El exosuit robótico suave hace que los sobrevivientes de un accidente cerebrovascular caminen más rápido y más lejos

 

El exosuit robótico suave hace que los sobrevivientes de un accidente cerebrovascular caminen más rápido y más lejos
Los pacientes con accidente cerebrovascular usaron el suave exosuit robótico (que se muestra aquí desde el costado) en el lado hemiparético de sus cuerpos. Al ayudar durante las fases de postura y balanceo de sus ciclos de marcha, les permitió caminar más rápido y más lejos en una pasarela de 30 metros. Crédito: Premios Rolex / Fred Merz

El accidente cerebrovascular es la principal causa de discapacidad grave a largo plazo en los EE. UU., Con aproximadamente 17 millones de personas que lo experimentan cada año. Aproximadamente 8 de cada 10 sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares sufren de «hemiparesia», una parálisis que generalmente afecta las extremidades y los músculos faciales en un lado de sus cuerpos, y a menudo causa graves dificultades para caminar, una pérdida de equilibrio con un mayor riesgo de caerse. como fatiga muscular que se establece rápidamente durante los esfuerzos. A menudo, estos impedimentos también les imposibilitan realizar actividades cotidianas básicas.

Para permitir que los pacientes con accidente cerebrovascular se recuperen, muchos centros de rehabilitación han buscado exoesqueletos robóticos. Pero aunque ahora hay una gama de dispositivos emocionantes que permiten a las personas volver a caminar que inicialmente no pudieron hacerlo, sigue habiendo una importante investigación activa que trata de comprender cómo aplicar mejor la robótica portátil para la rehabilitación después de un accidente cerebrovascular. A pesar de la promesa, las guías recientes de práctica clínica ahora incluso recomiendan no usar terapias robóticas cuando el objetivo es mejorar la velocidad o la distancia para caminar.

En 2017, un equipo multidisciplinario de ingenieros mecánicos y eléctricos, diseñadores de indumentaria y expertos en neurorrehabilitación en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson y la Facultad de Salud de la Universidad de Boston (BU) & Rehabilitation Sciences: Sargent College demostró que un exosuit robótico suave con asistencia en el tobillo, atado a una batería externa y un motor, fue capaz de mejorar significativamente las funciones de la marcha biomecánica en pacientes con accidente cerebrovascular cuando se usaba mientras caminaba en una cinta de correr. El esfuerzo del equipo interinstitucional e interdisciplinario fue dirigido por los miembros de la facultad de Wyss, Conor Walsh, Ph.D. y Lou Awad, P.T., D.P.T., Ph.D, junto con Terry Ellis, Ph.D., P.T., N.C.S. de BU.

Ahora, el mismo equipo dio un paso crítico hacia adelante al traducir su tecnología hacia una estrategia de rehabilitación. Utilizando una versión sin ataduras del exosuit que lleva su propia batería y motor, mostraron en una cohorte de seis sobrevivientes de un accidente cerebrovascular con hemiparesia que su dispositivo podría aumentar significativamente la velocidad de caminata de las personas en un promedio de 0.14 metros por segundo, con una caminata individual tanto como 0.28 metros por segundo más rápido. Estas mismas personas, cuando se les pidió que caminaran lo más lejos que podían en 6 minutos, pudieron avanzar 32 metros más, en promedio, con una persona que viaja más de 100 metros más lejos. Estos hallazgos se publican en IEEE Revista abierta de ingeniería en medicina y biología (OJEMB).

«La gran mayoría de las personas que han sufrido un derrame cerebral caminan lentamente y no pueden caminar muy lejos. Caminar más rápido y más lejos después de la fisioterapia se encuentran entre los resultados más importantes deseados tanto por los pacientes como por los médicos. Si una terapia no cambia la velocidad ni la distancia. , sería difícil considerar que la terapia sea efectiva «, dijo Lou Award, miembro del profesorado asociado del Instituto Wyss, PT, DPT, Ph.D., el primer autor del estudio que correspondió los hallazgos a IEEE OJEMB junto con Walsh. «Los niveles de mejora en la velocidad y la distancia que encontramos en nuestro estudio exploratorio excedieron nuestras expectativas de un efecto inmediato sin entrenamiento y resaltan la promesa de la tecnología exosuit». Awad también es profesor asistente en la Facultad de Salud y Rehabilitación de BU: Sargent College y Director del Laboratorio de Recuperación Neuromotora.

El exosuit desplegado en este estudio pesa menos de cinco kilogramos y apunta a las extremidades de los sobrevivientes de un derrame cerebral durante distintas fases del ciclo de la marcha. Totalmente móvil, funciona con una batería e iniciada por una unidad de actuador, ambas en las caderas. Proporciona potencia mecánica a los tobillos a través de un mecanismo basado en cables, mediante el cual los cables y otras partes del exosuit se anclan al cuerpo mediante textiles funcionales livianos. Además de su bajo peso y potencial para reducir las asimetrías de la marcha, está el hecho de que los pacientes lo usan solo en el lado parético deteriorado, a diferencia de los sistemas de exoesqueleto rígidos, muchos de los cuales deben usarse en ambos lados.

El equipo de Walsh diseñó el exosuit para ayudar con la flexión plantar, el movimiento del tobillo que empuja el pie hacia el suelo durante la fase de postura del ciclo de la marcha, y con la flexión dorsal, en la que el pie se levanta y los dedos de los pies hacia la espinilla durante La fase de swing. Ambos movimientos se ven alterados de manera variable en la caminata hemiparética posterior al accidente cerebrovascular, y los sobrevivientes a menudo exhiben un «pie caído», una incapacidad para levantar el pie desde los tobillos. Walsh, cuyo grupo ha sido pionero y ampliamente validado en la tecnología de exosuit suave en los últimos años, también es profesor de ingeniería y ciencias aplicadas de Paul A. Maeder en SEAS y fundador del Harvard Biodesign Lab.

Para demostrar una amplia aplicabilidad para su enfoque en los sobrevivientes de accidente cerebrovascular con hemiparesia, el equipo se centró en seis individuos hemiparéticos con diferentes grados de gravedad y tipos de discapacidad que entraron en una fase crónica. Después de una evaluación clínica inicial de los pacientes y ajustes del exosuit a los individuos, los investigadores realizaron una serie de pruebas en una pasarela de 30 metros. El uso del exosuit sin alimentación no causó ninguna desventaja con respecto a las velocidades de caminata, las distancias o los costos de energía de los participantes en comparación con cuando no usaban el exosuit. Cuando el exosuit se encendió, «vimos mejoras importantes e inmediatas en la velocidad y la distancia para caminar, que son resultados significativos que marcan una diferencia real en la vida cotidiana de las personas que han sufrido un derrame cerebral. Son este tipo de resultados clínicamente significativos los que estimulan la emoción. entre los fisioterapeutas y otros en la comunidad de rehabilitación «, dijo el coautor Ellis, Ph.D., PT, NCS, Director del Centro de Neurorehabilitación en Sargent College y Profesor Asociado y Presidente de Terapia Física en BU.

«Nuestros equipos de ingeniería y clínicos en la Universidad de Harvard y Boston están altamente motivados por estos resultados para refinar la tecnología y estudiar su impacto inmediato en los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares con una amplia gama de habilidades para caminar. También estamos ansiosos por explorar aplicaciones terapéuticas en entornos clínicos y caminar día a día en el hogar y la comunidad «, dijo Awad.

«Este estudio realizado por el equipo muestra maravillosamente cómo la tecnología exosuit desarrollada en el Instituto Wyss y sus socios podría marcar una diferencia real en la vida de muchos sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares, y es una demostración convincente de cómo el modelo de traducción del Instituto crea e impulsa rápidamente nuevas soluciones a algunos de nuestros principales problemas de salud que pueden mejorar la vida de los pacientes «, dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor de Biología Vascular Judah Folkman en la Facultad de Medicina de Harvard y el Programa de biología vascular en el Boston Children’s Hospital, así como profesor de bioingeniería en SEAS.

 


Más información:
Louis N. Awad et al, Caminando más rápido y más lejos con un exosuit robótico suave: implicaciones para la asistencia y rehabilitación de la marcha después de un accidente cerebrovascular, IEEE Revista abierta de ingeniería en medicina y biología (2020).

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