El collarín robótico utiliza sensores, actuadores para restaurar las funciones del paciente con ELA

 

NUEVA YORK – Los ingenieros de la Universidad de Columbia han diseñado un nuevo collarín que sostiene el cuello durante su movimiento natural. Este es el primer dispositivo que se muestra que ayuda dramáticamente a los pacientes que sufren de esclerosis lateral amiotrófica, o ELA, a sostener sus cabezas y apoyarlas activamente durante el rango de movimiento. Los investigadores dijeron que este avance podría mejorar la calidad de vida de los pacientes. Solo podría mejorar el contacto visual durante la conversación, pero también facilitar el uso de los ojos como un joystick para controlar los movimientos en una computadora, al igual que el famoso científico Stephen Hawkins.

El equipo de ingenieros y neurólogos fue dirigido por Sunil Agrawal, profesor de ingeniería mecánica y de rehabilitación y medicina regenerativa en Columbia Engineering. Diseñaron un collarín robótico cómodo y portátil que incorpora sensores y actuadores para ajustar la postura de la cabeza, restaurando aproximadamente el 70% del rango de movimiento activo de la cabeza humana.

Usando la medición simultánea del movimiento con sensores en el cuello ortopédico y la electromiografía de superficie (EMG) de los músculos del cuello, también se convierte en una nueva herramienta de diagnóstico para el movimiento deteriorado de la cabeza y el cuello.

El estudio piloto se publicó el 7 de agosto en el Anales de Neurología Clínica y Traslacional y se titula «Un aparato ortopédico robótico para caracterizar el movimiento de cabeza y cuello y EMG muscular en sujetos con ELA».

Los autores incluyeron a Haohan Zhang y Biing-Chwen en la Universidad de Columbia, así como a Jinsy Andrews e Hiroshi Mitsumoto del Colegio de Médicos y Cirujanos de la Universidad de Columbia, Departamento de Neurología y Centro ALS.


El collarín robótico utiliza sensores, actuadores para restaurar las funciones del paciente con ELA

 


El collarín promete más allá de la ELA

El cuello ortopédico también es prometedor para el uso clínico más allá de la ELA, según Agrawal, quien dirige el Laboratorio de Robótica y Rehabilitación (ROAR). «El aparato ortopédico también sería útil para modular la rehabilitación de aquellos que han sufrido lesiones cervicales de latigazo cervical por accidentes automovilísticos o que tienen un control deficiente del cuello debido a enfermedades neurológicas como la parálisis cerebral», dijo.

«Hasta donde sé, el Prof. Agrawal y su equipo han investigado, por primera vez, los mecanismos musculares en los músculos del cuello de pacientes con ELA», declaró Hiroshi Mitsumoto, profesor de neurología Wesley J. Howe en Eleanor y Centro Lou Gehrig ALS en el Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia. «Su collarín es un paso tan importante para ayudar a los pacientes con ELA, una enfermedad terminal devastadora y rápidamente progresiva».

Mitsumoto co-dirigió el estudio con Agrawal y Jinsy Andrews, profesora asistente de neurología.

«Tenemos dos medicamentos que han sido aprobados, pero solo reducen modestamente la progresión de la enfermedad», agregó. «Aunque no podemos curar la enfermedad en este momento, podemos mejorar la calidad de vida del paciente al aliviar los síntomas difíciles con el aparato ortopédico robótico».

El collarín robótico utiliza sensores, actuadores para restaurar las funciones del paciente con ELA

Fuente: Laboratorio ROAR de la Universidad de Columbia

Trabajando con pacientes con ELA

Conocida comúnmente como enfermedad de Lou Gehrig, la ELA es una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por la pérdida progresiva de las funciones musculares, lo que lleva a la parálisis de las extremidades y la insuficiencia respiratoria. La caída de la cabeza, debido a la disminución de la fuerza muscular del cuello, es una característica definitoria de la enfermedad.

En el transcurso de su enfermedad, que puede variar desde varios meses hasta más de 10 años, los pacientes pierden por completo la movilidad de la cabeza, adoptando una postura de mentón en el pecho que dificulta el habla, la respiración y la deglución. Los actuales aparatos de cuello estáticos se vuelven cada vez más incómodos e ineficaces a medida que la enfermedad progresa.

Para probar este nuevo dispositivo robótico, el equipo reclutó a 11 pacientes con ELA junto con 10 sujetos sanos y de la misma edad. Se pidió a los participantes en el estudio que realizaran movimientos en un solo plano de la cabeza y el cuello que incluían flexión-extensión, flexión lateral y rotación axial.

Los experimentos mostraron que los pacientes con ELA, incluso en las primeras etapas de la enfermedad, utilizan una estrategia diferente de coordinación cabeza-cuello en comparación con los sujetos sanos de la misma edad. Estas características están bien correlacionadas con los puntajes clínicos de ALS utilizados habitualmente por los médicos. Las mediciones recopiladas por el dispositivo se pueden usar clínicamente para evaluar mejor la caída de la cabeza y la progresión de la enfermedad de ELA.

«En la próxima fase de nuestra investigación, caracterizaremos cómo la asistencia activa del cuello ortopédico afectará a los sujetos con ELA con caída severa de la cabeza para realizar actividades de la vida diaria», dijo Agrawal, quien también es miembro del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Columbia. «Por ejemplo, pueden usar sus ojos como un joystick para mover el cuello de la cabeza para mirar a sus seres queridos u objetos a su alrededor».

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