Omar Augusto Galindo Brausin Juan Guillermo Sánchez Alvarado Proyecto de Grado I Antecedentes

Omar Augusto Galindo Brausin
Juan Guillermo Sánchez Alvarado
Proyecto de Grado I
Antecedentes
TECNOLOGÍAS PARA LA REHABILITACION DE PACIENTES EN MIEMBRO SUPERIOR
Introducción:
La fisioterapia puede ser definida de muchas formas y va cambiando según el contexto y el lugar
geográfico, pero en términos generales podría describirse como el conjunto de métodos que
mediante la aplicación de agentes físicos, curan, previenen, recuperan y adaptan a las personas
afectadas de disfunciones somáticas y orgánicas o a las que quieren tener un nivel óptimo de salud.
[1] [2]
En este artículo se dará un recorrido por la historia de la fisioterapia y la tecnología que se ha
utilizado enfocándose en la rehabilitación del miembro superior y el uso de exoesqueletos no solo
como herramienta de ayuda sino también como herramienta de medición la cual puede ser utilizada
para obtener un estudio objetivo del progreso del paciente dando así datos objetivos a partir del
registro de datos.
La Historia de la Fisioterapia:
Aunque se puede hablar de la práctica de la fisioterapia prácticamente desde el momento de la
evolución de la especia humana pues, según, Laín Entralgo “desde el momento en que un hombre
primitivo dio un masaje a otro solo porque resultaba favorable para la recuperación, ya se puede
hablar de una recuperación médica” [3]. Sin embargo, el que se puede considerar el padre de la
fisioterapia es Aristóteles (381 - 322 a.c) quien describió los movimientos de los animales y las
acciones de los músculos, además, inicio los análisis geométricos y el estudio de la marcha humana
[4] [5]
Además Hipócrates, (siglo V A.C. - siglo IV A.C.) Escribió 12 volúmenes sobre medicina, de los cuales
6 llevan capítulos reconociendo que los ejercicios físicos y los masajes son los mejores medios para
conservar la salud además de esto desarrolló maniobras de corrección de las deformaciones de las
curvas por causa externa, mediante compresiones, tracciones y manipulaciones, en el campo del
masaje, desarrollo drenajes vasculares e impulsó métodos gimnásticos preoperatorios para el
fortalecimiento de las extremidades en el arte de la caza, el deporte y la guerra [6], Aunque es
importante mencionar, Arquímedes y Galeno como grandes investigadores alrededor de la
fisioterapia (no se va a profundizar esto ya que no es el objetivo de este artículo).
Durante la edad media el cristianismo reaccionó ante los espectáculos gimnásticos, abandonando
la práctica de ejercicios físicos, por ello durante esta época son casi nulas durante el renacimiento,
se retomó tibiamente algunos modelos fisioterapéuticos, pero la gran importancia de la
recuperación física se dio nuevamente después del periodo de las posguerras mundiales y es en esta
época donde entran los instrumentos tales como los exoesqueletos para ayudar la rehabilitación
de los pacientes [7].
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Antecedentes “la aparición del exoesqueleto”
Aunque el renacimiento de la fisioterapia se dio debido a los estragos de la segunda guerra mundial,
paradójicamente su gran aliado, “el exoesqueleto” en sus inicios fue creado por el ejército
estadounidense, el cual desarrollo varios exoesqueletos para aumentar y amplificar la capacidad
militar con fines guerreristas en la década de 1960 [8], por esa época General Electrics desarrollo
dos brazos manipuladores (maestro-esclavo), utilizados para el manejo de equipos radiactivos. El
maestro es un tipo de exoesqueleto robot usado por el operador y su movimiento es reproducido
por la unidad esclava de dos brazos [9], al mismo tiempo John Hopkins diseño una extremidad tipo
exoesqueleto superior para ayudar a la flexión del codo de personas con parálisis [10].
A partir de allí, la evolución de los exoesqueletos ha sido de forma exponencial y diversa, los mas
relevantes son:
1. Bleex:
Se compone de dos poderosas piernas antropomorfas, y una unidad de carga en forma de mochila,
este sistema permite a su portador llevar cargas significativas con el mínimo esfuerzo. Debido a que
el operador puede hacer esto por extensos períodos de tiempo sin reducir su agilidad [11], [12],
[13], el principio de este exoesqueleto es usado en la actualidad como base para diseños en los que
se requiera generar fuerza en el movimiento del paciente para entrenar los músculos en una
proceso de rehabilitación [14].
Figura 1. Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) [12]
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2. LOPES:
Otro tipo de exoesqueleto es el llamado LOPES (lower extremity powered Exoskeleton), que en
español traduciría, “exoesqueleto potenciador de extremidades inferiores”, el cual como su nombre
lo indica, proporciona un aumento de fuerza sobre las piernas del individuo mejorando así su
marcha, además de corregir movimientos de la misma [15], Éste sistema combina un segmento
accionado transportable 2D, con un exoesqueleto para las piernas que contiene tres articulaciones
actuadas: dos en la cadera y una en la rodilla. Las juntas son de impedancia controlada, para permitir
una interacción mecánica entre el sujeto y el robot. El dispositivo permite dos modos de operación:
que el “paciente esté a cargo” y que “el robot esté a cargo”. [16]
Figura 2. Photographic impression of the prototype of LOPES. Two Bowden cables
per joint that transmit the power from motors to the robot joints are visible
for several joints. Right-most pictures show how a person is connected to the
device. In the left picture, above the back plate, the connector for the cushion is
visible. [15]
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Estos modelos sirven de base para varios prototipos algunos especializados solo en la medición del
progreso del paciente a través de sensores [17], [18], [19], y otros especializados en la corrección
de la postura y en la potencialización de los movimientos, así como el desarrollo de la fuerza en
músculos atrofiados de un paciente especifico [11], [20]–[22], [23] .
Figura 3. Diagram of rehabilitation robots system. [23]
Conclusión
A pesar del gran desarrollo de los exoesqueletos como métodos de rehabilitación de pacientes con
algún tipo de atrofia, la investigación cada día abre un campo para más aplicaciones que faciliten la
ayuda a los pacientes.
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[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
H. S. Lo y S. Q. Xie, «Exoskeleton robots for upper-limb rehabilitation: State of the art and
future prospects», Med. Eng. Phys., vol. 34, n.o 3, pp. 261-268, abr. 2012.
I. Nuñez, «Introduccion a la historia de la kinesiología», 2010. [En línea]. Disponible en:
http://academico.upv.cl/doctos/KINE-2007/%7B25FF8CB4-A500-48CA-AF977D9AC1455815%7D/2012/S1/Clase%202%20Introduccion%20%5Bhistoria%20de%20la%20ki
nesiolog%C3%ADa%5D%20%5BModo%20de%20compatibilidad%5D.pdf. [Accedido: 14-mar2015].
P. Laín Entralgo, «La curación por la palabra en la Antigüedad Clásica», 1958.
P. Dell’Elce, G. Lenzi, y G. Vázquez, «La Kinesiología Como Concepto Construido Por La
Población
De
Rosario»,
2003.
[En
línea].
Disponible
en:
http://imgbiblio.vaneduc.edu.ar/fulltext/files/TC044672.pdf. [Accedido: 13-mar-2015].
C. Arce, «Generalidades - Aspectos conceptuales - Aspectos históricos Bases biofísicas para la
aplicación de los Agentes Físicos», 2004. [En línea]. Disponible en:
http://www.arcesw.com/generalidades.pdf. [Accedido: 14-mar-2015].
S. Fernández Martínez y S. Fernández Martínez, «Responsabilidad profesional del
fisioterapeuta», info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, Universidad Complutense de Madrid,
Servicio de Publicaciones, Madrid, 2009.
Gallego y T. G. Izquierdo, Bases teóricas y fundamentos de la fisioterapia. Ed. Médica
Panamericana, 2007.
«Mosher-Handyman-to-Hardiman-1967», cyberneticzoo.com. .
«Zhang_2015_ICRA.pdf». .
K. Anam y A. A. Al-Jumaily, «Active Exoskeleton Control Systems: State of the Art», Procedia
Eng., vol. 41, pp. 988-994, 2012.
A. Chu, H. Kazerooni, y A. Zoss, «On the Biomimetic Design of the Berkeley Lower Extremity
Exoskeleton (BLEEX)», en Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics
and Automation, 2005. ICRA 2005, 2005, pp. 4345-4352.
H. Kazerooni, «Exoskeletons for human power augmentation», en 2005 IEEE/RSJ International
Conference on Intelligent Robots and Systems, 2005. (IROS 2005), 2005, pp. 3459-3464.
A. Zoss, H. Kazerooni, y A. Chu, «On the mechanical design of the Berkeley Lower Extremity
Exoskeleton (BLEEX)», en 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and
Systems, 2005. (IROS 2005), 2005, pp. 3465-3472.
B. Dellon y Y. Matsuoka, «Prosthetics, exoskeletons, and rehabilitation [Grand Challenges of
Robotics]», IEEE Robot. Autom. Mag., vol. 14, n.o 1, pp. 30-34, mar. 2007.
J. F. Veneman, R. Kruidhof, E. E. G. Hekman, R. Ekkelenkamp, E. H. F. van Asseldonk, y H. van
der Kooij, «Design and Evaluation of the LOPES Exoskeleton Robot for Interactive Gait
Rehabilitation», IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng., vol. 15, n.o 3, pp. 379-386, sep. 2007.
F. Barroso, C. Santos, y J. C. Moreno, «Influence of the robotic exoskeleton Lokomat on the
control of human gait: An electromyographic and kinematic analysis», en Bioengineering
(ENBENG), 2013 IEEE 3rd Portuguese Meeting in, 2013, pp. 1-6.
S. Guo, F. Zhang, W. Wei, J. Guo, y W. Ge, «Development of force analysis-based exoskeleton
for the upper limb rehabilitation system», en 2013 ICME International Conference on Complex
Medical Engineering (CME), 2013, pp. 285-289.
A. Montagner, A. Frisoli, L. Borelli, C. Procopio, M. Bergamasco, M. C. Carboncini, y B. Rossi,
«A pilot clinical study on robotic assisted rehabilitation in VR with an arm exoskeleton device»,
en Virtual Rehabilitation, 2007, 2007, pp. 57-64.
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Antecedentes
[19] W. Wei, S. Guo, W. Zhang, J. Guo, y Y. Wang, «A novel VR-based upper limb rehabilitation
robot system», en 2013 ICME International Conference on Complex Medical Engineering
(CME), 2013, pp. 302-306.
[20] K. G. August, M. Guidali, M. Sellathurai, S. Jenu, D. Bleichenbacher, V. Klamroth-Marganska, S.
V. Adamovich, y R. Riener, «A system for sensory motor rehabilitation of the upper limb with
virtual reality, exoskeleton robot, and real objects», en 2011 IEEE Conference on Technologies
for Practical Robot Applications (TePRA), 2011, pp. 54-63.
[21] H. S. Lo y S. Q. Xie, «Exoskeleton robots for upper-limb rehabilitation: State of the art and
future prospects», Med. Eng. Phys., vol. 34, n.o 3, pp. 261-268, abr. 2012.
[22] Z. Song, Z. Wang, S. Guo, y B. Gao, «Study on resistance training for upper-limb rehabilitation
using an exoskeleton device», en 2013 IEEE International Conference on Mechatronics and
Automation (ICMA), 2013, pp. 932-938.
[23] W. Ye, Z. Li, y C.-Y. Su, «Development and human-like control of an upper limb rehabilitation
exoskeleton using sEMG bio-feedback», en 2012 International Conference on Mechatronics
and Automation (ICMA), 2012, pp. 2077-2082.