Crear un sistema capaz de producir movimientos controlados para auxiliar en el proceso de rehabilitación, con base en comandos de computadora, es el objetivo del equipo de estudiantes de Neuroingeniería coordinado por el profesor-investigador André Dantas, del Instituto Santos Dumont (ISD), en Macaíba (RN). Ante los elevados costes de los dispositivos mecánicos, como los exoesqueletos, utilizados para rehabilitar a personas con lesiones medulares, por ejemplo, el investigador recurrió a la electroestimulación funcional, uno de los abordajes más utilizados en el mundo para ayudar a la recuperación del movimiento. El proyecto, que consta de varias etapas, dio un paso más hacia su conclusión con un artículo científico publicado en la revista internacional Sensors. Firmado por el máster en Neuroingeniería del ISD, Túlio Fernandes de Almeida y por el alumno de máster en la misma área, Luiz Henrique Bertucci, el artículo “Desarrollo de un electroestimulador IoT con control de lazo cerrado” [“Desarrollo de un electroestimulador IoT con control en lazo cerrado”, en traducción libre] fue publicado en la primera semana de mayo por la revista, y trae innovaciones que podrían contribuir al avance de las técnicas y métodos de rehabilitación.

La electroestimulación funcional es una forma de tratamiento que, mediante una corriente eléctrica de baja frecuencia, hace que los músculos debilitados o paralizados se contraigan. Los fisioterapeutas lo utilizan a menudo en pacientes que han sufrido lesiones en la médula espinal, accidentes cerebrovasculares y otros traumatismos y afecciones que pueden afectar el movimiento. A pesar de ser una técnica muy utilizada en la clínica, el trabajo desarrollado por los investigadores del ISD aporta una innovación: la capacidad de controlar y determinar con precisión el movimiento deseado mediante ordenador.

“Una de las dificultades que tenemos cuando trabajamos en el proceso de rehabilitación es la ejecución de movimientos funcionales. Cuando tenemos una lesión medular, en la mayoría de los casos perdemos el movimiento y la capacidad de activar el control muscular. Entonces, para recuperar la salud muscular y la integridad ósea, es interesante realizar movimientos funcionales”, explica Túlio. Con el dispositivo desarrollado por los investigadores, esto no será un problema: la idea es que los fisioterapeutas puedan insertar fácilmente protocolos de rehabilitación con movimientos y ejercicios específicos, a los que se pueda acceder fácilmente dentro del sistema y utilizar en la rehabilitación. “Con el apoyo de otras técnicas, creemos que se podrán reproducir movimientos aún más complejos, como andar en bicicleta o caminar, por ejemplo”, añade el neuroingeniero.

Con formación en Ingeniería Informática e Ingeniería Eléctrica, el profesor-investigador André Dantas relata que el proceso de desarrollo de la tecnología ha avanzado, pero aún no está concluido. El primer paso dado llegó con la publicación del artículo fruto de la investigación de maestría de Túlio, en 2021, que trajo el desarrollo de sensores capaces de medir ángulos articulares.

El artículo titulado “Desarrollo de un sistema de medición de código abierto y bajo costo para la estimación del ángulo de las articulaciones” [“Desarrollo de un sistema de medición de código abierto de bajo costo para la estimación de ángulos articulares”, en traducción libre], también fue publicado en la revista Sensors, y llevó el recurso que es ampliamente utilizado en la producción de películas animadas para dar precisión a los movimientos, al ámbito de la rehabilitación, enfocándose en aspectos como el bajo costo y la facilidad de uso.

Gracias a los sensores, lograron recopilar información sobre los movimientos de las articulaciones y agregarla al sistema de electroestimulación para poder emitir comandos simples vía computadora para realizar movimientos funcionales, parte del proyecto del ingeniero electricista Luiz Henrique Bertucci. Las pruebas realizadas en individuos sanos, informa André, fueron prometedoras. “La idea es que ahora podamos establecer un ejercicio y hacer que el movimiento articular siga el ejercicio determinado por el profesional”.

Internet de las cosas

Una herramienta importante en la creación del dispositivo fue el Internet de las cosas (IoT). La Internet de las cosas consiste en una red de objetos físicos capaces de recoger y transmitir datos, y permite que los objetos cotidianos, a través de una conexión a Internet, compartan información y generen retroalimentación. “Este punto fue fundamental para que pudiéramos desarrollar un dispositivo que se comunique en tiempo real con la interfaz y los sensores, generando trabajo con control integrado”, informa Luiz Bertucci.

Gracias al uso de este método, el dispositivo es capaz de crear un entorno de rehabilitación en el que los ejercicios se miden en tiempo real a través de un sensor. “Saber exactamente qué movimientos se realizan nos permite tener un control sobre esta terapia, aumentando la calidad del resultado para el paciente”, añade el ingeniero electricista.

Trabajo multidisciplinario

El trabajo desarrollado por los investigadores fue resultado de la interdisciplinariedad. Fisioterapeutas, ingenieros eléctricos, ingenieros biomédicos e ingenieros informáticos se unieron para intentar encontrar un lenguaje común para poder llevar los problemas identificados en la clínica al laboratorio, y poder producir una respuesta utilizando diferentes técnicas de ingeniería e informática.

En el caso de Túlio, que es fisioterapeuta de formación, fue necesario desarrollar habilidades que antes no dominaba, como programación y conocimientos específicos sobre hardware, por ejemplo. “A veces tenemos esta reunión pero no somos capaces de hablar en idiomas similares sobre qué necesidades de rehabilitación hay y qué puede aportar la informática. Así, conociendo un poco más cada área, podemos hablar un lenguaje común y desarrollar soluciones”, afirma.

Uno de los principales objetivos del programa de Maestría en Neuroingeniería del Instituto Santos Dumont, que cuenta con estudiantes de diferentes áreas, como Fonoaudiología, Fisioterapia, Terapia Ocupacional, Ciencias de la Computación y varias áreas de Ingeniería, es crear una base común de conocimiento para que estos diferentes campos puedan comunicarse en el esfuerzo de desarrollar soluciones cada vez más completas para la población.

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