Exoesqueletos activos de extremidades inferiores para la locomoción

Los exoesqueletos activos de extremidades inferiores son robots portátiles motorizados que impulsan o asisten la cadera, la rodilla y el tobillo para permitir o reentrenar la marcha. Se estudian en dos roles principales: como ayudas para la movilidad que permiten a personas con parálisis severa de las extremidades inferiores —como la lesión medular motora completa— ponerse de pie y dar pasos, y como plataformas de entrenamiento de la marcha que proporcionan práctica repetitiva de alta intensidad durante la rehabilitación neurológica, por ejemplo, después de un accidente cerebrovascular. Su comportamiento se organiza en torno al ciclo de la marcha, aplicando asistencia en fase con el apoyo y el balanceo.

Definition

Un exoesqueleto activo de extremidades inferiores es una ortesis portátil motorizada que abarca una o más articulaciones de las extremidades inferiores y que suministra un par motorizado, sincronizado con el ciclo de la marcha, para permitir la bipedestación y la deambulación o para impulsar el entrenamiento de la marcha específico de la tarea.

Scope

El tema abarca la función, las poblaciones y la justificación de rehabilitación de los exoesqueletos motorizados de extremidades inferiores para la marcha, junto con la lógica de la fase de la marcha y las estrategias de asistencia que los rigen. No cubre dispositivos de extremidades superiores, ortesis pasivas o prótesis de extremidades (tratados en temas adyacentes). Es una descripción general de referencia educativa; no es un protocolo clínico, una regla de elegibilidad o una recomendación de dispositivo.

Core questions

• ¿Cómo permiten o reentrenan la marcha los exoesqueletos motorizados de extremidades inferiores?
• ¿Qué poblaciones se han estudiado —lesión medular, accidente cerebrovascular y otras?
• ¿Cómo se coordina la asistencia con las fases del ciclo de la marcha?
• ¿Cuál es la justificación de rehabilitación para la práctica de la marcha asistida por robot de alta repetición?

Key concepts

• Ciclo de la marcha y control de la fase de la marcha
• Soporte durante el apoyo y asistencia durante el balanceo
• Entrenamiento de la marcha asistido por robot
• Estrategias de asistencia según necesidad
• Dispositivos de suelo versus dispositivos basados en cinta de correr
• Práctica repetitiva específica de la tarea
• Equilibrio y dependencia de muletas/andador

Mechanisms

Los exoesqueletos motorizados de extremidades inferiores detectan la postura y la fase de la marcha del usuario y suministran un par motorizado en la cadera y la rodilla (y a veces en el tobillo) para soportar el peso corporal durante el apoyo y para avanzar la extremidad durante el balanceo. Los dispositivos para parálisis que se utilizan en el suelo generan patrones de pasos predefinidos activados por el cambio de peso o un controlador, típicamente con el usuario utilizando muletas o un andador para el equilibrio [esquenazi-2012]. Los dispositivos de rehabilitación, en cambio, tienen como objetivo provocar y moldear el propio movimiento del paciente: las estrategias de asistencia según necesidad (assist-as-needed) y de guía de trayectoria proporcionan solo la ayuda necesaria para completar un paso [banala-2009][bortole-2015]. En todos los diseños, las revisiones organizan la lógica de asistencia en torno al ciclo de la marcha y el nivel de apoyo proporcionado en cada fase [yan-2015].

Clinical relevance

Estos dispositivos se investigan como un medio para restaurar la movilidad erguida en personas con deterioro severo de las extremidades inferiores y para intensificar la práctica de la marcha durante la rehabilitación. Los primeros informes clínicos describen la deambulación con exoesqueletos de suelo en lesiones medulares [esquenazi-2012] y la viabilidad del entrenamiento de la marcha asistido por robot después de un accidente cerebrovascular [bortole-2015]. Esta entrada describe cómo funcionan los dispositivos y qué se ha estudiado; no establece la elegibilidad, la dosificación o los resultados para ningún individuo, lo cual requiere una evaluación especializada.

Evidence & guidelines

La evidencia actual proviene principalmente de estudios de viabilidad, cohortes pequeñas y revisiones de ingeniería, más que de grandes ensayos aleatorizados [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Los hallazgos sobre la velocidad de la marcha, la resistencia y la transferencia a la marcha sin ayuda siguen siendo preliminares y específicos del dispositivo, y los lectores deben consultar revisiones sistemáticas actualizadas e información regulatoria para cualquier producto en particular.

History

La marcha asistida por robot se desarrolló por primera vez en torno a entrenadores basados en cintas de correr y con sujeción a finales de los años 90 y 2000, para luego avanzar hacia exoesqueletos portátiles de suelo en la década de 2010. La investigación sobre exoesqueletos activos de piernas estableció los conceptos de entrenamiento de la marcha de asistencia según necesidad (assist-as-needed) [banala-2009], y los sistemas portátiles de suelo llevaron la deambulación motorizada a personas con lesión medular motora completa [esquenazi-2012], con trabajos paralelos que extendieron el enfoque a la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares [bortole-2015].

Debates

¿Se transfieren las mejoras en la marcha asistida por robot a la marcha sin ayuda?

Si la deambulación repetitiva, impulsada por el dispositivo, se traduce en una mejora de la marcha en el suelo sin el dispositivo sigue siendo un tema controvertido, con resultados que varían según la población, el dispositivo y el protocolo de entrenamiento.

¿Cuánto debe hacer el dispositivo por el paciente?

Guiar completamente la extremidad asegura una cinemática correcta, pero puede reducir el esfuerzo voluntario, mientras que el control de asistencia según necesidad (assist-as-needed) busca mantener al paciente activamente involucrado; el equilibrio óptimo aún no está establecido.

Seminal works

• esquenazi-2012
• banala-2009
• bortole-2015

Frequently asked questions

¿Puede un exoesqueleto motorizado permitir que alguien con parálisis vuelva a caminar?

Algunos exoesqueletos de suelo han permitido a personas con lesión medular motora completa ponerse de pie y dar pasos en estudios, generalmente con muletas o un andador para el equilibrio. Los resultados son específicos del dispositivo y de la persona, y su uso requiere supervisión clínica; esta entrada es educativa y no una garantía de resultados.

¿Por qué se utilizan los exoesqueletos de extremidades inferiores en la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares?

Pueden proporcionar muchas repeticiones de pasos guiados o asistidos, lo que se ajusta a la justificación de rehabilitación de la práctica de alta intensidad y específica de la tarea. Si esto mejora la marcha sin ayuda varía según el paciente y el protocolo, y aún se está estudiando.