Exoesqueletos de Rehabilitación: una Revisión Sistemática de Literatura

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17488/RMIB.45.2.5

Palabras clave:

análisis, diagnóstico, exoesqueletos, movilidad, rehabilitación

Resumen

La acelerada evolución de la tecnología en la última década, ha permitido grandes avances en campos de la ciencia como la medicina, la robótica, la biónica y la rehabilitación al integrar conocimientos y técnicas de estas áreas.

Los exoesqueletos de rehabilitación constituyen ejemplos de integración multidisciplinaria en el desarrollo de herramientas de intervención fisioterapéutica que han demostrado tener resultados significativos en pacientes con enfermedades neurológicas.

Esta revisión bibliográfica sistemática, presenta los avances, desarrollos y características de estos dispositivos y su situación actual, específicamente aquellos que presentan mayor impacto en su co-citación y co-ocurrencia para que los trabajos integrados a la investigación sean verificables y confiables. Esto mediante la implementación de una metodología para la elaboración del estado del arte del tema de exoesqueletos de rehabilitación, basado en la implementación de bases de datos científicas, herramientas bibliometricas digitales sistematizadas y su integración sistémica.

La literatura científica sobre los exoesqueletos de rehabilitación fue recopilada de trabajos publicados entre enero de 2014 al 30 de noviembre de 2023, los cuales fueron recuperados de la Web of Science. Como primera etapa se definen los criterios de inclusión y exclusión para limitar la búsqueda dentro de la base de datos científica, como segunda etapa el procesamiento de la información y los trabajos obtenidos para procesarlos mediante la implementación del software CiteSpace, como resultado de esta etapa se obtuvo el análisis de co-ocurrencia, se generó una red gráfica y un análisis de co-citación; Posteriormente con los datos obtenidos de las etapas anteriores se implementó el método PRISMA. Como tercera etapa se presentan los resultados obtenidos de las 1511 publicaciones y 108,512 citas de referencia que tratan sobre exoesqueletos de rehabilitación. Se presenta una discusión sobre las principales características, avances, limitaciones, desafíos y tendencias que presentan estos dispositivos en la actualidad.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

C. J. Yang, J. F. Zhang, Y. Chen, Y. M. Dong, and Y. Zhang, “A review of exoskeleton-type systems and their key technologies,” Proc. Inst. Mech. Eng. C: J. Mech. Eng. Sci., vol. 222, no. 8. pp. 1599–1612, Ago. 2008, doi: https://doi.org/10.1243/09544062JMES936

A. Rivera, “Tratamiento de rehabilitación en enfermedades neuromusculares,” LUXMED, vol. 18, no. 52, 2023, doi: https://doi.org/10.33064/52lm20233603

C. Camilo Rodríguez-Beltrán y D. Andrés Benavides-Cárdenas “Utility and benefits of different exoskeletons for strokes diseases,” Vis. Electron., vol. 16, no. 1, 2022. [En línea]. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/18684

N. Robinson, R. Mane, T. Chouhan y C. Guan, “Emerging trends in BCI-robotics for motor control and rehabilitation,” Curr. Opin. Biomed. Eng., vol. 20. art. no. 100354, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.cobme.2021.100354

B. R. Fick, J. B. Makinson, Hardiman I Prototype for Machine Augmentation of Human Strength and Endurance. USA: General Electrico Co Schenectady NY Specialty Materials Handling Products Operation, 1971.

E. Swinnen, S. Duerinck, J. P. Baeyens, R. Meeusen y E. Kerckhofs, “Effectiveness of robot-assisted gait training in persons with spinal cord injury: A systematic review,” J. Rehabil. Med., vol. 42, no. 6. pp. 520–526, 2010, doi: https://doi.org/10.2340/16501977-0538

A. Rodríguez-Fernández, J. Lobo-Prat y J. M. Font-Llagunes, “Systematic review on wearable lower-limb exoskeletons for gait training in neuromuscular impairments,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 18, no. 1, art. no. 22, 2021. doi: https://doi.org/10.1186/s12984-021-00815-5

L. Zhang, F. Lin, L. Sun, y C. Chen, “Comparison of Efficacy of Lokomat and Wearable Exoskeleton-Assisted Gait Training in People With Spinal Cord Injury: A Systematic Review and Network Meta-Analysis,” Front. Neurol., vol. 13, art. no. 772660, 2022. doi: https://doi.org/10.3389/fneur.2022.772660

D. Shi, W. Zhang, W. Zhang, y X. Ding, “A Review on Lower Limb Rehabilitation Exoskeleton Robots,” Chin. J. Mech. Eng., vol. 32, no. 1, art. no. 74, 2019, doi: https://doi.org/10.1186/s10033-019-0389-8

B. Kalita, J. Narayan, y S. K. Dwivedy, “Development of Active Lower Limb Robotic-Based Orthosis and Exoskeleton Devices: A Systematic Review,” Int. J. Soc. Robotics, vol. 13, pp. 775–793, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s12369-020-00662-9

M. P. Pantoja-Aguilar y J. R. Salazar Garza-Treviño, “Etapas de la administración: hacia un enfoque sistémico,” Rev. Esc. Adm. Neg., no. 87, pp. 139–154, 2019, doi: https://doi.org/10.21158/01208160.n87.2019.2412

C. Chen y M. Song, “Visualizing a field of research: A methodology of systematic scientometric reviews,” PLoS One, vol. 14, no. 10, art. no. e0223994, 2019, doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223994

Y. Zhang, X. Liu, X. Qiao, y Y. Fan, “Characteristics and Emerging Trends in Research on Rehabilitation Robots from 2001 to 2020: Bibliometric Study,” J. Med. Internet Res., vol. 25, art. no. e42901, 2023, doi: https://doi.org/10.2196/42901

M. J. Page, J. E. McKenzie, P. M. Bossuyt, I. Boutron, et al., “The PRISMA 2020 statement: An updated guideline for reporting systematic reviews,” BMJ, vol. 372, art. no. n71, 2021, doi: https://doi.org/10.1136/bmj.n71

L. G. Fernández Álvarez, S. Núñez Nagy y R. Cano de la Cuerda, “Exoesqueletos portables en personas con lesión medular. Revisión sistemática,” RIECS, vol. 5, no. 1, pp. 86–105, 2020, doi: https://doi.org/10.37536/RIECS.2020.5.1.194

Y. Shi, W. Dong, W. Lin, y Y. Gao, “Soft Wearable Robots: Development Status and Technical Challenges,” Sensors, vol. 22, no. 19, art. no. 7584, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/s22197584

A. C. Picalho, E. Rosangela De Oliveira Lucas, I. S. Amorim, “AtoZ novas práticas em informação e conhecimento Lógica booleana aplicada na construção de expressões de busca Boolean logic applied to the construction of search expressions”, AtoZ, vol. 11, pp. 1-12, 2022. [En línea]. Disponible en: https://revistas.ufpr.br/atoz/article/view/81838/45027

C. Chen, “CiteSpace II: Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature,” J. Am. Soc. Inf. Sci. Tec., vol. 57, no. 3, pp. 359–377, 2006, doi: https://doi.org/10.1002/asi.20317

S. H. Chang, T. Afzal, J. Berliner, G. E. Francisco, “Exoskeleton-assisted gait training to improve gait in individuals with spinal cord injury: A pilot randomized study,” Pilot Feasibility Stud., vol. 4, art. no. 64, 2018, doi: https://doi.org/10.1186/s40814-018-0247-y

A. D. Delgado, M. X. Escalon, T. N. Bryce, W. Weinrauch, S. J. Suarez, A. J. Kozlowski, “Safety and feasibility of exoskeleton-assisted walking during acute/sub-acute SCI in an inpatient rehabilitation facility: A single-group preliminary study,” J. Spinal Cord Med., vol. 43, no. 5, pp. 657–666, 2020, doi: https://doi.org/10.1080/10790268.2019.1671076

A. S. Khan, D. C. Livingstone, C. L. Hurd, J. Duchcherer, et al., “Retraining walking over ground in a powered exoskeleton after spinal cord injury: A prospective cohort study to examine functional gains and neuroplasticity,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 16, no. 1, art. no. 145, 2019, doi: https://doi.org/10.1186/s12984-019-0585-x

P. T. P. Oliver, “Citation Indexing for Studying Science,” Nature, vol. 227, no. 5260, art. no. 870, 1970, doi: https://doi.org/10.1038/227870b0

V. A. Domínguez Ríos y M. Ángel López Santillán, “Teoría General de Sistemas, un enfoque práctico: General Systems Theory, a practical approach,” Tecnociencia Chih., vol. 10, no. 3, pp. 125-132, 2017, doi: https://doi.org/10.54167/tch.v10i3.174.

J. Howick, I. Chalmers, P. Glasziou, T. Greenhalgh, et al., Thornton “Explanation of the 2011 Oxford Centre for Evidence-Based Medicine (OCEBM) Levels of Evidence (Background Document).” Oxford Centre for Evidence-Based Medicine. https://www.cebm.ox.ac.uk/resources/levels-of-evidence/explanation-of-the-2011-ocebm-levels-of-evidence

B. Kim y A. D. Deshpande, “An upper-body rehabilitation exoskeleton Harmony with an anatomical shoulder mechanism: Design, modeling, control, and performance evaluation,” Int. J. Robot. Res., vol. 36, no. 4, pp. 414–435,2017, doi: https://doi.org/10.1177/0278364917706743

D. Huamanchahua, D. Rosales-Gurmendi, Y. Taza-Aquino, D. Valverde-Alania, M. Cama-Iriarte, A. Vargas-Martinez, R. A. Ramirez-Mendoza, “A robotic prosthesis as a functional upper-limb aid: An innovative review,” en 2021 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), Toronto, ON, Canada, 2021, pp. 1-8, doi: https://doi.org/10.1109/IEMTRONICS52119.2021.9422648

T. Bützer, O. Lambercy, J. Arata, R. Gassert, “Fully Wearable Actuated Soft Exoskeleton for Grasping Assistance in Everyday Activities,” Soft Robot., vol. 8, no. 2, pp. 128–143, 2020, doi: https://doi.org/10.1089/soro.2019.0135

E. Trigili, S. Crea, M. Moise, A. Baldoni, et al., “Design and experimental characterization of a shoulder-elbow exoskeleton with compliant joints for post-stroke rehabilitation,” IEEE/ASME Trans. Mech., vol. 24, no. 4, pp. 1485–1496, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TMECH.2019.2907465

H. Liu, J. Tao, P. Lyu, y F. Tian, “Human-robot cooperative control based on sEMG for the upper limb exoskeleton robot,” Rob. Auton. Syst., vol. 125, art. no. 103350, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2019.103350

F. Molteni, G. Gasperini, G. Cannaviello, E. Guanziroli, “Exoskeleton and End-Effector Robots for Upper and Lower Limbs Rehabilitation: Narrative Review,” PM R, vol. 10, no. 9, pp. S174–S188, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.pmrj.2018.06.005

T. Du Plessis, K. Djouani, C. Oosthuizen, “A Review of Active Hand Exoskeletons for Rehabilitation and Assistance,” Robotics, vol. 10, no. 1, art. no. 40, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/robotics10010040

C. Y. Chu y R. M. Patterson, “Soft robotic devices for hand rehabilitation and assistance: A narrative review,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 15, no. 1, art. no. 9, 2018, doi: https://doi.org/10.1186/s12984-018-0350-6

R. S. Calabrò, A. Naro, M. Russo, P. Bramanti, et al., “Shaping neuroplasticity by using powered exoskeletons in patients with stroke: a randomized clinical trial,” J. Neuroeng. Rehabil., vol. 15, no. 1, art. no. 35, 2018, doi: https://doi.org/10.1186/s12984-018-0377-8

T. Chen, R. Casas, P. S. Lum, “An Elbow Exoskeleton for Upper Limb Rehabilitation with Series Elastic Actuator and Cable-Driven Differential,” IEEE Trans. Robot., vol. 35, no. 6, pp. 1464–1474, 2019, doi: https://doi.org/10.1109%2FTRO.2019.2930915

Q. A. Boser, M. R. Dawson, J. S. Schofield, G. Y. Dziwenko, J. S. Hebert, “Defining the design requirements for an assistive powered hand exoskeleton: A pilot explorative interview study and case series,” Prosthet. Orthot. Int., vol. 45, no. 2, pp. 161–169, 2021, doi: https://doi.org/10.1177/0309364620963943

G. Al Rezage, M. O. Tokhi, “Fuzzy PID control of lower limb exoskeleton for elderly mobility,” en 2016 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics (AQTR), Cluj-Napoca, Romania, 2016, pp. 1-6, doi: https://doi.org/10.1109/AQTR.2016.7501310

M. S. Amiri, R. Ramli, y M. F. Ibrahim, “Hybrid design of PID controller for four DoF lower limb exoskeleton,” Appl. Math. Model., vol. 72, pp. 17–27, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.03.002

D. Marconi, A. Baldoni, Z. McKinney, M. Cempini, S. Crea, N. Vitiello, “A novel hand exoskeleton with series elastic actuation for modulated torque transfer,” Mechatronics, vol. 61, pp. 69–82, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2019.06.001

B. A. De la Cruz-Sánchez, M. Arias-Montiel, E. Lugo-González, “Development of Hand Exoskeleton Prototype for Assisted Rehabilitation,” en Mechanism Design for Robotics, A. Gasparetto y M. Ceccarelli, Eds., Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2019, pp. 378–385, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-00365-4_45

E. S. Donkor, “Stroke in the 21st Century: A Snapshot of the Burden, Epidemiology, and Quality of Life,” Stroke Res. Treat., vol. 2018, art. no. 3238165, 2018. doi: https://doi.org/10.1155/2018/3238165

M. H. Rahman, M. J. Rahman, O.L. Cristobal, M. Saad, J.P. Kenné, P.S. Archambault, “Development of a whole arm wearable robotic exoskeleton for rehabilitation and to assist upper limb movements,” Robotica, vol. 33, no. 1, pp. 19–39, 2015, doi: https://doi.org/10.1017/S0263574714000034

F. Aggogeri, T. Mikolajczyk, J. O’Kane, “Robotics for rehabilitation of hand movement in stroke survivors,” Adv. Mech. Eng., vol. 11, no. 4, doi: https://doi.org/10.1177/1687814019841921

E. Ambrosini, J. Zajc, S. Ferrante, G. Ferrigno, et al., “A Hybrid Robotic System for Arm Training of Stroke Survivors: Concept and First Evaluation,” IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 12, pp. 3290-3300, doi: https://doi.org/10.1109/tbme.2019.2900525

H. Al-Fahaam, S. Davis, S. Nefti-Meziani, T. Theodoridis, “Novel soft bending actuator-based power augmentation hand exoskeleton controlled by human intention,” Intell. Serv. Robotics, vol. 11, no. 3, pp. 247–268, 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s11370-018-0250-4

Descargas

Publicado

2024-05-29

Cómo citar

Rivera Robles, J., Bory Reyes, J., Hernández Simón , L. M. ., & Palacios Hernández, J. I. E. (2024). Exoesqueletos de Rehabilitación: una Revisión Sistemática de Literatura. Revista Mexicana De Ingenieria Biomedica, 45(2), 78–99. https://doi.org/10.17488/RMIB.45.2.5

Número

Sección

Artículos de Revisión

Citas Dimensions