Desarrollan un nuevo robot para ayudar a mejorar el diagnóstico de la gravedad de las lesiones de rodilla

VALÈNCIA (EP). Un equipo de investigadores del Instituto ai2, en colaboración con el Departamento de Fisioterapia de la Universitat de València, investigadores del Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) de la Universitat Politècnica de València (UPV) y del Instituto de Biomecánica de València (IBV), han diseñado un robot paralelo capaz de diagnosticar la gravedad de ciertas lesiones en la pierna de forma "mucho más precisa y fiable" que con una valoración clínica tradicional.

Así lo demuestran los primeros ensayos clínicos llevados a cabo durante los últimos meses. El sistema robótico, ideado por investigadores e investigadoras del ai2 de la UPV, está compuesto por una base de robot paralelo que tiene un zapato situado encima equipado con diversos sensores de fuerza, así como dos cámaras de visión 3D programadas con un algoritmo de inteligencia artificial capaz de identificar los diferentes segmentos de la pierna y determinar ángulos de movimiento, según ha indicado la institución académica en un comunicado.

El equipo realizó durante el ensayo clínico dos pruebas diferentes. En la primera, se programó un control de trayectoria para el robot, de manera que el paciente paraba el movimiento del robot mediante un mando de control remoto cuando creía que se había llegado a la posición final.

Las pruebas activas eran similares, pero en este caso se programó un control de fuerza para que fuera el paciente el que, mediante la fuerza de su pierna, llevara al robot a la posición final. La posición a la que debía moverse el robot se obtenía en función del ángulo formado entre la cadera, la rodilla y el tobillo.

En las pruebas realizadas se fijaron dos ángulos, 30º y 50º, que son los que utilizan las fisioterapeutas cuando se realiza una valoración clínica tradicional.

"Mucho más precisa"

Los resultados del experimento confirman que el robot paralelo es un sistema de valoración del diagnóstico "fiable y arroja una resolución "mucho más precisa" que las valoraciones clínicas humanas, pues provee de datos de orden milimétrico.

Elena Muñoz, profesora e investigadora de la Facultad de Fisioterapia de la Universitat de València, ha explicado que el sistema robótico es "muy interesante para pacientes con patología de rodilla, como tendinopatía rotuliana, lesión de ligamentos o de menisco, pues todas ellas causan una alteración de la propiocepción --sentido de la posición de nuestro cuerpo y control muscular del movimiento-.".

"El robot paralelo permite medir la propiocepción de rodilla con datos mucho más exactos que los que se obtienen de la valoración humana, los cuales dependen de la experiencia del profesional. Podemos extraer datos tanto de la fuerza del paciente como de su ángulo de movimiento, cosa que nos permite adaptar el tratamiento de manera precisa e individualizada para cada paciente", ha precisado.

El robot ha sido desarrollado en el marco del proyecto ROBOPROP (Sistema robótico paralelo con control basado en modelo músculo-esquelético para la monitorización y entrenamiento del sistema propioceptivo).

El proyecto, financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación, tiene como objetivo el desarrollo y validación experimental de un sistema mecatrónico capaz de evaluar clínicamente la extremidad inferior del paciente, así como realizar, "con total seguridad para el paciente", tareas de rehabilitación específicas.

ROBOPROP entra ahora en una segunda fase de valoración en la que se realizará un segundo estudio clínico con 15 pacientes con lesión de rodilla. "La idea es no solo realizar esa valoración inicial, sino aplicarles un tratamiento y utilizar el robot para volver a realizar una medición post tratamiento y ver en qué medida han mejorado", ha agregado Muñoz.

Por su parte, Ángel Valera, investigador del Instituto ai2 de la UPV, ha detallado que los robots paralelos permiten trabajar con más seguridad que los robots de serie. "Hemos dotado al sistema robótico de sensores de fuerza que pueden limitarse para ser compatibles con la lesión a tratar, con lo que el desarrollo es totalmente seguro para los y las pacientes", ha asegurado.

Nueva sede

Las pruebas del proyecto ROBOPROP se han realizado en la nueva sede del Laboratorio de Robótica Paralela del Grupo de Robótica y Biomecánica, operado conjuntamente por el Instituto ai2 y el I2MB de la UPV y ubicado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales.

El laboratorio está equipado con los dos robots paralelos desarrollados íntegramente por el grupo. También cuenta con un sistema de fotogametría de seguimiento 3D basado en 14 cámaras de infrarrojos con las que se consigue una precisión superior a 0,1 mm.

Los robots paralelos son robots de circuito cerrado impulsados en paralelo por una plataforma móvil y una fija conectadas por al menos dos cadenas cinemátias independientes. El mecanismo tiene dos o más grados de libertad. Los motores de los robots paralelos permiten una mayor fuerza, con menos motor, que los robots en serie, y son más fáciles de controlar en tiempo real, lo que los hace muy adecuados para aplicaciones que requieran mucha precisión de posicionamiento, como las relacionadas con la rehabilitación médica.