Fue diseñado para pacientes con patologías como cuadriplejia o distrofia muscular, imposibilitados de mover libremente sus extremidades. El objetivo es que puedan aprender y adaptarse a su manejo. La iniciativa surgió como complemento de un desarrollo anterior realizado por los mismos investigadores: un dispositivo capaz de controlar este tipo de sillas de ruedas a partir de señales generadas por la contracción de cualquier músculo, incluso los del rostro.

El programa permite generar ambientes simulados, como una habitación, una casa o espacios abiertos
Las personas con cuadriplejia (parálisis de los brazos y las piernas) o distrofia muscular (debilidad en los músculos) poseen serias limitaciones motrices y por eso no pueden utilizar las sillas de ruedas convencionales. Para brindarles una manera de desplazarse en forma autónoma e independiente, años atrás un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) y de la empresa Nexo Consulting Group desarrolló un dispositivo que permite comandar una silla de ruedas motorizada a través de señales mioeléctricas, las que se producen al contraer un músculo.

La ventaja de esta solución radica en su capacidad para captar la señal generada por el movimiento voluntario –por mínimo que sea– de cualquier músculo del cuerpo, incluso del rostro. Si el usuario tuviera alguna enfermedad degenerativa, con el consecuente deterioro gradual, podrían ir cambiándose los músculos elegidos para controlar el aparato.

Hasta ahora, el elevado costo de esa silla de ruedas especial, aunado a la falta de garantías de que el paciente pudiera adaptarse a su uso, representó una traba para sus potenciales destinatarios. Para resolver este inconveniente, el grupo interdisciplinario desarrolló ahora un entorno de realidad virtual para enseñar y entrenar en el uso de estas sillas motorizadas.

“Es un elemento facilitador en la etapa de aprendizaje. Permite que adquieran la destreza necesaria para manipular la silla de ruedas motorizada real, con una curva de aprendizaje más corta y de forma segura�, explica Diego Beltramone, director del Laboratorio de Ingeniería en Rehabilitación de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC y miembro del equipo de investigación interdisciplinario que llevó adelante el desarrollo.

La posibilidad de manejarla virtualmente también minimiza el impacto que implica para muchas personas comenzar a usar este tipo de dispositivo. “El programa permite una mejor adaptación desde un punto de vista psicológico. La virtualidad favorecería, entre otras cosas, amigarse con la silla, verla como necesidad en traslado diario y mejoraría la socialización�, agrega Marcela Rivarola, del Centro Interdisciplinario Privado de Rehabilitación y Asistencia al Desarrollo, también integrante del grupo de trabajo.

Registro de una prueba clínica realizada con Matías Ambühl, un voluntario que testeó el funcionamiento del entorno virtual. Imágenes gentileza del equipo de investigación y desarrollo

Capacitar, experimentar y aprender de modo seguro

Para generar el entorno virtual, los investigadores armaron un equipo capaz de sensar las señales mioeléctricas del usuario, amplificarlas y filtrarlas. El sistema capta la contracción del músculo y su intensidad, información que luego traduce en comandos de velocidad: cuanto mayor se la tensión registrada, más rápido se desplazará la silla.

“Para controlar entornos virtuales o físicos de manera más natural, es clave detectar en forma analógica la actividad/inactividad de los músculos, así como todos los valores intermedios de su intensidad�, aclara Beltramone.

Paralelamente, los autores de la innovación crearon un software que interpreta esas señales analógicas, las analiza y las procesa. Este programa realiza una calibración para adaptarse a cada usuario. De esa manera, incluso personas cuyo rango de señales es muy pequeño –es decir, que tienen poca movilidad de los músculos y, por lo tanto, escasa diferencia entre los niveles mínimo y máximo de señal mioeléctrica– pueden controlar el mismo rango de velocidades que otras con mejores posibilidades motrices.

Las señales que llegan a la computadora son captadas a través de electrodos colocados sobre la piel. Por seguridad, cuando se envían directivas que producirían movimientos en sentidos opuestos (atrás/adelante o izquierda/derecha), el desplazamiento se anula durante esos instantes. “Esto es particularmente importante cuando la persona produce señales involuntarias, como por ejemplo las espásticas o simplemente un estornudo. De este modo se evita que la silla haga movimientos bruscos incontrolados�, amplía Beltramone.

En el entorno virtual, la silla puede moverse como en la vida real: adelante, atrás, giro izquierda y giro derecha. Y cada movimiento se corresponde con el movimiento de un músculo.

El programa permite que el usuario se mueva por diversos ambientes simulados, como una habitación, una casa o espacios abiertos donde puede navegar libremente. Los lugares pueden generarse de forma simple y a medida. De hecho, incluso es posible replicar los que frecuenta el individuo con las mismas dimensiones, morfologías y disposición de los muebles.

“En este caso, el entorno virtual es una simulación en tres dimensiones, intenta recrear un espacio físico con la mayor certeza y similitud posible. El simulador, haciendo uso de esta tecnología, nos permite capacitar, experimentar, aprender, de un modo seguro y a prueba de fallas�, expresa Beltramone.

La aplicación fue probada tanto en individuos sanos como en personas con alguna patología. En ambos casos, los resultados fueron satisfactorios: el tiempo de aprendizaje fue corto y todos coincidieron en que la silla se controla de forma natural e intuitiva.

El paso siguiente es realizar las pruebas físicas con una silla de ruedas motorizada controlada por señales mioeléctricas, pero en lugar de mandar las señales de control al software del entorno virtual, serán enviadas al módulo de potencia que controla la silla de ruedas real.

“Esta etapa está en desarrollo. Nos permitirá realizar comparaciones de sujetos con y sin fase de entrenamiento virtual, y así podremos determinar el impacto en la curva de aprendizaje, objetivo último de este proyecto�, concluye Beltramone.

Señales mioeléctricas: un mundo de aplicaciones
Las señales mioeléctricas tienen un gran potencial para controlar dispositivos en un entorno virtual. Por ejemplo, se podría controlar un automóvil, un brazo robótico o un sistema de comunicación aumentativa/alternativa, aprovechando el mismo hardware y el software intermedio que interpreta las señales y las envía al entorno de realidad virtual.
Esto sería posible debido a que el sistema se pensó y creó en forma modular: un módulo electrónico toma la señal, la amplifica y filtra; otro (de conversión) la digitaliza; un tercero traduce lo digital en señales propias de la computadora para mover una silla y un último módulo de la computadora tiene el entorno virtual y toma las señales digitales para generar movimiento.
Integrantes del equipo de investigación y desarrollo
De la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC participaron Diego Beltramone (Laboratorio de Ingeniería en Rehabilitación); Ricardo Taborda (Laboratorio de Investigación Aplicada y Desarrollo) y Susana Martínez Riachi (Departamento de Química Industrial y Aplicada).
También integraron el equipo Sergio Logares, del Instituto Superior Santo Domingo (Fundación Santo Domingo); y Marcela Fabiana Rivarola, del Centro Interdisciplinario Privado de Rehabilitación y Asistencia al Desarrollo (CEIN) y Marcelo Tisera, de la empresa Nexo Consulting Group.

Por Josefina Cordera
Redacción UNCiencia
Prosecretaría de Comunicación Institucional

Fuente: Universidad Nacional de Córdoba

http://www.unciencia.unc.edu.ar/2014/noviembre/crean-un-entorno-de-realidad-virtual-para-ensenhar-a-usar-sillas-de-ruedas-motorizadas

Ingenieros del ITBA y médicos del Hospital Italiano desarrollaron un simulador único en el mundo

El nuevo sistema permite planificar en tres dimensiones
Por Fabiola Czubaj | LA NACION

De la misma forma en que un simulador de vuelo permite conocer cualquier imprevisto de manera más segura que en el aire, un equipo de cirujanos e ingenieros utiliza un escenario de realidad virtual totalmente desarrollado en el país para tratar los huesos atacados por cáncer .

En dos años de trabajo, los resultados obtenidos en los 92 pacientes que atendió el equipo del Hospital Italiano de Buenos Aires y el Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA) atrajeron el interés de centros extranjeros, que envían a sus profesionales a entrenarse en el uso del sistema. Esta herramienta reemplaza la planificación prequirúrgica convencional con una planificación interactiva y tridimensional.

Cuando atiende a un paciente con cáncer óseo diagnosticado, el grupo combina imágenes por tomografía computada y resonancia magnética para obtener un detalle preciso del tumor a operar. Así, el cirujano puede ensayar en la pantalla de una computadora cómo será la intervención cuantas veces quiera o necesite. Puede determinar las características del tumor, planificar los cortes más convenientes y elegir de un banco de huesos de donante la pieza más adecuada para la reconstrucción.

El día de la intervención, con ayuda de un navegador quirúrgico que contiene la «cartografía» de la zona a tratar y el plan trazado, el cirujano ejecuta exactamente lo que ensayó. Lo hace de manera más segura, predecible y con menos riesgo de sangrado que con la técnica habitual. Esto reduce el tiempo de internación.

«Es como meterse en una selva con un GPS y saber dónde se está permanentemente. Más aún en los tumores que están en sitios de difícil acceso y extracción. Como está orientado todo el tiempo durante la cirugía, la sensación del cirujano cambia totalmente. Es un sistema que se utiliza con una indicación precisa. Lo nuevo no es la tecnología que utilizamos, sino su implementación», comentó el doctor Lucas Ritacco, coordinador de la Unidad de Cirugía Asistida por Computadora del Italiano.

Con el ingeniero Federico Milano, becario del Conicet del doctorado en Bioingeniería del ITBA, trazaron un puente entre sus disciplinas para implementar esta nueva herramienta quirúrgica, que también permite aprovechar aún mejor los tejidos almacenados en el banco de huesos para trasplante del hospital.

Para eso, digitalizaron la información de las más de 50 piezas de donante congeladas en ese repositorio y crearon la versión virtual del banco. «Cuando se hace un reemplazo óseo, se busca la información por las dimensiones y la morfología del hueso a reemplazar. Un algoritmo que desarrollamos realiza la búsqueda automatizada de un patrón en el banco virtual», indicó Milano.

El cáncer óseo no es tan frecuente como otros cánceres, pero es más común en los chicos. El osteosarcoma, que afecta a los huesos largos (brazos y piernas), es el más habitual. En el Italiano, la mayoría (80%) de los 92 pacientes tratados con este nuevo sistema eran malignos. Casi la mitad de esos pacientes eran niños y adolescentes; el resto eran adultos.

COMO EN UNA ZAPATER�A

El banco de huesos para trasplante pertenece a la red del Incucai y está administrado por el Hospital Italiano. Fue el primer banco de huesos del país. «Elegimos la mejor opción como podríamos hacerlo en una zapatería con el talle y la forma del pie», agregó el doctor Luis Aponte-Tinao, que dirige el banco de huesos y comenzó a trabajar en este proyecto hace once años, con el resto de los especialistas en oncología ortopédica del grupo, los doctores Germán Farfalli, Miguel Ayerza y Luis Múscolo.

A los médicos y los ingenieros les llevó casi dos años llegar a comprender el lenguaje técnico del otro. «Es la única forma de lograr la transición de la investigación básica a la aplicada. Siempre, claro, es más fácil trabajar entre médicos o entre ingenieros, porque cuando hablan se entienden», dijo Milano.

Para los especialistas que lo utilizan, este sistema cambia por completo el paradigma de la cirugía. Mientras las intervenciones se planifican habitualmente con imágenes bidimensionales, este nuevo sistema permite planificar y ejecutar la cirugía en tres dimensiones. Por lo menos en tejidos rígidos, como los huesos o la corteza cerebral (en este caso, sólo si se trata de un tumor que no cambiará de posición ni de forma).

Ocurre que la tecnología aún no permite aplicar este enfoque en tejidos blandos, como las mamas, el corazón o los pulmones, u otros órganos que cambian de forma.

El navegador quirúrgico, un verdadero GPS, contrarresta lo que los especialistas denominan el «ilusionismo tridimensional», que podría llevar a un cirujano a cortar un tumor y, así, diseminar el cáncer. Con la cirugía tradicional, los cortes tienden a alejarse más del tumor y esto extirpa tejido sano.

«Con este sistema, podemos imprimir [en material] en 3D la mandíbula deformada de un paciente y tenerla en la mano para revisarla», puso como ejemplo Ritacco, que comenzó a trabajar en este proyecto cuando tenía 27 años.

Hoy tiene 33 y fue al comienzo el principal interlocutor entre Milano y el resto del equipo.

Fuente: La Nacion

http://www.lanacion.com.ar/1579545-revolucionan-las-cirugias-de-cancer-oseo-con-realidad-virtual