Estudia IPN evolución motora computarizada en pacientes con Parkinson

México.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) señala que existe un incremento acelerado de la discapacidad y las defunciones debidas a la enfermedad de Parkinson a nivel mundial; su diagnóstico clínico realizado por trabajadores de la salud no especializados capacitados y las instrucciones terapéuticas simplificadas ofrecen una mejor gestión en la atención primaria.

Destaca que el medicamento más eficaz para mejorar los síntomas y la calidad de vida no es accesible o no está disponible en todos los lugares, especialmente en los países de ingreso bajo y medio.

La OMS describe que la rehabilitación puede ayudar a mejorar el funcionamiento y la calidad de vida de las personas y que es una afección cerebral que causa trastornos del movimiento, mentales y del sueño, dolor y otros problemas de salud, los cuales empeoran con el tiempo.

La enfermedad es común que afecte a adultos mayores, pero también puede presentarse en los más jóvenes, afecta a más hombres que mujeres. La prevalencia del Parkinson se ha duplicado en los últimos 25 años. El riesgo de padecerla es mayor en las personas con antecedentes familiares de dicha patología, pero la exposición a la contaminación atmosférica, los plaguicidas y los disolventes puede aumentar el riesgo.

El Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrolla una investigación científica para la evaluación y evolución motora computarizada de pacientes con Parkinson. El proyecto se realiza con la participación de investigadores del Centro de Investigación en Computación (CIC), la Escuela Nacional de Medicina y Homeopatía (ENMyH) y la Universidad de Michigan en Estados Unidos.

Este proyecto científico realiza mediciones biomecánicas a través de sensores inerciales conectados por Bluetooth a computadores portátiles que se desarrollaron en la Asociación Mexicana de Parkinson, A.C. (AMPAC), en la ENMyH, en un consultorio privado, en los domicilios de pacientes que residen en el extranjero y en el CIC.

Se evaluaron sujetos de control, los cuales son colaboradores que no padecen la enfermedad u otros padecimientos que pudieran afectar su biomecánica y con rango de edades similares a los pacientes con Parkinson. La investigación fue financiada por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt) y el IPN. Los programas de cómputo desarrollados constituyen sistemas expertos de ayuda a los médicos y los dispositivos de medición son utilizables en ambientes clínicos diversos que incluyen aquellos con recursos limitados, con la finalidad de tener un mayor acceso de la población.

ESPERANZA PARKINSON

Las mediciones iniciaron en 2016 por investigadores, estudiantes de maestría, doctorado y posdoctorado en ciencias de la computación, y de la especialidad médica en acupuntura. El doctor Luis Pastor Sánchez Fernández del CIC, director del proyecto, y el doctor en Medicina Juan Manuel Martínez Hernández de la ENMyH realizaron una colaboración interdisciplinaria exitosa.

Se evaluaron 60 pacientes con Parkinson en diferentes etapas de la enfermedad y 20 sujetos de control, mediante 400 sesiones de medición para ocho ejercicios bilaterales (800 mediciones en total), establecidos en la escala de la “International Parkinson and Movement Disorder Society” (MDS-UPDRS, por sus siglas en inglés).

La evaluación motora considera los temblores en reposo, posturales, reemergentes y cinéticos, y otros signos biomecánicos como la rigidez en las extremidades superiores e inferiores, la estabilidad postural, la marcha, el giro y dificultades para levantarse de una silla. Estas evaluaciones son recomendadas por especialistas médicos y la Escala de Evaluación Unificada de la Enfermedad de Parkinson.

Cada sesión de medición computarizada requiere 30 minutos y se repite cada tres o seis meses. Se utilizan seis Unidades de Medición Inercial (IMU, por sus siglas en inglés), ensambladas en el Centro de Investigación en Computación.

Algunos retos adicionales han sido obtener evaluaciones cuantitativas y relacionarlas con la etapa de la enfermedad, las dosis de medicamentos y los horarios en que los pacientes los reciben, así como establecer los efectos de otros tratamientos para mejorar el estado general del paciente.

CASOS EN MÉXICO

De acuerdo con cifras del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía “Manuel Velasco Juárez” revelan que el Parkinson ocupa el tercer lugar en frecuencia dentro de las enfermedades neurológicas. Se considera que se presenta de 150 a 200 casos por cada 100 mil habitantes por año en diversas partes del mundo. En México, 50 de cada 100 mil habitantes pueden padecerla.

Los sistemas desarrollados con el proyecto son utilizables para evaluar cuantitativa y cualitativamente el desempeño motor en ambientes clínicos. Se pueden integrar y utilizar los dispositivos de medición y el software programado en el CIC.

Otros sistemas similares o específicos se pueden utilizar en ambientes clínicos especializados, cuando se aplican tratamientos como la estimulación cerebral profunda y la estimulación cerebral no invasiva. La colaboración entre las ciencias de la computación y los especialistas médicos permitió nuevos aportes al conocimiento interdisciplinario mediante nueve artículos arbitrados publicados en revistas científicas internacionales, los cuales están disponibles en las bases de datos de las editoras correspondientes.

EL TEMBLOR DE TU MANO

El temblor es el trastorno motor inicial más frecuente asociado al Parkinson. Los temblores en reposo pueden aparecer en cualquier momento durante todo el examen cuando algunas partes del cuerpo están en movimiento, pero otras están en reposo. Uno de los signos más característicos del Parkinson es el temblor de las manos e incluye el temblor de reposo, postural y reemergente. En este trabajo, con base en la MDS-UPDRS, el paciente estira los brazos hacia delante con las palmas de las manos hacia abajo, la muñeca recta y los dedos separados y se miden las señales de los sensores durante 10 segundos.

Para evaluar el temblor cinético o de acción de las manos, el paciente está con los brazos estirados y debe tocarse tres veces la punta de la nariz con un dedo, para llegar lo más lejos como sea posible para tocar el dedo del examinador; esta maniobra dedo-nariz debe realizarse de forma lenta para no ocultar ningún temblor. La exploración se realiza para ambos brazos, es decir, bilateral.

SENSORES INERCIALES

Los sensores inerciales envían las señales a una computadora, en la cual se realizará todo el procesamiento mediante sistemas inteligentes basados en el conocimiento experto de especialistas médicos y de las ciencias de la computación.

Para evaluar la rigidez se ha medido la agilidad de las piernas, el golpeteo de los dedos de los pies y los movimientos de pronación-supinación de las manos. Se crearon dos modelos computacionales; uno para evaluar el giro de los pacientes cuando caminan hasta 10 metros y realizan un giro de 180 grados al final de la trayectoria, y otro para cuantificar la agilidad de las piernas.

En el ejercicio del giro se cuantifica el número de pasos y la dubitación (duda, perplejidad o falta de confianza), interrupción de los pasos y su duración, así como su congelamiento. Para la agilidad de las piernas se obtienen indicadores que representan el ritmo regular del movimiento, las interrupciones o titubeos, el enlentecimiento, la amplitud y velocidad del movimiento y sus tendencias durante el ejercicio.

Sobre la pronación-supinación de las manos se publicaron tres artículos científicos; dos están basados en sistemas de inferencia difusa con modelos analíticos jerárquicos, y el otro utiliza aprendizaje de máquina e indicadores en el espacio latente. Se utilizan características relacionadas con la amplitud del movimiento y su velocidad, y las anomalías durante la secuencia del movimiento.

ALERTA

La marcha de los pacientes se evaluó mediante modelos de inferencia difusa. Los indicadores utilizados son la amplitud y velocidad media de las zancadas y sus respectivas variaciones, así como su correlación con sujetos de control que no padecen la enfermedad, la altura media de elevación de los pies y el balanceo de los brazos.

Todavía se pueden incorporar nuevos estudiantes e investigadores al análisis del extenso repositorio de señales y videos de las exploraciones motoras realizadas a los pacientes y sujetos de control. Se desea incrementar la colaboración con especialistas médicos en neurología. La colaboración interdisciplinaria e interinstitucional ha propiciado resultados robustos y facilita su utilización en diversos sectores de la vida social.

Se reconoce la valiosa y altruista participación de los pacientes y personas de control que apoyaron la investigación, que ayudará a las generaciones presentes y futuras que padecen o puedan padecer esta enfermedad. La empatía investigadores-pacientes se puso de manifiesto en todas las sesiones de medición.

Agradecimientos especiales para la Asociación Mexicana de Parkinson A.C.; su presidenta Margarita Vallejo González brindó un amplio respaldo y coordinó las mediciones de los pacientes en sus instalaciones. A la Universidad de Michigan en Estados Unidos, en la cual un alumno de doctorado y una alumna de maestría en ciencias de la computación realizaron estancias de investigación, una estancia posdoctoral de dos años con el apoyo económico del Conahcyt, el soporte financiero y académico del IPN, el cual fue esencial para el desarrollo del proyecto.

La evaluación completa de la marcha se encuentra en arbitraje internacional para su posible publicación en una revista científica de alto factor de impacto. Las restantes nueve publicaciones científicas están disponibles para los interesados.

Ha sido un trabajo de investigación de varios años, interdisciplinario, con la participación de instituciones científicas y médicas, lo cual ayuda a su aplicación para la solución de problemas nacionales y de cuidado de la salud de la población, así como sus respectivos aportes al conocimiento científico.

Un número importante de estudiantes de maestría, doctorado y posdoctorado en ciencias de la computación participaron y se graduaron con reconocimientos. Asimismo, de la especialidad en acupuntura humana, todos mostraron un enorme entusiasmo y compromiso con el proyecto.