12 de julio de 2014

Ingenieros de la UNAM, encabezados por Serafín Castañeda Cedeño, crean un exoesqueleto que, eventualmente, podría ayudar a la movilidad de pacientes con lesión medular e incluso a adultos mayores que no pueden caminar por problemas en sus extremidades inferiores.

Un exoesqueleto (exo en griego significa externo) es una especie de traje biónico, como el de Iron Man. Es un armazón robótico móvil que potencializa las capacidades humanas.

¿Qué tanto ha hecho la ingeniería biomédica en esta materia? Hay exoesqueletos para amplificar capacidades humanas, realizados especialmente para la milicia, como el BLEEX (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton), creado en la Universidad de Berkeley, Estados Unidos, y el HAL (Hybrid Assistive Leg), de la Universidad de Tsukuba, Japón, que son utilizados por los soldados para cargar o recorrer largas distancias.

Hay otros llamados órtesis, diseñados para ayudar a realizar el movimiento perdido en las personas con alguna lesión. El más avanzado es el Ekso Bionics, creado en la Universidad de Berkeley, que permite caminar a las personas con paraplejia, aunque no de forma normal, sino con apoyo de bastones.

Además, ya se comercializan algunos exoesqueletos. En mayo de 2013 trajeron el Ekso Bionics a México, que cuesta entre 150 y 200 mil dólares, indicó Castañeda Cedeño, quien trabaja específicamente en una órtesis.

En los últimos tres años, en la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, Castañeda y colaboradores desarrollaron un primer prototipo mecánico de miembro inferior para pacientes que tienen lesión medular.

Es uno de los primeros modelos a nivel nacional. Se trata de un exoesqueleto con 10 grados de libertad en las articulaciones para moverse: dos para la cadera, uno para la rodilla y dos para el tobillo, por cada una de las piernas.

Esta órtesis, por restricción en costos para el diseño mecánico y para que fuera fácil de manufacturar, está hecha principalmente de aluminio, por su ligereza; funciona con motores de corriente directa y tiene mecanismos de reducción de velocidades.

“Quisiéramos que fuera adaptrónica”, capaz de adaptarse a diferentes longitudes de pierna o masas; sin embargo, en esta primera fase sólo fue diseñada para una persona. El sujeto prueba es un mexicano, de 1.80 metros y 72 kilogramos, sano; aunque, aclaró el universitario, se considera paralelamente el cuadro clínico de la lesión medular.

No es invasiva, un individuo se la puede poner con su misma ropa y zapatos, como si fuera un “traje externo”. Es fácil de colocar, aunque es más robusta que una vestimenta. Por eso, en la segunda versión se trabaja con fibra de carbono para que sea más ligera.

Una de las etapas iniciales de diseño es la prueba en simulaciones. Primero, en una especie de caminadora, para verificar que los rangos de movimientos sean válidos; estas tareas están contempladas para realizarse en el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR), en su Laboratorio de Análisis de Movimiento. Ya se verifican los rangos de movimiento. Posteriormente, se probará en alguna persona para que realice movimientos.

En la segunda versión, Castañeda Cedeño –como proyecto de doctorado– se ha enfocado a la estabilidad en la marcha de exoesqueletos de miembro inferior para pacientes con lesión medular. A diferencia del Ekso Bionics, el objetivo del equipo de esta casa de estudios es que quien use el aparato camine sin bastones, “con sus propios pies”.

Para lograrlo, se requiere estabilidad en la marcha. “No queremos que se caiga, necesitamos mantenerlo en posición vertical. Tampoco (como el proyecto está bien acotado) que suba escaleras o baje pendientes –por el momento–, sino que se levante de una silla y pueda dar pasos”.

Además de la estabilidad, y si se toma en consideración que no se trata “sólo de un robot, sino de uno que tiene adentro a una persona”, hay que hacer un seguimiento de las trayectorias en cada una de las articulaciones del exoesqueleto (los robots caminan diferente al ser humano) para que el usuario pueda realizar la marcha lo más normal y no le cause daño a las articulaciones.

Una de las metas para este año, apuntó, es “tener todo el diseño mecánico y el algoritmo de control para el seguimiento de las trayectorias de cada una de las articulaciones.

Para el 2015, el objetivo es la fabricación del dispositivo y hacer las primeras pruebas en el INR, a fin de verificar los rangos de movimiento sin personas. Y para el 2016, se espera contar con el protocolo para colocarlo en un individuo y hacer ensayos preliminares.

Esta segunda versión, aclaró Castañeda Cedeño, no es para tenerla ya en el mercado, sino para realizar algunas pruebas en pacientes.

Con este proyecto del Departamento de Ingeniería Mecatrónica se forma un grupo en desarrollo de exoesqueletos, que puede contribuir a no depender de tecnología externa para apoyar a quienes sufren lesión medular. La población que podría beneficiarse es significativa. Estados Unidos tiene unos 250 mil lesionados por alguna paraplejia y cerca de 11 mil personas sufren una lesión medular cada año.

En México, aunque no hay informes exactos, se estima que hay una incidencia de 18.1 por millón de habitantes cada año, que sucede más en hombres que en mujeres en edad productiva (entre 16 y 35 años). Si se considera edad, sexo y clasificación de la lesión, “la población objetivo sería el 23.87 por ciento de los lesionados medulares”.

En este proyecto, además de Castañeda Cedeño, responsable del Laboratorio de Proyectos en Mecatrónica de la FI, participan estudiantes de maestría y licenciatura, con recursos del PAPIIT IT102014, apoyados por especialistas del INR, entre ellos Ivett Quiñones, responsable del Laboratorio de Análisis de Movimiento.

Créditos:UNAM-DGCS-400-2014