Dos manos son mejor que una

Dos manos son mejor que una

  • Robotica
  • agosto 1, 2022
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La mano ESPERANZA.

¿Qué estás haciendo en este momento además de leer este artículo? ¿Tienes una taza de café en una mano y tu teléfono en la otra? Tal vez su mano derecha esté usando el mouse de su computadora portátil y su mano izquierda esté sosteniendo un refrigerio. ¿Alguna vez has pensado con qué frecuencia usamos ambas manos? Con dos manos humanas sanas, podemos llevar demasiadas bolsas de supermercado en una mano y usar la otra para abrir la puerta de nuestro apartamento y realizar una coordinación bimanual compleja, como tocar la Sonata Claro de Luna de Beethoven en el piano (bueno, tal vez no todos podamos hacer eso ). Dos manos también nos permiten hacer algunas de las tareas más simples de nuestra vida diaria, como sostener un frasco de mantequilla de maní y desenroscar la tapa o amarrar nuestro cabello en una cola de caballo.

Si se toma un tiempo para reflexionar sobre la frecuencia con la que ambas manos están ocupadas, es posible que se dé cuenta de que la vida puede ser un desafío cuando falta la funcionalidad de uno o ambos de sus efectores finales más útiles (como los llamamos en robótica). Este experimento mental es la realidad para alguien como mi amiga Clare, quien estuvo involucrada en un accidente automovilístico a la edad de 19 años. Los efectos del accidente resultaron en una lesión cerebral traumática (TBI) que dejó el lado derecho de su cuerpo parcialmente paralizado. Además de volver a aprender a caminar, también tuvo que aprender a controlar su vida con una mano funcional.

Para tener una mejor idea de cómo sería eso, Clare dice: «Ata tu mano dominante a la espalda. ¡Intentalo!»

Además de TBI, existen otras enfermedades neurológicas que pueden provocar parálisis: accidente cerebrovascular, lesión de la médula espinal, parálisis cerebral. Cuando escuchamos la palabra parálisis, parálisis parcial o hemiparesia (parálisis parcial de un lado del cuerpo), podemos imaginar que la extremidad de alguien está débil y colgando a su lado. Esta manifestación de deterioro motor se presenta sólo en una fracción de la población hemiparética. Para otros, como Clare, la mano y el codo se mantienen reflexivamente en una posición flexionada o en un patrón de sinergia flexor, lo que significa que su mano está bien cerrada en un puño, independientemente de si están tratando de abrir o cerrar la mano. Tienen poca o ninguna capacidad para extender los dedos voluntariamente, y la cantidad de fuerza muscular que mantienen la mano cerrada cambia de un momento a otro. Pensando en el ejemplo del frasco de mantequilla de maní, imagine tener que usar su mano experta para abrir los dedos de su mano dañada para poder rodear el frasco de mantequilla de maní.

Afortunadamente, hay terapeutas ocupacionales que pueden capacitar a las personas para que adapten su enfoque a las actividades de la vida diaria y fisioterapeutas que pueden mantener las manos y las extremidades rectas y flexibles. Pero la comunidad de robótica también ha estado trabajando en sus propias contribuciones basadas en tecnología para la recuperación y la independencia a largo plazo de las personas con problemas en las manos debido a lesiones neurológicas. Décadas de investigación y nuevas prótesis y exoesqueletos se están desarrollando en el campo de los dispositivos portátiles de asistencia y rehabilitación para ayudar a las personas a superar sus deficiencias físicas. Sin embargo, cuando comenzamos a trabajar con Clare y otras personas con discapacidades similares en las manos, encontramos un vacío en la investigación.

La mayoría de los exoesqueletos de mano de asistencia desarrollados actualmente o distribuidos comercialmente se centran en restaurar la capacidad del usuario para agarrar con su mano dañada. Sin embargo, Clare en realidad necesitaba un dispositivo de exoesqueleto que extendiera sus dedos contra diversos grados de resistencia debido al aumento del tono muscular en reposo o la espasticidad (haga clic aquí para leer más sobre nuestro estudio de fuerza de extensión de los dedos). Como resultado, desarrollamos HOPE Hand, una órtesis de mano de extensión eléctrica, para servir mejor a las personas como Clare que necesitan ayuda para abrir la mano, brindarles habilidades mejoradas para realizar actividades de la vida diaria y ayudarlos a recuperar su independencia.

La mano HOPE es un exoesqueleto de mano alimentado por cable que utiliza fuerzas de empuje y tracción a lo largo del dorso de la mano para abrir y cerrar los dedos individualmente. Cada dedo tiene dos cables que corren paralelos a lo largo de la parte posterior del dedo, evitando el movimiento medial/lateral y estabilizando la articulación en la base del dedo. Los cables se pasan a través de eslabones rígidos adheridos al dedo con cinta médica y conectados a un tornillo sinfín accionado por un motor de corriente continua. Los dedos índice y medio se operan individualmente, mientras que los dedos meñique y anular están acoplados, lo que significa que se mueven juntos. El pulgar tiene dos grados de libertad; La flexión y la extensión se realizan de manera similar a los otros dedos, y el usuario coloca manualmente la abducción/aducción (para llevar el pulgar a una posición opuesta a los dedos para un agarre poderoso). Este diseño mecánico permite al usuario realizar agarres funcionales al superar el aumento del tono muscular en la mano.

Cuando le pedimos a Clare que probara la mano HOPE, ¡estuvo feliz de contribuir a la investigación! Podía recoger bloques de colores con la mano HOPE y moverlos de un área específica a otra, en comparación, no podía recoger bloques sin la herramienta. Continuamos trabajando con Clare, su madre y su fisioterapeuta a lo largo de nuestro proceso iterativo de desarrollo del dispositivo para que pudieran brindar sus comentarios y poder mejorar el dispositivo. Descubrimos que involucrar a los usuarios finales como Clare desde el principio es fundamental para diseñar un dispositivo que sea seguro, cómodo y, lo que es más importante, fácil de usar. También fue la mejor manera de entender sus desafíos diarios y la naturaleza de su discapacidad en la mano.

El fisioterapeuta de Clare dice: «Ataca el cerebro de la paciente de una manera a la que no habría estado expuesta si no hubiera participado en una investigación que podría forjar nuevas vías neuronales. Puedo verla reaccionar y responder a la nueva tecnología y esto me permite desarrollar diferentes estrategias de rehabilitación para mejorar la recuperación”.

Si bien HOPE Hand aún no está completamente disponible para los consumidores, nuestro equipo colaborativo de pacientes, médicos, cuidadores e investigadores académicos está logrando avances. Uno de los desafíos actuales que estamos abordando junto con el resto de la industria de dispositivos portátiles es cómo el dispositivo reconoce la intención de moverse del usuario. La mayoría de las prótesis eléctricas y los exoesqueletos de mano utilizan la actividad muscular residual (control mioeléctrico) como indicador de la intención de moverse. Sin embargo, la actividad muscular poco confiable que puede estar presente debido a condiciones neurológicas como una lesión cerebral traumática puede hacer que esta forma de control sea un desafío. Por este motivo, los investigadores están profundizando en métodos de control alternativos como la visión artificial y la actividad cerebral. Hemos implementado una alternativa de control por voz que también brinda a los usuarios la oportunidad de practicar su lenguaje, ya que condiciones como un accidente cerebrovascular y una lesión cerebral traumática a menudo conducen a trastornos del lenguaje como afasia, además de deficiencias motoras. Fue valioso para nosotros considerar la complejidad de nuestros usuarios objetivo para crear un dispositivo que pudiera ayudar potencialmente en más de un sentido.

Dicen que muchas manos facilitan el trabajo, pero comencemos restaurando la funcionalidad de las dos originales para que Clare pueda abrir ese frasco de mantequilla de maní tan rápido como puedas hacer clic en el siguiente elemento mientras tomas tu café de la mañana.

Etiquetas: c-salud-medicina


Tess Meier es estudiante de posgrado en ingeniería robótica en el Instituto Politécnico de Worcester en Worcester, Massachusetts.

Tess Meier es estudiante de posgrado en ingeniería robótica en el Instituto Politécnico de Worcester en Worcester, Massachusetts.

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