Nadia Vanessa García Hernández, adscrita al área de robótica y manufactura avanzada del Cinvestav Saltillo, fue elegida como una de las 25 mujeres científicas en áreas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) más destacadas de Latinoamérica en 2022, por la empresa de innovación industrial 3M, gracias a la creación de un sistema portátil de bajo costo para la evaluación y entrenamiento de los músculos respiratorios basado en exergames (videojuegos activos para ejercitarse).
Diseñado en colaboración con médicos, fisioterapeutas y pacientes del Centro de Rehabilitación y Educación Especial (CREE) de Saltillo, el sistema es una herramienta tecnológica lúdica para entrenar los músculos del organismo involucrados en la respiración, con el objetivo de fortalecerlos; opera mediante la interacción con un videojuego configurado con ejercicios adaptados a esa función fisiológica, donde el paciente supera diversos obstáculos al vencer con cierta presión de aire al inhalar por la boca, a través de una boquilla.
Guiado por el exergame y por medio de una válvula, la persona introduce y expulsa el aire; al exhalar el aire fluye de manera natural, pero al inhalar se siente una carga que provoca introducir aire a los pulmones con mayor presión, esto motiva al diafragma (principal elemento relacionado con la inhalación) a trabajar más, entonces cuando se hace con esta tecnología de manera guiada, personalizada y repetitiva se fortalecen sus músculos.
Foto: Nadia Vanessa García Hernández, adscrita al área de robótica y manufactura avanzada del Cinvestav Saltillo.
El proyecto surgió durante la contingencia por covid-19, con el objetivo de ayudar en la recuperación de personas que padecieron la enfermedad y presentaban disnea (sensación de falta de aire); al ver cómo los ejercicios respiratorios con una carga de presión contribuyen a disminuir la disnea, se diseñó un sistema, mediante un videojuego interactivo basado en la medición de la presión del aire que fluye por la boca durante la respiración, con el propósito de verificar si con esa acción se generaba una rehabilitación efectiva.
En el mercado existen dispositivos que permiten realizar este tipo de ejercicios, pero no ofrecen ninguna información que sirva al paciente, médico o fisioterapeuta para realizarlos de forma correcta por falta de una guía y retroalimentación inmediata, además, se deben hacer durante varias semanas, por la mañana y tarde, en lapsos de media hora, por lo cual pueden ser aburridos y las personas no logran terminar el programa de ejercicios, por lo tanto, les es difícil alcanzar una mejoría auténtica.
Por lo tanto, se diseñó el videojuego, con su instrumentación electrónica, capaz de medir en tiempo real la presión del aire del paciente; esa es la variable utilizada para la operación del juego, la persona inhala y exhala para esquivar obstáculos o mover el personaje de acuerdo a su programación; si la presión del aire no es la adecuada, el juego no le permitirá avanzar, al no cumplir con los parámetros establecidos.
“El videojuego tiene codificado el número de repeticiones a realizar, el tiempo y presión del aire requeridos para su realización, el paciente simplemente debe concluir los niveles y puede escoger una lista de retos como: desplazar un barco, volar un ave o mover un personaje; los datos registrados se almacenan para consulta del especialista y verificar la mejora”, expuso Nadia Vanessa García.
Se construyeron cinco equipos con el objetivo de probar la eficacia del sistema y recoger todos los datos: presión del aire, tiempo de duración o la forma de realizar el ejercicio; el sistema se probó hasta lograr una versión completa, después pasó a un estudio clínico, en el cual se les entregaron los dispositivos a 20 personas, de entre 20 y 70 años, para ser usados en casa durante 3 semanas y generar información.
Se verificó que con el sistema el nivel de percepción de disnea disminuye y se fortalecen los músculos del paciente, aumentando hasta 40% su presión máxima de inhalación al usarlo durante tres semanas; además, se generó una mayor motivación para hacer los ejercicios porque resulta divertido y se realizan de manera adecuada, en el tiempo exacto y con la intensidad requerida.
Los videojuegos se instalan en una computadora y se utiliza un dispositivo que contiene toda la electrónica y sirve de interfase con la válvula bucal, así se pueden emprender los ejercicios; su costo es reducido y necesita de una boquilla personal desechable y algunos filtros si se pretende usar por varias personas, además, el sistema es útil para fortalecer los músculos respiratorios en personas con obesidad u otras enfermedades pulmonares crónicas. El siguiente paso es generar una versión para celular.
“Es muy gratificante ser una de las 25 mujeres seleccionadas (entre 860 propuestas dentro de las áreas STEM) por 3M para reconocer el trabajo que realizamos, pero sobre todo es satisfactorio ver cómo un paciente usa esta propuesta tecnológica e incide positivamente en su salud y no solo se queda en una publicación científica o en pruebas experimentales de laboratorio”, aseguró Nadia Vanessa García Hernández.