Nueva metodología mediante smartphones para cuantificar la funcionalidad del tronco en pacientes con lesión medular

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IBEC | miércoles, 1 de diciembre de 2021

Las lesiones de la médula espinal, a nivel cervical o torácico, causan el deterioro de las funciones motoras y sensoriales de las partes del cuerpo que están por debajo del punto de lesión. Una de las complicaciones de salud que conllevan es la falta de control de la musculatura del tronco, fundamental para la ejecución de tareas como mantener el equilibrio y la verticalidad, alimentarse, vestirse y coger o manipular objetos entre otras tareas cotidianas.

A pesar del gran impacto de la función motora del tronco en la calidad de vida de los pacientes, no existen medidas objetivas y estandarizadas para su cuantificación. La evaluación clínica es el método más común, pero incluye un alto grado de subjetividad puesto que depende de escalas cualitativas.

Ahora, un equipo de investigadores liderado por Raimon Jané, líder del Grupo del CIBER-BBN de Procesado e Interpretación de Señales Biomédicas (BIOSPIN) del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) y profesor de la UPC; y por Hatice Kumru, neurológa y coordinadora de Neurofisiología del Institut Guttmann y Joan Vidal, director docente y líder del grupo de Neuroreparación y terapias avanzadasdel Institut Guttmann han desarrollado una nueva metodología que permite determinar, de forma objetiva y cuantitativa, la función de tronco en pacientes con lesión medular. El nuevo enfoque, que se ha publicado recientemente en la revista Journal of Neural Engineering, combina el electromiograma (EMG) con el acelerómetro de un smartphone y puede complementar una evaluación clínica con datos objetivos. 

Un método que combina activación muscular con patrones de movimiento

El presente trabajo tuvo como punto de partida otro estudio recientemente publicado en la revista Scientific Reports, donde el mismo equipo de investigadores puso a punto la nueva técnica midiendo la función torácica durante una tarea de alcance en personas sanas, sentadas en una silla de ruedas.

El nuevo enfoque desarrollado por los grupos de Jané y Kumru se basa en combinar medidas de actividad de diferentes músculos del tórax, utilizando electromiografía (EMG), con patrones de movimiento como velocidad, aceleración y ángulo de inclinación. Como alternativa más simple y rentable a los sistemas de captura de movimiento, los investigadores han utilizado como acelerómetro un teléfono móvil tipo smartphone fijado en la región del tórax del paciente.

Una vez la metodología se puso a punto con personas sanas, en el segundo estudio se estudiaron 24 pacientes con lesiones medulares en la zona cervical o torácica, que debían mover el tronco para alcanzar un botón situado a 15 centímetros de distancia de la silla de ruedas.

“El análisis e interpretación de las señales de EMG y acelerómetro de teléfonos inteligentes nos ha permitido obtener información neurofisiológica y de movimiento para evaluar cuantitativamente, y de forma personalizada, la función del tronco en pacientes con lesión medular”. Yolanda Castillo-Escario, IBEC

Rehabilitaciones personalizadas y objetivas

Los investigadores también han evaluado la función del tronco en respuesta a una señal acústica de sobresalto (SAS, del inglés startling acoustic stimulus), que se sabe que acorta el tiempo de respuesta en la ejecución de una tarea (efecto conocido como StartReact). Han determinado los efectos de SAS como estímulo desestabilizador y desencadenante del StartReact en pacientes con lesión medular, quienes, por tener la estabilidad deteriorada, deben compensar la pérdida de equilibrio para controlar su postura.

“Por primera vez se ha estudiado el efecto StartReact en los músculos del tronco de pacientes con lesión medular y se ha podido cuantificar y diferenciar su efecto entre lesiones cervicales y torácicas, mediante la interpretación de señales biomédicas”. Raimon Jané, CIBER-BBN/IBEC

Los resultados mostraron cambios motores y el empleo de estrategias posturales compensatorias que pueden tener consecuencias importantes en la rehabilitación, como respuestas retardadas y desviaciones laterales que evidencian un control postural comprometido en los pacientes con lesión medular. La disponibilidad de datos cuantitativos contribuye a la comprensión de la función motora del tronco y la estabilidad postural en estos pacientes. La nueva metodología aporta un enfoque objetivo para la valoración del paciente con lesión medular, más allá de los actuales cuestionarios, que permitirá una rehabilitación personalizada a su situación funcional.

“Nuestro estudio persigue monitorizar, sin subjetividad, la afectación de la estabilidad de tronco en consecuencia de una lesión medular” Hatice Kumru, Institut Guttmann.

“La metodología que hemos desarrollado abre las puertas a crear programas de rehabilitación y tratamiento del tronco personalizados, objetivos y cuantificables”. Joan Vidal, Institut Guttmann.

Artículos de referencia:

Yolanda Castillo-Escario; Hatice Kumru; Josep Valls-Solé; Loreto García-Alen; Raimon Jané; Joan Vidal. Quantitative evaluation of trunk function and the StartReact effect during reaching in patients with cervical and thoracic spinal cord injury.2021, J. Neural Eng. 18 0460d2.

Yolanda Castillo-Escario; Hatice Kumru; Josep Valls-Solé; Loreto García-Alen; Joan Vidal; Raimon Jané. Assessment of trunk flexion in arm reaching tasks with electromyography and smartphone accelerometry in healthy human subjects.2021, Sci Rep 11, 5363.

Y. Castillo-Escario y R. Jané son miembros del grupo BIOSPIN del IBEC, UPC y del Centro de Investigación Biomédica en Red- Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER- BBN). H. Kumru, L. García-Alen y J. Vidal, son miembros del grupo Neuroreparación y terapias avanzadas del Instituto Guttmann.  J. Valls-Solé es miembro del IDIBAPS.