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El exoesqueleto español ya tiene cerebro

El primer robot híbrido para rehabilitación de personas con parálisis se prepara para los ensayos clínicos. Dos instituciones de EEUU y México quieren comprar prototipos, según sus creadores

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Una de las pruebas iniciales de Hyper en el Hospital de Parapléjicos. El objetivo final es que el propio paciente sea capaz de caminar solo gracias al exoesqueleto. / HNP

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En un futuro no muy lejano, los robots no sólo devolverán la movilidad a personas paralizadas, sino que además les ayudarán a curarse. Esa es la idea que preside el proyecto Hyper, un consorcio de científicos, médicos y empresarios españoles que está desarrollando el primer exoesqueleto para rehabilitar la movilidad de piernas y brazos. El objetivo es desarrollar prótesis robóticas para ayudar a moverse a los pacientes, incluir sistemas para estimular su musculatura y, más difícil todavía, explorar formas de que sean ellos mismos los que muevan los dispositivos usando su propio cerebro.

“Cuando alguien pierde la movilidad en los brazos o las piernas, su cerebro se olvida de la parte lesionada y, en unos seis meses, pasa a ser incapaz de dar la orden de coger un vaso de agua de la mesa, por ejemplo”, explica a Materia Ángel Gil, responsable de las pruebas de Hyper con pacientes que sufren lesiones de médula espinal. La médula que discurre por el interior de la columna vertebral es la encargada de distribuir las órdenes del cerebro por todo el cuerpo generando movimiento y enviando de vuelta las sensaciones de tacto y sentido necesarias para coger ese vaso de agua. Por eso el primer paso hacia prótesis controladas por el propio paciente es estudiar su cerebro para averiguar cómo volver a generar y transmitir las órdenes adecuadas.

Gil trabaja en el Hospital Nacional de Parapléjicos, en Toledo. Para llegar a su despacho hay que atravesar parte del gimnasio, un polideportivo con una cancha de baloncesto en el que retumba el barullo de decenas de pacientes haciendo ejercicios usando barras laterales, balones, pesas… De este gimnasio han salido varios jugadores de la selección española de baloncesto en silla de ruedas, jóvenes en buena forma física que, en algunos casos, quedaron postrados en una silla de ruedas tras accidentes de tráfico.

Por primera vez desde hace muchos años, el perfil de aquellos jóvenes ya no es el más común en este centro, que es el hospital público de referencia en España para el tratamiento de la lesión medular. La mayoría de las lesiones de médula ya no las causan los accidentes de tráfico, sino enfermedades crónicas como el cáncer, e incluso las caídas han superado a los accidentes como causa de las lesiones. La crisis económica y el avance del paro también se están notando: hay muchos menos lesionados por accidentes laborales que durante la burbuja del ladrillo. Todo esto tiene su eco en el departamento de Gil, una de las salas que hay más allá del gimnasio donde algunos pacientes cambian las barras y las pesas por exoesqueletos experimentales.

“Cada vez hay más paraplejias bajas, lesiones de médula parciales en las que no se pierde del todo la movilidad de los músculos y eso significa que nuestro número potencial de usuarios va a ser mayor”, explica el médico.

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Antonio José del Ama, a la izquierda, analiza el funcionamiento del dispositivo mientras un compañero sostiene la mochila con el 'cerebro' que gobierna el exoesqueleto / HNP

El exoesqueleto Hyper es híbrido. Al contrario que los miembros robóticos que hay en el mercado, su movimiento no sale sólo de una máquina. La prótesis incluye parches que aplican corrientes eléctricas a los miembros del paciente. Esas corrientes activan los músculos y permiten aprovechar la fuerza para generar movimiento. El resultado, dicen sus creadores, es un miembro robótico que se mueve “de forma más natural que los dispositivos basados únicamente en máquinas”. Y en este caso, ser híbrido también supone ahorro: “El sistema pesa menos que otros, lleva menos baterías y menos motores”, explica Antonio José del Ama, un ingeniero industrial que trabaja con Gil en el departamento de biomecánica desarrollando el exoesqueleto. “Este trabajo se me ha ido metiendo en vena porque puede lograr cosas que ninguna otra tecnología hace por sí sola”, confiesa.

 “Este va a ser el primer exoesqueleto del mundo dedicado a la rehabilitación”

Del Ama ha sido el encargado de darle al exoesqueleto español un cerebro propio. Se trata de una mochila que lleva dentro varias placas verdes de circuitos y discos duros que son claves para el funcionamiento de Hyper. “Este ordenador estima la fuerza esperable del músculo y calcula luego la fuerza extra a generar por los motores”, detalla Del Ama.

Robot contra robot

El proyecto, en el que trabajan nueve instituciones españolas, está ya en la fase de integración. “Este va a ser el primer exoesqueleto del mundo dedicado a la rehabilitación para recuperar la movilidad de las personas”, explica José Luis Pons, investigador del Grupo de Bioingeniería del CSIC y coordinador del proyecto. Las corrientes que recibe el paciente en los músculos contribuyen a fortalecerlos y rehabilitarlos. Además, resalta Pons, los pacientes se sienten más involucrados en el proceso, más cercanos a la sensación de caminar por sí mismos que a la de ser llevados por una máquina.

En una esquina de otro ala del gimnasio del hospital de parapléjicos hay un robot varias veces más grande que Hyper. Se llama Lokomat y es una especie de máquina de ejercicios de última generación. El robot tiene una cinta móvil sobre la que está suspendida una paciente con un arnés mientras dos piernas robóticas fijadas a sus piernas la hacen caminar.

El Lokomat fue creado a principios de la década pasada en un hospital de parapléjicos de Suiza. Hasta entonces, para reproducir el movimiento de caminar en una cinta hacían falta varios ayudantes que acababan poniendo al paciente en posturas poco naturales, según los creadores del robot. Así surgió este ingenio que ha aportado importantes datos sobre las lesiones medulares parciales como las que investiga Gil.

“Son avances muy interesantes desde el punto de vista de la tecnología, pero me preocupan porque desde la medicina no son necesarios”

En concreto, un estudio demostró que el patrón de señales nerviosas que circulan por la médula espinal de personas con lesiones parciales que  andan con el Lokomat es casi idéntico al de personas sanas cuando caminan, pero mucho menos intensas. Los expertos creen que esas señales se pueden fortalecer y ayudan a generar nuevas conexiones nerviosas relacionadas con el caminar una vez que la hinchazón tras la lesión va bajando. El Lokomat ha sido un éxito comercial y, de ser un prototipo usado en un solo hospital, ha pasado a venderse en EEUU, Europa y Asia. Pero el equipo de Hyper cree esta es una tecnología mejorable.

“Los sistemas actuales son de sustitución motora andan por ti”, comenta Pons. “Nosotros aspiramos a un sistema que le dé más motivación al paciente”, señala. Además de aportar movimientos más naturales y reales, el sistema se ajustaría a las capacidades de cada persona, dice Pons. “Incluiría sensores que midan cómo evoluciona el sistema nervioso periférico y central y adecuar la terapia a cada paciente”.


Vídeo | Un paciente camina usando un Lokomat / Scientific American


“Este podría ser un sistema complementario a los aparatos actuales, pero no creo que todos los hospitales compren estos robots para apoyar la rehabilitación de los pacientes, porque esto mismo puede hacerse ya con aparatos convencionales”, opina Volker Dietz, ex director del centro de parapléjicos del Hospital Universitario de Balgrist (Suiza) e investigador emérito de este centro. Dietz vio nacer el Lokomat en su hospital de las manos de Gery Colombo, un ingeniero que trabajaba en el centro y al que apoyó de forma decisiva.

Hoy Dietz es consejero de la empresa Hocoma, que comercializa el robot pero, sorprendentemente, diez años después de su hito alerta de que los ingenieros están yendo demasiado lejos en el desarrollo de robots, exoesqueletos y neuroprótesis. “Estos aparatos”, dice Dietz sobre Hyper, “son muy interesantes desde el punto de vista de la tecnología, de la ingeniería, pero me preocupan porque desde el punto de vista de la medicina no son necesarios”.

No todo el mundo tiene esa opinión. La semana pasada, Pons estaba en México, cerrando la compra de un exoesqueleto como el de Hyper con el Instituto Tecnológico de Monterrey. El coordinador del proyecto dice que también la Universidad de Houston ha adquirido otro exoesqueleto para realizar investigaciones en rehabilitación. Los exoesqueletos se comercializan a través de Technaid, según Pons, una empresa surgida del Grupo  de Biomecánica del CSIC. Por ahora se venden “poco más que al precio de sus componentes”, por mucho menos de lo que cuesta un Lokomat.

Para los grupos que trabajan en Hyper, el próximo paso es comenzar a hacer ensayos con más grupos de pacientes (ver despiece). En el hospital de parapléjicos ya se ha probado el exoesqueleto para mover tobillos y rodillas y ahora se trata de reprogramar el cerebro informático para que también se puedan mover las piernas desde la cadera y, en un futuro, los brazos, comenta Pons.

“Lo que más me sorprende de este campo es el crecimiento brutal que ha experimentado, nosotros empezamos cuando los grupos que hacían este tipo de tecnologías se contaban con los dedos de una mano y ahora hay cientos de ellos”, comenta Pons. “Se están abriendo muchas vías nuevas, mezclando combinaciones de fármacos con nuevos dispositivos robóticos en los que el énfasis ya no es que te hagan andar, sino que ayuden a curarte”, concluye.



Una prótesis para tres enfermedades

El proyecto Hyper comenzó en 2010 y fue financiado por el Gobierno central con un proyecto Consolider de 4,5 millones de euros. Esa línea de ayudas públicas a proyectos de investigación han desaparecido y ahora Gil y el resto del equipo apuran para lograr más financiación de la Unión Europea que les permita seguir adelante cuando acaben el Consolider en 2014. Antes el equipo espera comenzar los ensayos clínicos con pacientes de lesión medular, infarto cerebral y parálisis cerebral, en los que habrá entre “7 y 15 pacientes por patología”, explica Pons. “La idea final es que el exoesqueleto se use en la rehabilitación desde el segundo mes después de la lesión y durante tres o cuatro meses hasta que el paciente recupere parte de la movilidad perdida”, concluye.



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