La Universidad Miguel Hernández (UMH) desarrolla un sistema de rehabilitación robótica que adapta la asistencia del exoesqueleto a la actividad cerebral, el esfuerzo muscular y el estado de cada paciente. El proyecto RESTATE busca fomentar la participación activa de las personas con lesiones medulares incompletas mediante una interfaz cerebro-máquina.
Tradicionalmente, la rehabilitación de las lesiones medulares incompletas se ha basado en una aproximación llamada «de abajo-arriba». Son los terapeutas, o robots, quienes se encargan de mover las piernas del paciente realizando un movimiento repetitivo. De esta manera, la conexión de los miembros inmovilizados con el cerebro se restaura de forma indirecta. El problema de esta terapia es que el paciente se limita a dejar que lo muevan, lo que implica una rehabilitación pasiva donde el cerebro no trabaja de forma consciente con el movimiento.
RESTATE: una rehabilitación de lesiones medulares controlada por el cerebro
El Laboratorio de Sistemas de Interfaz Cerebro-Máquina de la UMH abre una vía de trabajo diferente con RESTATE. Dirigido por el catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática, José María Azorín, y el profesor de Ingeniería Eléctrica, Mario Ortiz García, este proyecto rompe este esquema clásico al introducir una terapia «de arriba-abajo».
Con este sistema, el movimiento del paciente viene dado por su nivel de involucración, es decir, tiene que concentrarse, trabajar a nivel motor y pensar activamente que está realizando un movimiento. Al enfocarse en la acción motora, el sujeto consigue activar la zona asociada de su cerebro. Los ordenadores interpretan esta actividad cerebral del paciente y envían la orden de control al exoesqueleto robótico.
De esta manera, cuando el exoesqueleto se mueve, no lo hace de forma preestablecida, sino porque obedece al deseo de la persona. La tecnología busca así que el paciente participe activamente en la rehabilitación, en lugar de limitarse a recibir asistencia mecánica.
Sensores para adaptar el exoesqueleto a cada paciente
A diferencia de los equipos de rehabilitación actuales, que suelen utilizar niveles de ayuda fijos o predefinidos que cambian muy poco durante una sesión, RESTATE funciona en lo que los ingenieros llaman «bucle cerrado». Esto significa que el sistema analiza continuamente, en tiempo real, el estado físico, cognitivo y motor del paciente.
Para lograr esta personalización al instante, la plataforma se nutre de un conjunto de sensores no invasivos colocados sobre la piel. Estos sensores miden, a la vez, la actividad eléctrica del cerebro (electroencefalografía), los impulsos nerviosos de la médula espinal (electroespinografía) y el esfuerzo de los músculos (electromiografía). Además, vigilan parámetros fisiológicos asociados al esfuerzo general y la fatiga.
Con toda esta información medida en tiempo real, el sistema ajusta la asistencia robótica y la estimulación de manera personalizada para cada paciente.
El investigador Mario Ortiz García explica que «si un día el sujeto se ha levantado más distraído o fatigado mentalmente, el sistema se da cuenta y cambia la asistencia de la máquina para promocionar que se concentre e implique activamente en el ejercicio».
Si la monitorización desvela que el cansancio es físico, el dispositivo robótico modifica los niveles de asistencia y regula los niveles de estimulación en la médula o en el músculo de manera proporcional a su estado y necesidades. De este modo, el sistema se adapta al paciente, fomentando su implicación tanto física como cognitiva, el esfuerzo autónomo y un reaprendizaje motor más eficaz.
Un sistema de rehabilitación que ayuda al fisioterapeuta
El proyecto RESTATE se encuentra en su primer año, en plena fase de desarrollo e investigación. Para validar que toda la tecnología funciona de forma correcta en el día a día de una consulta médica, el equipo realiza pruebas de usabilidad y validación tecnológica con pacientes reales.
Para ello, ha colaborado con centros hospitalarios de gran prestigio neurológico, como el Hospital Los Madroños, en Madrid; el Instituto Guttmann, en Barcelona; y el Hospital Nacional de Parapléjicos, en Toledo.
Los investigadores de la UMH aclaran que estas herramientas nunca se han diseñado como un sustituto de la terapia médica habitual ni buscan reemplazar el rol del fisioterapeuta. El sistema se plantea como un complemento para ayudar al profesional sanitario, cuyo rol activo sigue siendo esencial a la hora de guiar al paciente.
El impacto de la rehabilitación robótica en la calidad de vida
Por el lado humano, el proyecto tiene un gran valor e impacto social. Más allá del hecho de ponerse de pie, la tecnología proporciona una mejora en el estado de ánimo de los pacientes. Para una persona que depende a diario de una silla de ruedas, poder verse erguida y sentir que controla el dispositivo robótico con su propia mente le llena de ilusión y motivación.
A largo plazo, se espera que la transferencia de estos resultados sirva para reducir los costes económicos de la rehabilitación y mejore la calidad de vida de las personas. Todo ello, en un contexto social donde las patologías de la movilidad causadas por la edad o por accidentes de tráfico van en aumento.
Este trabajo científico ha sido posible gracias al respaldo financiero de diversas instituciones públicas a nivel nacional y europeo. En concreto, el trabajo se ha desarrollado en el marco del proyecto RESTATE de la Universidad Miguel Hernández (UMH), financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU) y la Agencia Estatal de Investigación. Asimismo, la investigación ha contado con el apoyo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea.
