Robótica en rehabilitación

Sistema de rehabilitación para pacientes con

disfunción motora en extremidad superior

Miofeedback

Autores:

Olga Torres, Henry Andrade, Heri Henao, Andres Montoya

Presentado por : Nelson Escobar

Grupo de Investigaciones en Bioingeniería, Universidad

Pontificia Bolivariana, Medellín, Colombia

02/08/11

INTRODUCION

La enfermedad cerebrovascular (ECV) se

encuentra entre las tres a cinco primeras causas

de muerte en los países desarrollados. Según la

Organización Mundial de la Salud (OMS) 9.77%

de la muertes producidas en el mundo se deben a

eventos cerebrovasculares.

En Colombia, según las cifras recogidas por el

Departamento Administrativo Nacional de

Estadística DANE, durante el año 2009 murieron

14555 personas.

Sin embargo, la disminución en la mortalidad no

significa mejores condiciones de vida. De hecho,

los sobrevivientes de un evento de ECV, quedan

con secuelas remanentes que afectan su calidad

de vida

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Las deficiencias resultantes involucran habilidades

cognitivas, comportamentales y motoras que

limitan su desempeño en actividades de auto cuidado

y de participación en la sociedad.

La rehabilitación incluye terapias para mantener la

movilidad articular, longitud de los músculos,

manejo de la espasticidad y estimulación de

movimiento voluntario, buscando la recuperación

de los movimientos de la mano.

Se pierde la destreza para los agarres bimanuales, el

auto cuidado, la alimentación o el aseo personal

utilizando la mano afectada.

Este trabajo busca la activación de los músculos

extensores (agonistas) mientras que se relajan

simultáneamente los flexores (antagonistas) o

viceversa según la necesidad de movimiento.

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Los tratamientos existentes, requieren de un programa de

rehabilitación con la presencia constante y de varias horas

diarias de terapeutas, que el régimen de salud actual no es

posible ofrecer a los pacientes, lo que restringe su recuperación.

La técnica de rehabilitación conocida como biofeedback, se

puede realizar con la ayuda de la electromiografía de superficie

(EMGS), que capta las señales eléctricas de los músculos

encargados del movimiento de la muñeca y la mano, y a partir de

éstas produce una indicación visual o auditiva, permitiendo de

esta manera que los pacientes identifiquen la actividad de sus

músculos.

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Mostrar que se puede disponer de una herramienta de bajo

costo, dinámica, flexible, y funcional que permita a los

pacientes realizar las terapias con mínima asistencia

terapéutica con mayor intensidad horaria y proveer el nivel de

interacción, visualización y estimulación cognitiva requerida para

la aplicación de nuevas alternativas de terapia con las que se

pretende que el paciente esté más involucrado con su

recuperación de la lesión cerebral.

Que se pretende?

Pri

mera

ve

rsió

n

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METODOLOGÍA

Intervalos pequeños de tiempo

Diferencia cada señal

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METODOLOGÍA

Diagrama de flujo

Software del

microcontrolador

bluetooth

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METODOLOGÍA

Interfaz gráfica para usuario

(visualización de señales EMG)Diagrama de flujo para la

interfaz de usuario

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Diagrama de flujo Interfaz gráfica

externa (del brazo mecánico)

Señal electromiográfica , no tiene

forma definida

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Interfaz gráfica del brazo

mecánico

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Interfaz relajación muscularDiagrama de flujo Interfaz

relajación muscular

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RESULTADOSPruebas de funcionamiento sobre pacientes sanos

Las pruebas de funcionamiento se hicieron sobre un

grupo de 10 personas sanas, en las cuales se

estudiaron diferentes grupos musculares, como los

flexores y extensores de muñeca, bíceps y tríceps

braquial.

Para la ubicación de los electrodos se uso la técnica

general para la ubicación del electrodo en cualquier

músculo superficial siguiendo los siguientes pasos:

- Puesta a punto del dispositivo

- Limpieza del área de ubicación de los electrodos

(SENIAM).

- Conexión del dispositivo con el computador.

- Realizar los movimientos adecuados para activar los

músculos.

- Estudio de las señales EMG.

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Características de la tarjetaCircuito impreso del prototipo

Característica Valor

Voltaje de alimentación3,3 V

Consumo de potencia @ V = 3,3 V 70 mW

Microcontrolador Atmel AT91SAM7S512

Frecuencia de muestreo4000 Hz

Resolución de la

muestra 10 BitsNúmero de canales 4 canales de EMG

Comunicación

Bluetooth para comunicación

con el computador

RS232 para Debug y

supervisión del módulo

BluetoothProgramación USB

Velocidad de

transmisión bluetooth 115200 bps

Velocidad transmisión

RS232 9600 bpsDimensiones 100 mm x 70 mm

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CONCLUSIONES

El sistema de Biofeedback desarrollado está en capacidad

de adquirir señales EMG de cuatro (4) grupos musculares

diferentes de forma simultánea. [seis (6)]

Se desarrolló el software para el almacenamiento y

visualización de cada una de las señales EMG de manera

independiente, las cuales son de gran ayuda para que el médico

especialista (fisiatra o neurologo) evalúe el avance que el

paciente tiene en su terapia de rehabilitación.

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Se implementaron dos interfaz gráfica que trabajan con la

señal EMG fruto de la activación muscular.

Estas se utilizaron para la realimentación, mediante un

dispositivo mecánico externo (Mindstorm, Lego) y de juego.

Que sirven para ayudar en la rehabilitación múscular,

logrando mayor control sobre los mismos de forma lúdica y

agradable.

CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN

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Se comprobó la integración y el correcto funcionamiento

de las distintas etapas del prototipo, cumple con el proceso que

se debe desarrollar para una aplicación relacionada con el

Biofeedback Electromiográfico. [seis (6)]

Actualmente, se esta trabajando en una segunda etapa de

evaluación clínica del sistema sobre pacientes con disfunción

motora en extremidad superior causada por patologías en el

sistema nervioso central. [cinco (5)]

CONCLUSIONES

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Se esta implementando un mayor número de canales a

partir de electrodos inalámbricos, para realizar estudios

completos sobre un grupo más amplio de músculos.

Se esta utilizando la técnica para evaluar la re inervación

nerviosa.

Se esta utilizando en rehabilitación de lesiones deportivas

Que se esta haciendo?

USABILIDAD

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Sistema de rehabilitación para pacientes con

disfunción motora en extremidad superior

Miofeedback

Autores:

Olga Torres, Henry Andrade, Heri Henao, Alvaro Montoya

Presentado por : Nelson Escobar

Grupo de Investigaciones en Bioingeniería, Universidad

Pontificia Bolivariana, Medellín, Colombia

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