Interfaces y Sistemas en Rehabilitación y Compensación Funcional para la Autonomía Personal y la Terapia Clínica

Abstract

Resumen: La Bioingeniería constituye un área de trabajo e investigación multidisciplinar entre las ingenierías y la medicina que resulta de un interés humano, social y económico creciente. La automática en particular, en sus aspectos de percepción, modelado, control, monitorización, actuación e interacción, entre otros, ofrece importantes conocimientos y herramientas para abordar los problemas relacionados con el diagnóstico y el seguimiento de patologías, con las necesidades funcionales especiales e igualmente con las diferentes terapias a aplicar. Este tutorial presenta aspectos relacionados con el estado del arte y últimos avances en los siguientes campos: Interfaces para la interacción y comunicación de personas con discapacidad, robótica para la rehabilitación y compensación funcional, y sistemas para la mejora de la terapia clínica. Copyright © 2011 CEA.Palabras Clave: Electroencefalografía, electromiografía, interfaz persona-máquina, rehabilitación, ventilación mecánica, tecnologías de apoyo, terapia clínica. INTRODUCCIÓNLa Bioingeniería constituye un área de interés creciente en beneficio humano con la unión de las ingenierías y la medicina. La automática en particular, en sus aspectos de percepción, modelado, control, monitorización, actuación e interacción, entre otros, ofrece importantes conocimientos y herramientas para abordar los problemas relacionados con el diagnóstico y la evaluación de patologías y con las necesidades funcionales especiales e igualmente con las diferentes terapias a aplicar.Un segmento importante de la población, próximo al 10% en Europa, sufre limitaciones importantes en el desarrollo de sus actividades personales, laborales y sociales, debido a deficiencias físicas, sensoriales o cognitivas, con etiologías diversas que abarcan desde malformaciones congénitas hasta traumatismos y patologías de muy distinta índole. Se incluye en este apartado el conjunto de personas mayores que presenta en un porcentaje considerable un deterioro progresivo neuromotor o perceptivo por el propio envejecimiento. En este sentido, el peso de este colectivo, con una alta longevidad, es creciente en el mundo occidental, no ya solamente por el número de personas sino también, y muy especialmente, por la mayor incidencia de las deficiencias en función de la edad. Así, en España hay un 32% de personas con discapacidad que son mayores de 65 años, ascendiendo este porcentaje al 62% en el segmento de mayores de 85 años (Encuesta EDDES, IMSERSO). La demanda social de atención a estos colectivos, con necesidades especiales y cierto grado de dependencia, es cada vez mayor en nuestra sociedad constituyendo uno de los principales retos sociales actuales. Los sistemas de salud y de atención social, tanto públicos como privados, con un coste importante, han habilitado una serie de recursos de hospitales, centros de rehabilitación y asistencia domiciliaria, entre otros, para responder a estos problemas. En todos los casos se pretende dotar a la persona del mayor bienestar y la mayor autonomía posible en el desempeñ...

Rehabilitador de tobillo mediante identificación de señales electromiográficas clasificadas con Redes Neuronales

“…Ahora nos adentraremos en las particularidades de un análisis de cuerpos bióticos que forman los tejidos, y mantendremos un estudio experimental en la matriz de comportamiento sensorial que estimula a los músculos para realizar un trabajo (Romo, Realpe, & Jojoa, 2007). Un potencial de acción de la unidad motora (MUAP) se origina en el cerebro que es el emisor de pulsos eléctricos encargados de manipular una unidad motora comprendida de varias fibras musculares interconectadas por tejidos con una base celular agrupada de manera estructural sólida y resistente llamados tendones (Ceres, Ángel Mañanas, & María Azorín, 2011). Esta base neurosensorial que maneja una diferencia de potencial eléctrico de ±80 mV de forma constante y sin atenuación, se propaga por la contracción y relajación muscular, por esta razón; a estas señales se las denomina electromiográficas, dentro de un patrón de trenes de pulso que relacionan un movimiento o reacción muscular al cumplir con las relaciones de construcción de actividades, con la intervención simultánea de los músculos coordinados por el cerebro (Mendoza, Peña, Muñoz-Bedoya, & Velandia-Villamizar, 2013): .Cuando la actividad sensorial resulta de las señales electromiográficas abre una puerta a la experimentación del comportamiento de estas con diferentes circunstancias externas de oposición al movimiento, las variables dentro de este campo de estudio serán conocidas por sus siglas EMG (Romo et al, 2007).…”

“…En la biomedicina se ha estructurado parámetros de estudio desde la monitorización activa de músculos involucrados con el movimiento que comparten señales generadas desde el cerebro (Ceres et al, 2011), estudiando su comportamiento amplitud, variabilidad, esfuerzo, términos de patrones de activación muscular y frecuencia de aparición, promediando parámetros espaciotemporales y EMG (Lopez, López, Sánchez, & Correa, 2015). A lo largo de numerosos movimientos secuenciales en la rehabilitación de la articulación, se obtiene datos EMG combinados con parámetros diferentes para cada movimientos en las rutinas de reafirmación muscular, gracias a esto se obtie-ne sincretizando y combinando los patrones de movimiento con los patrones de adquisición EMG (Mendoza et al, 2013) y juntos son realimentados en un prototipo de red clasificador neuronal («Universidad Santo Tomás», 2015.…”

Desarrollo de una BCI utilizando el potencial P300 y la diadema Mindwave®

“…Una Interfaz Cerebro-Computadora (BCI, del inglés Brain-Computer Interface) es un canal de comunicación entre el cerebro de una persona y un dispositivo de procesamiento y retroalimentación, tal como una computadora, un sistema embebido o un dispositivo mecatrónico [1]; estos sistemas son muy útiles para personas que son incapaces de mover gran parte de su cuerpo [2]; tienen utilidad en otras áreas como la navegación, la domótica, entre otros [1,3]. La comunicación con el cerebro se logra registrando las señales eléctricas en el rango de los microvolts (µV) generadas por la actividad cerebral; con estos datos, es posible el desarrollo de aplicaciones y dispositivos que sirvan para interactuar con el usuario de una manera práctica [1].…”

“…El potencial P300 se utiliza ampliamente en BCI [3,4]. El P300 se genera cuando el individuo recibe un estímulo de interés poco frecuente entre una serie de estímulos irrelevantes, pero más frecuentes (paradigma evento raro, oddball); lo que permite averiguar el objeto de atención del sujeto.…”