Una cadira de rodes que es condueix amb els braços per a persones amb distròfia muscular de Duchenne

+
Descarregar

Joan Lobo, amb la cadira de rodes robotitzada i adaptada per a MOVit per a persones amb distròfia muscular de Duchenne

+
Descarregar

La cadira de rodes MOVit incorpora dos braços robòtics en lloc de reposabraços.

+
Descarregar

Prototip de la cadira MOVit

Com pot la robòtica assistencial ajudar als pacients amb distròfia muscular de Duchenne (DMD)? Aquesta malaltia neuromuscular hereditària afecta un de cada 3.500 infants arreu del món. Causa la gradual pèrdua de la funció muscular i, per tant, porta cap a una discapacitat progressiva. Malgrat els avenços en el tractament, aquests pacients tenen una esperança de vida mitjana de 35 anys i al llarg de l’adolescència ja necessiten fer servir una cadira de rodes elèctrica.

28/02/2020

Les cadires de rodes elèctriques són una tecnologia essencial per donar suport a la mobilitat i mantenir la independència i la participació social. Tot i així, el seu ús continu provoca un elevat grau de sedentarisme, que condueix al seu torn a la deterioració funcional secundària dels sistemes musculars, esquelètic, cardíac i respiratori, així com a la pèrdua accelerada de la funció del braç.
 
Una dosi apropiada i a llarg termini d'entrenament físic dinàmic pot ajudar a preservar les capacitats funcionals de les persones amb distròfia muscular de Duchenne. Ara, la cadira de rodes desenvolupada en el marc del projecte MOVit incorpora dos braços robòtics en lloc de reposabraços. Un sistema que permet a les persones afectades controlar amb el moviment cíclic dels braços la direcció i velocitat de la cadira de rodes per traslladar-se, sense fer servir cap altra mètode de conducció.
 
D’aquesta manera, el sistema MOVit reemplaça la palanca habitual de control i conducció de la cadira de rodes (el joystick) i ofereix als pacients la possibilitat d’exercitar els músculs del braç mentre la condueixen; uns músculs que pateixen la pèrdua de tonificació provocada per la malaltia A més, els sistema permet que la conducció amb els braços s’adapti a les necessitats d’activitat i entrenament físic de cada persona.
 
El sistema és fruit del treball en equip de Joan Lobo, aleshores investigador del Grup de Robòtica de Percepció de l’Institut de Robòtica Industrial (IRI)  —centre mixt del Consell Superior d’Investigació Científica (CSIC) i la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC)—;  la doctora Julita Medina, metgessa del Servei de Rehabilitació i Medicina Física de l'Hospital Sant Joan de Déu i investigadora de l’Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD), i l’investigador Josep M. Font, del Departament d’Enginyeria Mecànica i del Centre de Recerca en Enginyeria Biomèdica (CREB) de la UPC. El projecte ha comptat amb el suport de la Universitat de Califòrnia Irvine (UCI) i de l’organització de familiars Duchenne Parent Project Netherlands  (Paísos Baixos), que ha finançat la cadira de rodes robotitzada MOVit.

Entrenament físic dinàmic i a mida
Les directrius internacionals en el tractament de DMD recomanen realitzar unes activitats determinades de forma regular alhora que evitar alguns exercicis d'alta intensitat. Tot i que no hi ha consens sobre la pauta específica d'exercici físic a seguir, un estudi ha demostrat que una pauta apropiada i a llarg termini d'entrenament físic dinàmic (un entrenament assistit amb bicicleta de cames i braços durant 6 mesos) pot ajudar a preservar les capacitats funcionals de les persones amb DMD.

Actualment, les persones usuàries de cadires de rodes, elèctriques o no, han de desplaçar-se o fer que les desplacin fins als dispositius o màquines d’entrenament per, després, fer un exercici durant un període de temps fix. Per contra, les persones sense discapacitats tenen moltes oportunitats per integrar l'exercici en la vida diària: anar amb bicicleta o caminant a la feina, pujar escales, etc.). L'exercici diari integrat és una de les formes més efectives de promoure la salut i el benestar.

Joves amb DMD d’entre 12 i 18 anys han participat entre el juliol i el novembre del 2019 en l’estudi pilot del projecte MOVit, realitzat al Laboratori d’Enginyeria Biomecànica del CREB de la UPC, ubicat a l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), on han comprovat si es poden controlar la cadira de rodes correctament amb el moviment dels seus braços i s’han comparat les habilitats de conducció amb un joystick estàndard. A més, aquest estudi ha permès determinar com afecten els nivells diferents de resistència, velocitat i amplitud de moviment al ritme cardíac i l’activació dels músculs de braç.

Conducció a partir del moviment dels braços
El resultat final ha estat el desenvolupament del sistema MOVit: una cadira de rodes amb dos suports de braç robòtics que es condueix directament amb els braços a partir de moviments cíclics. El moviment de braç dret controla la velocitat de la roda dreta de la cadira i el moviment de braç esquerre controla la velocitat de la roda esquerra. La direcció de gir de la roda es pot alternar prement un botó que es troba a la part superior de mànec.
 
Altres proves de conducció realitzades amb un prototip del sistema MOVit en un grup de 24 persones sanes van demostrar que, després d'un període d'entrenament d'uns 30 minuts, podien conduir la cadira amb una precisió i una velocitat similars a les que s'aconsegueix fent-ho amb una palanca de control. Dades de ritme cardíac i del consum d'oxigen van indicar, a més, que el sistema MOVit és capaç de proporcionar un exercici de baixa intensitat similar al de caminar.

‘MOVit’ Game: una plataforma de joc interactiva

Una continuació del projecte ‘MOVit’ és el desenvolupament del projecte ‘MOVit Game’, un joc interactiu per motivar als pacients a l’hora de fer els entrenaments físics i els exercicis de fisioteràpia, que acostumen a ser monòtons i repetitius i, per tant, poc atractius.

L’objectiu és proporcionar a les persones amb DMD una plataforma interactiva de joc per fer exercici físic de forma controlada, que s'utilitzarà en combinació amb la cadira de rodes MOVit. En aquest cas, el projecte està finançant per l’organització Duchenne Parent Project España, i està desenvolupat també per Joan Lobo, actualment enginyer de tecnologia de rehabilitació de l’spin-off Able Human Motion (sorgida de la UPC), juntament amb Josep M. Font, responsable d’aquesta empresa i del Laboratori d’Enginyeria Biomecànica del CREB, així com de les investigadores Dani Tost, responsable de l’Àrea d’Informàtica Gràfica del CREB, i Carme Torras, del Grup de Robòtica de Percepció i Manipulació de l’IRI, i compta amb la supervisió de la doctora Julita Medina, de l’Hospital Sant Joan de Déu i de l’IRSJD.

La plataforma de joc tindrà una trama narrativa basada en el paradigma de cercar i recollir objectes i s’investigaran quines són les alternatives tecnològiques més adequades per a la presentació d’aquests objectes, com poden ser la projecció interactiva, un robot mòbil i/o ulleres de realitat virtual.