Pros y contras de los exoesqueletos robóticos

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exoesqueletos robóticos

Los exoesqueletos robóticos se han convertido en una herramienta de rehabilitación útil para discapacitados y personas que sufren varias consecuencias relacionadas con la salud después de una lesión de la médula espinal (LME).

Los exoesqueletos son unidades robóticas portátiles, controladas por placas de computadora para impulsar un sistema de motores, neumáticos, palancas o hidráulicos para restaurar la locomoción y mejorar la calidad de vida. Utilizados por instalaciones con fines de rehabilitación en centros médicos o uso doméstico, los exoesqueletos tienen el potencial de revolucionar la rehabilitación después de una LME.

A diferencia de las soluciones existentes anteriormente, como las sillas de ruedas, los exoesqueletos ofrecen una gran libertad en los niveles de actividad física. Diferentes marcas de exoesqueletos motorizados ahora están disponibles comercialmente para la rehabilitación, pero todavía hay un acceso limitado a los exoesqueletos en entornos clínicos, en parte debido a su costo prohibitivo y al alto nivel de capacitación. La tecnología aún es prematura para hacer recomendaciones claras sobre su uso clínico después de una LME.

Este artículo es para resaltar las principales limitaciones y los beneficios potenciales del uso de exoesqueletos en la rehabilitación. Actualmente se están realizando ensayos clínicos para abordar algunas de estas limitaciones y maximizar los beneficios en entornos de rehabilitación.

Cubrimos dos áreas principales: diseños de exoesqueletos y consecuencias significativas para la salud. La perspectiva del diseño se refiere a las preocupaciones de seguridad, el tiempo de ajuste y la velocidad de los exoesqueletos, mientras que la perspectiva de la salud se relaciona con factores como el peso corporal, la actividad física, las lesiones por presión y la salud ósea.

1. Seguridad y eficacia

Un estudio reciente indica que los exoesqueletos son seguros para usar en todos los entornos diferentes. El estudio, en el que participaron nueve centros de rehabilitación europeos, demostró las características de seguridad, viabilidad y entrenamiento en pacientes con SCI después de ocho semanas de entrenamiento. De los 52 participantes, tres abandonaron después de la inflamación del tobillo y cuatro presentaron una lesión por presión de grado II, pero lograron continuar el estudio.

A pesar de la posibilidad de fracturas en la tibia distal o el hueso calcáneo al caminar, el estudio destacó los beneficios potenciales para la salud en el uso de exoesqueletos en entornos de rehabilitación. El estudio también proporcionó evidencia preliminar sobre la eficacia de los exoesqueletos en la salud cardiovascular, el gasto de energía, la composición corporal, los parámetros de la marcha, el nivel de actividad física y la calidad de vida. Los exoesqueletos disminuyen el tiempo sentado, aumentan el tiempo de pie y caminando, así como los compromisos sociales con familiares y amigos. La reducción del tiempo sentado mejora varias consecuencias que tienen un impacto negativo en la salud.

2. Tiempo de ajuste entre marcas

La mayoría de las marcas hoy en día requieren medidas especiales para adaptarse a los participantes antes de ponerse o quitarse, debido a factores como la discrepancia en la longitud de las piernas, la oblicuidad pélvica, el desgaste muscular severo o incluso la piel muy sensible.

Las diferentes marcas tienen un proceso diferente para ponerse y quitarse, y esto generalmente toma de 2 a 3 sesiones para completarse. Después de completar las mediciones iniciales, la instalación requiere al menos 1 hora para completarse de manera segura antes de que las personas puedan ponerse de pie y caminar. Algunas marcas disponibles tienen un tiempo de ajuste más corto, mientras que otras necesitan que los pacientes se sienten en una silla especial para lograr el propósito de ajuste.

Una excepción es el exoesqueleto Indego que es fácil de ensamblar cuando el paciente se sienta en una silla de ruedas. Reduce el tiempo de montaje y proporciona mayor seguridad. Por lo tanto, todas las futuras marcas deben considerar tiempos de ajuste más cortos y permitir el ajuste en sillas de ruedas sin necesidad de trasladarse de un lugar a otro.

3. Velocidad y deambulación comunitaria

Los exoesqueletos más comunes vienen con una velocidad modesta que es ligeramente superior a 0,2 m/seg. La velocidad lenta preserva el equilibrio y evita caídas frecuentes. Sin embargo, la velocidad puede aumentar hasta 0,4 m/seg, cuando los pacientes ganan confianza y estabilidad tras un entrenamiento y una marcha continuos. La mayoría de las marcas se probaron en interiores sobre superficies embaldosadas, pero caminar sobre terrenos irregulares, embarrados, con guijarros, lluviosos o nevados y en condiciones climáticas no aptas para exoesqueletos crea desafíos adicionales.

El mercado requiere diseños impermeables que puedan facilitar el caminar en diferentes condiciones climáticas o en terrenos irregulares. Los diseños futuros también deben centrarse en elegir materiales altamente duraderos que brinden menos peso y permitan una mayor velocidad sin comprometer el equilibrio.

4. Peso corporal y composición

La tecnología de exoesqueleto existente solo se limita a aquellos con un peso corporal de menos de 100 kg (220 lbs.). Excluye a dos tercios de las personas que tienen sobrepeso u obesidad. En particular, la evidencia sugiere que varias personas con SCI comenzaron un programa de dieta riguroso para perder peso después de haber sido descalificados inicialmente para inscribirse debido a que excedieron el límite de peso corporal recomendado por el fabricante. Están motivados para participar en planes dietéticos efectivos y participar en programas de ejercicio para mantener un peso corporal saludable.

Además, el entrenamiento del exoesqueleto ayuda de forma independiente a las personas a perder peso, disminuyendo notablemente el porcentaje de masa grasa corporal total y regional, mejorando la salud cardio-metabólica. Un informe reciente demostró que la mejora en la salud cardiometabólica está estrechamente relacionada con una composición corporal favorable. Según el informe, 15 semanas de entrenamiento con exoesqueleto dieron como resultado una disminución de la masa corporal de 6 kg, incluida una pérdida de 2 kg de masa grasa y una pérdida de 4 kg de masa libre de grasa en un individuo. Sin embargo, existe evidencia limitada que sugiere claramente los efectos positivos del exoesqueleto en la composición corporal.

5. Actividades físicas

Las discapacidades llevan a las personas a un estilo de vida sedentario y a permanecer sentados durante mucho tiempo, lo cual es un factor de riesgo de enfermedades cardiovasculares, cáncer, etc. Las pautas ISCOS publicadas recientemente recomiendan que las personas con LME realicen al menos 20 minutos de ejercicio aeróbico de intensidad moderada a vigorosa tres veces al día. semana para mejorar la capacidad cardiorrespiratoria.

Los exoesqueletos reducen el tiempo de estar sentado y mejoran las actividades físicas al aumentar el número de pasos, la duración y la distancia de la caminata. Los exoesqueletos también pueden proporcionar un movimiento corporal pasivo de la extremidad inferior sin contracción muscular. El entrenamiento del exoesqueleto es sin duda una estrategia eficaz para iniciar la contracción muscular y aumentar el gasto energético.

6. Rango de movimiento y neuro-recuperación natural

Para calificar para un programa de entrenamiento de exoesqueleto, los pacientes deben alcanzar un cierto grado de contracturas en las articulaciones de las caderas, las rodillas y los tobillos. La extensión de la cadera requiere un rango de movimiento de 10 a 15 grados, mientras que la extensión de la rodilla necesita una flexión de menos de 10 grados en posición de pie con las articulaciones de los tobillos en una posición neutral.

Se alienta a las personas que no logran alcanzar este rango de movimiento a participar en un extenso programa de estiramiento para mejorar la flexibilidad muscular alrededor de estas articulaciones. Puede llevar hasta 6 meses obtener una mejora de 6 a 10 grados.

De todos modos, a diferencia de otras formas de caminar similares a la órtesis de rodilla-tobillo-pie (KAFO) o la órtesis de cadera-rodilla-tobillo-pie (HKAFO), los exoesqueletos facilitan una neuro-recuperación más rápida y natural, principalmente debido al rango funcional de movimiento durante la locomoción. .

7. Salud ósea

El sesenta por ciento de las personas con lesiones de la médula espinal sufren osteopenia u osteoporosis, una enfermedad progresiva que conduce a la pérdida ósea en el fémur distal y la tibia proximal. La pérdida ósea se produce subliminalmente a un ritmo rápido y se acerca al 1% de la densidad mineral ósea por semana.

La mayor parte de la pérdida ósea ocurre dentro de los primeros 12 a 24 meses después de la lesión y alcanza un estado estable dentro de los 3 a 8 años. Además, los pacientes también tienen un mayor riesgo de fracturas óseas. Por lo tanto, es esencial realizar un examen de rayos X de las articulaciones de las rodillas, las caderas y los tobillos para evaluar el riesgo de fractura, antes del entrenamiento con exoesqueleto.

8. Lesiones por presión

El 70%-75% de las personas con lesiones de la médula espinal sufren lesiones por presión con cambios dramáticos en las estructuras de la piel durante su vida. Limita el número de candidatos aptos para el exoesqueleto. Todos los exoesqueletos tienen correas para mantener una postura estática y dinámica al estar de pie y al caminar. Pueden provocar un cizallamiento excesivo en los tejidos blandos circundantes y provocar lesiones por presión.

Para evitar este problema, los investigadores desarrollaron sensores de presión que pueden monitorear la presión ejercida por las interfaces físicas hombre-máquina y proporcionar información sobre los niveles de presión de la piel/cuerpo en las correas de sujeción. Estos sensores pueden proteger contra la isquemia y la necrosis al mantener la presión en un rango adecuado.

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