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
