Dispositivo háptico orientado a la asistencia en el movimiento del codo

El presente Trabajo Fin de Máster plantea el diseño y desarrollo de un exoesqueleto flexible para asistir los movimientos de flexión y extensión de la articulación del codo. El dispositivo está formado por un motor DC y una serie de piezas diseñadas e impresas en 3D, unidas entre sí por elementos mecánicos, con distintos acoples de tela que permiten fijarlo al brazo del usuario, adaptándose a la anatomía de este. Para su funcionamiento, se ha propuesto una arquitectura de control compuesta por un control de posición, cuyo objetivo es alcanzar las posiciones que se le indiquen previamente dentro del rango de movimiento establecido y un control de fuerza, mediante el cual el dispositivo es capaz de otorgar asistencia a los movimientos de flexión y extensión de codo en función de la intención del usuario de realizar dichos movimientos. En cuanto al control de posición se ha optado por diseñar un controlador PID y un controlador en modo deslizante, destacando diversos tipos de estos controladores debido a las ventajas que ofrecen, como son el cuasi-deslizante o el super-twisting. Con respecto al control de fuerza, se ha diseñado un control de admitancia compuesto por un bucle exterior que genera referencias de posición y velocidad regulables en función del grado de asistencia deseado y de la intención de movimiento por parte del usuario, y un bucle interior, cuya función es integrar uno de los controladores de posición para que el exoesqueleto siga correctamente las referencias establecidas. Además, se han obtenido distintos modelos del sistema formado por el exoesqueleto, variando diversos factores en función de su relevancia dentro del mismo, con el objetivo de realizar las simulaciones de los distintos controladores planteados, tanto de posición como de fuerza y ajustando de esta forma los parámetros de cada uno de estos. Para terminar, se han realizado pruebas experimentales sobre cinco sujetos, implementando sobre el sistema físico los controladores desarrollados en simulación. Se han obtenido resultados óptimos, evaluando la eficacia de los controladores en el sistema real en función de la robustez y la respuesta de cada uno de estos

Hybrid Exoskeleton for Upper Limb Rehabilitation

[Abstract] The last decades have witnessed a rapid and vast development of robots for physical rehabilitation that allow efficient planning of the rehabilitation process in terms of cost, duration of sessions and availability of the therapist. This project aims to qualitatively evaluate an exoskeleton for upper body rehabilitation. The device presents an approach to the development of a device with the end-effector anchored to the ground that performs the actuation on an exoskeleton coupled to the body of the subject by cables. Experimentation with patients suffering from the supraspinatus tendon is documented by performing a series of movements dictated by a doctor.[Resumen] Las últimas décadas han sido testigos de un rápido y vasto desarrollo de robots para la rehabilitación física que permiten una planificación eficiente del proceso de rehabilitación en términos de costo, duración de sesiones y disponibilidad del terapeuta. Este proyecto tiene como objetivo evaluar cualitativamente un exoesqueleto para la rehabilitación del tren superior. El dispositivo expone un acercamiento al desarrollo de un dispositivo con el efector final anclado a tierra que realiza la actuación sobre un exoesqueleto acoplado al cuerpo del sujeto mediante cables. Se documenta la experimentación con pacientes que padecen del tendón supraespinoso realizando una serie de movimientos dictados por un médico.Los trabajos de este artículo han sido parcialmente financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación, bajo el proyecto LUXBIT (RTI2018-094346-B-100) y por el Programa Propio de I+D+i de la Universidad Politécnica de Madri

Validation of a Hybrid Exoskeleton for Upper Limb Rehabilitation. A Preliminary Study

Recovery of therapeutic or functional ambulatory capacity in patients with rotator cuff injury is a primary goal of rehabilitation. Wearable powered exoskeletons allow patients to perform repetitive practice with large movements to maximize recovery, even immediately after the acute event. The aim of this paper is to describe the usability, acceptability and acceptance of a hybrid exoskeleton for upper-limb passive rehabilitation using the System Usability Scale (SUS) questionnaire. This equipment, called ExoFlex, is defined as a hybrid exoskeleton since it is made up of rigid and soft components. The exoskeleton mechanical description is presented along with its control system and the way motion is structured in rehabilitation sessions. Seven patients (six women and one man) have participated in the evaluation of this equipment, which are in the range of 50 to 79 years old. Preliminary evidence of the acceptance and usability by both patients and clinicians are very promising, obtaining an average score of 80.71 in the SUS test, as well as good results in a questionnaire that evaluates the clinicians' perceived usability of ExoFlex.This work has been partially supported by the project “LUXBIT: Lightweight Upper limbs eXosuit for BImanual Task Enhancement” under RTI2018-094346-B-I00 grant, funded by the Spanish “Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades” and the “Programa Propio de I+D+i” of the Universidad Politécnica de Madrid. The Authors would like to thank all patient and clinicians that have been participated in the validation test of the exoskeleton. Also, Aldo wants to thank the CONACYT (Mexico) for the full grant to follow the PhD program at the Universidad Politécnica de Madrid with the a CVU number 630799-332912 under the scholarship 472074.Peer reviewe

A Portable Flexible Exoskeleton to Assist Elbow Flexion

[Resumen] Los exoesqueletos son robots que circunscriben la anatomía humana para asistir su locomoción. Entre las distintas categorías, los exoesqueletos flexibles o exotrajes (del término anglosajón exosuit) se caracterizan por su ligereza y bajas restricciones al movimiento. Los exotrajes emplean principalmente elementos flexibles, como tela, por lo que carecen de una estructura rígida autoportante. Por el contrario, estos robots se apoyan en el sistema musculo-esquelético al que transfieren fuerzas asistenciales. Este artículo describe el sistema para flexar el codo del exoesqueleto LUXBIT. El proyecto LUXBIT busca crear un exoesqueleto portable para asistencia de tareas bimanuales. Para ello emplea un sistema textil de agarre y transferencia de fuerzas al usuario basado en un esquema de polea móvil. El uso de métodos de costura ha proporcionado una solución compacta, fácil de mantener y versátil. Este diseño reduce la presión aplicada sobre la piel. Los últimos apartados muestran los resultados de aplicar el sistema en cuatro sujetos.[Abstract] Exoskeletons are robots that surround the human anatomy to assist locomotion. Flexible exoskeletons, so-called exosuits, use soft materials and actuation methods to deliver a lightweight and unobstrusive construction. Their lack of a rigid self-supportive structure requires them to support their functioning on the users’ anatomy. This paper covers the mechanism to flex the elbow used by the flexible exoskeleton LUXBIT. The LUXBIT project aims to attain a flexible portable exoskeleton to assist the arms in bimanual tasks. The exoskeleton has a textile coupling that combines fabrics’ stacking and sewing patterns to transfer mobilising forces to the user. The actuation’s compactness has been achieved by applying tailoring methods. The resulting design is versatile, easy to maintain, and does not apply pressure to the skin constantly. The last sections evaluate the exoskeleton in four healthy subjects.Los trabajos de este artículo han sido parcialmente financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación, bajo el proyecto LUXBIT (RTI2018-094346-BI00

Jornadas Nacionales de Robótica y Bioingeniería 2023: Libro de actas

Las Jornadas de Robótica y Bioingeniería de 2023 tienen lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de la Universidad Politécnica de IVIadrid, entre los días 14 y 16 de junio de 2023. En este evento propiciado por el Comité Español de Automática (CEA) tiene lugar la celebración conjunta de las XII Jornadas Nacionales de Robótica y el XIV Simposio CEA de Bioingeniería. Las Jornadas Nacionales de Robótica es un evento promovido por el Grupo Temático de Robótica (GTRob) de CEA para dar visibilidad y mostrar las actividades desarrolladas en el ámbito de la investigación y transferencia tecnológica en robótica. Asimismo, el propósito de Simposio de Bioingeniería, que cumple ahora su decimocuarta dicción, es el de proporcionar un espacio de encuentro entre investigadores, desabolladores, personal clínico, alumnos, industriales, profesionales en general e incluso usuarios que realicen su actividad en el ámbito de la bioingeniería. Estos eventos se han celebrado de forma conjunta en la anualidad 2023. Esto ha permitido aunar y congregar un elevado número de participantes tanto de la temática robótica como de bioingeniería (investigadores, profesores, desabolladores y profesionales en general), que ha posibilitado establecer puntos de encuentro, sinergias y colaboraciones entre ambos. El programa de las jornadas aúna comunicaciones científicas de los últimos resultados de investigación obtenidos, por los grupos a nivel español más representativos dentro de la temática de robótica y bioingeniería, así como mesas redondas y conferencias en las que se debatirán los temas de mayor interés en la actualidad. En relación con las comunicaciones científicas presentadas al evento, se ha recibido un total de 46 ponencias, lo que sin duda alguna refleja el alto interés de la comunidad científica en las Jornadas de Robótica y Bioingeniería. Estos trabajos serán expuestos y presentados a lo largo de un total de 10 sesiones, distribuidas durante los diferentes días de las Jornadas. Las temáticas de los trabajos cubren los principales retos científicos relacionados con la robótica y la bioingeniería: robótica aérea, submarina, terrestre, percepción del entorno, manipulación, robótica social, robótica médica, teleoperación, procesamiento de señales biológicos, neurorehabilitación etc. Confiamos, y estamos seguros de ello, que el desarrollo de las jornadas sea completamente productivo no solo para los participantes en las Jornadas que podrán establecer nuevos lazos y relaciones fructíferas entre los diferentes grupos, sino también aquellos investigadores que no hayan podido asistir. Este documento que integra y recoge todas las comunicaciones científicas permitirá un análisis más detallado de cada una de las mismas

Outcomes from elective colorectal cancer surgery during the SARS‐CoV‐2 pandemic

Aim This study aimed to describe the change in surgical practice and the impact of SARS-CoV-2 on mortality after surgical resection of colorectal cancer during the initial phases of the SARS-CoV-2 pandemic. Method This was an international cohort study of patients undergoing elective resection of colon or rectal cancer without preoperative suspicion of SARS-CoV-2. Centres entered data from their first recorded case of COVID-19 until 19 April 2020. The primary outcome was 30-day mortality. Secondary outcomes included anastomotic leak, postoperative SARS-CoV-2 and a comparison with prepandemic European Society of Coloproctology cohort data. Results From 2073 patients in 40 countries, 1.3% (27/2073) had a defunctioning stoma and 3.0% (63/2073) had an end stoma instead of an anastomosis only. Thirty-day mortality was 1.8% (38/2073), the incidence of postoperative SARS-CoV-2 was 3.8% (78/2073) and the anastomotic leak rate was 4.9% (86/1738). Mortality was lowest in patients without a leak or SARS-CoV-2 (14/1601, 0.9%) and highest in patients with both a leak and SARS-CoV-2 (5/13, 38.5%). Mortality was independently associated with anastomotic leak (adjusted odds ratio 6.01, 95% confidence interval 2.58–14.06), postoperative SARS-CoV-2 (16.90, 7.86–36.38), male sex (2.46, 1.01–5.93), age >70 years (2.87, 1.32–6.20) and advanced cancer stage (3.43, 1.16–10.21). Compared with prepandemic data, there were fewer anastomotic leaks (4.9% versus 7.7%) and an overall shorter length of stay (6 versus 7 days) but higher mortality (1.7% versus 1.1%). Conclusion Surgeons need to further mitigate against both SARS-CoV-2 and anastomotic leak when offering surgery during current and future COVID-19 waves based on patient, operative and organizational risks

The impact of surgical delay on resectability of colorectal cancer: An international prospective cohort study

AimThe SARS-CoV-2 pandemic has provided a unique opportunity to explore the impact of surgical delays on cancer resectability. This study aimed to compare resectability for colorectal cancer patients undergoing delayed versus non-delayed surgery.MethodsThis was an international prospective cohort study of consecutive colorectal cancer patients with a decision for curative surgery (January-April 2020). Surgical delay was defined as an operation taking place more than 4 weeks after treatment decision, in a patient who did not receive neoadjuvant therapy. A subgroup analysis explored the effects of delay in elective patients only. The impact of longer delays was explored in a sensitivity analysis. The primary outcome was complete resection, defined as curative resection with an R0 margin.ResultsOverall, 5453 patients from 304 hospitals in 47 countries were included, of whom 6.6% (358/5453) did not receive their planned operation. Of the 4304 operated patients without neoadjuvant therapy, 40.5% (1744/4304) were delayed beyond 4 weeks. Delayed patients were more likely to be older, men, more comorbid, have higher body mass index and have rectal cancer and early stage disease. Delayed patients had higher unadjusted rates of complete resection (93.7% vs. 91.9%, P = 0.032) and lower rates of emergency surgery (4.5% vs. 22.5%, P ConclusionOne in 15 colorectal cancer patients did not receive their planned operation during the first wave of COVID-19. Surgical delay did not appear to compromise resectability, raising the hypothesis that any reduction in long-term survival attributable to delays is likely to be due to micro-metastatic disease

Delaying surgery for patients with a previous SARS-CoV-2 infection

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