TITULO:
LOS ROBOTS PARALELOS EN LA REHABILITACIÓN DEL TOBILLO. FABIO ABEL GOMEZ BECERRA
ANTECEDENTES
El tobillo es una de las articulaciones más importantes del cuerpo humano, investigaciones médicas dedican mucho esfuerzo para encontrar métodos efectivos para el tratamiento y prevención de las lesiones del tobillo, [1].
Ha sido demostrado que la rehabilitación activa acelera el proceso de curación, algunas investigaciones arrojan que la inactividad después de la lesión pueden causar daños al cuerpo, [1]. Pueden ocurrir cambios bioquímicos y biomecánicos en detrimento de la articulación si no se efectúan movimientos suficientes en el rango indicado en los tratamientos recetados por especialistas. Tomando en cuenta lo anterior, algunas Universidades, Centros de Investigación y Compañías Privadas, han producido dispositivos de rehabilitación de tobillo para trabajar en pacientes el fortalecimiento, la flexibilidad y la propiocepción con la finalidad de lograr un alivio integral de las lesiones de la articulación del tobillo, [1].
Durante las dos últimas décadas, las investigaciones también han explorado el uso de dispositivos robóticos en el área de la terapia física y muchos dispositivos han sido desarrollados para varias partes del cuerpo humano, [2], siendo la rehabilitación del tobillo una de las que menos dispositivos robóticos existen.
Los robots de rehabilitación pueden verse como un tipo de robot de servicio, el cual es diseñado para ayudar a personas con discapacidad o personas mayores en la realización de actividades de la vida cotidiana, [2].
USO DE LOS ROBOTS PARALELOS EN LA REHABILITACION MEDICA En las actividades deportivas y en la vida cotidiana en general, el riesgo que corre un ser humano de sufrir lesiones en su anatomía, es alto, sumando a esto la existencia de gente con padecimientos neuromusculares así como las que
recién han sido sometidas a intervenciones quirúrgicas del tobillo, pueden necesitar rehabilitación medica pasiva, activa y asistida.
El tobillo es una de las partes más complejas del sistema esquelético y juega un importante rol en la locomoción humana por la transmisión de torques y fuerzas durante la marcha, [2].
La parte del sistema esquelético que se lesiona con mayor frecuencia es el tobillo lateral. El esguince de tobillo es la segunda causa de absentismo laboral, [3].
Los esguinces de tobillos son causados por estiramientos o desgarres de los ligamentos que si no son tratados apropiadamente se corre el riesgo de sufrir un daño mayor, [5], es decir, cuando un musculo no se utiliza o se debilita, tiende a acortarse, resultando que las articulaciones se vuelvan rígidas, ocasionando deformidades o contracturas que, sin el estimulo del movimiento o una terapia física, pierden buena parte de sus aptitudes
La actividad física, como rehabilitación, ha demostrado acelerar el proceso de curación. Algunos investigadores creen que la inactividad puede causar daños en el cuerpo, [1], se ha observado que la inmovilización de las articulaciones que han sido sometidas a cirugía era dañina; al mismo tiempo se supuso que si el movimiento intermitente era benéfico para las articulaciones dañadas como las saludables, entonces el movimiento continuo sería mucho más efectivo para usarse como rehabilitación.
Sin embargo, la terapia física puede resultar muy laboriosa y repetitiva, [2], y si se realiza de manera manual, se incrementa en gran medida, el trabajo físico de terapistas.
Al incrementarse el número de personas que necesitan rehabilitación, los centros destinados a éste propósito y los terapistas, se ven rebasados en su capacidad para dar la atención que los pacientes requieren, redundando en terapias ineficaces que distan mucho de los requerimientos de la lesión.
Al presentarse ésta problemática, los pacientes recurren a dispositivos simples que no cubren el rango de movimientos que el tobillo necesita para
rehabilitarse y a personas que no tienen la preparación adecuada para lograr una recuperación óptima en tiempo y forma. Esto trae como consecuencia que la recuperación pueda ser mucho más lenta o que se origine un daño mayor y en frecuentes ocasiones el tobillo adquiera una propensión más alta a recaer en la lesión sufrida.
EL PORQUÉ DE LOS DISPOSITIVOS ROBOTICOS
Para que una persona que ha sufrido una lesión pueda reincorporarse a sus actividades cotidianas, sin el temor de volver a lastimarse o recaer, se requiere que el musculo se encuentre totalmente recuperado y fortalecido de la lesión, dado que el número de pacientes es grande y el tratamiento es lento, es un gran avance el que los dispositivos robóticos ayuden a realizar los tratamientos de rehabilitación, [4].
En la mayoría de los casos, la rehabilitación del tobillo es realizada directamente por el terapeuta, que usa herramientas especificas para cada ejercicio especifico, por ejemplo, para el fortalecimiento usan bandas elásticas o aplicando cargas, para la propiocepción, se usan tablas de equilibrio o rodillos de espuma, [14].
Los dispositivos para rehabilitación se pueden utilizar en las modalidades de recuperación pasiva, activa y asistida, [15]. El uso de éstas máquinas en centros de rehabilitación permitirá incrementar el número y diversidad de terapias personalizadas; y lo que es más importante, reducir el tiempo de recuperación de personas que hayan sufrido incidentes traumáticos, lo cual permitirá se reincorporen más rápido a sus actividades cotidianas. Además, en pacientes con enfermedades neuromusculares permitirán mejorar su calidad de vida.
El objetivo de la rehabilitación es recuperar una función completa y sin limitaciones, sobre todo en los casos de las personas que desempeñan un trabajo físico y los deportistas que necesitan volver al mismo nivel de exigencia funcional.
En los últimos años ha habido un interés considerable en el desarrollo de dispositivos de rehabilitación por parte de compañías de desarrollo tecnológico,
Instituciones y Universidades de todo el mundo con la finalidad de rehabilitar completamente las partes lesionadas, [5], [6].
El esguince de tobillo que ocurre por estirado o rotura de los ligamentos usualmente causada por una combinación de flexión plantar, rotación interna e inversión del pie, [7]. Es la lesión más común en los deportes y en la vida cotidiana en general, se estima una prevalencia mayor del 45%, su incidencia es de 1 de cada 10000 personas/día, [8], [9].
Con el fin de cubrir algunos, o todos, los ejercicios que cumplan con los procedimientos indicados en la rehabilitación, se han desarrollado dispositivos para la rehabilitación de tobillo, desde el uso de bandas elásticas, (figura 1), tableros de equilibrio, (figura 2), rodillos de espuma, (figura 3), hasta
dispositivos mejor controlados y por lo tanto más eficaces, [10], [11].
Figura 1, Bandas elásticas figura 2, tabla de equilibrio figura 3, rodillo
En la figura 4, se puede ver el dispositivo Rutgers que ya cuenta con un sistema de control y una interfaz haptica, el dispositivo se encuentra instalado en una clínica de rehabilitación,[12][13].
Figura 6, movimientos no definidos figura 7, parámetros pre-definidos
Los dispositivos de rehabilitación disponibles en el mercado, figuras 5, 6 y 7, la mayoría no cumple con los movimientos necesarios para lograr el fortalecimiento, flexibilidad y propiocepción que el tobillo requiere para lograr una recuperación integral total de la lesión sufrida
CONCLUSIONES
La necesidad de dispositivos de rehabilitación medica en nuestro país es muy grande, debido a que los ya existentes son de procedencia extranjera y su costo es demasiado alto, limitando la existencia de los mismos en centros de rehabilitación trayendo como consecuencia la falta de atención a muchos pacientes que la requieren, es importante que los centros de rehabilitación crezcan en número y en cantidad de pacientes que puedan atender.
La calidad de los dispositivos de rehabilitación debe ser tal para lograr que sean capaces de efectuar ejercicios que abarquen el fortalecimiento, flexibilidad y propiocepción, de tal manera que los pacientes puedan integrarse a sus actividades cotidianas, en el menor tiempo posible sin riesgo de recaer en la lesión.
La capacidad que tiene una sociedad para dar respuesta a sus problemas depende del conocimiento acumulado y de los desarrollos científicos y tecnológicos, siendo éstos últimos los que logran democratizar la ciencia al resolver las necesidades de la humanidad, innovando, creando y aplicando el conocimiento.
REFERENCIAS
[1] Girone, M, G. Burdea, M. Bouzit, The "Rutgers Ankle" Orthopedic Rehabilitation Interface, Proceedings of the ASME Haptics Symposium. DSC-Vol.67. 1999
[2] Tsoi, Y.H. Xie, S. Q. Design and Control of a Parallel Robot for Ankle Rehabilitation. Mechatronics and Machine Vision in Prac00tice, 2008. M2VIP 2008. 15th International Conference. 2008
[3] Tecnicas de rehabilitacion en la medicina deportiva. William E. Prentice. Barcelona, España,. Ed. Paidotribo. 2ª Edicion. 1999
[4] C-C.K.Lin,M-S. Ju.A Specialized Robot for Ankle Rehabilitation and Evaluation, National Cheng Kung University, Taiwan
[5] A. Blanco Ortega, J.A. Lopez L, G. Vela Valdés, E. Chavez Conde. Control of a Knee Rehabilitation Machine using a Virtual Prototype, Department of Mechatronics Engineering, CENIDET, Cuernavaca, Morelos, Mexico
[6] Y.H.Tsoi,S.Q.Xie,Design and Control of parallel Robot for Ankle Rehabilitation,University of Auckland,New Zealand
[7] Aplicacion clinica de las tecnicas neuromusculares. Extremidades inferiores. Chaitow, Leon y Walker DeLany, Judith. Editorial Paidotribo, 2007. ISBN: 978-84-8019-869-1
[8]Yoon, J. and Riu, J., A Novel reconfigurable Ankle/Foot Rehabilitation Robot. International Conference on Robotics and Automation - IEEE. 2005. 2290-2295.
[9] Serafina Alcantara, Bases Cientificas para el diseño de un programa de ejercicios para la inestabilidad cronica del tobillo, Fundacion Alcorcón. Madrid
[10]Keiko Homma and Mariko Usuba. Development of Ankle Dorsiflexion/Plantarflexion Exercise Devicewith Passive Mechanical Joint. Proceedings of the 2007 IEEE 10th International Conference on Rehabilitation Robotics. pp. 292-297.
[11] C. Syrseloudis and I. Emiris: "A Parallel Robot for Ankle Rehabilitation-Evaluation and its Design Specification", 8th IEEE International Conference on Bioinformatics and Bioengineering, Athens 8-10 October 2008.
[12] C. Syrseloudis and I. Emiris, C. Maganaris, T. Lilas: "Design Framework for a Simple Robotic Ankle Evaluation and rehabilitation Device", 30th International Conference IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, pp. 4310-13, Vancouver, 20-24 August, 2008.
[13]Daniel Cioi, Angad Kale, Grigore Burdea, Jack Engsberg, William Janes, Sandy Ross. Ankle Control and Strength Training for Children with Cerebral Palsy using the Rutgers Ankle CP. 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics Rehab Week Zurich, ETH Zurich Science City, Switzerland, June 29 - July 1, 2011.
[14] Jody A. Saglia, Nikos G. Tsagarakis, Jian S. Dai and Darwin G. Caldwell A High Performance 2-dof Over-Actuated Parallel Mechanism for Ankle Rehabilitation 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Kobe International Conference Center, Kobe, Japan, May 12-17, 2009
[15] Gengqian LIU Jinlian GAO Hong YUE Xiaojun ZHANG Guangda LU, Design and Kinematics Simulation of Parallel Robots for Ankle Rehabilitation, Proceedings of the 2006 IEEE. International Conference on Mechatronics and Automation. June 25 - 28, 2006, Luoyang, China
CURRICULUM VITAE RESUMIDO
NOMBRE: FABIO ABEL GOMEZ BECERRA
EGRESADO DE LA HEROICA ESCUELA NAVAL MILITAR COMO INGENIERO EN CIENCIAS NAVALES.
PROFESOR DE ASIGNATURA EN EL ITS DE PV.
ESTUDIANTE DE MAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA MECATRONICA
