En los EE. UU., 3.6 de cada 1000 niños en edad escolar son diagnosticados con parálisis cerebral PC. Sus síntomas incluyen patrones anormales de la marcha que resultan en degeneración de las articulaciones con el tiempo. Velocidad de caminata lenta, rango reducido de movimiento de las articulaciones, pequeñola longitud del escalón, el balanceo del cuerpo grande y la ausencia de un golpe en el talón son otras dificultades que experimentan los niños con parálisis cerebral. Un subconjunto de estos niños exhiben una marcha agachada que se caracteriza por una flexión excesiva de las caderas, las rodillas o los tobillos.
Hoy, un equipo dirigido por Sunil Agrawal, profesor de ingeniería mecánica y de rehabilitación y medicina regenerativa en Columbia Engineering, ha publicado un estudio piloto en Ciencia Robótica que demuestra un método de entrenamiento robótico que mejora la postura y la marcha en niños con la marcha agachada al mejorar su fuerza muscular y su coordinación.
La marcha agachada es causada por una combinación de músculos extensores débiles que no producen fuerzas musculares adecuadas para mantener la postura erguida, junto con músculos flexores tensos que limitan el rango de movimiento de la articulación. Entre los músculos extensores, el sóleo, un músculo que corredesde justo debajo de la rodilla hasta el talón, desempeña un papel importante en la prevención del colapso de la rodilla durante la mitad de la fase de postura cuando el pie está en el suelo. El músculo sóleo, fundamental para estar de pie y caminar, mantiene el vástago en posición vertical durante la posición mediafase de la marcha para facilitar la extensión de la rodilla. También proporciona fuerzas propulsoras sobre el cuerpo durante la fase de postura tardía del ciclo de la marcha.
"Una de las principales razones de la marcha agachada es la debilidad en los músculos sóleo", dice Agrawal, quien también es miembro del Data Science Institute. "Presumimos que caminar con un tirón pélvico hacia abajo fortalecería los músculos extensores, especialmente el sóleo, contra el tirón aplicado hacia abajo y mejoraría la coordinación muscular durante la caminata. Adoptamos un enfoque opuesto a la terapia convencional con estos niños: en lugar de la suspensión parcial del peso corporal durante la caminata en la cinta, capacitamos a los participantes para caminar con un aumento de fuerza ".
El grupo de investigación sabía que el sóleo, el principal músculo que soporta peso durante el soporte de una sola postura, se activa más fuertemente entre los músculos de la parte inferior de la pierna cuando se agrega más peso al cuerpo humano durante la marcha. Razonaron que fortalecer el sóleo podría ayudarniños con andar agachado para pararse y caminar más fácilmente.
Para probar su hipótesis, el equipo usó un sistema robótico - Dispositivo de asistencia pélvica atado TPAD - inventado en el Laboratorio de Robótica y Rehabilitación ROAR de Agrawal. El TPAD es un robot ligero y portátil que puede ser programadopara proporcionar fuerzas en la pelvis en la dirección deseada mientras un sujeto camina en una cinta de correr. Los investigadores trabajaron con seis niños diagnosticados con PC y exhibieron la marcha agachada durante quince sesiones de entrenamiento de 16 minutos durante una duración de seis semanas.cintas de correr, usaban el TPAD como un cinturón pélvico liviano al que se unieron varios cables. La tensión en cada cable de TPAD fue controlada en tiempo real por un motor colocado en un marco estacionario alrededor de la cinta de correr, basado en datos de captura de movimiento en tiempo real decámaras. Los investigadores programaron el TPAD para aplicar una fuerza descendente adicional a través del centro de la pelvis para reentrenar intensamente la actividad de los músculos sóleos. Usaron una fuerza descendente equivalente to 10 por ciento del peso corporal, según los resultados de niños sanos que llevan mochilas.Este fue el peso mínimo necesario para mostrar cambios notables en la postura o la marcha al caminar.
"TPAD es un dispositivo único porque aplica fuerzas externas sobre el cuerpo humano al caminar", dice Jiyeon Kang, candidato a doctorado y autor principal del artículo. "El entrenamiento con este dispositivo es distintivo porque no agrega masa / inerciaal cuerpo humano al caminar "
El equipo examinó la fuerza muscular y la coordinación de los niños utilizando datos de electromiografía de la primera y la última sesión de entrenamiento y también monitoreó la cinemática y las fuerzas de reacción del suelo continuamente durante el entrenamiento. Descubrieron que su entrenamiento fue efectivo; ambos mejoraron la postura erguida de los niñosy mejoró su coordinación muscular. Además, mejoraron sus características para caminar, incluida la longitud del paso, el rango de movimiento de los ángulos de las extremidades inferiores, la separación de los dedos de los pies y el patrón del talón a los pies.
"Actualmente, no existe una terapia física bien establecida o ejercicio de fortalecimiento para el tratamiento de la marcha agachada", señala Agrawal.
Heakyung Kim, A. David Gurewitsch, Profesor de Rehabilitación y Medicina Regenerativa y Profesor de Pediatría en el Centro Médico de la Universidad de Columbia, que trata a estos pacientes, agregó: "Los comentarios de los padres y los niños involucrados en este estudio fueron consistentes. Informaron una postura mejorada., piernas más fuertes y una velocidad de caminata más rápida, y nuestras mediciones lo confirman. Creemos que nuestro entrenamiento robótico de TPAD con tracción pélvica hacia abajo podría ser una intervención muy prometedora para estos niños ".
Los investigadores están planeando más ensayos clínicos, para evaluar un grupo más grande y cambiar más variables. También están considerando estudiar a niños con PC hemipléjica / cuadripléjica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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