Un paciente con Lesión Cerebral Traumática (TBI, por sus siglas en inglés) camina a través de un escenario de realidad virtual. Foto: Fuerza Aérea de los Estados Unidos

Revisamos la evolución de la realidad virtual y las oportunidades que esta ofrece ante problemas motrices y neurológicos

En agosto del 2016, una publicación de Scientific Reports dio cuenta de un hecho de matices bíblicos: después de pasar 13 años paralítica del cuello hacia abajo, una mujer de 32 años consiguió mover sus piernas voluntariamente. Pudo hacerlo luego de un tratamiento novedoso que duró solo trece meses. Ella fue una de 4 pacientes parapléjicos que saltaban a una nueva era, empleando gafas inmersivas, gorras de electrodos no invasivos y avatares de realidad virtual (RV). El hecho fue un hito, tomando en cuenta que hasta entonces, las opciones de recuperación de los parapléjicos eran consideradas nulas.

 

Como lo demuestra el caso anterior, hoy la RV está rompiendo con los esquemas de la rehabilitación física convencional. Aunque hasta llegar a este punto, ha tenido una vertiginosa historia. Para su mejor comprensión, MedHub Andino ha preparado un especial incluyendo conceptos, historia y casos emblemáticos en los que la citada tecnología cambió la vida de pacientes con graves deficiencias motrices y neurológicas.

 

Conceptos

Se dice que la realidad virtual (RV) es un avance reciente, pero pocos saben que Ivan Sutherland, el ‘padre de la computación gráfica’ ya la había imaginado en los sesenta. En aquel entonces, el ingeniero estadounidense definió a la RV como “una ventana a través de la cual un usuario percibe el mundo virtual como si fuese real”. Ya en 1992 Fuchs y Bishop la describieron como “gráficos en tiempo real con modelos 3D combinados con tecnología de visualización que proveen al usuario una inmersión en el mundo ficticio y manipulación directa”. Gigante y Cruz-Neira, en 1993 coincidieron en explicarla como “una experiencia multisensorial e inmersiva dentro de espacios generados por computadoras”.

En resumen, para que exista RV el usuario debe pasar por una inmersión, debe haber un ambiente, y tiene que producirse una interacción con aquel ambiente.

 

De la Espada de Damocles a la modernidad

Revisando la historia de la RV, se podría decir que ya en 1962 el cineasta Morton Heilig se aproximaba al concepto con Sensorama, un simulador inmersivo en 3D que presentaba un paseo en motocicleta por Brooklyn. La experiencia no solo incluía percepciones visuales, sino también auditivas, olfativas y hápticas– y hasta viento artificial.

 

Sensorama, modelo 3D. Captura Skechfab

 

Por aquellas épocas, el célebre Sutherland creó La Espada de Damocles –un dispositivo muy cercano a lo que hoy conocemos como RV, bautizado así por su forma– apuntando a la interactividad gráfica tridimensional. La compañía Philco a su vez, ayudó a mejorarla creando imágenes con seguimiento de la posición y orientación de la cabeza del usuario.

En los setenta llegaron más avances en el concepto. En la Universidad de Carolina del Norte se inventó Grope, un sistema de retroalimentación por fuerza para manipular moléculas, mientras que Myron Krueger creó Videoplace, una realidad artificial en la que unas cámaras capturaban las figuras corporales de los usuarios. Así, más de dos usuarios podían interactuar en un espacio virtual.

En 1982 la fuerza aérea de los EE.UU. desarrolló un simulador de vuelo, el VCASS, en el que los pilotos a través de un casco podían ver la ruta y objetivos; y en el 85 ya estaban en el mercado los DataGlove, los primeros guantes equipados para rastrear los gestos con las manos y transferir la data a las computadoras.

Apareció también Boom (un monitor binocular omniorientativo), compuesto por un dispositivo de visualización estereoscópica proporcionando un entorno virtual amplio y móvil, ofreciendo una imagen más estable que sus predecesores. Y como no podía quedarse atrás, la NASA, desarrolló un Túnel de Viento Virtual para investigar el flujo de aire en aviones o naves espaciales. Posteriormente en 1992, un laboratorio de la Universidad de Illinois creó el entorno CAVE, un sistema inmersivo con proyectores y paredes de habitación.

 

Túnel de Viento Virtual. NASA

 

Más recientemente, los videojuegos han mejorado el desarrollo de los dispositivos RV, sacando a luz modelos como Oculus Rift, HTC Vive, Hololens o PlayStation VR. Estos, a su vez, pueden ser complementados con sistemas de rastreo por cámaras y sensores de movimiento y orientación. La mayoría de ellas, a la luz de la literatura especializada, encuentra oportunidades en servicios terapéuticos y de rehabilitación.

 

Hardware y software

Para comprender la RV, debemos saber que esta consta de hasta tres partes, dependiendo de cuál sea su función.

La primera parte fundamental es el casco, también conocido gafas de realidad virtual. Allí el usuario final podrá sumergirse en la realidad ficticia. Generalmente cuentan con acelerómetros, imagen 3D estereoscópica, y ángulos de visión variables. Entre los disponibles están Oculus Rift, HTC Vive, entre otros.

HTC Vive. Spar3d.com

 

La segunda parte va más allá del mero visionado. Consiste en el mecanismo que capta los movimientos del usuario para poder trasladarlos a la imagen proyectada. Esta función es fundamental para aplicaciones interactivas como videojuegos y rehabilitación. Un modelo bastante conocido es Razer Hydra, aunque existen muchos más en el mercado como los de PlayStation, Xbox, u otras consolas.

Pero también están las cámaras especializadas en la obtención de movimientos corporales como Kinect o Intel RealSense. Sus lentes ultrasensibles captan el esqueleto del usuario de forma inalámbrica y con libertad de movimientos. Adicionalmente, existen dispositivos que emplean sensores colocados a lo largo del cuerpo para detectar con absoluta precisión los movimientos corporales.

La tercera parte es la plataforma en la que desarrollan los escenarios que verá el usuario a través de las gafas. Esta permite a los desarrolladores crear interfaces gráficas para videojuegos y otros usos. Los ingenieros pueden optar por softwares como Unity 3D, Unreal Engine y CryEngine (el primero es open-source, y lo siguientes son pagos).

Todos estos elementos interactúan en la industria con mayor potencial de impacto en el ser humano más allá del entretenimiento: la rehabilitación.

 

Rehabilitación física 4.0

Uno de los campos de la salud donde la RV se muestra más prometedora es en el de la rehabilitación; área dedicada a recuperar la movilidad y la función del cuerpo en pacientes con problemas motores o parálisis.

Fisioterapia

Por ejemplo, en la fisioterapia, que normalmente involucra un proceso largo y repetitivo en el que el paciente realiza el mismo movimiento para volver a entrenar los músculos, la RV puede ayudar recreando estas rutinas en el mundo virtual.

En ese sentido, la empresa SaeboVR es un caso destacado, en tanto que ha obtenido permiso de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA por sus siglas en inglés) para utilizar monitores y guantes con los cuales los pacientes pueden interactuar con los desafíos físicos y cognitivos que encontrarían en su día a día, como hacer las tareas del hogar o ir de compras. El sistema de SaeboVR está diseñado para pacientes con problemas de movimiento en sus miembros superiores, ya que la tecnología permite realizar tareas sencillas que involucran el uso de las extremidades del cuerpo para recoger, mover y manipular objetos virtuales.

Algunas de esas tareas son: ir de compras (sacar los artículos de los estantes, colocarlos en el carrito y cargar el vehículo), guardarlos (llevar los artículos al interior de la casa e ingresarlos en el refrigerador) y prepararlos (ubicar los objetos en los gabinetes y colocarlos en un plato).

 

Cultivar, una de las muchas y diversas tareas del universo SaeboVR. Foto: SaeboVR / YouTube

 

Otro sistema con un enfoque similar al de SaeboVR es MindMotion de la compañía MindMaze. Este emplea la RV para la rehabilitación de pacientes después de accidentes cerebrovasculares graves que ocasionan posteriormente limitaciones en la capacidad motriz.

 

Prototipo del sistema MindMotion. MindMaze 

 

El sistema, que también ha sido autorizado por la FDA, proporciona avatares a los pacientes, con los que se puede mover y manipular objetos virtuales. Estos simples ejercicios activan las partes dañadas de sus cerebros junto a las vías neurales.

Párkinson

Experimentalmente, la RV también ha sido utilizada para ayudar a ralentizar la evolución de la enfermedad de Parkinson. Un equipo de científicos de la Universidad de Utah desarrolló un programa capaz de entrenar a personas padeciendo de este mal para que puedan movilizarse de forma más certera en su entorno y así reducir la posibilidad de sufrir accidentes.

Por 6 semanas, una decena de pacientes tomó sesiones de entrenamiento de media hora, tres veces por semana. Practicaron en lugares cerrados y en una faja caminadora frente a una pantalla gigante. A medida que los usuarios eludían los objetos hostiles, estos aumentaban de tamaño, haciendo más complicada la labor. El resultado no pudo ser mejor: los enfermos mejoraron su capacidad de evitar obstáculos, su equilibrio, y su  capacidad de mover tobillos y caderas.

Síndrome del miembro fantasma

Y en cuanto al doloroso síndrome del miembro fantasma, o la incómoda (y muchas veces dolorosa) sensación de sentir un miembro amputado, un estudio publicado en The Lancet el 2017 mostró resultados felices. Gracias al trabajo de investigadores de la Universidad Tecnológica Chalmers, Suecia, 14 pacientes amputados de brazos pudieron transmitir señales cerebrales hacia brazos en la RV.  Realizar esta actividad redujo el dolor y la frecuencia del mismo en los individuos.

 

Paciente viéndose a sí misma en una pantalla con un brazo virtual superpuesto, que está controlado por señales musculares de su muñón. Ortiz-Catalan et al., The Lancet, 2016

 

Paraplejía

Ese mismo año, el equipo del reconocido científico brasileño Miguel Nicolelis dio a conocer cómo ayudó a cuatro de ocho personas con paraplejía a sentir nuevamente sus piernas (uno de los casos es el que da inicio a este artículo). Durante meses, y por dos horas a la semana, los pacientes entrenaron con gorras de 11 electrodos y un personaje en la RV, logrando reinsertar la idea de sus extremidades inferiores en sus cerebros. Cuatro de ellos experimentaron sensaciones y control muscular en sus piernas tan fuertes que su diagnosis fue cambiada de parálisis completa a parálisis parcial.

 

Resumen gráfico de la rehabilitación de parapléjicos con RV. Scientific Reports, 2016

 

La RV en la salud es aún más amplia

En América Latina y el resto del mundo, “la RV es usada para transtornos de ansiedad, fobias, adicciones, estrés postraumático, TOCs, demencias, entre otros”, complementa a este medio Lina Zapata, médico psiquiatra de la Universidad del Valle, Colombia, especialista en terapias con RV. En su consultorio, entrena a pacientes enfrentándolos a situaciones virtuales que en la realidad los pondría ansiosos.

En esa misma línea, la startup peruana FeelsGood emplea la RV para que pacientes con cáncer puedan reducir el stress al momento de recibir las quimioterapias. “Sacamos a los pacientes a campos, bosques o cabañas para que los pacientes puedan distraerse y sentir que no pasa el tiempo”, explicó a este medio Luis Rodriguez, CEO de la joven empresa.

Todo esto, sin mencionar las cirugías remotas o el tratamiento de personas con autismo.

¿Qué otros usos para la salud podrá tener la RV en el futuro? Eso lo determinará la creatividad de los investigadores y especialmente, la de los propios profesionales de la salud.

Esta noticia ha sido publicada originalmente en MedHub.

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