La lesión de médula espinal, también llamada mielopatía o lesión medular, aparece cuando se altera la médula espinal provocando una pérdida de sensibilidad y/o de movilidad. La causa principal de este padecimiento son caídas, accidentes deportivos, de distintos vehículos a motor, de trabajo, entre otros.
En la mayoría de los casos quienes padecen esta enfermedad no pueden llevar una vida normal e independiente, porque dependen de otra persona para su desplazamiento. Por ello para mejorar la movilidad de estas personas Celina Osorio Ochoa, Javier Luna Córdova y Jesús Emanuel Vázquez Valencia, estudiantes de la Facultad de Ciencias de la Computación (FCC) de la BUAP, desarrollan un prototipo de silla de ruedas para pacientes con problemas medulares.
El prototipo está orientado principalmente a personas que tengan afecciones en brazos y piernas, quienes sí tienen cierta movilidad en las manos podrían utilizar una silla de ruedas con joystick (palanca de mando), pero les resultaría difícil de controlar porque no pueden cerrar la mano de manera precisa.
¿Cómo funciona?
Es un prototipo controlado con las inclinaciones de la cabeza, gracias a la captura del movimiento óptico, abreviada como MoCap (por sus siglas en inglés Motion Capture), que “se conforma por una serie de técnicas que detectan el movimiento de un objeto, persona o cualquier ente, con la finalidad de analizar su movimiento y trayectoria”, señaló Luna Córdova.
La técnica de MoCap que se utiliza es óptica, por medio de una cámara. En un inicio se tenían dos propuestas: con una cámara Web o con un Sensor Kinect, pero optaron por la primera porque utiliza menor cantidad de recursos, es económica y cumple de forma satisfactoria los requerimientos para este sistema.
“Existen cuatro comandos que se le pueden dar al dispositivo (silla de ruedas) mediante el movimiento de la cabeza: es posible acelerar, frenar, ir en reversa, girar hacia la derecha o izquierda”, especificó Emanuel Vázquez Valencia.
Si la persona inclina su cabeza hacia la derecha, el dispositivo empezará a girar en esa dirección. En cambio para ir hacia atrás, “inclina la cabeza hacia arriba y la cámara detecta este movimiento, en ese momento el dispositivo empieza a frenar, al pasar cinco segundos y si la persona sigue con la cabeza hacia arriba, comienza a ir hacia atrás”.
El nacimiento de un gran proyecto
Asesorados por los doctores Manuel Martín Ortiz e Iván Olmos Pineda, investigadores de la FCC, los alumnos iniciaron este proyecto como parte del programa Jóvenes Investigadores de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado de la Universidad.
En un inicio era un simulador en un entorno virtual, posteriormente el proyecto evolucionó y pasó al plano físico con un prototipo de aproximadamente 30 centímetros creado con el kit robótico Lego Mindstorms NXT, el cual detecta los movimientos y envía comandos por Bluetooth a los motores.
En esta primera fase “se hizo un recorte de la cara y si la persona se salía de ese cuadro se movía la silla de ruedas, tenía que estar fija adentro del cuadro para avanzar”, lo cual resultó incómodo, indicó Celina Osorio Ochoa.
Después de realizar entrevistas a través de redes sociales con personas que padecen problemas medulares, se modificaron los parámetros con la finalidad de hacer el mecanismo más flexible. El resultado fue una técnica de movimiento que detecta el rostro y lo sigue (sin necesidad de permanecer dentro de un cuadrante).
La parte de comunicación de la computadora con el prototipo de silla se hizo en lenguaje Java; el reconocimiento de la cara y seguimiento en lenguaje C, con la librería OpenCV, apoyada por la empresa Intel para dar soluciones basadas en Visión por Computadora.
La alumna de noveno cuatrimestre de Ingeniería en Ciencias de la Computación, expresó que el objetivo es llegar a la implementación de una silla de ruedas de tamaño real; la cámara se colocaría en la parte frontal con un cierto grado de inclinación y tendría una Netbook, frente de la silla para recibir la información.
Destacó que entre las mejoras a implementar está colocar sensores que detecten objetos enfrente o atrás para impedir un choque, así como tener un localizador y sistemas de emergencia de frenado, puesto que al ser un sistema de tiempo real debe presentar tolerancia a fallas.
“En los sistemas de tiempo real hay que considerar que el sistema principal puede fallar, si esto sucede hay que tener otros subsistemas que controlen la silla de ruedas”, como reconocimiento de voz, sensores o un control semiautomático.
En busca de la independencia motriz
Osorio Ochoa resaltó que la independencia para una persona con lesión medular es fundamental porque “muchos tardan en poder controlar su silla de ruedas de forma autónoma, en cambio otros necesitan que los auxilien durante toda su vida”.
Ante ello resaltó el impacto de su investigación:
“Ellos podrían controlar su silla de ruedas sin necesidad de un entrenamiento tan largo y lo harían de forma autónoma”, gracias a que los comandos son fáciles de ejecutar.
Por su parte el doctor Iván Olmos Pineda, aseveró:
“Este tipo de prototipos están orientados a apoyar al sector salud en México, pueden impactar en el costo económico ya que al ser desarrollado por personal mexicano, la tecnología es más barata, en ese sentido es un impacto muy fuerte y positivo para la sociedad”.
De igual forma, es posible “usar el mismo proyecto para sensibilizar a la sociedad sobre el estado de las personas que tienen este tipo de problemas en su mecanismo de locomoción, para que los vehículos, escuelas y edificios públicos tengan medios necesarios para que ellos se puedan desplazar”, concretó el doctor Manuel Martín Ortiz.
Los investigadores concluyeron que es importante que los alumnos y profesores de las carreras tecnológicas se vinculen con problemas interdisciplinarios, de tal manera que la unión de esfuerzos fortalezca el perfil de los egresados y su capacidad para la solución de problemas.
