Diseñan videojuegos y sistemas robóticos para rehabilitación

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS

Boletín No. 022

4 de abril de 2018

• Investigadores del Cinvestav Unidad Saltillo desarrollan opciones terapéuticas para mejorar los procesos de recuperación de pacientes que permitan analizar los avances con precisión

Ante la creciente demanda de terapias para la rehabilitación de personas con problemas de movilidad en las extremidades superiores en los hospitales públicos del país, Nadia Vanessa García Hernández, investigadora del Cinvestav Unidad Saltillo, desarrolla sistemas basados en robots, videojuegos y bioseñales para evaluar, mejorar y recuperar esta función motora.

“Es una investigación que permite el diseño y desarrollo de sistemas robóticos o interfaces hombre-máquina, con el objetivo de utilizarlos para ayudar a mejorar, en la medida de lo posible, la discapacidad motriz en brazos o manos”, explicó García Hernández.

El proyecto parte de la necesidad de contar con sistemas que permitan medir el progreso de rehabilitación, porque actualmente los fisioterapeutas lo hacen utilizando métodos subjetivos y con base en su experiencia determinan si se van logrando avances y toman la decisión de continuar o modificar la terapia.

El grupo de investigación también diseña videojuegos que sólo necesitan de un sensor para capturar y seguir los movimientos del paciente para proyectarlos en un juego virtual, donde es posible hacer ejercicios de precisión. Algunos de los videojuegos que se desarrollaron permiten aumentar la fuerza de agarre realizando ejercicios con una pelota y utilizando la técnica de la bio-retroalimentación de señales musculares; para avanzar en los niveles se debe cerrar la mano y aplicar una fuerza suficiente, por esta razón se programan los videojuegos dependiendo de la condición inicial del paciente.

“Son nueve juegos cortos para escoger y consisten en evadir obstáculos, disparar o comer ciertas cosas”, señaló Nadia Vanessa García; el sistema se probó en el Centro de Rehabilitación y Educación Especial de Saltillo con buenos resultados, ya que permitió aumentar la fuerza de agarre cuarenta por ciento más que las terapias convencionales y además motivo a los pacientes.

Además, en un proyecto con niños del Centro de Rehabilitación e Inclusión Infantil Teletón Saltillo, se trabaja en el diseño de un sistema no invasivo que permita evaluar el gasto energético de los pacientes cuando realizan una tarea en un ambiente virtual, que permitirá determinar si conforme el paciente avanza en sus terapias su gasto energético es menor y si se logra con movimientos más coordinados como en una persona sana.

La idea es medir y observar si el gasto energético disminuye y si los movimientos van mejorando, porque el sistema también medirá velocidades, posiciones y suavidad de movimiento, el interés de la investigación es medir este tipo de parámetros.

Los especialistas también trabajan en el desarrollo de algoritmos que evalúen cómo y cuándo un robot debe asistir el movimiento de las personas tomando información en tiempo real de su postura y actividad muscular, para que pueda decidir si requiere mayor o menor asistencia.

“Trabajamos en un algoritmo que monitorea las señales musculares del brazo, tríceps, bíceps, deltoide y de la postura, con base en estos parámetros otro algoritmo permitirá controlar a un robot para que modifique la asistencia proporcionada a la persona a través del efector final del robot”, sostuvo García Hernández.

En un videojuego el paciente verá de manera virtual un brazo con la postura correcta y otro con su postura actual y mientras el paciente no corrija su postura el robot no se moverá, una vez corregida la postura se continúa con la realización del ejercicio.

Además, al monitorear la señales musculares el algoritmo determina el esfuerzo que se realiza, si no se hace ningún esfuerzo quiere decir que no hay una contribución motriz por parte del paciente y el robot tratará de mover y guiar al paciente hacia el objetivo final de la tarea.

Con base en los parámetros que se miden, el robot debe ser capaz de determinar si es necesario proporcionar una asistencia leve, media o intensa. Los pacientes no ven al robot, solo lo toman de su efector final y se concentran en la tarea virtual, como mover objetos de un lado a otro.

La investigación también desarrolla un exoesqueleto de mano portátil, es un sistema que controla el movimiento de los dedos a través de segmentos seriales unidos a la punta de los dedos; permite al paciente mover los dedos con libertad o ejerce fuerza para asistir su movimiento de manera independiente y ayuda a las personas a recuperar la movilidad en los dedos.