El proyecto RESTATE de la UMH avanza en la neurorrehabilitación con un exoesqueleto que se activa de forma consciente y personalizada
La Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) lidera una investigación que busca ayudar a las personas que sufren una lesión en la médula espinal. Este estudio, llamado proyecto RESTATE, está coordinado por el laboratorio Brain-Machine Interface Systems Lab de la UMH. Al frente del equipo de la Universidad se encuentran los principales investigadores del proyecto, el catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática, José María Azorín y el profesor titular de Ingeniería Eléctrica, Mario Ortiz García. El proyecto se centra en los pacientes que tienen una lesión medular incompleta, aunque los investigadores aclaran que la base tecnológica de este sistema multimodal es exportable a otras patologías. El objetivo que persiguen estos científicos es aprovechar y observar las vías nerviosas y conexiones que todavía se conservan después de sufrir la lesión. De esta manera, quieren conseguir que los pacientes recuperen la movilidad de sus miembros inferiores y vuelvan a recuperar la capacidad de marcha natural.
La terapia
Tradicionalmente, la fisioterapia se ha basado en una aproximación llamada «de abajo-arriba». Esto significa que varias personas o unos robots se encargan de mover las piernas del paciente realizando un movimiento repetitivo. Lo que se busca con esto es provocar, de manera indirecta, que el cerebro vuelva a crear las conexiones que se han perdido. El problema de esta terapia es que el paciente se limita a dejar que lo muevan, lo que implica una rehabilitación pasiva donde su cerebro no trabaja de forma consciente con el movimiento.
El sistema RESTATE rompe este esquema clásico al introducir una terapia «de arriba-abajo». Con este sistema, el movimiento del paciente viene dado por su nivel de involucración, es decir, tiene que concentrarse, trabajar a nivel motor y pensar activamente que está realizando un movimiento. Al enfocarse en la acción motora, el sujeto consigue activar la zona asociada de su cerebro. Los ordenadores interpretan esta actividad cerebral del paciente y envían la orden de control al exoesqueleto. De esta manera, cuando el exoesqueleto se mueve, no lo hace de forma preestablecida, sino porque obedece al deseo de la persona.
El exoesqueleto
A diferencia de los equipos de rehabilitación actuales, que suelen utilizar niveles de ayuda fijos o predefinidos que cambian muy poco durante una sesión, RESTATE funciona en lo que los ingenieros llaman «bucle cerrado». Esto significa que el sistema analiza continuamente en tiempo real el estado físico, cognitivo y motor del paciente. Para lograr esta personalización al instante, la plataforma se nutre de un conjunto de sensores no invasivos colocados sobre la piel. Estos sensores miden, a la vez, la actividad eléctrica del cerebro (electroencefalografía), los impulsos nerviosos de la médula espinal (electroespinografía) y el esfuerzo de los músculos (electromiografía), además, vigilan parámetros fisiológicos asociados al esfuerzo general y la fatiga.
Con toda esta información medida al instante, el sistema ajusta la asistencia robótica y la estimulación de manera personalizada para cada paciente. El investigador Mario Ortiz García explica que “si un día el sujeto se ha levantado más distraído o fatigado mentalmente, el sistema se da cuenta y cambia la asistencia de la máquina para promocionar que se concentre e implique activamente en el ejercicio”. Si la monitorización desvela que el cansancio es físico, el dispositivo robótico modifica los niveles de asistencia y regula los niveles de estimulación en la médula o en el músculo de manera proporcional a su estado y necesidades. De este modo, el sistema se adapta al paciente fomentando su implicación tanto física como cognitiva, fomentando el esfuerzo autónomo y un reaprendizaje motor más eficaz.
Una ayuda para el fisioterapeuta y para el ánimo
El proyecto RESTATE se encuentra en su primer año, en plena fase de desarrollo e investigación. Para validar que toda la tecnología funciona de forma correcta en el día a día de una consulta médica, el equipo realiza pruebas de usabilidad y validación tecnológica con pacientes reales. Para ello, han colaborado con centros hospitalarios de gran prestigio neurológico, como el Hospital Los Madroños en Madrid, el Instituto Guttmann en Barcelona y el Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo. Los investigadores de la UMH aclaran que estas herramientas nunca se han diseñado como un sustituto de la terapia médica habitual ni buscan reemplazar el rol del fisioterapeuta. El sistema se plantea como un complemento diseñado para ayudar al profesional sanitario, cuyo rol activo sigue siendo esencial a la hora de guiar al paciente.
Por el lado humano, el proyecto tiene un gran valor e impacto social. Más allá del hecho de ponerse de pie, la tecnología proporciona una mejora en el estado de ánimo de los pacientes. Para una persona que depende a diario de una silla de ruedas, poder verse erguida y sentir que controla el dispositivo robótico con su propia mente le llena de ilusión y motivación. A largo plazo, se espera que la transferencia de estos resultados sirva para reducir los costes económicos de la rehabilitación y mejore la calidad de vida de las personas. Todo ello, en un contexto social donde las patologías de la movilidad causadas por la edad o por accidentes de tráfico van en aumento.
Este trabajo científico ha sido posible gracias al respaldo financiero de diversas instituciones públicas a nivel nacional y europeo. En concreto, el trabajo se ha desarrollado en el marco del proyecto RESTATE de la Universidad Miguel Hernández (UMH) con referencia PID2024-156759OB-C31, financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU) y la Agencia Estatal de Investigación (AEI/10.13039/501100011033). Asimismo, la investigación ha contado con el apoyo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea. El proyecto está coordinado en la UMH por los investigadores principales Dr. Mario Ortiz y Dr. José M. Azorín.
Ortiz, M., & Azorín, J. M. (s. f.). RESTATE: Personalized gait neurorehabilitation approach based on assistance and stimulation proportional to cognitive and motor patient’s state. Brain-Machine Interface Systems Lab, Universidad Miguel Hernández. https://bmi.umh.es/portfolio-item/restate/
¿Cómo miden los impulsos de la médula de forma segura?
Dentro de toda la tecnología del proyecto, una de las partes más complejas y desconocidas ha sido aprender a registrar y capturar de forma limpia los impulsos nerviosos que viajan por la médula espinal, un campo técnico llamado electroespinografía (ESG). Escuchar estas señales es de vital importancia para que los médicos puedan detectar patrones anómalos antes de que ocurran. Sin embargo, al colocar los sensores sobre la piel en el tronco del paciente, las lecturas sufren una leve contaminación provocada por los latidos del corazón. Como la señal del electrocardiograma (ECG) tiene una amplitud más alta, los sutiles impulsos eléctricos medulares quedan tapados y borrados antes de poder analizarlos
Para solucionar este problema técnico de ruido, un equipo del laboratorio ha realizado una investigación. En este estudio, los investigadores evaluaron el rendimiento de siete algoritmos matemáticos avanzados de filtrado utilizando datos reales grabados en personas sanas. Los resultados determinaron que el algoritmo de Sustracción de Plantilla Adaptativa (ATS) es el que ofrece el mejor rendimiento de todos. Este programa informático consigue el mejor equilibrio posible al eliminar el molesto artefacto del corazón sin destruir los componentes de frecuencia críticos de la médula espinal, logrando que el software de RESTATE interprete las señales con total seguridad.
Gracia, D. I., Iáñez, E., Ortiz, M., Azorín, J. M. (2026). Denoising non-invasive electroespinography signals by different cardiac artifact removal algorithms. Biosensors, 16(2), 82. https://doi.org/10.3390/bios16020082
