Con paso firme avanza desarrollo de exoesqueletos en Colombia

Detrás de una gran idea siempre hay un gran ser humano. En este caso, un equipo: Carlos Andrés Cifuentes García, ingeniero bogotano, ingenioso y perseverante, al que se le mete una idea en la cabeza y sólo descansa cuando la hace realidad; la ingeniera Marcela Múnera, investigadora, estudiosa, dedicada y firme en sus convicciones y los jóvenes talentos Daniel Gómez y Felipe Ballén, estudiantes de la maestría en ingeniería en electrónica.

Ellos son el equipo capaz de darle vida a T-FLEX, un dispositivo robótico de alta tecnología para rehabilitación de pacientes que han perdido la movilidad de sus tobillos; un invento de bajo costo y diseño abierto (open source).

Para entender la importancia del dispositivo que nació en el corazón del laboratorio de Biomédica de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, basta con mirar estas dos cifras. Al año, en Colombia, alrededor de 60 mil personas sufren un ataque isquémico transitorio -advertencia seria de un futuro accidente cerebrovascular- que les afecta de manera negativa su motricidad inferior.

Para tratar a miles de pacientes, en todo el país sólo existen dos Lokomat, un reconocido dispositivo utilizado para reentrenamiento en marcha. Sin ir muy lejos, se puede deducir que acceder a un tratamiento con esta herramienta robótica puede convertirse en un milagro dado que el acceso es bastante limitado.

Si a esta compleja realidad se le suma el hecho de que no solo los episodios isquémicos están relacionados con las limitaciones del movimiento de tobillo, una complicación de salud, compleja, limitante, cuyo tratamiento requiere de tiempo, paciencia y recursos, realmente son más de 60.000 los colombianos afectados por esta complicación médica al año.

Por el número de pacientes y la ausencia de dispositivos disponibles, es que el desarrollo científico del investigador Carlos Cifuentes y su equipo, conocido como órtesis robótica de tobillo, se convierte en un sistema de rehabilitación innovador, una apuesta particular con profundas raíces sociales y de gran ayuda para todas las personas que han visto truncada su movilidad por no poder mantener una marcha uniforme, natural y ligera.

T-FLEX, aclara el ingeniero Cifuentes García, “es una órtesis, no una prótesis. Es decir, el dispositivo no reemplaza el tobillo enfermo, sino que corrige o ayuda a su motricidad como una estructura externa que se adapta al miembro inferior, permitiendo su flexión y extensión de manera natural”.

El desarrollo robótico está dentro de la línea de exoesqueletos que no van a sustituir el tobillo sino a soportarlo y a entrenar su movimiento para reconstruir esas avenidas del cerebro que resultan afectadas por los posibles ataques o patologías neurovasculares.

Muy lejos de ser un elemento rígido, T-FLEX es robótica flexible al servicio de la rehabilitación, que no restringe el movimiento natural del pie. “Se puede decir, sin temor a equivocaciones que, T-FLEX estimula la recuperación de esa conexión entre el cerebro y los miembros de los pacientes”, comenta el ingeniero. Por eso el dispositivo es un desarrollo de la tecnología llamada soft robotics o robótica suave, una rama de la robótica que intenta emular con cada desarrollo la actuación del cuerpo humano.

Es una nueva perspectiva de robótica suave para pacientes que, luego de sufrir una lesión deben luchar, no solo por superar su enfermedad, sino ante un sinnúmero de barreras arquitectónicas, de acceso a los medios de transporte y hasta rechazo social por su condición física.

Es que el tobillo es muy complejo de rehabilitar por todo el control motor que requiere el sistema nervioso central para controlar su movimiento. “Estas situaciones afectan a principalmente a pacientes que no tienen acceso a rehabilitación integral, principalmente en la periferia de las ciudades y de las zonas rurales, donde acceder a un tratamiento es casi imposible, dada la realidad anteriormente citada”, dice el profesor.

“La órtesis robótica de tobillo es un dispositivo que hace a estas personas más autónomas, les permite seguir con sus actividades cotidianas y al ser de bajo costo, simple de usar y reparar, los acerca a la posibilidad de rehabilitarse. Para estas personas es que hay que desarrollar estos dispositivos y necesitamos que llegue a muchas ciudades y en general a países en desarrollo”, dice el ingeniero.

Primer lugar en el corazón de los pacientes

T-FLEX se venía ‘cocinando’ en el Laboratorio de Biomédica de la Escuela desde el año 2017, pero como todo desarrollo de este tipo, se necesitaban recursos para echarlo a andar. “Dentro del grupo siempre estamos buscando fuentes de financiación para desarrollar todas estas tecnologías y entre una búsqueda y otra encontramos “Una idea para cambiar la historia”, iniciativa del canal History Channel”, cuenta el profesor.

Sin dudarlo, aplicaron al programa y entre más de seis mil ideas que se presentaron a la convocatoria, T-FLEX ocupó el quinto lugar de la competencia global con su apuesta de ingeniería biomédica.

Recibieron 10 mil dólares, el reconocimiento de la comunidad científica internacional y mucha visibilidad local. Hoy en día, Minciencias los consulta y muchos pacientes los buscan para que los integren dentro del grupo de prueba con los que evalúan T-FLEX. Más aún, ocupan el primer lugar en el corazón de los pacientes.

Lo que vino después de la ceremonia fueron largas jornadas de trabajo, pues más allá de su innovación en términos de la aplicación de la robótica, equipo se propuso hacer de T-FLEX un prototipo para todos los centros de rehabilitación que lo necesiten y con su diseño abierto, cualquier persona de las mismas calidades humanas del equipo Escuela, con ingenio y curiosidad, podrá construirlo, adaptarlo a las necesidades y llevarlo a las comunidades que lo necesiten.

“Hay que desmitificar el desarrollo de exoesqueletos en Latinoamérica”, sentenció el profesor durante las entrevistas a los finalistas del prestigioso concurso.

Llevado a la práctica

Fabián Beltrán, es uno de esos fans de la Escuela, del equipo de Biomédica y usuario de TFlEX. Él participa como paciente para evaluar el prototipo de TFLEX. Su historia, como la de muchos, se repite: un día, estando en casa, sintió un pequeño mareo y un fuerte dolor de cabeza. Los médicos le dijeron que había sufrido un Ataque Cerebrovascular (ACV).

A pesar del tratamiento y los avances que ha tenido en su rehabilitación, en un periodo de 13 meses, ha sido el T-FLEX el que le ha devuelto las esperanzas. La herramienta le permitió continuar con su vida cotidiana al obtener mejores resultados de movilidad. Para él, cada visita al Laboratorio de Biomédica en la Escuela es un paso firme hacia su recuperación total.

“Si logramos que la ciencia parta de la problemática social, de lo que pasa en nuestros países en desarrollo, podremos lograr que realmente sea un agente de cambio social”, dice Carlos Cifuentes, ingeniero electrónico e investigador en biomédica.

Actualmente, T-FLEX ha sido probado en el Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo, España, y en la Corporación de Rehabilitación Club de Leones Cruz del Sur; su desarrollo lo apoyan diferentes instituciones como Universidad Miguel Hernández de Elche, en España, y EPF Ecole d'ingénieurs, en Francia.

Video reciente de resultados en investigación:

https://www.youtube.com/watch?v=h_nAn3HbQ2o&feature=youtu.be

Algunas publicaciones de T-FLEX:

Gómez, D., Pinto, M., Ballén, F., Munera, M., Cifuentes, C.A., (2020). Therapy with T-FLEX Ankle-Exoskeleton for Motor Recovery: A Case Study with a Stroke Survivor, BIOROB 2020 (Accepted).

https://www.researchgate.net/publication/343404180_Therapy_with_T-FLEX_Ankle-Exoskeleton_for_Motor_Recovery_A_Case_Study_with_a_Stroke_Survivor

Sánchez, M. Serrano, D., Gomez, D., Balléen. F., Casas, D., Múunera, M., Cifuentes, C.A. (2018). T-FLEX: Variable Stiffness Ankle-Foot Orthosis for Gait Assistance. Proceedings 2018 International Symposium on Wearable Robotics (WEROB). https://doi.org/10.1007/978-3-030-01887-0_31, 160-164. Pisa, Italy. Springer.

Casas, J., Leal-Junior, A., Díaz, C., Frizera. A., Múnera, M., Cifuentes, C.A. (2019). Large-Range Polymer Optical-Fiber Strain-Gauge Sensor for Elastic Tendons in Wearable Assistive Robots. Materials. Materials, 12(9), 1443. https://doi.org/10.3390/ma12091443

Sánchez, M., Pinto, M., Munera, M., Cifuentes, C.A. (2019). Gait Phase Detection for Lower-Limb Exoskeletons using Foot Motion Data from a Single Inertial Measurement Unit in Hemiparetic Individuals. Sensors, 19(13), 2988; https://doi.org/10.3390/s19132988

Sierra, S., Arciniegas, L., F., Ballén, Gómez, D., Múnera, M., Cifuentes, C.A., (2020). Adaptable Robotic Platform for Gait Rehabilitation and Assistance: Design Concepts and Applications, In Cardona, M., (Eds.) Exoskeletons Robots for Rehabilitation and Healthcare Devices. Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4732-4_5