Innovaciones en sistemas e interfaces humano-máquinaaplicación a las tecnologías de rehabilitación

Abstract

La presente Tesis Doctoral se ha desarrollado en el entorno de trabajo del Laboratorio de Electrónica y Bioingeniería de la Universidad de Valladolid, que enfoca su actividad en varias líneas de investigación dedicadas a la asistencia de discapacitados mediante la aplicación de Tecnologías de Rehabilitación (TR). Concretamente, la labor investigadora del autor se ha centrado en la implementación de diferentes interfaces persona-máquina, innovadoras y adaptadas a la discapacidad, cuya finalidad es facilitar la interacción del usuario con su entorno. Con objeto de aportar una funcionalidad práctica, el autor de la Tesis ha participado, sustancialmente, en el desarrollo de diferentes dispositivos y sistemas que incorporasen sus innovaciones técnicas. Estos trabajos están orientados a conseguir ayudas para mejorar la autonomía personal, además de entrenadores de rehabilitación para personas con discapacidades severas. Adicionalmente, tras un análisis detallado de la actividad del grupo de investigación y teniendo en cuenta la experiencia del autor, se ha desarrollado una metodología de trabajo que proporcionase unas guías adecuadas para llevar a cabo la labor genérica de implementar sistemas TR. El objetivo es dotar al ingeniero de las herramientas necesarias y de la estrategia adecuada para abordar sistemáticamente la variada actividad necesaria en este campo. Esta metodología, centrada en las necesidades del paciente, está basada en la colaboración de equipos interdisciplinares con el fin de obtener sistemas y dispositivos técnicos funcionales que permitan conseguir los mejores resultados. La metodología propuesta ha demostrado su idoneidad en la aplicación a diversos desarrollos prácticos en TR. Tras realizar un amplio análisis del estado de la técnica, evaluando las diferentes soluciones existentes en la comunidad científica, las interfaces innovadoras implementadas se han dividido en dos grupos, dependiendo de su función: interfaces aferentes y eferentes. Por un lado, las aferentes permiten al usuario, mediante señales voluntarias, la comunicación con el entorno o el control de sistemas de propósito general o específico adaptados. Por otro lado, las interfaces eferentes posibilitan la recepción por parte del paciente, mediante algún tipo de estimulación, de información del entorno o de señales sustitutivas con el objeto de conseguir sustituir la funcionalidad perdida. Se han desarrollado, además, diferentes sistemas de ayuda técnica basados en estas interfaces, también innovadores, que permiten a los usuarios discapacitados mejorar aspectos de su calidad de vida e independencia personal. Estos equipos finales incluyen una plataforma de entrenamiento neuromuscular y distintos sistemas: de movilidad adaptada, de asistencia a la bipedestación en parapléjicos, de vigilancia y telepresencia, de comunicación aumentativa y de sustitución sensorial. Todos los prototipos implementados han sido probados por muestras de la población de pacientes y sujetos de control, realizando colaboraciones con centros investigadores de referencia nacional como el Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo. Los resultados conseguidos demuestran el correcto funcionamiento de todos ellos y su utilidad para diferentes aplicaciones: ayuda al diagnóstico, entrenamiento muscular, control de dispositivos externos o, simplemente, tareas de entretenimiento. En resumen, todos los equipos implementados pueden suponer un notable incremento en la mejora de la calidad de vida y en las actividades que pueden realizar los potenciales usuarios. Los dispositivos y resultados, fruto de la investigación realizada, se han presentado y expuesto en diferentes publicaciones y eventos científicos: artículos de revista, capítulos de libro, comunicaciones en congresos y conferencias invitadas.