Nombre: "A Low Power Wireless Load Monitoring System for the Treatment of Scoliosis."
La cantidad de soporte y actividad correctiva depende de la ubicación, magnitud y dirección de las presiones ejercidas en las zonas afectadas (teoría de los 3 puntos de presión) [1].
Cote et. al. [2] usaron sensores resistivos de presión y se pudo concluir que los corsés de Boston no ejercen una distribución uniforme de presión, a pesar de que el paradigma de su diseño sea uno de tipo simétrico [3].
Se recomienda para pacientes con escoliosis idiopática.
Requerimientos del dispositivo:
Pese menos de 0.1 kg.
Pequeño y recargable con batería.
Suficiente memoria de almacenamiento para la transmisión de Data.
128 kB por cada dos semanas de seguimiento (ya que la data es almacenada en el dispositivo).
Se busca que...
La solución sea capaz de dar feedback sobre cómo el paciente se está colocando el corsé, a fin de que puedo mejorar la efectividad este.
Que sea capaz de generar información valiosa para el análisis de la progresión del tratamiento, es decir, promedio de fuerzas aplicadas, tiempo de uso, etc.
Contexto de uso:
Una microcomputadora dependiente de batería fue desarrollada para monitorear las cargas ejercidas por los corsés usados en niños con deformidades espinales [1].
El dispositivo mide y registra el perfil temporal de las fuerzas aplicadas en las force pads o almohadillas de fuerza puestas en el corsé [1].
El dispositivo recolecta data de manera remota respecto a las presiones obtenidas cuando el corsé es usado. Presiones cerca a 0 significa que el corsé no es usado, menos de la recomendación (distribución de fuerzas por el especialista) significa que no se están aplicando las fuerzas correctamente y cercanas o iguales a las establecidas significa que se se está usando correctamente [1].
El sistema es capaz de proporcionar retroalimentación a través de LEDS.
Fluxograma de solución. Tomado de: [1] E. Lou, J. Raso, D. Hill and N. G. Durdle, "A low power wireless load monitoring system for the treatment of scoliosis"
Nombre: "A wearable computer for physiotherapeutic scoliosis treatment"
Sistema de monitorización de postura para el tratamiento de escoliosis idiopática usando tecnología electromagnética y de acelerometría. El sistema es llevado a cabo por el paciente y brinda retroalimentación de la postura durante las actividades diarias [4].
Los corsés presentan características activas y pasivas, donde las activas son consideradas como las más importantes [4]. Las características activas se refieren al tratamiento donde el paciente es el que ejerce la fuerza (movimiento) para hacer una reacción en el corsé (corregir la deformidad).
Se busca que...
Sugiere que puede ser una alternativa a los tratamientos de corsé a través del sistema de monitoreo.
Las personas o los doctores pueden descargar la data obtenida para la interpretación del progreso de los pacientes.
Contexto de uso:
Se hace uso de receptores de señal unidos al CPU por medio de un cable, el cual da indicios de la postura del paciente a través de la medición de las distancias obtenidas respecto del transmisor calculadas a través de acelerómetros. Los acelerómetros hacen uso de cálculos de los ciclos de respuesta y sus señales son interpretadas para obtener una variación en la distancia relativa respecto a la posición de inicio parado normal.
Esquema del prototipo de solución. [4] Tomado de: M. Bazzarelli, N. G. Durdle, E. Lou and V. J. Raso, "A wearable computer for physiotherapeutic scoliosis treatment,"
Nombre: "An intelligent active brace system for the treatment of scoliosis "
Se describe un sistema activo de control de la presión en la interfaz entre el cuerpo y el corsé. El sistema consta de un transductor de fuerza y un componente de retroalimentación de fuerza [5]
La solución se sustenta en que el tiempo de uso del corsé ayuda a mejores resultados a largo plazo [5j]. Esta información se puede corroborar a través de la revisión sistemática presentada por André Ivaniski Mello y colaboradores [6] en el cuál, comparando distintos tipos de estudios de caso clínico donde se hace el seguimiento de los mejores resultados por tratamiento no invasivo para escoliosis idiopática, se encontró que el tratamiento ortopédico a largo plazo y continuo junto con actividades de fisioterapia son capaces de tener la mayor magnitud de mejora medida en reducción del ángulo de Cobb.
Se señala que el crecimiento natural así como el desgaste del mismo corsé puede resultar en la pérdida de beneficios del corsé.
Se busca que...
Lo que se busca es incrementar el tiempo de uso del mismo a través de hacerlo más cómodo para maximizar los resultados que se puedan obtener.
Mantener las cargas constantes en la almohadilla de presión impuestas en el tronco del corsé.
Contexto de uso:
Se usa una microcomputadora para hacer el monitoreo y un transductor de fuerza.
La adquisición de la data se hace a través de de un microcontrolador, que posee una memoria que almacena la data a través del periodo de estudio [5].
Posee un par de leds, rojo o verde que proveen retroalimentación de lo que tan ajustado está poniéndose el corsé.
Se incluye un inflador de aire, una bomba electrónica y dos válvulas electrónicas. El inflador de aire es un brazalete de control de presión neonatal desechable. La bomba electrónica es una micro bomba de aire que puede proveer presión hasta 51 kilo Pascales que es equivalente a 380 mmHg, mientras que la fuerza aplicada en las almohadillas de los corsés son de aproximadamente 8 kPa. La válvula de aire es una válvula en miniatura que puede sostener hasta 4 Kpa de presión [5].
Cuando el promedio de las muestras de fuerza recogidas por el sensor, son menores que el rango seleccionado por 15 minutos, la bomba de aire y la válvula se encenderá por 1 segundo, luego se analizarán las muestras obtenidas, si la fuerza sigue estando fuera del rango de valores establecido entonces se encenderá nuevamente, por el contrario, si el promedio de las fuerzas es mayor a la indicada, el sistema libera presión ajustando la fuerza en esa zona, por medio segundo, siempre para la toma de la muestra se tomaron 15 muestras [5].
Prototipo de solución. Tomado de: [5] E. Lou, S. Venkateswaran, D. L. Hill, J. V. Raso and A. Donauer, "An intelligent active brace system for the treatment of scoliosis,"
Nombre: "Design and implementation of regulated-pressure brace with on-board control and monitoring abilities for the treatment of scoliosis "
Se desarrolló una faja ajustable por presión para aplicar una fuerza del mismo valor y uniformemente a lo largo del cuerpo.
Se busca que...
Mantener una distribución de fuerzas eficaz y constante al rededor del área donde se encuentre la deformidad, preserva el paradigma de los 3 puntos de presión.
Nota:
Es importante señalar que en todas las soluciones basadas en control de presión encontradas, lo que se busca es una manera de preservar y mejorar la eficiencia de las presiones ejercidas por el corsé, cada una hace uso de sensores que permitirán la toma de data y respuesta a la misma a través de un "corsé inteligente"; sin embargo, todas se basan en la predispuesta existencia de un corsé.
Contexto de uso:
Una bomba de diafragma de 6 V capaz de generar hasta 50 kPa. Una válvula solenoide clasificado para 43 kPa para inflar y desinflar las cámaras de aire que consiste en brazaletes de presión sanguínea neonatal [7].
Un sensor analógico de presión es usado para mantener la presión en la bolsa de aire y la información se dirige al microcontrolador para su procesamiento [7].
El voltaje usado para este sistema fue de 0 a 4.5V.
El funcionamiento es el mismo, presión controlada por regiones con escalas de presión designadas que tienen que cumplirse y que se ajustan dependiendo de la variación en esa región.
Se dispone de un KeyPad que le permite seleccionar una presión adecuada para el dispositivo en las regiones.
Prototipo de solución. Tomado de: S. Bansode, T. Shinde, M. Nimmagadda, S. Garapati and I. Abdel-Qader, "Design and implementation of regulated-pressure brace with on-board control and monitoring abilities for the treatment of scoliosis"
Prototipo de solución. Tomado de: J. -H. Park, P. R. Stegall, D. P. Roye and S. K. Agrawal, "Robotic Spine Exoskeleton (RoSE): Characterizing the 3-D Stiffness of the Human Torso in the Treatment of Spine Deformity,"
Es un exoesqueleto robótico que mide y modula la posición y las fuerzas en los seis grados de libertad en regiones específicas del torso. Es el primer dispositivo ortopédico dinámico que mide la rigidez 3D del torso humano y consta de tres anillos diseñados para encajar en las regiones pélvica, toracolumbar y toráxica. A diferencia de otros aparatos ortopédicos, al ser dinámico permite el movimiento normal del cuerpo.[8]
El diseño del sistema puede aplicar fuerzas correctivas en direcciones específicas sin restringir el movimiento libre en otras direcciones. [8]
Modula y registra las fuerzas aplicadas en los puntos de presión en medida del tiempo y el movimiento del torso.[8]
Recopila datos en vivo de la rigidez de la columna (pacientes con curvaturas anormales de la columna tienen características de rigidez que son diferentes de aquellos con una columna normal).[8]
Prototipo de solución. Tomado de: J. -H. Park, P. R. Stegall, D. P. Roye and S. K. Agrawal, "Robotic Spine Exoskeleton (RoSE): Characterizing the 3-D Stiffness of the Human Torso in the Treatment of Spine Deformity,"
[1] E. Lou, J. Raso, D. Hill and N. G. Durdle, "A low power wireless load monitoring system for the treatment of scoliosis" in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 51, no. 5, pp. 908-911, Oct. 2002, doi: 10.1109/TIM.2002.807792.
[2] Chung, Chloe Ly , "Scoliosis Analog Model for the Evaluation of Bracing Technology" (2015). Theses and Dissertations (ETD). Paper 445. http://dx.doi.org/10.21007/etd.cghs.2015.0430.
[3] B. Cote, J. Dansereau, H. Labelle, and S. Reinecke, “A method for the measurement of the boston brace biomechanical action on scoliotic deformities,” in Proc. Int. Symp. 3-D Scoliotic Deformities, Montreal, QC, Canada, June 27–30, 1992, pp. 81–88.
[4] M. Bazzarelli, N. G. Durdle, E. Lou and V. J. Raso, "A wearable computer for physiotherapeutic scoliosis treatment," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 52, no. 1, pp. 126-129, Feb. 2003, doi: 10.1109/TIM.2003.809485.
[5] E. Lou, S. Venkateswaran, D. L. Hill, J. V. Raso and A. Donauer, "An intelligent active brace system for the treatment of scoliosis," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 53, no. 4, pp. 1146-1151, Aug. 2004, doi: 10.1109/TIM.2004.831458.
[6] André Ivaniski Mello[a], Ana Carolina Kanitz[b] , Flávia Gomes Martinez[a]*, Non-invasive interventions in idiopathic scoliosis: a systematic review, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil [b] Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia, MG, Brazil, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/1980-5918.030.S01.AR02
[7] S. Bansode, T. Shinde, M. Nimmagadda, S. Garapati and I. Abdel-Qader, "Design and implementation of regulated-pressure brace with on-board control and monitoring abilities for the treatment of scoliosis," 2017 Second International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT), 2017, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICECCT.2017.8117983.
[8] J. -H. Park, P. R. Stegall, D. P. Roye and S. K. Agrawal, "Robotic Spine Exoskeleton (RoSE): Characterizing the 3-D Stiffness of the Human Torso in the Treatment of Spine Deformity," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 26, no. 5, pp. 1026-1035, May 2018, doi: 10.1109/TNSRE.2018.2821652.