La tecnología en indumentarias en el proceso de rehabilitación.

Introducción

El sindrome post-polio (SPP) es una enfermedad neuromuscular que se caracteriza por debilidad muscular, dolor, cansancio anormal y atrofia muscular. Probablemente debido a la destrucción viral de las motoneuronas medulares y la degeneración crónica consecuente de las unidades motoras terminales. Esta enfermedad afecta a los pacientes de SPP hasta muchos años después de la recuperación de la primera crisis aguda del virus de la poliomielitis y finalmente, puede implicar una pérdida altamente incapacitante de la funcionalidad motora. La actividad de caminar requiere fuerza muscular, la movilidad articular y la coordinación del sistema nervioso central. El SPP causa un déficit grave en una o más de estas capacidades, poniendo en peligro el patrón motor. Los principales síntomas de SPP es un grave debilitamiento del sistema motor y la marcha alterada. Las extremidades inferiores, los hombros y la espalda baja son los sitios más comunes donde se produce la disfunción motora. En particular, la debilidad muscular de miembros inferiores surge durante una actividad de la marcha normal, en la que los resultados de la etapa de simetría y velocidad se alteran.

Las ortesis de Rodilla-tobillo-pie (KAFO) o tobillo-pie (AFO), se recomiendan para apoyar y mejorar la eficiencia  motora de pacientes que sobrevivieron a la poliomielitis y quedaron con discapacidades en las extremidades inferiores. Sin embargo, una ortesis mal diseñada puede ser menos efectiva, puede fallar prematuramente y ser perjudicial para el paciente. La capacidad de las ortesis para disminuir los síntomas de los pacientes varía con la localización anatómica de la deficiencia y con su gravedad. Por ejemplo, los usuarios KAFO deben adoptar patrones de marcha anormal para compensar las restricciones de movimiento de la rodilla impuestas por el dispositivo ortopedico. Estos patrones compensatorios anormales en la marcha pueden conducir a lesiones de tejidos blandos y disfunción de la articulación en la cadera y en la parte trasera inferior, causando dolor y reducción en la amplitud de movimiento. Caminar con una rodilla inmovilizada también reduce la eficiencia de caminar en un 24%, lo que conduce a la fatiga prematura y la limitación de la distancia que un usuario puede caminar. Las encuestas han demostrado que el aumento de la demanda de energía del uso de KAFO es una de las principales razones por las que las tasas de rechazo KAFO van desde 60% a casi el 100%. Un nuevo tipo de KAFO, llamada Postura-Control de rodilla-tobillo-pie ortesis (SCKAFO), ha sido diseñada para permitir el movimiento libre de la rodilla. Mejora la simetría de andar, la cinemática, la movilidad, y requiere movimientos compensatorios menores y menos gasto de energía al caminar.

La evaluación funcional de la ortesis requiere un análisis multifactorial cuidado, subjetivo (el autoinforme del paciente) y parámetros objetivos.

Un número de goniómetros disponibles comercialmente y electrogoniómetros  pueden ser utilizados para medir el rango de movimiento de una articulación. Sin embargo, los sistemas electromecánicos utilizados para cuantificar el movimiento en varias articulaciones durante la marcha son: (i) no lo suficientemente portátil, el hardware que puede ser molesto, (ii) no específico de la aplicación, es decir, el médico tiene que modificar su protocolo clínico para hacer un uso adecuado del dispositivo, y (iii) caro (por ejemplo, sistemas de medición ópticos basados en cámaras).

Las tecnologías como indumentaria (Wearable Technologies – WT-) han sido explotadas para la recopilación de datos biológicos en el campo de la vigilancia a largo plazo. Se han utilizado para reconocer la actividad motora y para observar a los pacientes durante la rehabilitación. El uso de WT en el estudio y tratamiento de los pacientes afectados por el movimiento discapacidades es muy prometedor, ya que puede mejorar la objetividad del análisis a través de las medidas cuantitativas de los eventos patológicos.

Mediciones de gasto de energía, tales como el índice de costo fisiológico (PCI), el índice total de latidos cardíacos (THBI) y el costo de oxígeno / frecuencia han demostrado ser un índice fiable para cuantificar las sanciones impuestas por la discapacidad de la marcha. La Cardiografía de impedancia (ICG) ha sido explotada en la última década como un método bien establecido para proporcionar una medida continua no invasiva del volumen sistólico en condiciones de ejercicio de descanso.

Por lo tanto, los autores del presente trabajo, de origen milanés (Italia) proponen una unidad relativamente barata, portátil, que se puede incorporar fácilmente en un protocolo de evaluación de ortesis en base al análisis de la marcha. El software de post-procesamiento fue ideado para llevar a cabo una evaluación específica de la aplicación de la ortesis a través de la medición de aceleración. Datos inerciales fueron procesados para obtener los parámetros de la marcha generalmente proporcionados por un sistema optoelectrónico, como paso/ duración del tranco, longitud y velocidad. Por otra parte, el sistema portátil propuesto fue diseñado para apoyar las medidas mecánicas con datos bio-energéticos basados en la aceleración y gasto cardiaco.

Un método de presentación de informes capaz de optimizar la información proporcionada a través de diferentes señales biológicas fue combinar un dispositivo versátil  y electrodos.

La integración de los datos adquiridos puede proporcionar una información más completa y contextualizada sobre la eficiencia de la ortesis sin el uso redundante de dos o más sistemas de medición con aplicaciones que no son específicos de post-procesamiento y diferentes protocolos de adquisición.

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la viabilidad de un enfoque discreto tomando en cuenta la eficiencia cinemática / energética de una ortesis de miembro inferior a través de ambos parámetros biográficos y gastos metabólicos durante un protocolo de análisis de la marcha estándar (6-MWT). Las potencialidades de este nuevo método se calibraron mediante la investigación de cuatro casos clínicos de los sujetos afectados por el síndrome post-polio y para evaluar cuantitativamente las actuaciones de las ortesis.

Métodos

Sección Experimental
Sujetos
Cuatro sujetos SPP (dos hombres y dos mujeres, de edad entre 45 y 67 años) participaron en el estudio actual. Todos los sujetos habían sido afectados por la poliomielitis en su infancia y se tenían diagnóstico de sindrome Post-Polio.

Los valores registrados previamente de área de superficie corporal (BSA), Índice de Masa Corporal (IMC), el Gasto de Energía Basal (GEB), predicción de Corta distancia (6MWD) y Límite inferior de la distancia normal (LLN) en cada asignatura se muestran en la Tabla 1. También se informó el uso previo de una ortesis de miembro inferior (AFO / KAFO).

El estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional competente y Comité de Ética.

Los sujetos fueron debidamente informados acerca de los procedimientos de prueba, los datos personales que tratan y los objetivos de la investigación, y ellos dieron su consentimiento informado antes de la participación.

Tabla 1. Características individuales de los sujetos analizados.

Instrumentación

Un prototipo (Figura 1) derivado de un polígrafo portátil comercial (Phedra, SXT-Sistemi per Telemedicina, Lecco, Italia) fue utilizado para recoger las señales biológicas. Este dispositivo de control estaba compuesto por un circuito analógico para la adquisición del ECG y de la señal de ICG, y un tablero digital que proporciona digitalización y transmisión de datos.

El registrador de datos también contiene un sensor de aceleración 3D y se fijó en el tronco de los pacientes a través de un cinturón elástico. El registrador de datos es alimentado por una batería de ión de litio recargable y proporciona datos de 6 canales a una unidad de procesamiento remota a través de Bluetooth ® Módulo de transmisión de clase II (PAN1540, Panasonic, Osaka, Japón). La frecuencia de muestreo se fijó en 128 Hz.

Figura 1. Componentes del sistema polígrafo ECG / ICG. (A) Registrador de datos (117 × 70 × 23 mm); (B) Cable principal Holter; (C,D) Juego de cables y electrodos adhesivos CleartraceTM (ConMed Corporación, Utica, NY, USA).

El polígrafo portátil transmite las señales a través de conexión inalámbrica Bluetooth ® a un PC con un software dedicado en línea (SXT-Sistemi per Telemedicina, Lecco, Italia), que proporciona los datos y la visualización en tiempo real de las características de las señales.

Protocolo

Cada sujeto se puso a prueba a través de la prueba de seis minutos a pie (TC6), que se ha utilizado como una herramienta de evaluación para supervisar la conducta motora funcional de ambos sujetos sanos y patológicos. La 6MWT mide la distancia recorrida mientras camina a lo largo de una escalera en un intervalo de seis minutos. El 6MWD se correlaciona con la gravedad de la enfermedad y con las posibles alteraciones motoras inducidas por la ortesis.

Cada individuo realizó la prueba dos veces: en el comienzo del período de rehabilitación (T0), antes de usar la ortesis, y al final de la rehabilitación (T1), durante el uso de la ortesis. Al sujeto se le permitió caminar a una velocidad auto seleccionada y descansar si él / ella lo necesitaba. Cada sesión se dividió con el fin de controlar las señales de ICG / ECG en tres condiciones diferentes:

(1) en reposo en una posición sentada (5 min), para medir el gasto metabólico basal;

(2) bajo esfuerzo, durante la 6MWT;

(3) después del ejercicio, en posición sentada (5 min).

En la condición (2) se llevó a cabo el monitoreo de aceleración. Antes de la adquisición, el sujeto se preparó mediante la fijación de manera constante el polígrafo portátil en el área lumbar (L2, L3) a través de una correa elástica. Esto se hizo para asegurar una medición del tórax-pelvis. El área (L2, L3) también fue elegido porque representa  la posición más cercana al centro de masa del cuerpo. Se utilizó una sola derivación bipolar para registrar la señal del ECG. Dos electrodos se colocaron cinco centímetros debajo del esternón con una distancia mutua de 15 cm. Esta configuración simplificada  pretende medir solamente la frecuencia cardiaca (FC), sin tener en cuenta otras características fisio-patológica en el ECG (Figura 2A).