Elena García Armada

Érase una vez, una niña nacida en Valladolid en 1971. Esta niña, llamada Elena, creció en un entorno científico impulsado por sus padres. Su madre, doctora en Física y profesora de Universidad, y su padre, catedrático de Electromagnetismo, creador de la Escuela de Ingeniería de Telecomunicaciones en Santander, le inculcaron siempre su creatividad, que como ella misma afirma, es la característica esencial y más potente que posee como ingeniera.

Tras doctorarse en robótica, comenzó a diseñar robots orientados a la industria, pero en 2009 conoció a Daniela, una niña que tras un accidente de tráfico quedó con una tetraplejía severa, y esto le hizo dar un giro a su carrera investigadora, centrándose en fabricar dispositivos orientados a mejorar las facultades físicas, contribuir a la rehabilitación y aumentar la movilidad de niños que padecen enfermedades neuromusculares degenerativas.

Ingeniera industrial, doctora en Robótica, investigadora del Centro de Automática y Robótica (CAR) del CSIC y cofundadora de la empresa Marsi Bionics. Elena García Armada es mucho más que un brillante currículo. Su capacidad innovadora le ha llevado a crear ATLAS, el primer exoesqueleto pediátrico del mundo, diseñado para que niños aquejados por graves problemas de movilidad puedan levantarse de su silla de ruedas y caminar.

García, que mostró sus diseños en el congreso mundial de robótica IROS 2018 celebrado recientemente en Madrid, comenta a Sinc que la idea de construir el dispositivo surgió en 2010 como parte de un proyecto del CAR:

"En él desarrollamos un robot biónico para Daniela, una niña que quedó tetrapléjica tras un accidente. Ella fue el origen de toda esta historia. Previamente, tenía intención de trabajar en el campo de exoesqueletos enfocados a incrementar la fuerza de los trabajadores de la industria pesada, pero entonces conocimos a Daniela".

En su primera versión era un armazón de aluminio y titanio de nueve kilos de peso compuesto por cables, motores y varios tipos de sensores (fuerza, presión, temperatura, etc.), que sirven para descifrar las intenciones del portador para asistirle en los movimientos que desee hacer.

El objetivo de que Daniela se levantara y pudiera caminar con ayuda del robot se cumplió. "El avance -agrega- tuvo mucha repercusión y vinieron a vernos médicos y familiares de niños con otro tipo de patologías como la atrofia muscular espinal (AM), una enfermedad degenerativa en la que las complicaciones derivadas de no andar limitan la esperanza de vida de los niños porque causa debilidad muscular progresiva".

Según la experta, esta enfermedad, que en España afecta a uno de cada 10.000 bebés, ocasiona que los músculos estén cada vez más débiles, debido a la muerte de las motoneuronas.

"Los niños con AM tipo 2, que es con los que nosotros hemos trabajado, no llegan a andar nunca y los efectos de esto sobre su salud son drásticos hasta el punto de que se produce una escoliosis tremenda, debido a que los músculos torácicos no se tonifican lo suficiente y no son capaces de sustentar la espalda. Todo ello conduce a una disfunción pulmonar que agrava su estado de salud y condiciona su esperanza de vida".

"Los médicos -prosigue- consideran que el hecho de que estos niños pudieran andar con este tipo de dispositivos ayudaría a fortalecer su musculatura y a mejorar su calidad de vida en gran medida".

Este reto, ayudar a niños afectados por atrofia muscular espinal tipo 2, fue el siguiente que abordaron García y su equipo de la empresa Marsi Bionics, creada para transferir al mercado los resultados de sus proyectos en el ámbito de los robots pediátricos.

El exoesqueleto ATLAS "se adaptó y se mejoró para esta enfermedad, se tuvieron cuenta las retracciones articulares causadas por la inmovilidad y las luxaciones de cadera que suelen padecer. Modificamos la parte mecánica, el software de control, la ergonomía y todo el sistema ortoprotésico que sujeta al niño", dice la ingeniera.

El modelo, denominado ATLAS 2020, está fabricado con aluminio y tiene un peso de doce kilos, que el niño no nota porque se descarga en el suelo. Consiste en unos largos soportes, llamados órtesis, que se ajustan y adaptan a las piernas y al tronco. En las articulaciones, una serie de motores imitan el funcionamiento del músculo y aportan al niño la fuerza que le falta para mantenerse en pie y caminar. El sistema lo completan una serie de sensores, un controlador de movimiento y baterías de litio recargables con cinco horas de autonomía.

"Cuando el niño hace un intento de moverse, el robot lo capta a través de los receptores sensoriales y se genera el patrón de marcha que es compatible con su sintomatología y es distinto del de una persona sana. Lo que diferencia a nuestros exoesqueletos de los que hay en el mercado es que, además de ser pediátricos, se adaptan a enfermedades neuromusculares de tipo degenerativo, con una sintomatología compleja".

"El robot fue probado en 2016 y 2017 con diez niños, entre cuatro y once años, afectados atrofia muscular espinal. Las evaluaciones se llevaron a cabo en el Hospital Infantil Sant Joan de Déu de Barcelona y en el Hospital Universitario Ramón y Cajal de Madrid", explica.

"Pudimos demostrar la seguridad, ausencia de efectos secundarios y usabilidad del dispositivo, que era el objetivo del estudio, pero lo que inmediatamente vimos fue el tremendo impacto que tenía en la motivación de los niños y en su autoestima. Se retaban cada día a dar unos pasos más y lo contaban en el colegio: 'Voy a usar el exoesqueleto y a dar tres pasos más'. Ver cómo se sentían capaces fue un premio añadido en este proyecto".

Tras estos resultados, el equipo decidió realizar otro estudio, que fue financiado por la Fundación Mutua Madrileña y contó con la colaboración del Hospital Ramón y Cajal de Madrid. "Lo que buscábamos en esta ocasión era ver el impacto psicológico que podría tener el exoesqueleto cuando los niños lo usaban en casa para realizar actividades cotidianas".

Así que el equipo, además del impacto motivacional, decidió medir la fuerza muscular, el tiempo que se podía mantener esa fuerza, los rangos de movimiento articulares para ver si había mejoría en las contracturas. También se hicieron escalas funcionales, con el fin de comprobar si aumentaba el número de funciones que el niño podía hacer.

"Al término del proyecto en julio de este año -prosigue-, los resultados que hemos obtenido han sido fascinantes. La fuerza muscular que hemos medido ha aumentado efectivamente en el orden de un 100% y las contracturas articulares se han reducido en todos los casos, incluso han desaparecido".

Sin embargo, la investigadora matiza que se trata de resultados que no son estadísticamente significativos. "No es una evaluación clínica, con esto no se puede ir a ninguna parte, pero lo que sí nos da es indicios de que tenemos una herramienta potentísima de rehabilitación, que es lo que los médicos buscaban desde el principio y nos pidieron en 2013 cuando se acercaron a nosotros. Todo esto habrá que validarlo y nos gustaría conseguir financiación para un estudio clínico a gran escala con un número de pacientes importante para poder demostrar estas hipótesis", resalta.

Un ejemplar de exoesqueleto ATLAS 2030 está funcionando ahora en el servicio de Rehabilitación del Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona y el equipo está en conversaciones con la Comunidad de Madrid para que se instalen varios de estos robots en distintos hospitales madrileños.

Tras más de una década de investigación y ensayos, el primer exoesqueleto pediátrico del mundo ha recibido el distintivo CE, un 'pasaporte' que garantiza el cumplimiento de las directivas de la UE y permitirá que este dispositivo robótico pueda pasar de los laboratorios y los ensayos clínicos a los hospitales y clínicas de rehabilitación.

La concesión del certificado europeo al exoesqueleto pediátrico ATLAS 2030 fue dada a conocer el 13 de mayo de 2021 en la sede de Marsi Bionics, en Madrid, y contó con la asistencia del ministro de Ciencia e Innovación, Pedro Duque; la presidenta del CSIC, Rosa Menéndez, y Elena García Armada, como responsable del proyecto.

Según García Armada "el éxito clínico de ATLAS radica en su innovación tecnológica, ya que sus 10 articulaciones tienen la capacidad de interpretar la intención de movimiento del paciente de forma no invasiva y responder a esta intención en cada paso".

También "permite trabajar de forma pasiva, generando un patrón de marcha específico para cada paciente. Esto permite realizar una terapia muscular integral de una forma lúdica con el niño y la familia mucho más motivadora y efectiva", agrega esta ingeniera.

Durante su desarrollo y los múltiples ensayos clínicos en hospitales de referencia, se ha demostrado que su uso intensivo logra retrasar todas las complicaciones musculoesqueléticas asociadas a la atrofia muscular espinal y la parálisis cerebral.

El distintivo supone también confirmar un éxito del proceso de transferencia del conocimiento. Este proyecto nace como una investigación en el CAR del CSIC y la firma Marsi Bionics ha sido el vehículo para su desarrollo, comprobar su utilidad clínica y ponerlo en el mercado. Se cierra con ello un círculo virtuoso donde la investigación pública acaba logrando un hito tan importante como la comercialización el primer exoesqueleto infantil del mundo, señalan los responsables.

García Armada ha destacado la importancia de este día histórico tanto para su empresa como para las familias con niños con patologías neuromusculares: "No sólo estamos hablando del hito de ser pioneros en la aplicación de la tecnología robótica a los niños sino que, nuestro éxito, lo es fundamentalmente porque vamos a poder ser útiles y ayudar a tener una vida mejor para 17 millones de niños en el mundo".

Elena García Armada es considerada uno de los 10 científicos más brillantes de nuestro país y ha recibido premios por su actividad científica e innovadora como el Premio Innova eVIA 2014, el Premio CEPYME 2015 al Mejor Proyecto Emprendedor o el Premio ABC Salud a la Mejor Tecnología Sanitaria en 2016. En 2018 recibió la Medalla de Oro de Madrid.
Actualmente es científica titular en el Centro de Automática y Robótica (CAR) CSIC-Universidad Politécnica de Madrid UPM.