Autentificare

Dacă ești abonat medichub.ro, autentificarea se face cu adresa de E-mail și parola pe care le utilizezi pentru a intra în platformă.
Abonează-te la „Viața medicală” ca să ai acces la întreg conținutul săptămânalului adresat profesioniștilor din Sănătate!
#DinRecunostinta

Căutare:

Căutare:

Acasă  »  LIFESTYLE  »  Hi-tech & Gadgets

Robotică şi neuroreabilitare

Viața Medicală
Dr. Aurel F. MARIN miercuri, 28 decembrie 2011

 Despre maşini inteligente, care susţin activ procesul de reabilitare neurologică, despre cum sunt spulberate cutume terapeutice, prin dovezile aduse de robotica implementată în neuroreabilitare, dar şi, în general, despre cum o viziune poate transforma un domeniu, aflăm de la dl prof. dr. Hermano Igo Krebs, de la Massachusetts Institute of Technology, în interviul realizat de dr. Aurel F. Marin.

 

Cercetător ştiinţific principal şi lector universitar la departamentul de inginerie mecanică din cadrul celebrului Massachusetts Institute of Technology (MIT), dar şi profesor adjunct la departamentul de neurologie şi divizia de reabilitare medicală din cadrul University of Maryland School of Medicine, profesorul Hermano Igo Krebs este, totodată, un reputat cercetător în domeniul reabilitării medicale. De altfel, o simplă căutare în Google Scholar a termenului „neurorehabilitation“ aduce, în fruntea rezultatelor (sortate după relevanţă şi importanţă) un articol1 citat de peste 600 de ori, avându-l ca prim autor. Mai mult, primele 20 de articole care îl au ca autor, aşa cum sunt afişate de motorul de căutare amintit, totalizează aproape 4.000 de citări. Alte comentarii sunt de prisos.

Mens et Manus

 

   – Sunteţi unul din pionierii robotizării în reabilitarea medicală, iar Departamentul de inginerie mecanică din cadrul Massachusetts Institute of Technology este „vârf de lance“ în domeniu. Cum s-a născut ideea aplicaţiilor de tehnologii avansate într-un domeniu ca neuroplasticitatea?

   – Ideea utilizării roboticii în reabilitare nu a apărut din senin. Am introdus conceptul folosirii roboţilor în neuroreabilitare deoarece ne-am dorit să creăm instrumentele necesare controlului şi direcţionării plasticităţii cerebrale. Neuroştiinţele au evidenţiat această abilitate a creierului şi avem, astfel, posibilitatea, după un accident vascular cerebral, să încercăm să promovăm plasticitatea şi o recuperare cât mai bună. Sunt anumite lucruri pe care echipamentele robotice le fac foarte bine… În opinia noastră, terapia reprezenta o muncă fizică şi ne-am propus să creăm uneltele necesare unei vechi industrii pentru a îmbunătăţi rezultatele. Pentru noi a constituit o surpriză, la care nu ne aşteptasem la început, faptul că terapia se baza pe compasiune mai mult decât pe ştiinţă şi dovezi. Când am abordat acest domeniu, în 1989, cu proiectul ce avea să fie cunoscut ca MIT-Manus (am ales, atunci, acest nume – Manus – deoarece mottoul MIT este Mens et Manus, minte şi mână), la început fiind, am aflat de la colegii neurologi că nu aveau încredere în terapie, deoarece metodele utilizate nu prea aveau efecte vizibile. Ţin minte şi acum un slide pe care dr. Bruce Volpe, de la Universitatea Cornell, îl arăta rezidenţilor, la primul curs. Parafrazându-l pe Voltaire, spunea că medicul, asistentele şi fizioterapeutul nu făceau altceva decât să-l binedispună pe pacient, în vreme ce natura făcea toată treaba. Dacă ar fi avut dreptate, atunci robotica nu ar fi avut loc în domeniu. Dar noi am preferat să testăm aceste afirmaţii, pentru a vedea dacă metoda are sau nu vreo valoare. Din studiile efectuate până acum – doar cercetările mele au inclus peste 1.000 de pacienţi – am constatat, cel puţin pentru membrul superior, importanţa câtorva caracteristici: numărul mare de repetări ale unui anumit exerciţiu, interacţiunea cu maşina, care să modeleze dificultatea exerciţiului. În aceste condiţii, am obţinut rezultate foarte bune. La pacienţii acuţi şi subacuţi din studiile noastre, s-a înregistrat un progres dublu faţă de cei care nu au urmat acest gen de intervenţie. Dar şi la pacienţii cronici rezultatele pozitive au fost semnificative. Când ne-am început cercetările, am vizat în special pacienţii subacuţi, deoarece studiile existente la acel moment, realizate în special în Europa, precum Copenhagen Stroke Study şi altele, afirmau că după 11 sau 12 săptămâni de la accidentul vascular cerebral ischemic nu mai apare nicio ameliorare. Dar noi am observat că pacienţii continuă să facă progrese şi după acel interval de timp, ceea ce ne-a determinat să extindem această formă de terapie şi la pacienţii cronici. Dar mai trebuie spus şi altceva. Ca să vă faceţi o idee asupra măsurii în care medicii cred în reabilitare, un studiu publicat anul trecut în New England Journal of Medicine a fost abia a doua lucrare din întreaga istorie a revistei, pe tema reabilitării post-AVC. Şi nu am spus reabilitare asistată robotic!

 

Recuperare şi învăţare motorie

 

   – Acesta era şi unul din aspectele pe care voiam să le clarificaţi. După ştiinţa mea, nu există dovezi ferme în abordarea acestui domeniu. Rezultatele publicate sunt empirice…

   – Aşa este, deci trebuie să testăm diversele metode. Acesta este şi motivul pentru care, de ani buni, testăm diverse variabile. Am pornit de la premisa că recuperarea motorie ar fi similară învăţării motorii. S-ar fi putut să nu fie adevărat, deci am condus o cercetare în acest sens. Învăţarea motorie presupune o serie de etape şi noi le-am testat, pe rând, pentru a vedea dacă ele sunt valabile şi pentru recuperare. Până acum, cu foarte puţine excepţii, caracteristicile sunt similare. Lucrurile s-au simplificat mult astfel. Apoi, nu este nevoie să testăm fiecare variaţie în parte, ci să găsim un model care să ne permită să formulăm predicţii şi, totodată, să ajustăm terapia la nevoile specifice ale pacientului.

   – Vor putea fi luate în calcul toate variabilele care ţin de pacient şi de indicaţiile medicului sau aparatul efectuează un exerciţiu dat, care trebuie aplicat la orice pacient?

   – Ideea de bază este că aparatele dispun de un software suficient de inteligent încât să înveţe de la pacient – şi am realizat deja acest tip de aplicaţie pentru membrul superior. Dar am mai realizat şi că multe din practicile utilizate în prezent, despre care se crede că ar fi corecte, în fapt nu sunt aşa. Şi nu e din vina medicului sau a fizioterapeutului, deoarece ei nu au dispus de instrumentele necesare testării fiecărei metode în parte. Cu ajutorul echipamentelor robotice, am putut realiza cercetări sistematice, pentru a putea apoi să creăm programe suficient de inteligente încât să se adapteze fiecărui pacient şi să ajusteze terapia după nevoile specifice ale acestuia. Să vă dau un exemplu: am publicat, foarte recent, rezultatele unui studiu2. Fizioterapeuţii afirmă că sunt necesare nu doar exerciţiile în care gravitaţia este compensată, ci şi mişcările spaţiale. Am comparat rezultatele obţinute de două grupuri de pacienţi. Primul a urmat un program de exerciţii cu compensarea gravitaţiei, urmat de mişcări împotriva gravitaţiei. Celălalt grup a urmat doar exerciţii în care gravitaţia a fost compensată. Spre surpriza noastră şi în conflict cu ceea ce se credea, anume că grupul care urma, în aceeaşi zi, ambele tipuri de exerciţii ar avea un beneficiu faţă de celălalt grup, lucrul acesta nu s-a întâmplat. Dar acest rezultat are sens din perspectiva învăţării motorii: probabil, dacă sunt activaţi mai mulţi centri de control, pot apărea interferenţe între aceştia.

   – Cum se comportă un dispozitiv robotic în neuroreabilitare, având în vedere marea variabilitate a pacienţilor? Mă refer la faptul că unii pacienţi realizează progrese importante, încă din fazele precoce, în vreme ce alţii nu obţin nicio ameliorare…

   – Programul robotic începe prin a nu ajuta pacientul deloc, înregistrând însă performanţele acestuia. Apoi, ideea este ca maşina să facă minimum posibil, iar pacientul maximum. Primul lucru pe care îl face aplicaţia software este să evalueze ceea ce pacientul poate face. Apoi, încearcă să-l ajute pe acesta numai cu acele lucruri pe care pacientul nu le poate face, iar acest ajutor este de fiecare dată redus, pentru a-l stimula să progreseze. Acesta este principiul aflat la baza dezvoltării de aplicaţii software pentru echipamentele robotice de reabilitare. Sigur, algoritmul poate varia, dar ideea de bază aceasta este. Şi acesta este şi motivul pentru care roboţii utilizaţi în neuroreabilitare trebuie special proiectaţi şi dezvoltaţi în acest scop, nu putem utiliza roboţi industriali. Trebuie ca fiecare pacient să fie evaluat individual. Un robot industrial nu are această adaptabilitate. Gândiţi-vă la o maşină în viteza întâi, care dispune de o forţă de tracţiune însemnată: la urcarea unei pante va avea performanţe bune, dar, la coborâre, te va împiedica să accelerezi. Avem nevoie de maşini inteligente, care să se adapteze situaţiilor specifice.

 

Robotul evaluator

 

   – Aceste dispozitive robotizate le-ar permite medicilor şi înregistrarea progreselor realizate de fiecare pacient…

   – De fapt, acesta este şi unul din motivele pentru care cercetările noastre sunt sponsorizate şi de companii farmaceutice. Ele nu sunt interesate de robotică pentru administrarea vreunui tratament, ci tocmai pentru evaluarea progreselor pacienţilor. Evaluarea făcută de robot este cu mult mai bună decât cea obţinută prin aplicarea diverselor scale clinice. La utilizarea unei scale clinice, dacă avem în vedere doar deviaţia standard, ar fi nevoie de un număr mult mai mare de pacienţi pentru a obţine semnificaţie statistică.

   – Iar examinarea clinică implică şi un grad mare de subiectivitate…

   – Aşa este. Ceea ce nu se întâmplă cu evaluarea realizată de robot. În consecinţă, astfel pot scădea costurile desfăşurării unui studiu clinic. Acesta este, cum vă spuneam, motivul pentru care unele companii farma sunt interesate de cercetările noastre.

   – Vorbind despre cercetările pe care le efectuaţi… Lucraţi la MIT, dar acolo nu există o facultate de medicină. Cu cine colaboraţi?

   – Există şi părţi bune în acest lucru. Când am iniţiat aceste cercetări, în urmă cu 22 de ani, nu părea să ne ajute prea mult faptul că nu există o facultate de medicină la MIT… Alte centre sunt limitate însă, în studiile lor, la colaborarea cu propria facultate de medicină. Cum noi nu avem, beneficiem de avantajul unui număr mare de colaboratori, din numeroase centre. Pentru accidentul cerebral vascular, în SUA, colaborăm cu Burke Rehabilitation Hospital (New York), Baltimore Veterans Administration Medical Center (Maryland), Providence Veterans Administration Medical Center (Rhode Island), New York Presbyterian Hospital, North Shore University Hospital Long Island (New York), Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center (California). În Europa, colaborăm cu Università Campus Bio-Medico din Roma şi cu Western Infirmary din Glasgow. În felul acesta, cum vă spuneam, putem avea o multitudine de colaboratori. Este o adevărată oportunitate, aceea de a colecta un volum foarte mare de date, din toate aceste centre.

 

Ca o maşină în viteza a şasea

 

   – Cât de complexe şi complicate sunt echipamentele pe care le-aţi creat pentru neuroreabilitare? Şi cât de scumpe sunt ele?

   – Sunt, de fapt, maşini foarte simple. Diferenţa, aşa cum vă spuneam şi în exemplul anterior, cu automobilul în viteza întâi, este că trebuie să le proiectezi ca pe o maşină în viteza a cincea sau a şasea… Adică altfel decât se proiectează în mod obişnuit. Odată înţeles acest aspect, designul propriu-zis devine unul simplu, nu există dificultăţi majore. Înţelegând astfel lucrurile, poţi, mai departe, să proiectezi un dispozitiv extrem de sigur, care poate fi folosit cu pacienţii. Aceasta este o faţă a problemei. Dar tocmai pentru că trebuie să le proiectăm noi, preţul lor creşte, nefiind produse în masă. Cel puţin la acest moment. Poate că, în timp, vor deveni suficient de ieftine încât să-ţi poţi permite să ai un astfel de dispozitiv la domiciliul pacientului. Şi chiar ne aşteptăm ca acest lucru să se întâmple, în viitor. Deocamdată însă, dat fiind că fiecare dispozitiv e produs separat, costurile sunt ridicate. Ca să vă dau un exemplu concret, am publicat recent o analiză economică a neuroreabilitării robotice3. La Veterans Administration (VA) sunt patru roboţi pentru membrul superior, al căror cost total ajunge la 230.000 de dolari. Costul unui asemenea dispozitiv variază între 70 şi 100 de mii de dolari. În Europa, sunt dispozitive similare care costă mai mult. Costurile ar scădea semnificativ dacă echipamentele ar fi realizate pe o linie de producţie. Viziunea noastră este de a realiza un fel de cluburi, în care pacienţii vor putea interacţiona între ei şi prin intermediul dispozitivelor robotice. În prezent, pacienţii fac diverse exerciţii prin intermediul maşinii şi, uneori, pot da curs unui joc electronic având ca adversar computerul – de exemplu, un joc de fotbal, în care pacientul trebuie să marcheze un gol, urmând ca apoi să îşi apere poarta… Este o aplicaţie foarte bună pentru copii. Dar sperăm să ajungem să vedem un astfel de joc între doi sau mai mulţi pacienţi. Un astfel de mediu stimulant ar fi foarte util din punct de vedere terapeutic. Apoi, pe măsură ce ar creşte cererea, preţul ar scădea foarte mult şi pacienţii şi-ar putea permite să achiziţioneze astfel de dispozitive robotizate. Dacă ar fi să luăm din nou exemplul maşinilor, îmi amintesc că tatăl meu şi-a cumpărat un automobil prin anii ’60. Pe atunci, o maşină costa cât un apartament. În prezent însă, preţul unui automobil a scăzut extrem de mult, poate de peste 20 de ori, ca rezultat al producţiei de masă.

 

De la mingi medicinale la high tech

 

   – O altă problemă: în prezent, în reabilitarea medicală, în neuroreabilitare, în special, se pune accentul pe importanţa echipei, pe aportul multidisciplinar. Robotizarea ar însemna, poate, şi o reducere a interacţiunii directe dintre terapeut şi pacient, poate chiar o izolare a acestuia…

   – Nu cred că aşa stau lucrurile… Roboţii sunt doar un alt instrument pentru terapeut şi interacţiunea există în continuare. Diferenţa constă în faptul că practicianul devine mai mult un supervizor, terapeutul decide programul pe care trebuie să-l urmeze pacientul. Vă mai pot spune şi că pacienţii apreciază oportunitatea de a utiliza tehnologia şi, deşi poate că nu este cea mai corectă percepţie, tehnologia avansată înseamnă o îngrijire mai bună. Nu spun că aşa este, ci că pacienţii percep astfel lucrurile…

   – Contează aici şi efectul placebo?

   – Nu poate fi neglijat, desigur, dar, în studiul economic amintit mai devreme, le-am cerut reprezentanţilor VA să urmărească pacienţii şi costurile legate de îngrijirea acestora şi după finalizarea terapiei cu dispozitive robotice. Dacă ar fi fost vorba de efect placebo, costurile ar fi început să crească la oprirea terapiei, or acest lucru nu s-a întâmplat. Am studiat acest aspect deoarece nu puteam exclude altfel efectul placebo. În ceea ce priveşte echipa, vă dau un exemplu din Japonia. În acea ţară, unde oamenii sunt obişnuiţi cu tehnologia avansată, roboţii achiziţionaţi au fost asimilaţi ca un alt membru al echipei… Atât clinicienii, cât şi pacienţii se pot adapta cu uşurinţă la tehnologie. Un alt aspect al roboticii în reabilitare – şi nu ştiu cum stau lucrurile în Europa, dar în SUA a fost un succes – a fost că a contribuit substanţial la imaginea pe care reabilitarea o avea, de „rudă săracă“ a celorlalte specialităţi medicale… Ceilalţi aveau dispozitive high tech, iar reabilitarea se făcea cu mingi medicinale şi cu arcuri… Acum – am observat acest lucru în SUA – există un interes uriaş, din partea clinicienilor, de a încorpora această tehnologie în practică, dat fiind potenţialul terapeutic. Iar clinicile de reabilitare sunt interesate de robotică deoarece tehnologia este atractivă pentru pacienţi.

   – Dar ce diferenţe există, în rezultatele neuroreabilitării, între dispozitivele robotice şi cele de alte tipuri? Apoi, sunt pacienţi care obţin beneficii majore şi prin celelalte metode…

   – E o întrebare bună şi trebuie subliniat un aspect important. În niciun caz nu spunem că roboţii trebuie utilizaţi la toţi pacienţii. Dar, la cazurile de la moderate la foarte severe, nu este necesară doar motivaţia de a exersa, ci şi sprijinul fizic. Aici este, în opinia noastră, locul roboţilor. Cazurile cu dizabilitate uşoară au nevoie de motivare şi realitatea virtuală, jocurile pe calculator pot să nu fie suficiente. Nu spunem nicidecum că această formă de terapie se adresează tuturor pacienţilor. Roboţii pot fi o cale de urmat atunci când este nevoie de intervenţie fizică, de asistenţă specifică a pacienţilor.

   – O altă limitare ar fi disponibilitatea unui astfel de dispozitiv – într-o unitate spitalicească, dar accesibilitatea pacienţilor este mai redusă, comparativ cu un centru comunitar.

   – Parte a motivului pentru care am început să utilizăm aceste tehnologii în spitale este faptul că trebuie întâi să înţelegem ce tehnici dau rezultate. După ce vom efectua suficiente studii şi vom discerne procedurile utile de cele ineficiente, vom putea să distribuim acest tip de tehnologie şi la domiciliul pacientului. Lucrurile trebuie văzute pe termen lung, cuplate cu reducerea costurilor…

   – Chiar şi aşa, este puţin probabil ca tehnologia să devină larg accesibilă în ţările în curs de dezvoltare…

   – Foarte posibil. Dar, revenind la analogia cu automobilele, lucrurile au stat la fel. Atunci când tehnologia va fi suficient de ieftină, va apărea şi accesibilitatea universală. Procesul, odată pornit, va avansa. Este doar o chestiune de timp.

   – Aţi amintit, mai devreme, faptul că articolul4 apărut anul trecut în New England Journal of Medicine era doar al doilea pe tema reabilitării după accidentul cerebral vascular, în istoria revistei. Aceasta înseamnă – nu-i aşa? – că dovezile existente sunt puţine şi că domeniul este insuficient cercetat.

   – În prezent, terapeuţii dispun de instrumente pe care le pot controla cu mare exactitate, posibilitatea de a cerceta diverse idei şi teorii este mult mai mare. Unul din motivele pentru care nu au existat prea multe studii publicate, pe lângă variabilitatea pacienţilor, a fost şi variabilitatea intervenţiilor. Cu ajutorul tehnologiei robotice, putem astăzi să controlăm intervenţiile, să le cuantificăm. Lucruri şi idei până acum neclare pot fi lămurite în prezent. Vom putea găsi răspunsuri la întrebări, apoi, pe baza lor, vom construi modele care să ne permită să obţinem concluzii corecte, în pofida diverselor variabile ale experimentelor.

 

Proximal vs. distal

 

   – Aveţi studii în desfăşurare, în acest sens?

   – Tocmai am finalizat un studiu, cu 139 de pacienţi cu accident vascular cerebral ischemic, în care ne-am pus problema dacă abordarea terapeutică actuală, de la proximal către distal, este cea mai corectă. Întrebările sunt: de la proximal către distal sau invers? Trebuie lucrat în ambele sensuri în aceeaşi zi sau în zile alternative? Principial vorbind, am cercetat ordinea în care trebuie să se desfăşoare terapia şi importanţa interferenţelor. Am finalizat manuscrisul şi rezultatele sugerează că interferenţele sunt foarte importante, deci nu ar trebui să efectuăm ambele tipuri de antrenament în aceeaşi zi. Cele mai rapide rezultate le-am obţinut la grupul care a început antrenamentul distal. Nu s-a obţinut un progres mai mare decât în celelalte grupuri, dar recuperarea a fost mai rapidă. Astfel, aceasta este o concluzie importantă, care ar putea reduce durata tratamentului. Din grupurile studiate, cea mai scăzută ameliorare s-a înregistrat la grupul care s-a antrenat atât proximal, cât şi distal în aceeaşi zi. O concluzie interesantă, dacă avem în vedere faptul că antrenarea funcţională, care le implică pe amândouă, ar putea să nu fie atât de bună pe cât se crede… Cu alte cuvinte, ar trebui să fie antrenat un singur centru pe şedinţă, nu mai mult, pentru a minimiza interferenţele. Apoi, maşinile ar trebui să se concentreze asupra deficitului propriu-zis, iar terapeutul să lucreze cu pacientul asupra modului în care deficitul afectează funcţionarea. Antrenamentul funcţional, la pacienţii cu afectare motorie severă, nu este recomandat. Rezultatele sunt mai bune atunci când se fac progrese mici dar continue, decât dacă se încearcă direct obţinerea unui rezultat funcţional.

   – Colaboraţi cu societăţile ştiinţifice? Şi mă refer la federaţiile de neuroreabilitare, societăţile naţionale de profil, dar şi la alte organizaţii interesate de domeniu.

   – Colaborăm cu societăţile americane de neurologie, neuroreabilitare, neuroştiinţe… Dar şi cu Federaţia Mondială a Societăţilor de Neuroreabilitare, în cadrul căreia există un grup special de interes pentru robotică. Încercăm, şi în acest fel, să le explicăm clinicienilor potenţialul şi limitările roboticii. Desigur, focusul principal rămâne America, poate şi din raţiuni de proximitate… Dar avem, mai rar, şi ocazia de a participa la reuniunile societăţilor europene – cum a fost, de pildă, congresul european de stroke de la Barcelona.

1. Krebs HI, Hogan N, Aisen ML, Volpe BT. Robot-aided neurorehabilitation. IEEE Trans Rehabil Eng. 1998 Mar;6(1):75-87
2. Conroy SS, Whitall J, Dipietro L, Jones-Lush LM, Zhan M, Finley MA, Wittenberg GF, Krebs HI, Bever CT. Effect of gravity on robot-assisted motor training after chronic stroke: a randomized trial. Arch Phys Med Rehabil. 2011 Nov;92(11):1754-61
3. Wagner TH, Lo AC, Peduzzi P, Bravata DM, Huang GD, Krebs HI, Ringer RJ, Federman DG, Richards LG, Haselkorn JK, Wittenberg GF, Volpe BT, Bever CT, Duncan PW, Siroka A, Guarino PD. An economic analysis of robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. Stroke. 2011 Sep;42(9):2630-2
4. Lo AC, Guarino PD, Richards LG, Haselkorn JK, Wittenberg GF, Federman DG, Ringer RJ, Wagner TH, Krebs HI, Volpe BT, Bever CT Jr, Bravata DM, Duncan PW, Corn BH, Maffucci AD, Nadeau SE, Conroy SS, Powell JM, Huang GD, Peduzzi P. Robot-assisted therapy for long-term upper-limb impairment after stroke. N Engl J Med. 2010 May 13;362(19):1772-83

Abonează-te la Viața Medicală

Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața medicală”, săptămânalul profesional, social și cultural al medicilor și asistenților din România!
Avem două tipuri de abonamente anuale:
• Tipărit + digital – 200 de lei
• Digital – 129 lei

Prețul include TVA și taxele poștale de expediere a ziarului.
Titularii abonamentelor pe 12 luni sunt creditați astfel de:
• Colegiul Medicilor Dentiști din România – 5 ore de EMC
• Colegiul Farmaciștilor din România – 10 ore de EFC
• OBBCSSR – 7 ore de formare profesională continuă
• OAMGMAMR – 5 ore de EMC