Por Jorge Moreno
Un equipo de la UPC, dirigido por Josep Maria Font, ha desarrollado una ortesis activa de rodilla y tobillo para ayudar a caminar a personas con lesiones medulares incompletas.
El proyecto se lleva a cabo en colaboración con las universidades de A Coruña y de Extremadura. La finalidad del proyecto es el diseño personalizado de dispositivos de asistencia para cada caso concreto de lesión medular. Dicha personalización permitirá mejorar la autonomía del paciente y su proceso de adaptación al dispositivo. En definitiva, se pretende mejorar la calidad de vida del usuario, y a su vez ahorrar tiempo y dinero en la obtención del producto final.
El primer dispositivo desarrollado en el marco del proyecto es una ortesis activa de rodilla y tobillo. El prototipo de ortesis se ha diseñado y construido en el Laboratorio de Biomecánica de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB), un espacio donde se analiza la dinámica de la marcha humana, y los resultados se utilizan para el desarrollo de dispositivos corporales que asisten el movimiento de personas lesionadas medulares incompletas. “Los pacientes a los que va destinado este tipo de dispositivo tienen un control limitado del movimiento de las articulaciones de la rodilla y del tobillo”, explica el investigador de la UPC Josep Maria Font, responsable del diseño del primer prototipo.
El laboratorio está equipado con un sistema óptico de 12 cámaras que miden y capturan el movimiento del cuerpo humano mientras camina. Simultáneamente, se mide la fuerza de contacto entre el pie y el suelo a través de unas placas de fuerza, que contienen 4 sensores de fuerza triaxiales. Asimismo, mediante un equipo de electromiografía (EMG) se registra la actividad muscular.
El equipo que forma parte de este proyecto —constituido por ingenieros, médicos y ortopedistas— también está desarrollando un programa de simulación por ordenador que, basándose en el análisis de la marcha y el modelaje del cuerpo humano, permitirá predecir cuál sería el movimiento de la persona lesionada si llevara la ortesis. Con dicha información, se podrán diseñar dispositivos de asistencia personalizados para cada paciente. “La simulación permite, por un lado, que la ortesis, una vez fabricada, se adecue al máximo al usuario final, y, por otro lado, un ahorro de costes, ya que evita el proceso de ensayo y error con componentes reales”.
Una de las novedades de este modelo de ortesis activa es el diseño mecánico de la articulación de la rodilla que se ha desarrollado en la UPC, ya que incorpora dos sistemas independientes para la actuación y el bloqueo de la articulación. De esta forma, el dispositivo ofrece un apoyo más adecuado a las distintas fases de la marcha que los sistemas que se comercializan.
Actualmente, los que más se utilizan son las ortesis pasivas, que no asisten externamente el movimiento de la rodilla, o bien los exosqueletos para toda la pierna, que incorporan seis actuadores para las articulaciones de caderas, rodillas y tobillos, lo cual hace que el sistema sea más pesado y más caro. Estos sistema exosqueletos, además, ideados generalmente para personas parapléjicas, no son totalmente idóneos para personas afectadas por una lesión medular incompleta, es decir, que no tengan una parálisis total.
El sistema desarrollado por la UPC incorpora una tecnología a caballo entre la robótica y la ortopedia, que le otorga ligereza a la ortesis y la hace más económica. La otra novedad es el bajo consumo energético, que favorece la autonomía del dispositivo. Se consigue con la incorporación de un sistema de bloqueo mecánico de la rodilla, y no eléctrico como el que utilizan otros tipos de ortesis y exosqueletos actuales.
Una vez construido el prototipo de ortesis activa por parte del equipo de la UPC, un grupo del Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de los Materiales de la Universidad de Extremadura continuará el proyecto con el diseño y la instalación de la electrónica de control del movimiento del dispositivo. El motor, que se ubica en la parte lateral de la rodilla, se activa o se desactiva a partir de sensores plantares, que indican cuando el pie toca al suelo, y a partir de otros que miden el ángulo de las articulaciones para saber en qué fase de la marcha se encuentra el usuario. “El dispositivo permite suplir los músculos que la lesión medular ha afectado”, afirma Josep Maria Font.
Por su parte, el Laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad de La Coruña, coordinador de todo el proyecto, se encarga de desarrollar el programa de simulación dinámica con el que se predecirá el movimiento de la persona lesionada al llevar la ortesis. El dispositivo se ensayará en pacientes del hospital Juan Canalejo de La Coruña, vinculado a la Universidad, lo que servirá para validar el simulador y el uso generalizado de la ortesis.
¿Qué es una lesión medular?
Una lesión medular, como es el caso de la mielopatía, es una alteración de la médula espinal que puede provocar una pérdida de sensibilidad y/o de movilidad. Puede ser causada por traumas debidos a accidentes de automóvil o roturas de disco intervertebral, o bien por algunas enfermedades como la poliomelitis, la espina bífiida, los tumos primarios o metastásicos, la ataxia de Friedreich o la osteïtis hipertrófica de la columna.
Los efectos de una lesión de médula espinal pueden ser de tipo completo, en la que se pierde la funcionalidad motora por debajo del nivel de la lesión, o incompleto, en que la persona afectada puede tener alguna sensibilidad por debajo del nivel de la lesión. Las personas con este tipo de lesión pueden ser capaces de mover más un miembro que otro, pueden sentir partes del cuerpo que no pueden mover o quizás pueden tener más funcionalidad en unas partes del cuerpo que en otras.
Actualmente, en España hay aproximadamente 40.000 personas afectadas por este tipo de lesión. Cada año unas 1.200 personas la padecen, la mayoría por causa de accidentes de tránsito.
