Entrenador mioelectrico

15 MAPFRE MEDICINA, 2002; vol. 13, n. 1 11

ORIGINAL

Entrenador mioelctrico de prtesis paraamputados de brazo y mano

Myolectric prostheses trainer for handand arm amputees

1 Universidad de Valladolid Alonso Alonso A. 12 Hospital Clnico Universitario de Valladolid Hornero Snchez R. 13 Abad Industrial S.A. Espino Hurtado P. 2

De la Rosa Steinz R. 1

Liptak L. 3

RESUMEN

Introduccin: Los objetivos del entrenador mioelctricovirtual son el evaluar la adecuacin de una prtesis mioelc-trica para amputados de mano y posibilitar un aprendizajeprevio de manejo de prtesis a bajo coste.

Material y mtodos: Se emplean equipos de adquisicinde seales de electromiograma de desarrollo propio, un or-denador compatible convencional y un conjunto de progra-mas que controlan el sistema, distinguen los patrones de elec-tromiograma y representan una imagen en tres dimensionesde una prtesis de mano. El sistema puede hacerse funcionarsobre cualquier PC actual. Se define un protocolo de ensa-yos sobre pacientes. El programa registra datos sobre la evo-lucin de los pacientes.

Resultados preliminares y discusin: Se ha probado el sis-tema sobre dos personas sin amputacin que han realizadoentrenamientos con xito, consiguiendo controlar aperturay cierre de la mano y giro de la mueca en ambos sentidos.Se emplea tan slo la seal de dos canales diferenciales deelectromiograma registrados en dos msculos antagonistasdel brazo. Las prestaciones de sistema pueden ampliarse.

Conclusiones: Se han desarrollado equipos de bajo costey programas que instalados sobre un ordenador compatibleconsiguen funcionar como un entrenador de prtesis mio-elctricas. Estos sistemas son adecuados para valorar la uti-lidad en un paciente de una prtesis mioelctrica y realizaraprendizajes previos sobre su uso. El bajo coste y la sencillezdel sistema permiten su posible utilizacin en el domicilio delpaciente, facilitando y acortando el perodo de aprendizaje.

Palabras clave: Adecuacin de prtesis, prtesis virtual mioe-lctrica, patrones de EMG, entrenador de prtesis.

Alonso Alonso A, Hornero Snchez R, Espino Hurtado P,de la Rosa Steinz R, Liptak LEntrenador mioelctrico de prtesis para amputados de brazo ymanoMapfre Medicina, 2002; 13: 11-19

Correspondencia:Alonso A. AlonsoDpto. Teora de la Seal y ComunicacionesE.T.S.I. TelecomunicacinP del cementerio, s/n47011 Valladolid

ABSTRACT

Introduction: The objectives of the virtual myoelectrictrainer are to assess suitability of a myoelectric prosthesis forhand amputee persons and allow a previous training for prost-hesis use at a low cost.

Material and methods: The equipment consists of a devi-ce for electromyography signal acquisition developed by us,a conventional personal computer, and software to controlthe system, which identifies electromyography patterns anddisplays a three-dimension image of a hand prosthesis. Thesystem can work on any current PC. A trial protocol with pa-tients is defined. The program records data about the pa-tients evolution.

Preliminary results and discussion: The system has beentried in non-amputee persons who have done training suc-cessfully, being able to control hand opening and closing, andto rotate the wrist toward two directions. Only the signal fromtwo electromyography differential channels recorded fromtwo antagonist muscles of the arm is used. The system capa-bilities can be extended.

Conclusions: We have developed low-cost equipment andsoftware that, installed on a personal computer, can act as atrainer of myoelectric prostheses. These systems are suitableto evaluate the usefulness of a myoelectric prosthesis in a pa-tient and carry out a previous training on its use. The systemlow cost and simplicity allow use in the patient's home, faci-litating and shortening the training period.

Key words: Prosthesis suitability, myoelectric virtual prosthe-sis, EMG patterns, prosthesis trainer.

Alonso Alonso A, Hornero Snchez R, Espino Hurtado P,de la Rosa Steinz R, Liptak LMyolectric prostheses trainer for hand and armamputeesMapfre Medicina, 2002; 13: 11-19

Fecha de recepcin: 12 de marzo de 2001

INTRODUCCIN

Las amputaciones en miembros superiores, enparticular las producidas por debajo del codo, re-sultan en una importante prdida de funcionalidaden las personas afectadas. Las prtesis tradicio-nales de gancho y accionadas mediante movi-mientos del hombro, que han sustituido de ma-nera ms o menos satisfactoria la mano perdidaen muchos amputados, estn dejando paso gra-dualmente a otras soluciones ms perfeccionadas:las prtesis mioelctricas (1-3). Una prtesis mio-elctrica es un sistema accionado por servomoto-res que se gobierna a partir de seales EMG re-cogidas en el mun del paciente para lo cual espreciso un reconocimiento en tiempo real de lascaractersticas de dichas seales.

Existen en la actualidad diversos tipos de pr-tesis mioelctricas de mano con prestaciones dis-pares, desde las que nicamente realizan el mo-vimiento de pinza para agarrar objetos, hasta lasque rotan la mueca y transmiten sensaciones re-lacionadas con fro o calor y con la presin ejerci-da. En todo caso, las prtesis mioelctricas sonmuy caras y gran parte de los amputados no re-sultan buenos candidatos para ser usuarios de di-chas prtesis. Algunos estudios (1-5) reflejan quemuchos amputados no llegan a utilizar regular-mente sus prtesis porque no son capaces decontrolarlas eficientemente o porque stas noofrecan suficientes prestaciones como para quela satisfaccin obtenida compensara el esfuerzode aprendizaje necesario para su uso. Por otraparte, la fabricacin y comercializacin de prte-sis cada vez ms perfectas, aunque lenta, abrenuevas perspectivas para aquellos que en un prin-cipio no fueron considerados buenos candidatospara el manejo de manos mioelctricas.

Hemos desarrollado un sistema encaminadoa sustituir a las prtesis reales en el proceso deaprendizaje y de determinacin de la adecuacindel sujeto a los sistemas mioelctricos. La prte-sis que el paciente acciona en este caso es una re-presentacin tridimensional de una mano en lapantalla de un ordenador. Est justificado (4) queeste procedimiento de aprendizaje es muy apro-piado para nios amputados donde este sistemase asimila a un juego de ordenador y se eliminala sensacin de rechazo inicial que supone la co-locacin de un elemento extrao (la prtesis) so-bre el brazo de los pequeos. En efecto, muchasveces se comprobaba que resultaba muy trau-mtico para el nio el intento de control de unamano robotizada que pareca tener vida propia,acoplada a su propio cuerpo.

Resulta interesante, por otra parte, disponer deun sistema flexible que puede incorporar ms r-pidamente que las prtesis comerciales cualquieravance en el reconocimiento de las seales deelectromiograma y respecto a la realimentacinde estmulos hacia el paciente, con objeto de com-probar sobre los amputados su adaptacin a di-chas mejoras aun antes de que las prtesis estndisponibles en el mercado. El inters de la simu-lacin de prtesis mioelctricas tiende a crecer yla realizacin de sistemas de entrenamiento vir-tual similares al nuestro han sido llevadas a cabopor diversos grupos de investigacin en el mun-do (4, 6, 7).

El sistema tambin comprende un procedi-miento de evaluacin de la mejora en el uso de laprtesis segn se van desarrollando unas prue-bas de aprendizaje generadas por el propio sis-tema.

Por ltimo, resulta interesante destacar que elsistema de entrenamiento desarrollado es fcil-mente instalable sobre cualquier PC actual, resul-tando adems simple y barato, de manera que sehace posible su uso en los propios hogares de losamputados.

MATERIAL Y MTODOS

En primer lugar describiremos la estructura yfuncionalidad del sistema de entrenamiento mio-elctrico, destacando los aspectos referidos anuestros propios desarrollos y el funcionamientodel software de entrenamiento. En segundo lugarse expondrn algunos aspectos neurofisiolgicosy consideraciones sobre el procedimiento experi-mental. Por ltimo se describir el protocolo deensayos.

Estructura de sistema del entrenamientomioelctrico

En la Figura 1 se representan los elementosque constituyen nuestro sistema. El diseo apro-vecha la actual disponibilidad del popular PC pa-ra agrupar en torno a l los elementos necesariospara su funcionamiento. As pues, las partes quecomponen el sistema son:

Un PC convencional. Una tarjeta de adquisicin externa con con-

versin analgico-digital. Una cabecera de amplificacin analgica. Un conjunto de electrodos.

A. Alonso, R. Hornero, P. Espino, et al.


Sin embargo, funcionalmente, la divisin delos elementos del sistema es diferente:

Una cabecera de adquisicin de varios ca-nales de electromiografa.

Un sistema de adquisicin de datos basadoen PC.

Un mdulo software de reconocimiento depatrones y generacin de comandos,

Un mdulo software de simulacin grficatridimensional para la prtesis.

Un mdulo software para el entrenamien-to de pacientes.

Describiremos brevemente los elementos deesta clasificacin funcional.

Cabecera analgica

La cabecera analgica est formada por unconjunto de cuatro amplificadores de instrumen-tacin trabajando con entrada diferencial capacesde procesar cuatro canales de electromiografacon un ancho de banda de hasta 8 kHz. El diseoy desarrollo se ha realizado por completo ennuestro grupo de investigacin basndonos en eloperacional integrado de instrumentacin INA114de la marca Burr-Brown. La cabecera analgica seha diseado para un sistema de adquisicin dedatos genrico de seales de ECG y de EMG quemuestra su representacin en tiempo real en lapantalla del PC (sistema BioSAD), para lo cual dis-pone de filtros conmutados configurables queproporcionan una gran flexibilidad en la eleccinde anchos de banda para cada caso.

Se muestra el aspecto de la pantalla duranteel registro de una seal EMG (Figura 2); se tratade la actividad elctrica del msculo bceps bra-quial al levantar dos veces, con una relajacin en-tre medias, un peso de unos 2 kg.

Las prestaciones que necesitamos para nues-tro entrenador mioelctrico quedan muy por de-bajo de la capacidad de sta cabecera analgica:dos canales de electromiografa y 512Hz de anchode banda, requisitos suficientes para el trabajo conprtesis mioelctricas (3, 6, 7, 9-12).

Se muestran, en las Figuras 3 y 4, la actividaddel trceps braquial (en lo alto de la pantalla) y delbceps braquial (debajo de la correspondiente altrceps). En el caso de la primera se ve la res-puesta al sostener un peso de unos 300 g y en lasiguiente la respuesta al sostener unos 2 kg.

En la fotografa (Figura 5) se muestra el aspec-to del mdulo de cuatro canales, donde se usanslo dos de ellos y tambin la tarjeta de adquisi-cin.

Entrenador mioelctrico de prtesis para amputados de brazo y mano


Figura 1. Elementos del sistema.

Figura 2. Aspecto de la pantalla durante el registro de unaseal de EMG con nuestro sistema.

Figura 3. Flexin dbil del brazo (300 g). En negro el tr-ceps y en rojo el bceps. Los otros dos canales (azul y ver-de) no se utilizan.

En la siguiente ilustracin (Figura 6) se mues-tra una ventana de configuracin de los parme-tros de adquisicin de la seal que actan sobrela cabecera analgica y sobre la tarjeta de adqui-sicin.

Sistema de adquisicin de datos basado en PC

Se trata de una tarjeta de adquisicin de has-ta cuatro canales basada en un conversor anal-gico/digital integrado de 12 bits de resolucin quenos permite introducir en el PC las seales de losdos canales que utilizamos en esta primera etapade pruebas con el entrenador mioelctrico. La tar-jeta tambin ha sido diseada y construida en sutotalidad por nuestro grupo de investigacin. Sehan obtenido buenos resultados trabajando con

velocidades de muestreo de 1.024 muestras/se-gundo y 512 muestras/segundo, correspondien-tes a anchos de banda de las seales EMG de512Hz y de 256Hz respectivamente. La tarjeta deadquisicin se controla desde el PC e introduce enl los datos utilizando el puerto paralelo estndarde ste.

Mdulo de reconocimiento de patrones sobrelas seales EMG y generacin de comandos

Se ha desarrollado un software de reconoci-miento de los rasgos distintivos de las seales delos dos canales de electromiografa procedentesdel paciente y que se introducen en tiempo realen el PC. Existen en diversas referencias descrip-ciones de algoritmos rpidos para la extraccin depatrones a partir de seales en EMG para el con-trol de prtesis (10, 11)*. Nosotros hemos ensa-yado un algoritmo original y muy sencillo, inspi-rado en el mtodo del histograma de Zardoshti,que ha demostrado poseer buenas prestaciones.

Tambin existen estudios sobre mtodos tiem-po-frecuenciales para la extraccin de caracters-ticas de EMG (13, 14)*#. Nuestro grupo ha explo-



Figura 4. Flexin media del brazo (2 kg).

Figura 5. Tarjeta de adquisicin diseada (sin caja) y am-plificadores de cabecera al cual se conectan los electrodos.

Figura 6. Ventana de configuracin de parmetros pararegistros de EMG.

* SALUDES P. Extraccin de caractersticas de lasseales de EMG mediante wavelets (dirigido por D.Roberto Hornero Snchez). Proyecto fin de carreraE.T.S.I.Telecomunicacin de Valladolid, 1998.

# TEJEDO A. Anlisis de seales de EMG me-diante wavelets y redes neuronales para el control deuna prtesis mioelctrica (dirigido por D. Roberto Hor-nero Snchez). Proyecto fin de carrera E.T.S.I. Teleco-municacin de Valladolid, 2000.

rado esta lnea, que cuenta en opinin de muchosexpertos con un gran potencialidad de futuro.Adems, existen trabajos que aplican las tcnicasde redes neuronales para la clasificacin de lospatrones extrados mediante los mtodos ante-riores (15)# y que tambin ha sido objeto de nues-tra dedicacin. Los resultados iniciales obtenidoscon este mtodo clasificador no han sido tan sa-tisfactorios como cabra esperar del trabajo queotros grupos han comunicado en las publicacio-nes y no los hemos aplicado por tanto a nuestrosistema de entrenamiento de prtesis.

El rasgo que se pretende determinar en cadacanal es el nivel de contraccin del msculo (omsculo residual) del cual proviene la seal EMG.Los niveles distinguibles se han definido como:contraccin nula, contraccin media y contraccinmxima. Combinando las caractersticas de nues-tros dos canales pueden extraerse hasta nueveparejas diferentes que pueden hacerse corres-ponder con nueve comandos distintos en nuestraprtesis virtual tridimensional. Desgraciadamentealgunas de las combinaciones son, en la prctica,difciles de identificar analizando las dos sealesEMG. Sin embargo slo necesitamos cinco com-binaciones para poder manejar una prtesis ca-paz de abrir y cerrar la mano y de girar a izquier-da y a derecha la mueca; se han elegido paraello las cinco parejas ms distinguibles. Es posi-ble tambin emplear una o dos combinacionesms para controlar la fuerza del agarre.

Se ha desarrollado una funcin de asignacinde comandos flexible capaz de asignar de la ma-nera ms conveniente cada pareja identificada aun comando cualquiera sobre la prtesis; esta fa-cilidad permite una mayor flexibilidad para adap-tar el sistema a diferentes pacientes, segn sus cir-cunstancias particulares.

Mdulo de simulacin grfica tridimensionalde la prtesis

La prtesis de brazo representada en la panta-lla del ordenador ofrece una apariencia realista yde hecho posee casi todos los grados de libertadpropios de un brazo real completo (Figuras 7 y 8).En nuestro caso se han fijado los parmetros ne-cesarios para simular una prtesis virtual corres-pondiente a una amputacin por debajo del codo,

es decir, movemos nicamente mueca y mano.Los lmites de rotacin de la mueca son los na-turales y los movimientos de la mano estn limi-tados, de momento, a apertura y cierre.

La prtesis virtual puede efectuar un pequeomovimiento incremental cada 100 ms, que es laventana temporal de anlisis tomada sobre lasseales EMG. En cada uno de esos segmentosde tiempo puede extraerse un patrn de nivelesde contraccin dado en la pareja de canalesEMG y que corresponde a un comando de movi-miento.

El incremento de variacin de la posicin pue-de modificarse de modo que con la evolucin delaprendizaje vaya siendo progresivamente au-mentado y el movimiento de la prtesis virtual, enconsecuencia, sea cada vez ms rpido.

La prtesis representa tambin la fuerza delagarre en forma de variacin progresiva de color



Figura 7. Ventana de partida para uno de los ejercicios conla prtesis virtual.

Figura 8. Ventana que muestra el final de un ejercicio, conla posicin conseguida en 56 segundos.

# TEJEDO A. Anlisis de seales de EMG me-diante wavelets y redes neuronales para el control deuna prtesis mioelctrica (dirigido por D. Roberto Hor-nero Snchez). Proyecto fin de carrera E.T.S.I. Teleco-municacin de Valladolid, 2000.

(desde tonos fros a tonos calientes) y en formade diagrama de barras simultneamente.

Mdulo software para el entrenamientode pacientes

Se ha dotado al entrenador mioelctrico deuna batera de ejercicios consistentes en alcanzaruna posicin objetivo similar al diseado por elgrupo de Dupont (4), representada en pequeo ta-mao sobre la parte superior izquierda de la pan-talla, a partir de una posicin inicial. Se muestraen las dos figuras anteriores (Figuras 7 y 8) el fun-cionamiento del ejercicio sealando la situacinde partida y el resultado final del mismo junto conel tiempo empleado en alcanzarlo.

El programa dispone de muchos ejercicios di-ferentes y con distinto grado de complejidad, quedebern ser superados (realizados en un tiempomximo) por el paciente, para que pueda ser con-siderado un buen candidato para el uso de prte-sis mioelctricas.

Cada ejercicio realizado genera un apunte so-bre el fichero personal del paciente correspon-diente. Este fichero se genera en la primera utili-zacin del entrenador por dicho paciente (Figura9). En la figura se muestra el aspecto de un fiche-ro de ejemplo, con tres apuntes realizados en dosdas diferentes. En un uso normal del entrenadoreste fichero comprendera cientos de apuntes di-ferentes realizados a lo largo de varios das o se-manas.

Aspectos neurofisiolgicos y consideracionessobre el procedimiento experimental

Origen, naturaleza, recogida e interpretacinde las seales

La contraccin muscular es un fenmeno se-cundario a la despolarizacin de la membrana delas clulas que componen el msculo. De mane-ra natural, esta despolarizacin est inducida porel estmulo del nervio motor correspondiente. Lasumacin de los potenciales de accin de las fi-bras musculares que forman una unidad motora(fibras inervadas por un axn del nervio motor)constituye el denominado potencial de unidadmotora (PUM) y la fuerza de contraccin de unmsculo en un momento dado depende del n-mero de unidades motoras puestas en juego. As,la colocacin de electrodos superficiales nos per-mite recoger la actividad del msculo a travs dela deteccin de sus seales mioelctricas (SME).

Los electrodos que utilizamos son los deno-minados de cucharilla, fabricados en Ag/AgCly con una forma circular cncava que permite elrelleno con pasta conductora para mejorar el con-tacto con la piel, utilizando un montaje bipolar en-tre dos electrodos prximos entre s (aproxima-damente 30 mm entre el centro de uno y otro).Tambin usamos electrodos adhesivos desecha-bles. Para el proceso de entrenamiento de la pr-tesis es muy conveniente utilizar siempre los mis-mos puntos de colocacin de los electrodos, alldonde la amplitud de la seal sea lo suficiente-mente alta para que su deteccin no ofrezca difi-cultades.

Una contraccin muscular voluntaria ligera in-duce la aparicin de descargas semirrtmicas depocas unidades motoras subyacentes a la zona deregistro. Al aumentar el esfuerzo se producen dosfenmenos diferentes pero relacionados: el reclu-tamiento de unidades previamente inactivas y elaumento de la frecuencia de descarga de las uni-dades ya activadas. Esto se traduce en un au-mento de la densidad de descarga y en una su-macin en amplitud que constituyen el llamadopatrn interferencial por reclutamiento de muchasunidades motoras, en el que no es posible distin-guir los PUM individuales. Este patrn de recluta-miento con contracciones del msculo dbil, fuer-te o inexistente constituye la SME que hay quefiltrar y procesar.

Es deseable el registro simultneo de dosmsculos, generalmente antagonistas entre s (unflexor y un extensor) cuyas actividades combina-das pueden traducirse en los comandos de fun-cionamiento de la mano virtual.



Figura 9. Fichero simplificado de ejemplo.

Un ejemplo de asignacin de comandos a lospatrones extrados de dos canales (dos msculos)podra ser el siguiente en un determinado pa-ciente:

Msculo A Msculo B Comandonulo nulo no movimientofuerte nulo cerrar manonulo fuerte abrir manofuerte fuerte intensidad crecefuerte medio intensidad decrecemedio medio rotacin izquierdamedio fuerte rotacin derecha

Sobre diversos casos de amputacin

a) Amputacin por debajo del codo

Los msculos del antebrazo se dividen en dosgrupos fundamentales: los que estn en posicinventral, o flexores, y los que estn en posicindorsal, o extensores. En ambos grupos se puedendistinguir dos subgrupos segn el nivel de pro-fundidad. La accin flexora o extensora est refe-rida a la mano en su conjunto (mueca) o a losdedos.

Los electrodos se colocan en los msculosms superficiales y voluminosos, ms fciles deidentificar y con una accin ms delimitada. As,son candidatos apropiados para registrar la accinflexora, el flexor radial del carpo, el flexor superfi-cial de los dedos y el flexor cubital del carpo. Laextensin se identifica mejor en el extensor co-mn de los dedos y en el extensor cubital del car-po. As, la deteccin de actividad en los flexoresse puede utilizar como entrada para generar unaaccin de cierre de la mano protsica y el mscu-lo extensor ser el inductor de la accin de aper-tura.

b) Amputacin por encima del codo

En el brazo tenemos el bceps braquial, conuna funcin flexora del antebrazo sobre el brazo,y el trceps braquial, con una funcin extensora.Cuando la altura de la amputacin imposibilita elregistro de actividad en ningn msculo del an-tebrazo, se pueden utilizar estos msculos del bra-zo. Adems, la funcin supinadora del bceps sepuede trasladar para generar un nuevo tipo demovimiento diferente al de cierre. Tambin es po-sible, en casos de amputaciones an ms altas,utilizar el msculo deltoides del hombro cuya ac-cin produce una separacin del brazo con res-pecto al cuerpo.

Protocolo de ensayos con amputados

1. Etapa (una semana aproximadamente)

En esta fase se identificarn las partes de losmsculos parcialmente conservados sobre losque se colocarn los electrodos. Le indicaremosal sujeto que trate de hacer los movimientos co-rrespondientes a los msculos que pretendemosregistrar. As, si existen aparentemente restos fun-cionales de un msculo flexor de la mueca, elsujeto debe concentrarse en la idea de flexionaruna mano inexistente con el fin de estimular porel mecanismo nervioso fisiolgico el msculo encuestin. El intento de contraccin voluntaria de-be producir una seal mioelctrica discernible ycon una amplitud suficiente. Los puntos en losque se obtengan las mejores seales se marcarncon tinta indeleble para su utilizacin futura.

2. Etapa (una semana aproximadamente)

Con los puntos identificados en la fase ante-rior, el sujeto se someter a unas sesiones de en-trenamiento dirigidas a modular la intensidad deesfuerzo necesaria. En un electromigrafo o ennuestro propio sistema de visualizacin de sea-les en la pantalla del ordenador (BioSAD), ver losdistintos patrones de respuesta a las contraccio-nes voluntarias que realice. Estas imgenes act-an como retroalimentacin para que el sujetoconstate y mida las respuestas. La finalidad esconseguir que se familiarice con los msculos via-bles para producir seales vlidas, as como conlos grados de ausencia de contraccin, contrac-cin dbil y contraccin fuerte.

3. Etapa (duracin variable segn el paciente)

Una vez que tenemos identificados los ms-culos viables y que la persona es capaz de con-traerlos emulando lo que sera una accin normalen caso de que el miembro superior estuviese n-tegro, es el momento de que la seal mioelctri-ca se utilice como entrada. En esta etapa, cabe laposibilidad de plantear la reasignacin de los ca-nales o sus combinaciones a la realizacin de mo-vimientos en la prtesis, diferentes de los fijadosen un principio. Esto se har usando el mdulo dereasignacin que se ha implementado en el or-denador.

Estos entrenamientos tendrn diferentes re-sultados y evolucin para los diversos individuos.Segn los autores consultados (3, 6, 7), algunos



pacientes aprenden con rapidez, mientras queotros se muestran incapaces, por factores fsicoso psicolgicos (paciencia, inters, etc.) de contro-lar la prtesis. Existe un caso intermedio en el queel paciente progresa con lentitud, pero que evo-luciona de forma positiva y acaba siendo un can-didato adecuado para manejar la prtesis real alcabo de un, relativamente largo, perodo de entre-namiento. Por ello, dichos autores no aconsejanfijar un umbral fijo de descarte para el paciente,sino que se emplee una valoracin personalizadaen cada caso y se llegue a un acuerdo entre el pa-ciente y el mdico rehabilitador.

RESULTADOS PRELIMINARES Y DISCUSIN

El entrenador se ha probado en dos sujetos noamputados y sin preparacin previa del manejodel equipo. En ambos casos, al cabo de menos deuna hora, eran capaces de controlar la apertura ycierre de la mano virtual y la rotacin de la mu-eca en ambos sentidos.

Las pruebas realizadas indican que, durante laejecucin, se pierden algunos de los patrones ge-nerados, ralentizando en consecuencia el movi-miento aparente de la prtesis. De todos modos,el resultado ha sido para nosotros muy satisfac-torio, dado que an nos encontramos en etapasiniciales de optimizacin del funcionamiento delsistema.

La adecuada eleccin del punto de fijacin decada electrodo result ser muy importante e in-cluso para los dos individuos sin amputacin semanifestaron diferentes preferencias respecto aeste aspecto.

El mdulo de asignacin de comandos flexibletambin demostr su utilidad a la hora de selec-cionar, para la generacin de comandos de la pr-tesis, las parejas de niveles de esfuerzo ms fcil-mente distinguibles y desechar las combinacionesque conducan a mayor nmero de errores. El en-trenador, en consonancia con otros trabajos (6),puede ser de gran ayuda para el diseo de nuevasprtesis de mano y para la adaptacin personali-zada de dichas prtesis a cada paciente particular.

Es preciso probar el equipo con amputados demano para comprobar la influencia de la ampu-tacin en la calidad de las seales registradas enel mun y la variabilidad de resultados entre di-versos pacientes; este aspecto ya ha sido tratadopor algunos grupos como el de ONeill (5) pro-porcionando unas interesantes guas que puedenayudarnos en esa tarea. De todos modos, se es-pera que el funcionamiento del entrenador mio-

elctrico sobre amputados que conserven (o de-sarrollen con el entrenamiento) una buena capa-cidad de controlar los restos musculares del mu-n, no repercuta demasiado en la calidad de losresultados obtenidos en sujetos sanos.

CONCLUSIONES

Se ha desarrollado un sistema propio de re-gistro de seales EMG y un software de controloriginal que, apoyados en un ordenador personalcorriente, constituyen un entrenador de prtesismioelctricas para amputados de mano.

El entrenador de prtesis mioelctricas es unsistema de bajo coste que puede ser usado tantoen las clnicas de rehabilitacin como en los do-micilios de los pacientes que reciben el entrena-miento, facilitando as el proceso del aprendizajey el estudio sobre la adecuacin del sujeto al ma-nejo de una prtesis mioelctrica.

El sistema proporciona unas rutinas de entre-namiento y registra los resultados obtenidos encada realizacin de una prueba de manera auto-mtica. Se genera as un fichero que recoge laevolucin de la habilidad del paciente en el con-trol de la prtesis virtual durante el periodo de en-trenamiento. Este fichero proporciona datos obje-tivos sobre la capacidad del sujeto para manejaruna prtesis real. El entrenador puede ayudar alproceso de diseo y de adaptacin al paciente denuevas prtesis mioelctricas.

Los objetivos de este sistema son fundamen-talmente dos: el de demostrar la adecuacin deun amputado para ser usuario de una prtesismioelctrica de manera objetiva y el de constituirun aprendizaje para el manejo de una prtesis re-al. De todos modos resulta fcil imaginar muchasotras posibles aplicaciones que este equipo, con-venientemente adaptado, puede tener en la me-jora de la movilidad y en la interaccin con el me-dio de otros tipos de discapacitados. La fuente delas seales de control podran ser otras en algu-nos casos, como por ejemplo la actividad cerebralen personas paralizadas. Los algoritmos de ex-traccin de patrones funcionan perfectamentetambin en seales EEG, que son adems sobrelas que nuestro grupo ms ha trabajado.

Es preciso sealar que, aunque el entrenadorha sido muy eficaz desde el principio de su fun-cionamiento, en la actualidad trabajamos en al-gunos aspectos de mejora del reconocimiento depatrones que puedan proporcionar un rendi-miento an mejor.



Sera muy adecuado instalar un segundo equi-po en la clnica FREMAP con objeto de compro-bar su utilidad y prestaciones, as como de recibirsugerencias de mejora.

Agradecimientos

Este trabajo de investigacin y desarrollo ha si-do subvencionado por la Fundacin MAPFRE Me-dicina. Agradecemos su apoyo y el inters mos-trado, sin el cual no podramos haber conseguidola realizacin de nuestro entrenador de prtesismioelctricas. Este hecho ha supuesto un valiosorespaldo a nuestro grupo en su dedicacin defi-nitiva al trabajo en el rea de las Tecnologas deRehabilitacin.

Agradecemos tambin la valiosa colaborabo-racin de los ingenieros L. Ferrero Muoz, A. Her-nndez Bajo en el diseo y construccin de algu-nas de las partes del equipo.

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Vigilancia de la salud versus reconocimientos mdicosMajadahonda, 3 y 4 de octubre 2002

Informacin:Centro de Rehabilitacin FREMAP

M. ngeles Serna (Medicina Interna)Tel.: 91 626 56 46

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