La Parálisis es:
- La pérdida de la movilidad voluntaria en una parte del cuerpo, producida por una enfermedad o lesión en cualquier punto a lo largo de la vía motora nerviosa que discurre entre el cerebro y la fibra muscular.
- Lesión.
- Envenenamiento.
- Infección.
- Hemorragia.
- Oclusión de los vasos sanguíneos o tumores.
- En ocasiones se debe a una deficiencia congénita en el desarrollo de los nervios motores.
La parálisis permanente se produce por lesión extensa de las células nerviosas o de un tronco nervioso. Las células nerviosas con lesión grave no se pueden regenerar. La parálisis transitoria o incompleta, denominada paresia, es producida con frecuencia por infecciones, traumatismos o tóxicos, que suprimen durante un tiempo la actividad motora pero no producen lesiones graves en las células nerviosas. Debido a que la mayoría de los nervios motores de cada mitad del cerebro inervan el lado opuesto del cuerpo, las lesiones en una parte del cerebro suelen producir parálisis en el lado opuesto del cuerpo. [1]
- Monoplejía cerebral la cual se produce cuando: una lesión, pequeña, afecta el centro motor de un miembro en la corteza de la circunvolución frontal ascendente. Ejemplo: un tumor cerebral, un infarto cerebral o un pequeño hematoma. Siguen la misma evolución que las hemiplejías, un primer periodo de parálisis fláccida y luego espástica. Pueden ser precedidas por epilepsia jacksoniana (limitada al miembro en lugar de ser generalizada).
- Monoplejía medular la cual puede ser fláccidas o espásticas. Completa o incompleta. En la variedad fláccida, la poliomielitis anterior aguda es una causa, aunque actualmente la enfermedad es poco frecuente gracias a la vacunación. La variedad espástica solo existe en un miembro inferior pues si lesión de la médula es más alta habrá una hemiplejía espinal en lugar de monoplejía. Su causa es una compresión medular por un tumor extramedular. [9]
- Monoplejía radicular las cuales son fláccidas y puede ser completa o incompleta. Pueden ser producidas por enfermedades de las raíces en el conducto raquídeo (poliradículoneuritis o enfermedad de Guillain Barré, compresiones tumorales o por traumatismos) o por lesiones de los plexos nerviosos (traumatismos, compresiones o invasiones neoplásicas). Como las de causa medular, variedad fláccida, pueden ser incompletas y en ese caso tienen una topografía segmentaria. En las radículopatías y plexopatías hay síntomas de compromiso sensitivo con aparición de parestesias, dolores o anestesias objetivas. [9]
- Monoplejía neurítica es rara pues las lesiones de los nervios periféricos suelen ser múltiples y en el miembro simétrico ocasionando más bien una paraplejía. Más común de ver es la monoplejía aislada por parálisis de un nervio por un traumatismo o una mononeuritis diabética o tóxica. Su distribución no es radicular sino la correspondiente a los nervios. [9]
- Monoplejía funcional la cual tiene las mismas características que las hemiplejías y paraplejías histéricas. [9]
- la musculatura existente ya no puede tensarse ni moverse voluntariamente.
- En las áreas afectadas ya no existe ningún tipo de sensibilidad, como la percepción de dolor, presión, temperatura, heridas o toque.
- A causa de la pérdida de la sensibilidad profunda, el afectado ya no puede localizar la posición de su brazo sin control visual.
- Debido a las convulsiones incontrolables de los músculos, pueden presentarse espasmos de extensión y flexión.
- Las manos pueden ser muy débiles hasta muy fuertes en su funcionamiento, la libertad de movimiento y la fuerza están limitadas.
- Ya no se puede realizar el movimiento giratorio en la muñeca. Con frecuencia está intacto el músculo del bíceps (flexor del brazo), de modo que se puede controlar una flexión activa del codo.
- Con frecuencia, el extensor del brazo (tríceps) ya no se puede activar. La extensión del brazo se realiza a menudo sólo de manera pasiva dejando caer el brazo. La acción de los dedos de coger un objeto, puede realizarse solamente con una técnica especial. Las funciones de manos y brazos y la fuerza generada por ellos, se ven afectados de manera grave hasta muy grave. [3]
Las persona monoplejicas presentan un deterioro en sus funciones básicas diarias, debido a que no pueden utilizar una de sus extremidades, esto conlleva a que poco a poco su calidad de vida vaya disminuyendo. En el caso particular de las extremidades superiores una parálisis significa el hecho de no poder utilizar un brazo para realizar un determinado oficio, el porcentaje de personas diestras es muy significativo, ya que la mayoría de la población presenta esta condición, una parálisis de la extremidad superior derecha obliga a que las personas aprendan a utilizar su miembro izquierdo para realizar situaciones sencillas como lo es la escritura.
Entre las diferentes consecuencias para una persona con monoplejia en su miembro superior derecho se encuentra:
- la discriminación que puede sufrir por parte de la sociedad, al momento de conseguir un trabajo, el simple hecho de no tener movilidad en su brazo no es aceptado por el mundo laboral competitivo, en su vida cotidiana la persona ve la dificultad para realizar una acción sencilla, como practicar un deporte o conducir.
¿Cómo podemos mejorar la movilidad del miembro superior derecho a nivel de la articulación del codo entre el brazo y antebrazo de una persona que presenta monoplejia?
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Diseño de un prototipo de exoesqueleto para personas con Monoplejia en miembro superior derecho a nivel de la articulación del codo entre el brazo y antebrazo.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Identificar las diferentes condiciones iníciales por las cuales se presenta el grado de monoplejia en el miembro superior derecho.
- Localizar los puntos donde se presenta la actividad de la articulación del codo para capturar los datos, goniometría.
- Identificar y establecer los parámetros de los datos donde solo el sistema funcionara.
- Selección de los datos que ingresaran al sistema.
- Hacer graficas respecto a los datos ingresados y seleccionados frente al funcionamiento y comportamiento de ellos.
- Realizar las acciones indicadas respecto a los parámetros establecidos y las acciones a ejecutar mediante el sistema circuito electrónico capaz de permitir y completar el movimiento flexión natural del codo.
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN
El hecho de conseguir que un ser humano pueda controlar una máquina sólo con moverse de manera natural, es algo que lleva impulsando a los expertos en robótica desde hace tiempo, pero con los avances en materiales de mayor resistencia y menor peso y los motores eléctricos de mayor potencia y menor tamaño, lo que antes era ciencia ficción se está convirtiendo en una realidad cada vez más cercana.
Además de los implantes ortopédicos que pueden interactuar hasta cierto punto con los impulsos nerviosos enviados desde el cerebro, el principal campo de experimentación con mecanismos que responden a los movimientos del ser humano son los exoesqueletos robóticos. [4]
De esta manera, el control de estas máquinas se hace tan natural que prácticamente se convierten en extensiones del cuerpo, pudiendo realizar acciones que no sólo requieren de potencia, sino también de precisión.
Los avances en exoesqueletos robóticos son de cine, se puede decir que provienen de los avances tecnológicos de la industria del cine, tal es el caso de algunos brazos robotizados, ya que su origen se remonta a un ingenio conocido como "steadycam", un armazón destinado a ser llevado por un cámara. La steadycam permite que la cámara se mueva libremente mientras que un sistema hidráulico compensa cualquier vibración producida por el movimiento de la cámara. [4]
Este principio de funcionamiento ha sido llevado al campo de los trabajos pesados, ya que en el fondo comparten la necesidad de manejar maquinaria pesada de mano con precisión. Así, ya existen brazos robóticos que, basándose en un principio de funcionamiento parecido al de la steadycam, permiten a un operador de, por ejemplo, una pistola de remaches de aviación, poder operarla sin esfuerzo pero con la precisión requerida. [4]
El uso del exoesqueleto para personas con un grado de parálisis en su brazo derecho contribuye a la recuperación de la movilidad de la extremidad con una mayor seguridad y un menor esfuerzo físico por parte del paciente, obteniendo resultados con un estándar más alto y más complejo al momento de realizar una evaluación y comparación con las terapias tradicionales.
La monoplejia en el miembro superior derecho se suele presentar por la debilidad de un segmento de la extremidad particularmente se debe a una patología de una neurona motora de la médula y puede faltar o encontrarse una afección de la sensibilidad acompañando a la perdida de fuerza. [5]
Cuando se valora clínicamente una monoplejía se debe tener en cuenta si esta se acompaña de una atrofia la cual nos orientara hacia lesiones a nivel de la medula o los plexos a causa de siringomielia, esclerosis lateral amiotrófica, mielitis, esclerosis múltiple o lesiones de los plexos por una intervención ginecológica, diabetes o radio terapia .Si al contrario la falta de fuerza no se acompaña de atrofia nos orienta a una lesión de la corteza cerebral a causa de un accidente vascular cerebral, tumor, absceso. Con respecto al diagnostico topográfico cuando es una lesión que afecta el miembro superior en su segmento proximal (cerca del tronco) se debe sospechar de una lesión del plexo braquial superior (C5-C6) o lesiones medulares a ese nivel. Si al contario la pérdida de fuerza es distal (alejado del tronco) se puede deber a lesiones corticales, medulares a nivel (C8-D1) o lesiones de los nervios periféricos. [5]
La monoplejia es una patología aunque no muy profunda para la persona que la padece, ya que es considerada como una de las lesiones menos perjudiciales, si es un obstáculo para el desarrollo de la vida normal de cualquier ser humano. Es importante realizar un análisis de los parámetros y variables que ocasiona que una persona sea discriminada y alejada dela sociedad al momento que sufre una lesión de este tipo. Al recuperar parte de su movilidad con la ayuda de un exoesqueleto un paciente puede mejorar su calidad de vida, mejorando su autoestima y sintiéndose útil para la sociedad, además se puede sentir en condiciones igualitarias con las demás personas que no padecen un grado de monoplejia.
4. MARCO TEÓRICO
Se define a una exoesqueleto como:
- Un sistema biomecatrónico, donde el mecanismo está adaptado a la estructura física del cuerpo humano, con un control que puede provenir de las mismas señales del cerebro, con sensores conectados a la piel humana y con actuadores que son analógicos a las funciones del cuerpo, todos estos elementos pueden actuar como un solo sistema integrado que puede desarrollar variadas actividades. [6]
En nuestro cuerpo, el brazo es la extremidad superior que va desde el hombro hasta la punta de los dedos, este miembro está dividido en tres segmentos:
- El brazo.
- El antebrazo
- La mano.
El brazo está unido al cuerpo con el hombro y al antebrazo por el codo, mientras que el antebrazo está unido a la mano por la muñeca.
De acuerdo a un modelo simplificado que describe la cinemática del brazo y se ajusta a las necesidades de obediencia y ergonomía del mismo, es un modelo compuesto por 7 grados de libertad, este estaría conformado por tres grados de libertad en el hombro, dos grados de libertad en el codo y dos grados de libertad en la muñeca. Otros modelos adicionan más grados de libertad en el hombro, aumentado a 5, pero terminan ignorando los movimientos que son efectuados por la mano. [6]
Para el siguiente proyecto se opto por dirigirnos a la atención del codo como articulación entre el brazo-antebrazo y su flexión como movimiento natural
El codo es la articulación que une el brazo y el antebrazo, conectando la parte distal del húmero con los extremos proximales del cúbito y del radio. Está formado por dos articulaciones con ligamentos laterales, anteriores y posteriores, que las estabilizan y refuerzan, y se encuentran recubiertas por una cápsula articular común. El codo es una potente palanca de primer género. [7]
Articulación húmero-cubital
• Es una diartrosis del tipo troclear.
• Permite movimientos de flexión y extensión.
• Superficies articulares:
o Húmero: Tróclea humeral y fosa coronoide.
o Cúbito: Cavidad sigmoidea mayor y olécranon.
Articulación húmero-radial
• Es de tipo condilartrosis.
• Movimientos: Flexión-extensión, rotación, pronosupinación.
• Superficies articulares:
o Húmero: Cóndilo del húmero (de forma esférica)
o Radio: Carilla cóncava del radio.
• Es del tipo trocoide.
• Movimientos: Pronación y supinación del antebrazo (cúbito y radio se cruzan formando una X)
• Está reforzada por el ligamento anular.
• Entre las epífisis proximales del cúbito y radio.
• Superficies articulares:
o Radio: Cavidad glenoidea o fosita articular.
o Cúbito: Cavidad sigmoidea menor.
Músculos del codo
• Músculos de extensión: tríceps braquial, ancóneo.
• Músculos de flexión: braquial anterior, Braquiorradial (supinador largo) y bíceps braquial.
• Músculo de supinación: Supinador corto
• Músculos de pronación: Pronador redondo y Pronador cuadrado
La flexión de codos es un ejercicio físico realizado estando en posición inclinada, recostado hacia abajo, levantando y bajando el cuerpo con los brazos. Está dedicado al desarrollo de los músculos pectorales y los tríceps, con beneficios adicionales para los deltoides, el serrátil anterior y el coracobraquial. [7]
Mediante un goniómetro se analizaran los movimientos de flexión del codo, se obtendrán graficas respecto al movimiento natural del codo y el movimiento artificial del modelo exoesqueleto.
Imagen 1. Análisis Goniómetrico del movimiento natural del brazo a nivel de la articulación del codo.Mediante el estudio Goniómetrico, se obtendrán graficas respecto al movimiento natural del codo y el movimiento artificial del modelo exoesqueleto.
Goniómetro, Proporciona junto a la electrogoniometría:
- los datos mas sólidos y confiables referidos al ángulo del movimiento alcanzado.
- Mide la flexibilidad en grados.
Consiste en dos reglas o segmentos rectos ligados ligados a un transportador o escala circular graduada en grados. Las lecturas son tomadas en flexiones y extensiones articulares máximas.
Punto de referencia anatómicos
• Hombro: acromial, es la parte mas lateral del proceso acromial de la escápula.
• Codo: radial, es la parte mas lateral de la cabeza del radio.
• Puño: stylion, es la parte mas distal de la apófisis estiloides del radio.
• Rodilla: tibial lateral, es la parte más latero-inferior del maléolo lateral que corresponde a la articulación tibio-femoral.
• Tobillo: maléolo lateral, es el punto mas lateral del maléolo lateral que corresponde a la articulación tibio-tarsiana.
• Tronco: línea axilar media que corresponde al punto entre la cresta iliaca antero-superior y la cesta iliaca postero-superior.
• Mano: cabeza del segundo metacarpiano.
• Pie: cabeza del segundo metatarsiano.
• Cadera: Trocantéreo parte mas distal del trocánter mayor del fémur.Tabla 1. Puntos fijo y Móviles para la Evaluación de la Goniométrica.
Forma de evaluar goniométricamente la articulación del codo.
Flexión:
- El evaluado se coloca decúbito dorsal sobre el banco o camilla.
- El evaluador coloca el centro transferidor del goniómetro en el radio, con un asta en dirección al apófisis estiloides del radio y la otra en dirección al acromion.
- Anota la medida que registra el goniómetro (G I).
- El evaluado flexiona la articulación al máximo.
- El evaluador mantiene un asta en dirección a acromion y mueve la otra asta hasta el punto de máxima flexión en dirección al apófisis estiloides.
- Se anota directamente la medida que registra el goniómetro (G II). El resultado en grados será la diferencia entre G II y G I. [8]
Extensión:
- El evaluado se coloca en posición decúbito ventral sobre el banco o camilla.
- El centro del transferidor del goniómetro se coloca en el radio, con un asta en dirección al acromion.
- Se anota inicialmente la medida que registra el goniómetro (G I), el evaluador mantiene fija el asta direccionada hacia el acromion y mueve la otra asta en dirección la máxima extensión.
- Anota la medida que registra el goniómetro (G II). El resultado final será la diferencia entre G II y G I.[8]
Al efectuar el acople del exoesqueleto con el miembro superior y realizando los movimientos de forma gradual, se obtiene una interacción de la persona y la maquina logrando el desarrollo de la motricidad y movimiento en la extremidad, el grado de complejidad en el movimiento se va aumentando a medida que se avanza en el uso del sistema del exoesqueleto.
5. PLANTEMIENTO METODOLÓGICO
El proyecto se encuentra establecido en tres ejes primarios para su elaboración:
Recopilación, procesamiento y análisis de la situación.
En la cual se plantea.
Recopilar la información adecuada sobre el estado en el cual se encuentra una persona que padece algún grado de monoplejia.
identificar los principales factores causantes del la actual problemática, recurriendo a los centros especializados en terapias de recuperación de personas con parálisis.
Identificar y analizar el comportamiento de la señal adecuada para el manejo de goniómetro y el posterior acople al exoesqueleto.
Observar el arte referente al uso del exoesqueleto y su planteamiento teórico al momento de estudiar su estructura y desarrollo.
Determinar los avances y la evolución que se puede llegar a alcanzar con el empleo del exoesqueleto en el uso de terapias de recuperación de la movilidad.
6. DESARROLLO
Por medio de la goniometría se toman los valores de los grados, teniendo en cuenta que la flexión normal de un codo es de 140º a 160º, los datos se registran tres veces y se promedian, si este promedio esta entre 2º a 4º, esta señal será seleccionada y dirigida al circuito electrónico capaz de analizar y permitir el movimiento deseado al motor, este realizara la acción deseada dependiendo de los grados que falten para una flexión normal, de este modo el sistema exoesqueleto equipado con el goniómetro que captura los datos e ingresa al sistema electrónico quien decide y ejecuta permitirá a la persona ejercer poca fuerza sobre su miembro para lograr una flexión natural y recobrar la capacidad de realizar labores en el hogar, trabajo.
Diagrama de Bloques.
Observamos en el diagrama de bloques la continuidad al ingreso de las variables, al proceso de ellas y las acciones a realizar junto a los resultados.
Análisis goniometríco de la flexión del codo en grados.Imagen2. Flexión del codo natural y atrofiado.
Promedio y registro de los datos tomados:
Promedio De Movimiento En Grados=
n+n=Suma de los datos tomados de los ángulos de flexión del brazo con atrofia en codo.
n= Numero de datos tomados
Pgrados= (5º+8º+10º) / 3= 7.6º
Luego de los datos tomados y el posterior registro del promedio se estableció la siguiente tabla:
Datos Promedio de grados de la Flexion Grados restantes para una flexion Natural
Gradosº=5º+3º+4º 4º 136º
Gradosº=6º+2º+3º 3.6º 136.4º
Gradosº=4º+4º+2º 3.3º 136.7º
Gradosº=2º+3º+1º 2º 138º
Gradosº=2º+0º+1º 1º 139º
Gradosº=4º+1º+1º 2º 138º
Gradosº=0º+3º+1º 1.3º 138.7º
Gradosº=0º+0º+3º 1 139º
Flexion Natural=140º 160º (Referencia 140º)
Los valores resaltados representan el mayor esfuerzo de flexión por el codo tomándolo como una máxima expresión de movimiento. Aquellos valores restan algunos 136º para una flexión normal, mediante este estudio se pretende establecer los parámetros bajo los cuales los datos solo entre este rango ingresaran al sistema.
Procesos.
(Entrada de Variables, Establecimiento de los Parámetros para una libre acción.)
Establecidas las condiciones, sublime a este rango solo las acciones se realizaran permitiendo la flexión en ángulos restantes para una flexión normal.
La Flexión Ejecutada en grados será el proceso a realizar por el sistema electrónico y el motor, el exoesqueleto articulado será quien ejercerá este movimiento en grados en satisfacción de la flexión normal.
Acciones y Resultados.
Los resultados son satisfactorios, en múltiples pruebas se concluyo en el beneficio otorgado y ofrecido a quienes en el encuentran una solución rescatable a su discapacidad en lesiones de la articulación del codo entre brazo y antebrazo. Con una mínima fuerza ejercida por la persona el exoesqueleto equipado permitirá al usuario llevar a cabo la acción normal y natural del brazo.
Socialmente el usuario podrá desempeñar labores antes no realizables, como labores en el hogar, trabajo etc.
REFERENCIAS
[1] "Parálisis." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation, 2007.
[2] “Miembro Superior” Información disponible: http://es.wikipedia.org/wiki/Miembro_superior
[3] Tetraplejia .información disponible: http://www.paravan.de/servico/sintomatologias-recomendaciones/tetraplejia.html?L=4
[4] Exoesqueletos robóticos. Construyendo el superhombre. Información disponible: http:// www.terra.es/tecnologia/articulo/html/tec18941.htm
[5] Debilidad de un segmento de una extremidad. Monoplejía. Información disponible: : http:// www.blogfisioterapia.com/debilidad-de-un-segmento-de-una-extremidad-monoplejia
[6] Análisis Cinemático de un Exoesqueleto de partes Superiores de 7 GDL. Información disponible:
http:// www.catic.unab.edu.co/2congresomecatronica/images/docum/3.pdf
[7] Codo, Información disponible:
http://es.wikipedia.org/wiki/Codo#Flexiones_de_codos
[8] Evaluación de la Flexibilidad. Información disponible:
http://www.sobreentrenamiento.com/publice/Articulo.asp?ida=22
[9] LA MOTILIDAD - 2ª parte: Las parálisis. Informacion disponible:
revistaing.uniandes.edu.co/pdf/rev22art4.pdf?ri...
