuestras tareas cotidianas y beneficiarán cada vez a más personas. Un ejemplo son los ordenadores (PC), en un inicio eran aparatos que estaban muy lejos de tener un uso cotidiano: algunas eran del tamaño de habitaciones completas, necesitaban un mantenimiento y uso por personal sumamente capacitado, además de su exorbitante costo; hoy en día, casi la mitad de los hogares en México (45.6%) cuentan con uno, aún sin que seamos un país del primer mundo.
¿Ocurre lo mismo con los avances en la
medicina? En primera instancia podríamos pensar que no, las noticias que más
resuenan son sobre nuevos fármacos y terapias para hacerle frente a
enfermedades de difícil tratamiento o incurables. Los titulares nos venden la idea
de que se ha encontrado la misma panacea, para al final de la nota decir que
solo funcionan en pacientes muy específicos o son un hecho incidental.
Los robots exoesqueleto y las bandas
antigravedad de principio a fin suenan futuristas, casi ciencia ficción, pero
hoy en día es una realidad su utilidad en la rehabilitación de pacientes con
problemas de la marcha. Su costo aún es un problema, actualmente sólo pueden
ser adquiridos y operados por instituciones de alta especialidad en salud. Son
varias las mentes y manos nacionales que están trabajando para que estas
innovaciones pronto sean más accesibles y de uso cotidiano.
A pesar de las carencias económicas y de
educación en nuestro país, estas innovaciones están cerca de nosotros. Por el
momento sólo queda observar cómo avanzan en su desarrollo y esperar que en
pocos años todos aquellos que lo necesiten puedan tener acceso a ellas.
Lecturas Recomendadas
- INEGI Instituto Nacional de Estadística y Geografía (2016) La discapacidad en México, datos al 2014. Recuperado de http://internet.contenidos.inegi.org.mx/contenidos/productos/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/nueva_estruc/702825090203.pdf
- Azizi, S., Birgani, P. M., Marzbani, H., Nourian, R., Kohanpour, M., Mehdi, S. C., & Mirbagheri, M. M. (2018). Assessment of neuroplasticity of corticospinal tract induced by antigravity treadmill (AlterG) in cerebral palsy children. Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS, 2018-July, 2495–2498. https://doi.org/10.1109/EMBC.2018.8512730
Bibliografía
- Barnes, K. R., & Janecke, J. N. (2017). Physiological and Biomechanical Responses of Highly Trained Distance Runners to Lower-Body Positive Pressure Treadmill Running. 1–13. https://doi.org/10.1186/s40798-017-0108-x
- Gorgey, A. S., Holmes, H., & Vamc, M. (2018). Robotic exoskeletons : The current pros and cons. World Journal of Orthopedics, 9(9), 112–119. https://doi.org/10.5312/wjo.v9.i9.112
- Onose, G., Cârdei, V., Craciunoiu, S., Avramescu, V., Opris, I., Lebedev, M., & Constantinescu, M. V. (2016). Mechatronic Wearable Exoskeletons for Bionic Bipedal Standing and Walking : A New Synthetic Approach. Frontiers in Neuroscience, 10(September), 1–9. https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00343
- Palermo, A. E., Maher, J. L., Baunsgaard, C. B., & Nash, M. S. (2017). Clinician-Focused Overview of Bionic Exoskeleton Use After Spinal Cord Injury. Topics in Spinal Cord Injury Rehabilitation, 23(3), 234–244. https://doi.org/10.1310/sci2303-234
- Patil, S., Steklov, N., Bugbee, W. D., Goldberg, T., Jr, C. W. C., & Lima, D. D. D. (2013). Anti-Gravity Treadmills Are Effective in Reducing Knee Forces. (May), 672–679. https://doi.org/10.1002/jor.22272