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El exoesqueleto controlado mental de Mindwalker podría ayudar a los discapacitados a caminar de nuevo

Ciencia

Adam Williams

14 de marzo de 2013

El proyecto Mindwalker ha recibido una subvención de EUR 2.75 millones (aproximadamente US $ 3.5 millones) y está programado para funcionar durante tres años.

Cada año, miles de personas en todo el mundo experimentan parálisis total o parcial como resultado de una lesión en la médula espinal. Aunque actualmente no existe una cura médica para tales lesiones, una nueva investigación financiada por la Unión Europea ofrece la posibilidad de dar a los pacientes la capacidad de caminar nuevamente, con la ayuda de un exoesqueleto robótico controlado por la mente denominado "Mindwalker".

El proyecto Mindwalker (o ortesis controlada por la mente y el entorno de entrenamiento de VR para empoderar a caminar) propone que la médula espinal dañada se puentee por completo, en lugar de eso, enruta las señales cerebrales directamente a un exoesqueleto robótico en un intento por recuperar a los pacientes. Su desarrollo involucró a investigadores que colaboraron en varios países europeos.

"Mindwalker fue propuesto como un proyecto muy ambicioso destinado a investigar enfoques prometedores para explotar las señales cerebrales con el fin de controlar la ortesis avanzada, y para diseñar e implementar un sistema prototipo que demuestre el potencial de las tecnologías relacionadas", explicó Michel Ilzkovitz, coordinador del proyecto en Space. Servicios de aplicaciones en Bélgica.

El sistema implementa la tecnología BNCI (interfaz cerebro-neural-computadora), que se puede usar para convertir señales del electroencefalograma (EEG) del cerebro, o señales EMG (electromiografía) de los músculos de los hombros del paciente, en comandos electrónicos. Los comandos electrónicos se utilizan para controlar un exoesqueleto unido a las piernas del usuario.

Mindwalking

Investigadores basados ​​en el Laboratorio de Neurofisiología y Biomecánica del Movimiento en la Universidad Libre de Bruselas, y la Fundación Santa Lucía en Italia, investigaron formas de controlar el exoesqueleto y propusieron dos métodos prácticos.

La primera se basa en una técnica denominada "potencial evocado visualmente en estado estacionario", que esencialmente implica el uso de estímulos visuales parpadeantes para inducir señales de EEG correlacionadas. Estas señales de EEG se usan luego para activar comandos de movimiento de exoesqueleto como "pararse", "caminar", "más rápido" o "más lento".

El segundo enfoque involucra el procesamiento de las señales de EMG generadas por los hombros del usuario para explotar la coordinación natural entre brazos y piernas del ser humano para convertir los patrones de balanceo de brazos en señales de control para el exoesqueleto.

El sistema Mindwalker también utiliza una innovadora tecnología "en seco" desarrollada por eemagine Medical Imaging Solutions con sede en Berlín para leer las señales del EEG. Esto evita la necesidad de electrodos invasivos colocados en el tejido cerebral, o una tapa incómoda "húmeda", a favor de una tapa que está cubierta de electrodos. La tapa se puede colocar y usar sin molestias.

Poder y equilibrio

Los investigadores con sede en las universidades de Delft y Twente en los Países Bajos tenían la tarea de trabajar en el exoesqueleto en sí. Requerido para soportar el peso de un adulto de 100 kg (220 libras), también está diseñado para tener el equilibrio suficiente para recuperar el equilibrio de las causas externas de inestabilidad, como un suave empuje desde la parte posterior o lateral. En comparación con otros exoesqueletos desarrollados hasta la fecha, se dice que el exoesqueleto de Mindwalker es relativamente ligero y pesa menos de 30 kg (66 libras) sin baterías.

La eficiencia energética se maximizó con el uso de resortes insertados en varias articulaciones, y estos son capaces de absorber y recuperar parte de la energía que de otra manera se disiparía al caminar. Los equipos holandeses también utilizaron una estrategia eficiente para controlar el exoesqueleto, conocida como "caminata de ciclo límite", que se dice proporciona un modo de andar más natural y equilibrado.

Para entrenar mejor a los usuarios para controlar el exoesqueleto, los investigadores de Space Applications Services, Bélgica, desarrollaron una plataforma de entrenamiento de realidad virtual, que ofrece un entorno en el que los nuevos usuarios pueden acostumbrarse a caminar con el exoesqueleto de forma segura.

Mirando hacia el futuro

Una vez que se hayan completado las pruebas con los usuarios de ensayos físicos, el sistema Mindwalker se transferirá a la Fundación Santa Lucía para una evaluación clínica hasta el 31 de mayo de 2013. Se espera que estos ensayos resalten las deficiencias y las posibles áreas de mejora.

Además de las personas que sufren lesiones en la médula espinal, la investigación también podría utilizarse para ayudar a la rehabilitación de las víctimas de accidentes cerebrovasculares y para ayudar a los astronautas a reconstruir la masa muscular después de períodos prolongados en el espacio. El proyecto Mindwalker está programado para ejecutarse durante tres años en total, y ha recibido una subvención de EUR 2, 75 millones (aproximadamente US $ 3, 5 millones) en virtud del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (7PM).

Fuente: CORDIS

El proyecto Mindwalker ha recibido una subvención de EUR 2.75 millones (aproximadamente US $ 3.5 millones) y está programado para funcionar durante tres años.

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