Tecnología al Servicio de la Humanidad: Los Exoesqueletos como Herramienta de Empoderamiento para Personas con Discapacidad Parte I

Rafael Brango. MD Esp. Gerencia y Auditoría.  Miembro fundador AIpocrates.

Foto:IG: Kevin Piette

La emotiva participación del tenista paralímpico Kevin Piette en los Juegos Olímpicos de París 2024, llevando la antorcha olímpica con la ayuda de un exoesqueleto robótico, simboliza los increíbles avances y el potencial de estos dispositivos. Piette, quien quedó parapléjico a los 11 años, pudo caminar nuevamente gracias a esta tecnología, emocionando a una multitud mientras llevaba la antorcha por las calles de Poissy. Este momento no solo representó un avance tecnológico, sino también una esperanza renovada para mejorar la calidad de vida de las personas con movilidad reducida, demostrando que, con innovación y colaboración, es posible superar barreras aparentemente insuperables. (4)

Piette utilizó el último exoesqueleto personal desarrollado por la compañía francesa Wandercraft, que fue presentado oficialmente en Nueva York en diciembre. Este dispositivo es una estructura alimentada por batería que permite a los usuarios sentarse, pararse, caminar, subir escaleras y navegar por terrenos desconocidos. Equipado con sensores y controladores manuales, el exoesqueleto detecta cuándo el usuario quiere moverse y ajusta la dirección y la velocidad. Como uno de los primeros probadores, Piette ha participado en “cybathlons”, donde personas con discapacidades utilizan tecnologías asistenciales en actividades diarias. Según Wandercraft, esta es la primera vez que un exoesqueleto personal autoequilibrado ha completado un tramo del relevo de la antorcha olímpica.(4)

La compañía espera que el exoesqueleto signifique un avance significativo en la tecnología de asistencia, proporcionando movilidad cotidiana a personas con discapacidades para caminar, mejorando así su independencia y calidad de vida. Este avance podría representar un cambio en la forma en que las personas con problemas de movilidad interactúan con su entorno y facilitan desde acciones cotidianas hasta tareas de mayor complejidad

En un mundo en constante evolución tecnológica, los exoesqueletos emergen como una innovación transformadora en la rehabilitación y asistencia de personas con discapacidad,  Estas estructuras mecánicas, diseñadas para adaptarse al cuerpo humano, no solo mejoran la movilidad, sino que también representan un cambio paradigmático en la forma en que abordamos la discapacidad. Históricamente, las limitaciones físicas han dictado la calidad de vida de quienes las padecen, pero la integración de la robótica y la biomecánica en dispositivos de asistencia está redefiniendo esta narrativa. Los exoesqueletos robóticos de uso médico ya son una realidad que hasta hace poco parecían de película de ciencia ficción.

Qué es un exoesqueleto

La palabra «exoesqueleto» proviene del griego, combinando «exo» (exterior) y «skeletos» (cuerpo desecado), y se refiere a un armazón, generalmente mecánico y motorizado, que se coloca en el exterior del cuerpo humano, funcionando como un corsé de sujeción para el usuario. Un exoesqueleto robótico está diseñado para apoyar o potenciar las capacidades físicas, y generalmente se presenta como un armazón rígido con articulaciones que permiten el movimiento. Sin embargo, también hay exoesqueletos más flexibles que se adaptan al cuerpo humano, apoyándose en el esqueleto interno y transfiriendo fuerzas generadas por actuadores integrados. Existen diversas clasificaciones para estos dispositivos, destacando los exoesqueletos motorizados, que emplean tecnologías como actuadores hidráulicos o eléctricos, y los pasivos, que no tienen motores y brindan soporte mecánico sin incrementar las capacidades físicas del usuario. Los exoesqueletos pasivos son útiles para reducir el desgaste físico durante actividades prolongadas, mientras que los motorizados pueden dividirse en dos categorías: asistencia y mejora. Los de asistencia son ideales para ayudar a personas con discapacidades a caminar, mientras que los potenciadores permiten levantar cargas pesadas y mejorar la resistencia física del usuario. (1,2)

Fuentes: exoskeletonreport.com, www.bigrentz.com (1)

Fuentes: exoskeletonreport.com, www.bigrentz.com (1)

Aplicaciones en el ámbito de la salud

Los exoesqueletos han encontrado aplicaciones destacadas en el sector de la salud y la rehabilitación. Originalmente diseñados para ayudar a personas que han sufrido accidentes a recuperar la capacidad de caminar, estos dispositivos han evolucionado con el tiempo, optimizando su facilidad de uso. En particular, los exoesqueletos de rehabilitación asisten a pacientes que han padecido enfermedades como un ictus, mejorando su equilibrio y movilidad durante el proceso de recuperación. Por otro lado, los exoesqueletos pediátricos se han desarrollado para niños con problemas de movilidad, como aquellos afectados por atrofia muscular espinal. Estos armazones permiten a los niños dar sus primeros pasos y fortalecer su musculatura, beneficiándose también en aspectos cognitivos y emocionales. Además, los exoesqueletos están indicados para una variedad de patologías, incluyendo lesiones medulares y distrofias musculares, brindando un apoyo esencial en la neurorehabilitación. De este modo, contribuyen a fomentar la inclusión social y emocional, tanto para los niños como para sus familias.(1)

El funcionamiento de un exoesqueleto es bastante sencillo: estos dispositivos son fáciles de ensamblar y se utilizan en la Industria 4.0, así como en el ámbito de la salud, especialmente en rehabilitación médica. Los exoesqueletos asistidos por motor son comunes para las extremidades inferiores, beneficiando a pacientes con condiciones como paraplejia, esclerosis múltiple o secuelas de un ictus durante su entrenamiento. Existen también exoesqueletos diseñados para la parte superior del cuerpo y guantes exoesqueleto. En clínicas de rehabilitación, su uso se limita a tratamientos temporales, sirviendo como herramientas de entrenamiento durante las sesiones de rehabilitación hospitalaria o ambulatoria. Los avances tecnológicos, como las mejoras en la tecnología de accionamiento y las baterías de larga duración, han permitido su uso personal, lo que permite a los usuarios levantarse y caminar de manera independiente, reduciendo su dependencia de terceros. En la práctica médica, particularmente tras una lesión medular, los exoesqueletos pueden complementar dispositivos de asistencia tradicionales, mejorando la movilidad y autonomía de los pacientes, especialmente en casos de paraplejia completa, donde la lesión está por encima de la vértebra torácica. También son útiles para fomentar la actividad en pacientes con paraplejia incompleta. Los exoesqueletos se clasifican en dos tipos principales según su soporte energético: pasivos, que funcionan mecánicamente con muelles y no requieren energía externa, y activos, que proporcionan soporte a través de sistemas eléctricos o neumáticos. Estos dispositivos están disponibles para diferentes partes del cuerpo y se diferencian según su función de soporte, peso y aplicación específica, siendo los exoesqueletos activos más pesados y destinados a tareas que requieren elevación o corrección postural. (2)

Desarrollo y Avances Tecnológicos

El reciente desarrollo de exoesqueletos robóticos, potenciado por técnicas avanzadas de inteligencia artificial (IA), ha revolucionado la rehabilitación y la asistencia a personas con discapacidades físicas. Estos dispositivos permiten a los usuarios superar limitaciones en actividades cotidianas, como caminar y manipular objetos, especialmente en casos de discapacidad causada por accidentes cerebrovasculares, donde muchos pacientes no recuperan habilidades motoras esenciales. Los exoesqueletos utilizan diferentes enfoques de IA, como redes neuronales artificiales (RNA), algoritmos adaptativos y técnicas de lógica difusa, para aprender de las experiencias del usuario y anticipar movimientos, mejorando así la interacción humano-máquina. Investigaciones han demostrado que las ARN son fundamentales en la optimización del control de estos dispositivos, permitiendo la adaptación a las capacidades individuales de los pacientes. Además, se han propuesto métodos que integran múltiples técnicas de IA para personalizar programas de rehabilitación, haciendo que los exoesqueletos sean más eficientes y accesibles, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de quienes los utilizan.(14)

 

Bibliografía

1. Qué son los exoesqueletos y cómo pueden ayudarnos a superar nuestras limitaciones humanas https://www.iberdrola.com/innovacion/que-son-los-exoesqueletos#:~:text=Los%20exoesqueletos%20son%20estructuras%20que,o%20aumentar%20sus%20capacidades%20f%C3%ADsicas.
2. Was ist ein Exoskelett & was ist ein Exosuit? (Reha und Industrie) https://orthexo.de/es/guia/que-es-un-exoesqueleto/
3. Exoesqueletos para rehabilitación y uso privado en la vida cotidiana como ayuda para personas con discapacidad https://orthexo.de/es/exoesqueletos/rehabilitacion-y-ayudas/
4. El atleta paralímpico que llevó la llama olímpica en París usando un exoesqueleto robótico https://www.infobae.com/deportes/2024/07/25/el-atleta-paralimpico-que-llevo-la-llama-olimpica-en-paris-usando-un-exoesqueleto-robotico/#:~:text=Este%20dispositivo%20es%20una%20estructura,ajustes%20en%20direcci%C3%B3n%20y%20velocidad.
5. Entrenamiento de la marcha asistido por robot utilizando un Hybrid Assistive Limb® de tamaño muy pequeño para parálisis cerebral pediátrica: Informe de un caso https://www.brainanddevelopment.com/article/S0387-7604(19)30717-X/abstract
6. Experiencia de la terapia con lokomat en pacientes portadores de parálisis cerebral y síndromes atáxicos, instituto de rehabilitación infantil teletón concepción Chile https://www.elsevier.es/es-revista-revista-medica-clinica-las-condes-202-articulo-experiencia-terapia-con-lokomat-pacientes-S0716864014700355
7. Efecto Del Uso De Robótica Social En Niños Con Parálisis Cerebral Para Aplicarlo En Terapias De Rehabilitación De Marcha Asistida Por Lokomat https://repository.urosario.edu.co/server/api/core/bitstreams/e0232b0d-e721-4d81-98b7-d02ca29719fe/content
8. Wallard, L., Dietrich, G., Kerlirzin, Y., & Bredin, J. (2017). Robotic-assisted gait training improves walking abilities in diplegic children with cerebral palsy. European Journal of Paediatric Neurology. https://www.ejpn-journal.com/article/S1090-3798(17)30072-7/abstract
9. Weinberger, R., Warken, B., Konig, H., Vill, K., Gerstl, L., Borggraefe, I., Von Kries, R. (2019). Three by three weeks of robot-enhanced repetitive gait therapy within a global rehabilitation plan improves gross motor development in children with cerebral palsy – a retrospective cohort study. European Journal of Paediatric Neurology. https://www.ejpn-journal.com/article/S1090-3798(18)30423-9/abstract
10. Phelan, S., Gibson, B., & Wrigth, F. (2015). What is it like to walk with the help of a robot? Children’s perspectives on robotic gait training technology. Disability and Rehabilitation https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.3109/09638288.2015.1019648
11. Peri, E., Turconi, A., Biffi, E., Maghini, C., Panzeri, D., Morganti, R., Gagliardi, C. (2017). Effects of dose and duration of Robot-Assisted Gait Training on walking ability of children affected by cerebral palsy. Technology and Health Care https://content.iospress.com/articles/technology-and-health-care/thc160668
12. Entrenamiento de rehabilitación con exoesqueleto robótico para mejorar el equilibrio y la función de las extremidades inferiores en pacientes con accidente cerebrovascular subagudo: un ensayo piloto, aleatorizado y controlado https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11162020/
13. Ejercicios basados ​​en exoesqueleto para la marcha en superficie y la rehabilitación del equilibrio en lesiones de la médula espinal: una revisión sistemática de las dosis y los parámetros de dosificación https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11070073/
14. Uso de técnicas de inteligencia artificial para ayudar a personas con discapacidad física https://www-annualreviews-org.translate.goog/content/journals/10.1146/annurev-bioeng-082222-012531;jsessionid=ovZ7JJIaCSZYintfiTXyHV_0Sr_lo4k4_8U23DfW.annurevlive-10-241-10-107?_x_tr_sl=es&_x_tr_tl=en&_x_tr_hl=es&_x_tr_pto=wapp