Biomecánica y ayudas técnicas

Grupo de Biomecánica y Ayudas Técnicas

Biomecánica y ayudas técnicas

 

Investigador principal: Ángel Gil Agudo

E-mail: amgila@sescam.jccm.es

 

 

La Unidad de Biomecánica y Ayudas Técnicas del Hospital Nacional de Parapléjicos surge en el año 2005 como respuesta a la necesidad clínica de complementar la actividad rehabilitadora de los pacientes con lesión medular con un aporte objetivo de conocimientos desde el punto de vista de la Biomecánica. Estos conocimientos se aplican a las necesidades reales de los pacientes, abriendo líneas de investigación orientadas a mejorar su calidad de vida y a lograr la evaluación y valoración del paciente desde un punto de vista objetivo. Para ello, la Unidad cuenta con un equipo multidisciplinar, compuesto por investigadores de ámbitos clínico e ingeniería, que centra su actividad fundamentalmente en el análisis del movimiento humano, en torno a tres actividades bien diferenciadas:

 

  • La primera de ellas y más prioritaria es la actividad clínica asistencial, proporcionando los servicios de valoración de la marcha y los estudios de sedestación y posicionamiento en silla de ruedas a los facultativos del hospital.

 

  • La segunda es la actividad investigadora, centrada en las áreas del análisis del movimiento humano aplicado a la discapacidad; la evaluación de ayudas técnicas; el desarrollo y evaluación de robots con propósito rehabilitador, ligados en muchas ocasiones al uso de aplicaciones virtuales como complemento a la terapia convencional; el desarrollo de métricas e índices de evaluación funcional de la extremidad superior diseñados para valorar destreza y habilidad; y, por último, sistemas avanzados para la monitorización y gestión de la sedestación entre otras. Esta actividad se logra mediante proyectos financiados en convocatorias regionales, nacionales, europeas o privadas, en el marco de proyectos individuales o coordinados, 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 Instituto Cajal del CSIC. Actualmente, la Unidad Asociada se ha renovado por un período de 3 años, hasta febrero de 2023.

 

  • La tercera vertiente consiste en la prestación de servicios a terceros (empresas, centros tecnológicos, universidades) relacionados con la evaluación técnica, funcional y de usabilidad de productos para la rehabilitación y ayudas técnicas (sillas de ruedas, cojines antiescaras, exoesqueletos, productos para rehabilitación basados en terapias virtuales, etc).

 

 

Publicaciones científicas

 

 

  • Alvarez-Rodríguez, M., López-Dolado, E., Salas-Monedero, M., Lozano-Berrio, V., Ceruelo-Abajo, S., Gil-Agudo, A., de los Reyes-Guzmán, A. (2020) Concurrent Validity of a Virtual Version of Box and Block Test for Patients with Neurological Disorders. World Journal of Neuroscience, 10, 79-89. https://doi.org/10.4236/wjns.2020.101009  

 

  • Alvaro Gutiérrez; Delia Sepúlveda Muñoz; Angel Gil Agudo; Ana de los Reyes Guzmán. Serious Game Platform with Haptic Feedback and EMG monitoring for Upper Limb Rehabilitation and Smoothness Quantification on Spinal Cord Injury Patients Applied Sciences. Applied sciences. 10 - 963, MDPI, 24/01/2020. ISSN 2076-3417. DOI: https://doi.org/10.3390/app10030963

 

  • Ana de los Reyes Guzmán; Elisa López Dolado; Félix Monasterio-Huelin; Angel Gil Agudo. Methodological Refinement of Upper Limb Kinematics of Spinal Cord Injured Patients Through Principal Component Analyses. Biomedical Journal of Scientific and Technical Research. 23 - 4, pp. 17634 - 17639. 09/12/2019.

 

  • Gil-Agudo A. Nuevas tecnologías en Neurorrehabilitación aplicadas al tratamiento del paciente con lesión medular. Medicine 12ª serie. Enfermedades del Sistema Nervioso (VI) 2019,12(75):4437-4445.

 

  • Gil-Agudo A. Protocolo de valoración biomecánica de las alteraciones de la marcha. Medicine 12ª serie. Enfermedades del Sistema Nervioso (VI) 2019,12(75):4462-4464

 

  • Ramón de la Rosa, Albano Carrera, Alonso Alonso, Benito Peñasco, Angel Gil-Agudo, Evaristo J. Abril. Myoelectric gaming in the rehabilitation of C7 spinal cord injury patients. Appl. Sci. 2019, 9(9), 1912; https://doi.org/10.3390/app9091912. Impact factor 2.217

 

  • Álvaro Costa-García; Antonio J Del-Ama; Ángel Gil-Águdo; José M Azorín EEG Model Stability and Online Decoding of Attentional Demand during Gait using Gamma Band Features. Neurocomputing 360 (2019) 151–162. https://doi.org/10.1016/j.neucom.2019.06.021.

 

 

 

 

Equipo

 

Angel Gil Agudo: Jefe de Servicio de Rehabilitación del Hospital Nacional de Parapléjicos. Médico y Doctor en Medicina y Cirugía (UCM)

 

Ana de los Reyes Guzmán: Ingeniero Superior. Máster Universitario en Telemedicina y Bioingeniería. Doctora en Ingeniería Biomédica (UPM)

 

Vicente Lozano Berrio: Terapeuta Ocupacional. Máster Universitario en Investigación en Medicina Clínica (UMH) y Máster Universitario en Gestión Sanitaria (UMH).

 

Enrique Pérez Rizo: Ingeniero Técnico Industrial. Máster en Bioingeniería (UPV).

 

María Isabel Sinovas Alonso: Fisioterapeuta. Máster en Investigación en Ciencias del Movimiento Humano, especialidad en Biomecánica, Aprendizaje y Control Motor (Universidad Aix-Marseille)

 

Álvaro Megía García-Carpintero: Fisioterapeuta. Máster Oficial en Fisioterapia Manual del Aparato Locomotor (UAH) y Máster en Aspectos Básicos y Clínicos del Dolor (URJC).

 

Natalia Comino Suárez: Fisioterapeuta. Máster Universitario en Fisioterapia del Sistema Musculo-esquelético “Fisioterapia Manual Ortopédica” (UAM). Contratada por CSIC, realiza su actividad en contexto de la unidad asociada.

 

 

 

Líneas de investigación

 

Análisis biomecánico del movimiento humano

El análisis del movimiento humano desde la Biomecánica se realiza en el ámbito de distintos gestos, funciones y actividades que se realizan con frecuencia o son susceptibles de ser rehabilitadas en pacientes que padecen lesión medular. Mediante fotogrametría se analizan las siguientes actividades o funciones:

  • Análisis de la función de la marcha: hasta ahora es el movimiento analizado con más frecuencia en los laboratorios de análisis del movimiento. Una nueva variedad consiste en el análisis de la marcha con bastones.
  • Análisis del gesto de la propulsión manual de la silla de ruedas.
  • Análisis de actividades de la vida diaria (AVD): caracterización biomecánica del gesto solicitado para realizar AVD, analizando el movimiento de los miembros superiores.

Terapias virtuales para rehabilitación de la función motora

Esta nueva modalidad terapéutica está muy ligada al uso de tecnología, bien sean dispositivos robóticos o redes de sensores, y surge como complemento a las terapias convencionales. Aquí cabe destacar dos trabajos fundamentales:

  • El entorno virtual desarrollado para trabajar el movimiento de los miembros superiores durante la ejecución de la AVD de beber de un vaso mediante el exoesqueleto Armeo Spring
  • Las aplicaciones virtuales dotadas de un sentido terapéutico, diseñadas y desarrolladas íntegramente en el Hospital Nacional de Parapléjicos en el contexto del proyecto RehabHand.

Valoración funcional y de usabilidad 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. Un 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 rehabilitación de 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 desarrollo de 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 clínico asistencial, esta línea de investigación pretende aumentar el conocimiento del impacto fisiológico, funcional, y en la calidad de vida de las personas, que son usuarios habituales 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 know-how en valoración clínica.

 

 

Proyectos en curso

 

  • Personalized Robotic and Neuroprosthetic Modular Wearable Systems for Assistance of Impaired Walking (TAILOR). Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades en el Programa Estatal de I+D+I Orientada a los Retos de la Sociedad. Ref: RTI2018-097290-B-C31

 

  • EXTEND: Bidirectional Hyper-Connected Neural System. FET Proactive. (Ref: 779982)

 

  • RECODE. Proyecto financiado por elMinisterio de Economía, Industria y Competitividad, de su convocatoria EXPLORA Ciencia y Tecnología 2017.

 

  • 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. Ref: DPI2016-77167-R.IP:  Ana de los Reyes Guzmán (2016-2019).

 

Proyecto RehabHand

El proyecto RehabHand tiene por objetivo integrar tecnología de bajo coste en el proceso de rehabilitación de la función motora en pacientes con afecciones neurológicas. Surge de la necesidad detectada en la aplicación terapéutica de terapias robóticas, que por ser de elevado coste y estar orientadas al tratamiento de la función global del miembro superior, hacía necesario centrar la investigación en la búsqueda de tecnología de bajo coste, fácilmente accesible para todos y orientada a trabajar la destreza manipulativa de la mano. Así, el objetivo específico del proyecto ha sido desarrollar el prototipo software RehabHand, basado en una variedad de aplicaciones virtuales manipuladas por medio del controlador de movimiento Leap Motion. Cada aplicación virtual está dotada de un sentido terapéutico, solicitando la ejecución de movimientos y gestos de la mano que es necesario rehabilitar en el paciente con el objetivo de que éste logre el máximo nivel de independencia en ejecución de actividades de la vida diaria.

El proyecto ha supuesto un enorme reto y responsabilidad para nosotros, ya que se ha diseñado y desarrollado íntegramente en el Hospital Nacional de Parapléjicos (HNP) en el marco de un proyecto individual. Sin embargo, también nos ha aportado una grandísima oportunidad, ya que ha sido posible formar un equipo de trabajo multidisciplinar formado por médicos, terapeutas ocupacionales e ingenieros. Además, por desarrollarse íntegramente en nuestro centro, se ha podido contar con la participación de los pacientes desde las etapas iniciales del proyecto, proporcionando un valor añadido muy importante. Así, ha sido posible la realización de un diseño iterativo de las aplicaciones basado en la experiencia con los pacientes. Hasta la fecha, el prototipo se ha validado desde el punto de vista funcional y de usabilidad en 7 personas sanas y 6 pacientes con afectación de la función motora de los miembros superiores. Actualmente, está instalado en la Unidad de Terapia Ocupacional del hospital y se cuenta con la participación del personal clínico en la validación del prototipo durante la realización de las sesiones experimentales. Ha sido un proyecto muy mediático que ha despertado la curiosidad de los medios de comunicación. Así, miembros del proyecto han concedido entrevistas en radio y un reportaje televisivo en el que el paciente ha podido mostrar su visión y percepción acerca del desarrollo realizado.

 

 

Se ha realizado una difusión muy específica de todas las fases y logros del proyecto en Infomédula (http://www.infomedula.org/), que desde el Hospital Nacional de Parapléjicos supone la ventana al aspecto social y de la discapacidad de la lesión medular, con reportajes en varias ediciones de la revista Infomédula.

 

Para más información relacionada con este proyecto, contacte con Dra. Ana de los Reyes Guzmán, Investigadora Principal del proyecto (adlos@sescam.jccm.es)

 

  • 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)

 

  • 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).