Torque estimation based on surface electromyography: potential tool for knee rehabilitation / Estimación de par basada en electromiografía de superficie: potencial herramienta para la rehabilitación de rodilla

Abstract Introduction: Multiple signal processing studies have reported the application of surface electromyography (sEMG) signals in robotics and motor rehabilitation processes. Objective: To conduct a literature review on the use of sEMG signals as an alternative method for knee torque estimation in order to objectively measure the progress of patients at different stages of knee injury rehabilitation. Materials and methods: A literature review of studies published between 1986 and 2018, without geographical limits, was carried out in the Engineering Village, IEEE Xplore, Science-Direct, Web of Science, Scopus, and PubMed databases by combining 8 search terms. Results: After completing the initial search, 355 records were retrieved. Duplicated publications were eliminated, and 308 articles were analyzed to determine if they met the inclusion criteria. Finally, 18 studies describing, in a comparative way, how to estimate torque based on sEMG signals were included. Conclusion: The use of sEMG signals to calculate joint torque is an alternative method that allows therapists to obtain quantitative parameters and assess the progress of patients undergoing knee rehabilitation processes.

Resumen Introducción. Múltiples estudios de procesamiento de señales han reportado la aplicación de las señales de electromiografía de superficie (sEMG) en robótica y en procesos de rehabilitación motora. Objetivo. Realizar una revisión de la literatura sobre el uso de señales de sEMG como alternativa para la estimación del par de rodilla con el fin de medir objetivamente el progreso de los pacientes en las diferentes etapas de rehabilitación de lesiones de rodilla. Materiales y métodos. Se realizó una revisión de la literatura publicada entre 1986 y 2018, sin límites geográficos, en las bases de datos Engineering Village, IEEE Xplore, ScienceDirect, Web of Science, Scopus y PubMed mediante la combinación de 8 términos de búsqueda. Resultados. Al finalizar la búsqueda inicial se obtuvieron 355 registros. Luego de realizar la remoción de duplicados esta cifra descendió a 308, los cuales fueron analizados para determinar si cumplían con los criterios de inclusión. Finalmente se incluyeron 18 estudios que describen de forma comparativa cómo estimar el par a partir de señales de sEMG. Conclusión. El uso de señales de sEMG para calcular el par en una articulación es una herramienta alternativa que permite al terapeuta acceder a parámetros cuantitativos y, de esta forma, valorar el progreso de los pacientes durante el proceso de rehabilitación de rodilla.

Materials for lower limb prosthetic and orthotic interfaces and sockets: Evolution and associated skin problems / Materiales en interfaces y encajes ortoprotésicos de miembro inferior: evolución y problemas dermatológicos asociados

Abstract Introduction: Sockets and interfaces are important elements for lower limb orthoses and prostheses, as they allow for proper contact and fit between the devices and the affected limb or stump. Objective: To review the different polymers used in the development of lower limb sockets and external prosthetic and orthotic interfaces, their functional requirements and the possible skin problems caused by their use. Materials and methods: A literature review was conducted using the databases EBSCO, Embase, LILACS, SciELO, ScienceDirect and Scopus. Results: 47 articles and papers that met the inclusion criteria were retrieved. Thermoplastics, thermosets, foams, gels and elastomers are among the polymers used for manufacturing prosthetic and orthotic interfaces and sockets. However, studies estimate that between 32% and 90.9% of the population that use these devices have experienced skin problems on the affected stump or limb, such as excessive sweating, wounds and irritation. Conclusion: There is a clear need for further research to develop prosthetic and orthotic interfaces and sockets for lower limbs that can prevent or control damage to the skin of users.

Resumen Introducción. Los encajes e interfaces representan elementos importantes para las órtesis y prótesis de miembro inferior, ya que permiten el contacto y ajuste adecuado entre los dispositivos y la extremidad afectada o muñón. Objetivo. Documentar la variedad de polímeros empleados en el desarrollo de encajes e interfaces ortoprotésicas externas de miembro inferior, sus requerimientos funcionales y los posibles problemas dermatológicos generados por su uso. Materiales y métodos. Se realizó una revisión de la literatura en las bases de datos EBSCO, Embase, LILACS, SciELO, ScienceDirect y Scopus. Resultados. Se encontraron 47 artículos y documentos que cumplían los criterios de inclusión. Se enuncian polímeros empleados piara la fabricación de interfaces y encajes ortoprotésicos, entre los que se encuentran termoplásticos, termoestables, espumas, geles y elastómeros. Sin embargo, estudios estiman que entre el 32% y el 90.9% de la población que hace uso de estos dispositivos ha presentado problemas en la piel del muñón o la extremidad afectada, como sudoración excesiva, heridas e irritación. Conclusión. Se evidencia la necesidad de realizar actividades investigativas para el desarrollo de interfaces y encajes ortoprotésicos para miembros inferiores que posean la capacidad de evitar o controlar los daños generados en la piel de los usuarios.