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Los investigadores desarrollan guantes sensor-equipados para medir exacto rigidez del músculo

Todo el mundo experimenta los músculos rígidos de vez en cuando, si después de un entrenamiento riguroso, en tiempo frío, o después de caer dormida en una posición inusual. La gente con parálisis cerebral, el recorrido y la esclerosis múltiple, sin embargo, viven con los músculos rígidos todos los días, haciendo tareas diarias tales como ampliar una arma extremadamente difíciles y dolorosas para ellas. Y puesto que no hay una manera a toda prueba de valorar objetivo rigidez del músculo, estos pacientes reciben a menudo las dosis de la medicación que son demasiado bajas o demasiado altas.

Ahora, las personas interdisciplinarias de investigadores en la Universidad de California San Diego y el hospital de niños de Rady ha desarrollado los nuevos sensores usables y la tecnología de la robótica que se podría utilizar para medir exacto rigidez del músculo durante exámenes físicos. “Nuestra meta es crear un sistema que podría aumentar procedimientos médicos existentes ofreciendo un constante, aforo objetivo,” dijo a Harinath Garudadri, científico de la investigación en el instituto de Qualcomm de la universidad y el principal investigador del proyecto.

“Muchos exámenes y procedimientos clínicos son muy subjetivos y confían en las mediciones que se hacen con las manos de un médico,” dijeron a Andrew Skalsky, director de la división de remedio de la rehabilitación en el hospital de niños de Rady. “Hacemos decisiones importantes y las diagnosis médicas basadas en tacto y aserramos al hilo a menudo. Con esta tecnología, podemos comenzar a desarrollar las mediciones objetivos para los procesos subjetivos.”

El nivel de rigidez del músculo, conocido como espasticidad, se evalúa típicamente usando una escala de alimentación del seis-punto llamada la escala modificada de Ashworth. Esta escala es el patrón actual del hospital, pero es subjetiva y rinde a menudo los aforos que varían a partir de un doctor a otro. Estos aforos ayudan a dictar la dosis de los pacientes de la medicación se prescriben para manejar su espasticidad. Los aforos contrarios e inexactos pueden llevar a la sobredosis peligrosa o al tratamiento ineficaz como resultado de las dosis que son demasiado bajas.

La reacción paciente puede también sesgar estos aforos, Skalsky dijo. “A veces, los pacientes piensan que no están consiguiendo suficiente remedio y terminan ser puesto en una dosis más alta que deben real estar conectado. Ése es millares del valor de los dólares de remedio que se podría potencialmente salvar.”

Guante de “Sensored”

Garudadri y Skalsky combinados hacia arriba con los ingenieros eléctricos y los neurólogos en Uc San Diego para desarrollar un guante equipado de los sensores que es una herramienta más segura y permitirá a doctores subir con aforos objetivos, exactos y constantes del número al evaluar espasticidad en los pacientes que experimentan el tratamiento.

El dispositivo se emplea un guante de los deportes del asiduo que un doctor pueda desgastar mientras que espera y mueve el limbo de un paciente hacia adelante y hacia atrás. Se sujetan con cinta adhesiva sobre la palma más de 300 sensores de la presión que miden la fuerza requerida para mover el limbo de un paciente. Un sensor de movimiento sujetado con cinta adhesiva en el dorso mide cómo rápidamente el limbo se está moviendo. El guante se conecta con una computador vía USB.

Los datos de todos los sensores se transmiten a la computador, donde están integrados, tramitados y correlacionados en tiempo real usando los algoritmos avanzados del tratamiento de señales desarrollados por el grupo de la investigación de Garudadri. La computador ofrece una lectura numérica que calcule la potencia real requerida para mover el limbo de un paciente; cuanto más la potencia necesitó, la espasticidad más severa del paciente.

“Estamos equipando al doctor en vez de los pacientes,” dijo a Padmaja Jonnalagedda, estudiante de tercer ciclo de la ingeniería eléctrica que trabajó en el refinación de los algoritmos. “Es más conveniente que los pacientes no tengan que desgastar todos estos sensores por todo sus carrocerías. Es también más práctico equipar apenas al doctor cuando usted piensa en el paciente grande para cuidar índice, especialmente en países en desarrollo o zonas rurales en todo el mundo,” ella dijo.

Los investigadores construyeron otro dispositivo robótico que llaman al “paciente falso” para servir como mando validar sus resultados. El paciente falso consiste en una arma artificial que pueda ser movida hacia arriba y hacia abajo, simulando el movimiento que dobla del brazo de un paciente real. La arma artificial se conecta con un disco giratorio que se pueda ajustar manualmente a diversos niveles de resistencia, como los engranajes de la bici. La arma se embute con su propio equipo de los sensores que miden la potencia necesaria para vencer la resistencia y para conseguirla que se mueve. Los investigadores pueden fijar la resistencia, conocen la cantidad de potencia requerida para mover la arma y después para probar si el guante produce un resultado de igualación.

“El paciente falso ofrece una verdad de tierra para verificar que qué el guante está midiendo es de hecho un número real,” dijo a Fei Deng, estudiante de tercer ciclo de la ingeniería eléctrica que estaba responsable de construir al paciente falso.

Tacto objetivo

En un estudio inicial, dieron instrucciones a dos médicos entrenados en la evaluación de la espasticidad para probar el guante en cinco diversos pacientes con parálisis cerebral. Cada médico desgastó el guante mientras que realizaba diversas tareas del movimiento, incluyendo doblar y ampliar los brazos y los tramos de los pacientes. Pidieron los médicos ofrecer sus propios aforos de la espasticidad según la escala modificada de Ashworth, sin conocer las lecturas del guante. También no sabían qué aforos de la espasticidad daba el otro.

El equipo de investigación comparó los resultados. Encontraron que el solamente 27 por ciento de los aforos de la espasticidad de los médicos estuvo de acuerdo con uno a. Por la comparación, el 64 por ciento de las mediciones hechas por el guante estuvo de acuerdo con los números generados por el paciente falso. “Este número necesita ser más alto si queremos desplegar nuestro sistema para el uso en el hospital, pero muestra un mejor estado coherente que las evaluaciones existentes de la espasticidad,” Garudadri dijo.

“La naturaleza multidisciplinaria de nuestras personas es qué hace este proyecto tan emocionante y acertado. Los expertos en el tratamiento de señales, la robótica, la electrónica imprimible, neurologías y remedio vinieron juntos transformar un proceso subjetivo en algo que es objetivo y podría perfeccionar atención a los pacientes y resultados,” dijeron a Leanne Chukoskie, científico de la investigación en el instituto para el cómputo de los nervios en Uc San Diego.

Los investigadores dicen que la tecnología se podría potencialmente aplicar en otros procedimientos donde los doctores tienen que confiar en tacto y aserrar al hilo para evaluar la condición de un paciente: salud de la espina dorsal de la supervisión, fijando la severidad de la dislocación del caballete en niños, la terapia de la rehabilitación, la terapia física, y más.

Pasos siguientes

Las personas están buscando a los médicos especialistas entrenados en la evaluación de la espasticidad para probar su sistema y para ofrecer la reacción.

Los investigadores también están continuando perfeccionar el sistema. El Ng de Tina, uno de los profesores de la ingeniería eléctrica en el proyecto, está desarrollando los sensores que son más robustos y se pueden imprimir directamente sobre el guante, bastante que sujetado con cinta adhesiva sobre la superficie como ahora están. “Esto hará más fácil crear diversas tallas de guantes,” Ng dijo.

Michael Yip, un profesor de la ingeniería eléctrica y una pieza de la base del instituto del contexto de la robótica en Uc San Diego, está integrando haptics, o la reacción de la fuerza, en el nuevo paciente falso. “Ahora, el poder activar activamente detrás en los brazos del doctor y jugar de nuevo perfiles reales de la espasticidad de los pacientes en el simulador permitirán que los doctores perfeccionen su capacidad de fijar y de tratar a pacientes, y ofrecen datos para perfeccionar métrica objetivo del guante,” Yip dijo.