Biomecánica y ayudas técnicas

Grupo de Biomecánica y Ayudas Técnicas

Biomecánica y ayudas técnicas

 

Investigador principal: Antonio José del Ama Espinosa

E-mail: ajdela@sescam.jccm.es

 

La creación de la Unidad de I+D+I en Biomecánica y Ayudas Técnicas del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo (HNP), en el año 2005, surge como respuesta a la necesidad de complementar la habitual actividad rehabilitadora del centro hospitalario con un aporte objetivo de conocimientos desde el punto de vista de la Biomecánica aplicados a las necesidades de las personas con lesión medular y abrir líneas de investigación que desde esta perspectiva mejoren la calidad de vida de las personas con lesión medular. Para ello, la Unidad cuenta con un equipo multidisciplinar, compuesto por investigadores de ámbitos clínico e ingeniería, centrando su actividad, muy ligada al análisis del movimiento humano, en torno a tres vertientes bien diferenciadas.

 

La primera de ellas es la actividad asistencial, proporcionando los servicios de valoración de la marcha y de la sedestación y posicionamiento en silla de ruedas a los facultativos del hospital. La segunda es la realización de investigación en las áreas del análisis del movimiento humano aplicado a la discapacidad, la evaluación de ayudas técnicas, el desarrollo y evaluación de robots para rehabilitación, la realidad virtual aplicada a rehabilitación, el desarrollo de métricas de evaluación funcional de la extremidad superior, y sistemas avanzados para la monitorización y gestión de la sedestación entre otras. Esta actividad se implementa mediante proyectos financiados en convocatorias regionales, nacionales, europeas o privadas, bien de manera autónoma, bien liderando consorcios de investigación, o bien como socio de consorcios. Fruto de esta actividad investigadora, la Unidad de Biomecánica y Ayudas Tecnicas es desde el año 2015 Unidad Asociada al Grupo de Ingeniería Neural del Insitituto Cajal del CSIC. La tercera vertiente contempla la prestación de servicios relacionados con la evaluación funcional de productos para la rehabilitación y ayudas técnicas (sillas de ruedas, cojines antiescaras, etc) a empresas.

 

 

Publicaciones seleccionadas

 

 

- del-Ama AJ, Gil-Agudo A, Pons JL, Moreno JC. Hybrid FES-robot cooperative control of ambulatory gait rehabilitation exoskeleton. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 2014;11(27)

 

- del Ama AJ; Moreno, JC; Gil-Agudo, A; de-los-Reyes, A; Pons, JL.. Online Assessment of Human-Robot Interaction for Hybrid Control of Walking. Sensors 2012;12(1):215-225.

 

- del Ama AJ, Koutsou AD, Moreno JC, de-los-Reyes A, Gil-Agudo A, Pons JL. Review of hybrid exoskeletons to restore gait following spinal cord injury. J Rehabil Res Dev 2012; 49(4):497-514.

 

- Crespo-Ruiz B, del-Ama AJ, Jimenez FJ, de-la-Peña A, Morgan J, Gil-Agudo A. Physical Activity and Transcutaneous Oxygen Pressure in Individuals with Spinal Cord Injury. J Rehabil Res Dev 2012;49(6):913-24.

 

- Gil-Agudo A, Pérez-Nombela S, Forner-Cordero A, Pérez-Rizo E, Crespo-Ruiz B, del-Ama AJ. Gait kinematic analysis in patients with a mild form of Central Cord Syndrome. Journal of Neuroeng Rehab 2011, 8:7.

 

- Moreno JC, del-Ama AJ, de los Reyes-Guzmán A, Gil-Agudo A, Ceres R, Pons JL. Neurorobotic and hybrid management of motor disorders: a review. Medical & Biological Engineering & Computing. 2011; 49 (10): 1119-30. DOI: 10.1007/s11517-011-0821-4.

 

- de-los-Reyes A. Gil-Agudo A, Peñasco-Martín B, Solís-Mozos M, del-Ama AJ, Pérez-Rizo E. Kinematic analysis of the daily activity of drinking from a glass in a population with cervical spinal cord injury. Journal of neuroengineering and rehabilitation 2010;7(1)

 

- Gil-Agudo A, del-Ama AJ, Pérez-Rizo E, Pérez-Nombela S, Rodríguez-Rodríguez LP. Upper limb joint kinetics during manual wheelchair propulsion in patients with different levels of spinal cord injury. Journal of Biomechanics 2010;43(13):2508-15.

 

 

 

Equipo

 

Antonio José del Ama Espinosa: Jefe de grupo. Máster en Robótica y Automática. Doctor Ingeniero Industrial

 

Angel Gil Agudo: Asesor científico. Jefe de servicio de Rehabilitación del Hospital Nacional de Parapléjicos. Médico, Doctor en Medicina y Cirugía/Neurociencias

 

Ana de los Reyes Guzmán: Máster en Bioingeniería. Doctor Ingeniero de Telecomunicaciónes

 

Vicente Lozano Berrio: Terapeuta Ocupacional. Máster en Investigación en Medicina Clínica.

 

Enrique Pérez Rizo: Ingeniero Técnico Industrial. Máster en Bioingeniería.

 

 

 

Líneas de investigación

 

Análisis biomecánico del movimiento en actividades clave para los lesionados medulares

Las dos actividades más relevantes para la población con lesión medular y que están directamente relacionadas con el desplazamiento son la marcha y la propulsión manual de la silla de ruedas. El análisis de la marcha humana normal es objeto de numerosas investigaciones. Hemos abierto una línea de trabajo para aportar conocimientos y metodología en el estudio de la marcha de pacientes con problemas neurológicos, fundamentalmente en lesiones medulares con posibilidades de realizar una marcha. No obstante, somos conscientes de que la mayor parte de la población con lesión medular es usuaria de silla de ruedas (80%) y, por tanto, se ha abierto una línea de investigación más específica como es la de analizar con técnicas biomecánicas la propulsión manual de la silla de ruedas. Es una línea mucho más novedosa y en la que trabajan un número reducido de centros muy concretos a nivel internacional que tratan a esta población. Una tercera línea tiene que ver con el análisis de movimiento realizado por los miembros superiores durante la realización de actividades de la vida diaria (AVD) y marcha con bastones.

 

 

Realidad virtual para rehabilitación de la extremidad superior

Gracias a los avances en la capacidad de cálculo y representación gráfica, así como el abaratamiento de periféricos de interacción e inmersión en entornos virtuales, se han multiplicado las posibilidades terapéuticas de estas tecnologías a un coste accesible. Consciente del gran potencial, la Unidad de Biomecánica lidera y participa en proyectos de investigación orientados al desarrollo de sistemas de realidad virtual como herramientas de tratamiento y evaluación de la función del miembro superior, cristalizando en el desarrollo del sistema ToyRa junto con Indra Sanidad y la Fundación Rafael del Pino, sistema que integra tanto el tratamiento como la valoración objetiva de la función del miembro superior como elementos diferenciadores. Esta línea de investigación continúa con la exploración de diferentes sistemas tales como Kinect o LeapMotion entre otros, así como el desarrollo de nuevos entornos de realidad virtual para sistemas actuales (Armeo). Esta línea se completa mediante el desarrollo y validación de métricas para la evaluación objetiva de la función del miembro superior basadas en estas tecnologías.

 

 

Valoración funcional de ayudas técnicas

Actualmente son muy escasos los datos sobre la valoración funcional de una ayuda técnica. El proceso de prescripción y adaptación de una ayuda técnica (ej: silla de ruedas) se convierte habitualmente en un proceso empírico donde existe una falta notable de conocimientos científicos, es decir, no sabemos realmente si lo que prescribimos cumple la función para la que ha sido diseñado. La valoración funcional es complementaria a la valoración técnica, y tan importante como aquella. La valoración funcional persigue analizar el comportamiento de la ayuda técnica durante su uso normal. Una posible método consiste en recurrir a simulaciones lo más realistas posible de la utilización del producto por parte de personal especializado, durante las cuales se valoran los potenciales problemas que puedan surgir durante un uso habitual de la ayuda, al tiempo que se resaltan otros aspectos positivos o negativos de su diseño. La segunda aproximación pasa por la aplicación de técnicas instrumentales al análisis del comportamiento de la ayuda técnica, registrando una serie de variables de interés (asociadas al producto, al usuario y, en su caso, al asistente) para evaluar su funcionamiento. Esta segunda aproximación metodológica puede llegar a ser muy compleja, aunque presenta la ventaja de la objetividad sobre la primera. Pretendemos crear sinergias con las entidades que actualmente realizan valoración técnica y ofrecer servicios conjuntos a profesionales, instancias de las administraciones correspondientes y a empresas relacionadas del sector.

 

 

Exoesqueletos robóticos para la asistencia a la marcha

En los últimos años se están produciendo avances significativos en el campo de la robótica para el tratamiento de las secuelas de la lesión medular sobre la capacidad de marcha con la reciente irrupción de los exoesqueltos robóticos ambulatorios para la compensación funcional. Las líneas de investigación se fundamentan en una estrecha colaboración con el Grupo de Ingeniería Neural del Instituto Cajal del CSIC, participando en numerosos proyectos que tratan del desarrollote nuevas técnicas y tecnologías robóticas y electrofisiológicas, así como procedimientos de evaluación técnica y clínica,  con el objetivo de mejorar las prestaciones de los exoesqueletos robóticos ambulatorios. El objetivo de la Unidad de Biomecánica y Ayudas Técnicas en este ámbito es investigar el impacto a corto y medio plazo de la utilización de estas tecnologías, generando además conocimiento acerca de las posibles aplicaciones e indicaciones, participando activamente en las fases de desarrollo y validación parcial de los proyectos.

 

 

Sistemas de alivio de la presión de sedestación y posicionamiento en silla de ruedas

Íntimamente ligado a la actividad asistencial, esta línea de investigación pretende aumentar el conocimiento del impacto fisiológico, funcional, y en la calidad de vida de las personas usuarias de estos sistemas, tanto comerciales como prototipos. Para ello, la Unidad de Biomecánica y Ayudas Técnicas lidera y/o participa en proyectos de investigación, aplicando el extenso conocimiento atesorado en la valoración clínica.

 

 

 

Proyectos en curso

 

- Evaluación de la terapia robótica con exoesqueletos en la rehabilitación de la marcha en lesionados medulares incompletos. Convocatoria de ayudas de proyectos de investigación en salud del Instituto Carlos III, Ministerio de Economía y Competitividad. IP. Ángel Gil Agudo (2015-2018)

 

- Plataforma de Bajo Coste para Rehabilitación del Miembro Superior basado en Realidad Virtual: RehaHand. Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad 2016, Ministerio de Economía y Competitividad. IP. Ana de los Reyes Guzmán (2016-2019)

 

- Smart Wearable Robots with Bioinspired Sensory-Motor Skills: BioMot. 7º Programa Marco, FP7-ICT-2013-10 7th, Small or medium-scale focused research project (STREP). Coordinador: Juan C. Moreno (Grupo de Ingeniería Neural, Instituto Cajal, CSIC). Responsable en el HNP: Antonio J. del-Ama (2013-2016)

 

- Dispositivos Híbridos Neuroprotésicos y Neurorobóticos para Compensación Funcional y Rehabilitación de Trastornos del Movimiento". Proyecto HYPER; Programa CONSOLIDER-INGENIO 2010 CSD2009-00067 Convocatoria 2009 del Ministerio de Ciencia e Innovación junto con otros 8 centros de investigación nacionales y bajo la coordinación del Instituto de Automática Industrial del CSIC. Responsable en HNP: Angel Gil Agudo. (2010-2014).

 

- Análisis biomecánico de las extremidades superiores al caminar con muletas. Estudio comparativo de dos patrones diferentes de marcha. Convocatoria de la Fundación para la Investigación Sanitaria en Castilla–La Mancha, por la que se convocan Ayudas para la realización de Proyectos de Investigación de fecha 31 de marzo de 2010 (D.O.C.M. nº 68 de 12 de abril de 2010). IP: Enrique Pérez Rizo. (2011-2013).

 

- Hybrid Technological Platform for Rehabilitation, Functional Compensation and Training of Gait of Gait in Spinal Cord Injury (SCI) Patients. Convocatoria 2011. Programa Nacional de Proyectos de Investigación Fundamental en el marco del VI Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011 (MICINN). DPI 2011-28160-C03-03. IP: Ana de los Reyes Guzmán. (2012-2014).

 

- Estudio ecográfico, biomecánico y clínico del hombro doloroso en el deportista en silla de ruedas. Convocatoria 2011. Programa Nacional de Proyectos de Investigación Fundamental en el marco del VI Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011 (MICINN). DEP 2011-29222-C02-02.  IP: Angel Gil Agudo. (2012-2014).

 

- PUMA: Development of an integrated Multi Strategic System to prevent Pressure Ulcers in Risk Wheelchair Users. Convocatoria de Research for the benefit of SMEs 7th Framework Programe on Research. Technological Development and Demonstration. Research Executive Agency European Union. FP7-SME-2012 (ref: 315114). (Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea). Coordinador: IBV. Responsable en HNP: Angel Gil Agudo (2013-2014).

 

- Sistema de Rehabilitación Integral. Convocatoria de ayudas: Acción Estratégica de Telecomunicaciones y Sociedad de la Información. Subprograma: Avanza Competitividad I+D+I. TSI-020302-2011-10 Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. (2013-2014).