Diseño de un estudio experimental para rehabilitación de rodilla con exoesqueleto activo

La humanidad ha desarrollado a través del tiempo diferentes formas de rehabilitación según la necesidad que tenga cada persona y según qué parte del cuerpo humano fue afectada. El grupo de investigación Gibiome y el semillero de ingeniería de rehabilitación de la Escuela Colombiana de Ingeniería Jul...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor Principal: Baquero Duarte, Karen Catalina
Otros Autores: Cifuentes García, Carlos Andrés
Formato: Trabajo de grado (Bachelor Thesis)
Lenguaje:Español (Spanish)
Publicado: Universidad del Rosario 2019
Materias:
Acceso en línea:https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/21014
id ir-10336-21014
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institution EdocUR - Universidad del Rosario
collection DSpace
language Español (Spanish)
topic Rehabilitación física
Rodilla
Miembros inferiores
Exoesqueleto
Otras ramas de la ingeniería
Ciencias médicas, Medicina
Robótica medica
Dispositivos terapéuticos
Dispositivos para personas con movilidad reducida
Tecnología medica
Physical rehabilitation
Knee
Lower limbs
Exoskeleton
spellingShingle Rehabilitación física
Rodilla
Miembros inferiores
Exoesqueleto
Otras ramas de la ingeniería
Ciencias médicas, Medicina
Robótica medica
Dispositivos terapéuticos
Dispositivos para personas con movilidad reducida
Tecnología medica
Physical rehabilitation
Knee
Lower limbs
Exoskeleton
Baquero Duarte, Karen Catalina
Diseño de un estudio experimental para rehabilitación de rodilla con exoesqueleto activo
description La humanidad ha desarrollado a través del tiempo diferentes formas de rehabilitación según la necesidad que tenga cada persona y según qué parte del cuerpo humano fue afectada. El grupo de investigación Gibiome y el semillero de ingeniería de rehabilitación de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito está desarrollando diferentes investigaciones alrededor de un exoesqueleto activo de miembro inferior, el cual está diseñado para hacer parte de una plataforma de robótica ajustable para rehabilitación de marcha y asistencia (AGoRA). El exoesqueleto fue diseñado como una manera de rehabilitación para pacientes que hayan sufrido de un accidente cerebrovascular (ACV). Consta con 6 grados de libertad y está hecho en su mayor parte en duraluminio, además posee sensores y actuadores. Actualmente se están desarrollando tres estudios para observar la eficacia del exoesqueleto en la terapia física. Para ello se están desarrollando varias terapias para pacientes que hayan sufrido de un ACV. Una de ellas está enfocada en la rehabilitación de rodilla con exoesqueleto activo mientras el paciente está en estado estacionario, el cual consiste en ejercicios de flexión y extensión de la rodilla con asistencia del exoesqueleto mientras el paciente está sentado. Otra de estas terapias también está enfocada en la rehabilitación de rodilla, pero en marcha, donde el paciente usará el exoesqueleto en diferentes modos (transparencia y asistencia), mientras camina en una banda sin fin, este también se realiza en pacientes sanos con el fin de observar que el exoesqueleto no afecta los patrones normales de marcha. El anterior estudio se desarrolla también, con personas sanas. Estos estudios tienen unos indicadores como: activación muscular (EMG) relacionada con las actividades realizadas en la terapia, patrones de marcha, nivel de espasticidad según la escala de Ashworth (En dado caso de que sean participantes patológicos). En este trabajo, cada protocolo se planteó basados en el estado del arte de estudios anteriores los cuales realizaron terapias con exoesqueleto de miembro inferior y tenían indicadores para demostrar la influencia del exoesqueleto. En cada uno de estos estudios se realizaron encuestas de satisfacción, ya que la opinión del usuario es bastante importante y definitiva para identificar las ventajas y desventajas de cada estudio, y para obtener una realimentación donde se tomarán en cuenta los resultados de las encuestas para enfocarse en los puntos a mejorar. También se espera que a medida de que avancen las sesiones de terapia se vean mejoras en el paciente reflejadas en los resultados de patrones de marcha y que se vean reducidos los niveles de espasticidad. En el marco de este proyecto solo se puso a prueba el protocolo de marcha en sujetos sanos, se realizó a seis voluntarios masculinos, en ese caso se tenían indicadores como la actividad muscular (EMG), parámetros espacio temporales como cadencia, velocidad de marcha y longitud de zancada, también los parámetros cinemáticos, que se obtuvieron gracias al exoesqueleto y las encuestas de satisfacción que los voluntarios respondieron luego de hacer uso del exoesqueleto. En cuanto al EMG se observó que en modo transparencia existe mayor amplitud, es decir donde mayor actividad muscular existe inclusive mayor que en modo asistencia, y los parámetros espacio temporales disminuyeron con respecto a la marcha normal, todo esto se puede dar ya que la relación del reductor del motor es de una relación 1600:1, lo que quiere decir que es más difícil mover el exoesqueleto cuando no está en asistencia, esto puede compensarse con los valores de control de cada motor. También se determinó que el exoesqueleto en modo asistencia mejora algunos parámetros de la marcha en comparación al modo transparencia, pero no se observan mejorías con respecto a la marcha normal, lo cual nos indica que si hay un nivel de asistencia, pero no es el suficiente para una persona sana.
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El grupo de investigación Gibiome y el semillero de ingeniería de rehabilitación de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito está desarrollando diferentes investigaciones alrededor de un exoesqueleto activo de miembro inferior, el cual está diseñado para hacer parte de una plataforma de robótica ajustable para rehabilitación de marcha y asistencia (AGoRA). El exoesqueleto fue diseñado como una manera de rehabilitación para pacientes que hayan sufrido de un accidente cerebrovascular (ACV). Consta con 6 grados de libertad y está hecho en su mayor parte en duraluminio, además posee sensores y actuadores. Actualmente se están desarrollando tres estudios para observar la eficacia del exoesqueleto en la terapia física. Para ello se están desarrollando varias terapias para pacientes que hayan sufrido de un ACV. Una de ellas está enfocada en la rehabilitación de rodilla con exoesqueleto activo mientras el paciente está en estado estacionario, el cual consiste en ejercicios de flexión y extensión de la rodilla con asistencia del exoesqueleto mientras el paciente está sentado. Otra de estas terapias también está enfocada en la rehabilitación de rodilla, pero en marcha, donde el paciente usará el exoesqueleto en diferentes modos (transparencia y asistencia), mientras camina en una banda sin fin, este también se realiza en pacientes sanos con el fin de observar que el exoesqueleto no afecta los patrones normales de marcha. El anterior estudio se desarrolla también, con personas sanas. Estos estudios tienen unos indicadores como: activación muscular (EMG) relacionada con las actividades realizadas en la terapia, patrones de marcha, nivel de espasticidad según la escala de Ashworth (En dado caso de que sean participantes patológicos). En este trabajo, cada protocolo se planteó basados en el estado del arte de estudios anteriores los cuales realizaron terapias con exoesqueleto de miembro inferior y tenían indicadores para demostrar la influencia del exoesqueleto. En cada uno de estos estudios se realizaron encuestas de satisfacción, ya que la opinión del usuario es bastante importante y definitiva para identificar las ventajas y desventajas de cada estudio, y para obtener una realimentación donde se tomarán en cuenta los resultados de las encuestas para enfocarse en los puntos a mejorar. También se espera que a medida de que avancen las sesiones de terapia se vean mejoras en el paciente reflejadas en los resultados de patrones de marcha y que se vean reducidos los niveles de espasticidad. En el marco de este proyecto solo se puso a prueba el protocolo de marcha en sujetos sanos, se realizó a seis voluntarios masculinos, en ese caso se tenían indicadores como la actividad muscular (EMG), parámetros espacio temporales como cadencia, velocidad de marcha y longitud de zancada, también los parámetros cinemáticos, que se obtuvieron gracias al exoesqueleto y las encuestas de satisfacción que los voluntarios respondieron luego de hacer uso del exoesqueleto. En cuanto al EMG se observó que en modo transparencia existe mayor amplitud, es decir donde mayor actividad muscular existe inclusive mayor que en modo asistencia, y los parámetros espacio temporales disminuyeron con respecto a la marcha normal, todo esto se puede dar ya que la relación del reductor del motor es de una relación 1600:1, lo que quiere decir que es más difícil mover el exoesqueleto cuando no está en asistencia, esto puede compensarse con los valores de control de cada motor. También se determinó que el exoesqueleto en modo asistencia mejora algunos parámetros de la marcha en comparación al modo transparencia, pero no se observan mejorías con respecto a la marcha normal, lo cual nos indica que si hay un nivel de asistencia, pero no es el suficiente para una persona sana. Humanity has developed over time different forms of rehabilitation according to the needs of each person and according to which part of the human body was affected. The Gibiome research group and the rehabilitation engineering hotbed of the Colombian School of Engineering Julio Garavito are developing different investigations around an active lower limb exoskeleton, which is designed to be part of an adjustable robotics platform for gait rehabilitation. and assistance (AGoRA). The exoskeleton was designed as a form of rehabilitation for patients who have suffered a cerebrovascular accident (CVA). It has 6 degrees of freedom and is mostly made of duralumin, it also has sensors and actuators. Three studies are currently underway to observe the efficacy of the exoskeleton in physical therapy. For this, several therapies are being developed for patients who have suffered a stroke. One of them is focused on knee rehabilitation with an active exoskeleton while the patient is in a stationary state, which consists of flexion and extension exercises of the knee with the assistance of the exoskeleton while the patient is sitting. Another of these therapies is also focused on knee rehabilitation, but in progress, where the patient will use the exoskeleton in different ways (transparency and assistance), while walking in an endless band, this is also performed in healthy patients in order Note that the exoskeleton does not affect normal gait patterns. The previous study is also carried out, with healthy people. These studies have indicators such as: muscle activation (EMG) related to the activities carried out in the therapy, gait patterns, level of spasticity according to the Ashworth scale (in the event that they are pathological participants). In this work, each protocol was proposed based on the state of the art of previous studies which performed lower limb exoskeleton therapies and had indicators to demonstrate the influence of the exoskeleton. In each of these studies, satisfaction surveys were carried out, since the user's opinion is quite important and definitive to identify the advantages and disadvantages of each study, and to obtain a feedback where the results of the surveys will be taken into account to focus on the points to improve. It is also expected that as the therapy sessions progress, improvements in the patient will be seen as reflected in the results of gait patterns and that spasticity levels will be reduced. Within the framework of this project, only the walking protocol was tested in healthy subjects, six male volunteers were carried out, in which case they had indicators such as muscle activity (EMG), spatial-temporal parameters such as cadence, walking speed and stride length, also kinematic parameters, which were obtained thanks to the exoskeleton and satisfaction surveys that the volunteers answered after using the exoskeleton. Regarding the EMG, it was observed that in transparency mode there is greater amplitude, that is to say, where greater muscular activity exists even greater than in assistance mode, and the space-time parameters decreased with respect to normal gait, all this can be given since the relationship Gearbox ratio is 1600: 1, which means that it is more difficult to move the exoskeleton when not in assistance, this can be compensated by the control values ​​of each motor. It was also determined that the exoskeleton in assistance mode improves some gait parameters compared to transparency mode, but there are no improvements compared to normal gait, which indicates that if there is a level of assistance, but it is not sufficient for a healthy person. 2019 2020-03-16T18:46:15Z info:eu-repo/semantics/bachelorThesis info:eu-repo/semantics/acceptedVersion https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/21014 spa Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Colombia http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/ info:eu-repo/semantics/openAccess application/pdf Universidad del Rosario Ingeniería Biomédica Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud instname:Universidad del Rosario instname:Universidad del Rosario
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