Mejora de la función de las extremidades superiores y las habilidades motoras después de un accidente cerebrovascular a través de un robot de rehabilitación de extremidades superiores

El accidente cerebrovascular, identificado como un evento neurológico agudo causado por el bloqueo o la ruptura de los vasos cerebrales, interrumpe la circulación cerebral¹, lo que lo ubica como la segunda causa de muerte y uno de los principales contribuyentes a la discapacidad a largo plazo en todo el mundo. En el primer día después de un accidente cerebrovascular, hasta el 80% de los supervivientes experimentan disfunción de las extremidades superiores, y entre el 30% y el 66% siguen enfrentando desafíos seis meses después². Después de un año, las personas con discapacidades en las extremidades superiores informan un aumento de la ansiedad, una disminución de la calidad de vida y una reducción^{de la felicidad}. Además, a los 16 meses después del accidente cerebrovascular, solo alrededor del 60% de las personas hemipléjicas que requieren rehabilitación hospitalaria logran la independencia funcional en las actividades diarias básicas, y las que sufren discapacidades sensoriales, motoras y visuales dependen significativamente más del apoyo del cuidador⁴. Además, la disfunción de las extremidades superiores impide la utilidad de la mano, particularmente notada por el aumento de la tensión muscular entre los flexores y extensores debilitados durante las tareas físicas⁵.

A pesar de los diversos esfuerzos de rehabilitación, el tratamiento eficaz de las lesiones de las extremidades superiores en los supervivientes de accidentes cerebrovasculares presenta un desafío formidable⁶. El entrenamiento de alta intensidad en tareas repetitivas ha mostrado resultados óptimos, pero exige una participación considerable del terapeuta, lo que genera altos costos y cargas logísticas⁷. Por lo tanto, se necesitan intervenciones de bajo costo que no aumenten la carga de trabajo de los terapeutas y aumenten el interés del paciente en la capacitación. El robot de rehabilitación de miembros superiores puede servir como tratamiento alternativo para promover el ejercicio de alta intensidad y^{reducir la dependencia} de los terapeutas. Es un sistema robótico de rehabilitación de retroalimentación inteligente de extremidades superiores recientemente desarrollado (ver Tabla de Materiales). El dispositivo puede generar métricas objetivas (como velocidad, torque, rango de movimiento, posición, etc.) para evaluar y monitorear las mejoras de los pacientes y personalizar el tratamiento de acuerdo con los diferentes grados de discapacidad motora. Tiene una alta consistencia y reproducibilidad para un uso generalizado. Además, hay pruebas sólidas que apoyan el entrenamiento de alta intensidad, alta repetitividad y orientado a tareas para facilitar la recuperación motora después de un accidente cerebrovascular⁸.

Por otro lado, los robots de rehabilitación son un enfoque de tratamiento de asistencia relativamente novedoso con ventajas como alta seguridad y durabilidad⁹. La Asociación Americana de Accidentes Cerebrovasculares publicó recientemente directrices que informan que el entrenamiento motor asistido por robots puede ayudar a los pacientes a mejorar la función motora y la movilidad después de un accidente cerebrovascular, además de la terapia convencional¹⁰. Un artículo de 2018 en el Journal of Rehabilitation Medicine informó que la combinación del entrenamiento asistido por robot con la rehabilitación convencional puede mejorar significativamente la función motora de las extremidades superiores en pacientes con accidente cerebrovascular, lo que justifica la promoción clínica¹¹. El sistema incluye cuatro modos de entrenamiento: entrenamiento de velocidad constante, entrenamiento asistido por potencia, entrenamiento activo y entrenamiento de resistencia, y puede realizar evaluaciones del rango de movimiento de las articulaciones. Una revisión de la rehabilitación asistida por robot para pacientes con accidente cerebrovascular subagudo indicó que las intervenciones robóticas mejoraron significativamente las funciones de las extremidades superiores, particularmente en el rendimiento del hombro, el codo y el antebrazo, según lo evaluado por la Medida de Independencia Funcional y la Escala de Evaluación de Fugl-Meyer. Estas intervenciones también mejoraron las actividades de la vida diaria, mejorando la calidad de vida¹⁰.

Este estudio tiene como objetivo evaluar la efectividad de un robot de rehabilitación de retroalimentación inteligente en la rehabilitación de las funciones motoras de las extremidades superiores en pacientes con hemiplejia temprana post-ictus, proporcionando una base científica para las estrategias de rehabilitación para pacientes con ictus con hemiplejia.

Este estudio fue aprobado por el comité de ética del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Zhejiang, China, y todos los protocolos de investigación se formularon de acuerdo con los principios de la Declaración de Helsinki. Todos los pacientes dieron su consentimiento informado por escrito para participar en este estudio. El estudio reclutó a 24 pacientes con hemiplejia de las extremidades superiores que ingresaron en la sala de rehabilitación del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Zhejiang entre enero de 2023 y junio de 2023. Los criterios de inclusión fueron: primer accidente cerebrovascular isquémico o hemorrágico confirmado por neuroimagen (TC o RM), de 45 a 75 años, a los 6 meses de su aparición, deterioro de la función motora del miembro superior y hemiplejia unilateral (Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity, FMA-UE ≤^40)12,13, escala de Ashworth modificada ≤2¹⁴, mini-Mental State Examination (MMSE) >20 (que indica una función cognitiva adecuada)¹⁵y una condición clínicamente estable con enfermedades subyacentes bien controladas, y consentimiento informado firmado. Los criterios de exclusión fueron: condición intracraneal inestable, deterioro cognitivo y del lenguaje, subluxación del hombro, deterioro de la movilidad del hombro/codo/muñeca, espasticidad grave (Ashworth 3-4) y discapacidad visual. Los detalles del robot y el software utilizado en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Diseño del estudio

1. Genere un número aleatorio utilizando el software SAS para dividir a todos los pacientes en dos grupos: experimental y control, cada uno con 12 pacientes.
2. Realizar evaluaciones iniciales de la función motora de las extremidades superiores y la capacidad de autocuidado utilizando FMA-UE¹², puntuación de Brunnstrom (BRS)¹⁶ e índice de Barthel modificado (MBI)¹⁷ por un terapeuta de rehabilitación ciego.
3. Administrar el tratamiento farmacológico básico a todos los pacientes durante todo el ensayo, centrándose en el control de la presión arterial, el control de la glucosa en sangre, la regulación de los lípidos en sangre, la prevención de convulsiones, etc.
4. Proporcionar al grupo de control 30 minutos de entrenamiento rutinario de rehabilitación de las extremidades superiores al día, incluyendo entrenamiento activo y pasivo de las articulaciones, fortalecimiento muscular y ejercicios de movimiento de los dedos¹⁸.
   1. Además, incluya 30 minutos de entrenamiento diario sobre la tabla de lija¹⁹. Ofrecer terapia especializada para la disfunción de las extremidades inferiores, afasia, disfagia y otros trastornos funcionales según lo necesiten los terapeutas profesionales, administrada cinco veces por semana durante ocho semanas.
5. Ofrezca al grupo experimental la misma terapia de rehabilitación de rutina de 30 minutos de la extremidad superior que el grupo de control diariamente, complementada con 30 minutos de entrenamiento diario con robots de rehabilitación de extremidades superiores. Proporcionar una terapia equivalente para otros trastornos funcionales como la proporcionada al grupo control.

2. Pasos de operación específicos para el robot de rehabilitación de miembros superiores

1. Evaluación del rango de movimiento de las articulaciones y la capacidad de control motor
   1. Pida al paciente que se siente frente al robot, manteniendo el pecho a un golpe de distancia de la plataforma (Figura 1).
   2. Coloque la mano afectada en el procesador final del robot y use guantes y carpetas para asegurar la muñeca y la mano para evitar que se resbalen durante el ejercicio.
   3. Pida al paciente que mueva la parte superior del brazo al máximo y la extienda lo más que pueda.
      NOTA: El instrumento registrará automáticamente la trayectoria del movimiento de la mano del paciente para determinar el rango de movimiento activo de la articulación del paciente.
   4. Coloque la mano sana sobre la mano afectada y mueva al máximo la parte superior del brazo afectado con la ayuda del lado sano.
      NOTA: El instrumento registró la trayectoria del movimiento de la mano del paciente y obtuvo el rango de movimiento pasivo de la articulación. Las mediciones pasivas del rango de movimiento pueden ser asistidas por el terapeuta si el paciente tiene deterioro bilateral de la movilidad.
   5. Establezca los parámetros de evaluación del control motor, incluidos los tiempos de repetición objetivo, el tiempo de ejercicio único y el tiempo de relajación único.
      NOTA: Los parámetros de evaluación del control motor fueron establecidos por el terapeuta de acuerdo con la puntuación FMA-UE^{del paciente 12}y evaluaciones semanales utilizando el sistema de evaluación incorporado en el robot, como el aumento de la dificultad para los participantes con mejor fuerza en las extremidades superiores, el aumento del número de repeticiones y la reducción del tiempo de descanso, para evaluar con mayor precisión el control motor del paciente.
   6. Controle el punto de destino para que se mueva en diferentes direcciones de acuerdo con la trayectoria y la dirección del movimiento que se muestran en la pantalla.
      NOTA: El instrumento evaluará la capacidad de control motor del paciente de acuerdo con el rendimiento motor del paciente.
2. Selección del modo de entrenamiento
   1. Seleccione el modo de entrenamiento pasivo isocinético si los músculos de las extremidades superiores del paciente no pueden contraerse en absoluto o solo tienen una pequeña cantidad de contracción (BRS 1-2).
      NOTA: El robot proporciona ayuda completa para conducir la extremidad superior afectada para la tarea de ejercicio de entrenamiento de movimiento pasivo.
   2. Seleccione el modo de entrenamiento de movimiento auxiliar si la extremidad superior del paciente puede realizar un movimiento articular parcial, pero el movimiento es muy leve y la capacidad de movimiento voluntario es pobre (BRS 3).
      NOTA: El sistema puede proporcionar la fuerza auxiliar correspondiente en tiempo real de acuerdo con el grado de fuerza real del paciente e inducir la participación activa de la extremidad superior del paciente en la mayor medida posible durante todo el proceso de entrenamiento para formar el modo de movimiento correcto.
   3. Seleccione el modo de entrenamiento activo si la fuerza muscular de la extremidad superior del paciente puede producir una gran fuerza o una resistencia parcial (BRS 4).
      NOTA: El robot puede fortalecer aún más la capacidad de movimiento principal de la extremidad superior del paciente.
   4. Seleccione el modo de entrenamiento de resistencia para mejorar aún más la precisión y el control de puntería de la extremidad superior del paciente si la fuerza de la extremidad superior del paciente ya es fuerte y puede resistir una mayor resistencia (BRS 5-6).
3. Selección de los procedimientos de formación
   1. Elija el procedimiento de entrenamiento, teniendo en cuenta que el sistema proporciona más de 10 programas de juego interesantes para que los pacientes puedan experimentar diferentes escenas de realidad virtual y experiencias interactivas, lo que mejora en gran medida el entusiasmo por el entrenamiento de los pacientes (Figura 2).
4. Configuración de los parámetros del juego
   1. Establece el tiempo de entrenamiento según la condición física del paciente, que puede ser de unos 10-20 min en general.
      NOTA: Si la fuerza de las extremidades superiores del paciente es buena, aumente el tiempo de entrenamiento individual para mejorar la tolerancia al ejercicio del paciente. Si la fuerza de las extremidades superiores del paciente es pobre, seleccione un tiempo de entrenamiento más corto y permita que el paciente complete el programa de entrenamiento en varias sesiones.
   2. Establezca el rango de movimiento de acuerdo con el rango de movimiento evaluado de la articulación, seleccionando entre rango completo, rango medio o rango de movimiento pequeño.
   3. Establezca la trayectoria de la actividad de acuerdo con las características de la fuerza muscular de la parte superior del brazo del paciente, eligiendo la ruta de actividad adecuada para apuntar y fortalecer los músculos débiles.
   4. Establezca el valor de asistencia de potencia o resistencia de acuerdo con la fuerza muscular del paciente.
      NOTA: Durante el proceso de entrenamiento, el instrumento también puede ajustar automáticamente la asistencia eléctrica y la fuerza de fricción de acuerdo con la retroalimentación de fuerza real del paciente.
   5. Establezca el umbral de protección mediante tecnología de retroalimentación mecánica para detectar cuándo la fuerza del paciente alcanza el umbral, lo que indica espasmos (que se manifiestan como molestias, un aumento repentino del tono muscular o rigidez y bloqueo anormales de las articulaciones). El dispositivo emitirá una alarma y se detendrá inmediatamente para garantizar la seguridad del entrenamiento del paciente.
5. Proceso formativo específico
   NOTA: Los pacientes son entrenados con 2-3 elementos de juego por día, y diferentes elementos de juego se pueden cambiar regularmente.
   1. Participe en la granja de verduras: En la granja virtual, pídale al paciente que controle las pequeñas manos para agarrar frutas y verduras y recolectar tantas estrellas como sea posible.
      NOTA: Esta actividad se enfoca principalmente en el rango de movimiento en la flexión y extensión del codo y la muñeca.
   2. Participa en la defensa de la base: En la escena de la base militar virtual, pídele al paciente que controle con precisión la diana para disparar a todos los monstruos eliminados.
      NOTA: Este ejercicio tiene como objetivo mejorar el control muscular en el codo y la muñeca, mejorando la precisión de las acciones de tiro.
   3. Jugar al dodgeball de colores: En diferentes caminos y obstáculos, pídale al paciente que controle la pelota para evitar obstáculos de diferentes colores para obtener monedas de oro.
      NOTA: Este ejercicio implica movimientos de hombros, codos y muñecas para mejorar la fuerza muscular y la movilidad de las articulaciones.
   4. Navegar por Star Wars: En el entorno espacial virtual, pídale al paciente que controle la posición de la aeronave para disparar para destruir el virus mientras evita el movimiento y los ataques enemigos, entrenando la resistencia muscular y la fuerza de reacción.
      NOTA: Este entrenamiento aumenta la resistencia de las extremidades superiores, la velocidad de reacción y la precisión, y mejora la coordinación y la fuerza del codo y el hombro.
   5. Participar en la pelota de calidad: Pida al paciente que controle la pelota para alcanzar y permanecer en la diana; Cuanto más cerca esté la bola de la diana, mayor será la puntuación.
      NOTA: Esta actividad ejercita la flexión del codo, la extensión, la aducción del hombro, la abducción y activa los bíceps y tríceps para un control preciso.
   6. Jugar al súper ping-pong: En el entorno virtual de la pelota, pida al paciente que controle el tablero de ping-pong para golpear la pelota y jugar al tenis de mesa con el oponente. La dificultad se avanza y mejora, y se entrenan las habilidades de reacción y coordinación mano-ojo.
   7. Participe en el mundo de bloques: Pida al paciente que controle el tiro al blanco para destruir bloques, tenga cuidado con los ataques enemigos y recoja tantas monedas como sea posible, entrene la estrategia de pensamiento y la coordinación mano-ojo.
   8. Jugar a la pelota: Pida al paciente que controle la pelota para tocar el objetivo; La bola se puntúa, ten cuidado con los ataques enemigos y recoge tantas monedas como sea posible.
   9. Participa en el artillero legendario: Pídele al paciente que sostenga el mango y ejerza fuerza continuamente en la dirección de la flecha. Los grupos musculares de las extremidades superiores son de contracción isométrica y la fuerza se almacena para disparar y destruir el objetivo.

3. Procedimiento de seguimiento

1. Evalúe a todos los pacientes para FMA, BRS y MBI nuevamente después de 8 semanas de entrenamiento por el mismo terapeuta de rehabilitación.
2. Introduzca todos los datos en el software para el análisis estadístico. Utilice una prueba t de muestra pareada para la comparación intragrupal y dos pruebas t de muestra independientes para la comparación entre grupos. Considere P < 0,05 como estadísticamente significativo.

Se inscribieron un total de 24 pacientes y se asignaron aleatoriamente al grupo control o experimental (Tabla 1). No hubo diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos en cuanto al sexo, la edad, la duración de la enfermedad o el tipo de accidente cerebrovascular (P > 0,05). Después de 8 semanas de entrenamiento de las extremidades superiores, se utilizó la Evaluación de Fugl-Meyer para la Extremidad Superior (FMA-UE)12 para evaluar la función motora de las extremidades superiores, mientras que la Etapa de Recuperación de Brunnstrom para el Brazo (BRS-Arm)16 y la Etapa de Recuperación de Brunnstrom para la Mano (BRS-Mano) se utilizaron para evaluar la etapa de recuperación de la extremidad superior. Se utilizó el Índice de Barthel Modificado (MBI)17 para evaluar las capacidades de vida diaria de los pacientes.

Después del entrenamiento de rehabilitación, ambos grupos mostraron una mejoría significativa en FMA-UE y BRS-Hand (Figura 3, Tabla 2). Además, el grupo de entrenamiento del robot de rehabilitación de la extremidad superior demostró puntuaciones superiores de FMA-UE y MBI en comparación con el grupo de control, lo que indica que la combinación del entrenamiento del robot de rehabilitación de la extremidad superior con el entrenamiento convencional puede mejorar la función motora de la extremidad superior y promover la recuperación de la capacidad de la vida diaria en pacientes con accidente cerebrovascular durante el período de recuperación.

En cuanto a la eficacia, los resultados de rehabilitación del robot de rehabilitación de miembros superiores combinado con el entrenamiento convencional de rehabilitación de miembros superiores fueron mejores que los del uso exclusivo del entrenamiento convencional, lo que sugiere que el robot de rehabilitación de miembros superiores podría considerarse una modalidad de tratamiento adyuvante en la práctica clínica.

Figura 1: Configuración para la rehabilitación de la extremidad superior. Un sujeto está sentado en el robot de rehabilitación de la extremidad superior, asistido por un fisioterapeuta. La configuración demuestra el posicionamiento y la interacción entre el sujeto y el equipo de rehabilitación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Interfaz de juego en un robot de rehabilitación de extremidades superiores. La figura muestra el contenido del juego integrado en el esquema de movimiento del robot de rehabilitación de miembros superiores. Esta interfaz está diseñada para involucrar al sujeto y facilitar ejercicios terapéuticos a través de un juego interactivo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Análisis estadístico de los resultados de la rehabilitación. La figura presenta el análisis estadístico de (A) la evaluación de Fugl-Meyer para la extremidad superior (FMA-UE), (B) las etapas de recuperación de Brunnstrom para el brazo (BRS-Arm) y (C) la mano (BRS-Hand), y (D) el índice de Barthel modificado (MBI) para los grupos control y experimental antes y después del tratamiento. Las diferencias significativas se indican mediante *P < 0,05, **P < 0,01 y ***P < 0,001. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla 1: Características basales de los grupos control y experimental.

Tabla 2: Comparación de las puntuaciones FMA-UE y MBI antes y después del entrenamiento. Esta tabla compara las puntuaciones de la Evaluación de Fugl-Meyer para la Extremidad Superior (FMA-UE) y el Índice de Barthel Modificado (MBI) entre los grupos control y experimental antes y después del período de entrenamiento. Los valores se presentan como media ± desviación estándar (x ± s).

Los autores declaran no tener conflictos de intereses ni divulgaciones financieras relacionadas con este estudio.