Clasificación de Severidad Mediante Lógica Difusa para Trastornos en la Funcionalidad del Miembro Superior

Abstract

La funcionalidad del miembro superior es esencial para las actividades de la vida diaria y suele verse afectada en diversas condiciones neurológicas, incluyendo accidente cerebrovascular, Parkinson y lesión medular. La evaluación clínica tradicional permite identificar el grado de afectación funcional; sin embargo, suele basarse en escalas discretas que no reflejan la progresión continua del deterioro motor. En este contexto, la lógica difusa representa una alternativa para modelar transiciones graduales entre distintos niveles de severidad. El presente trabajo propone una metodología para la clasificación de severidad mediante lógica difusa utilizando características derivadas del desempeño en el Sorting Block Box (SBB), una prueba para evaluar la destreza manual y coordinación motora del miembro superior.

Se analizaron datos de 206 sujetos en dos grupos de estudio con una edad promedio de 37.63 años en los sanos, mientras que los pacientes con alteraciones neurológicas (EVC, Parkinson, LM, TCE y lesión medular) fue de 51.77 años, teniendo en total una población con edad media de 41.34 años. Durante el SBB, el movimiento de la mano fue registrado mediante una unidad de medición inercial Shimmer3 colocada en el dorso de las manos. Cada participante realizó tres repeticiones por mano, obteniendo una señal promedio de velocidad angular. A partir de estas señales se seleccionaron dieciséis subtareas representativas y se calcularon dieciséis características SALM, conformando un vector SALM16 por sujeto, dando un total de 17,696 datos.

Posteriormente, los datos fueron normalizados mediante Z-score para eliminar diferencias de escala entre variables. Sobre esta matriz normalizada se aplicó el algoritmo Fuzzy C-Means (FCM) utilizando cuatro clústeres. A diferencia de métodos convencionales, FCM permite que cada individuo pertenezca simultáneamente a varios grupos mediante diferentes grados de membresía, proporcionando una representación adecuada de los cambios graduales de la función motora.

Los centroides obtenidos fueron ordenados según su severidad promedio y se interpretaron como cuatro categorías funcionales: Sano, Leve, Moderada y Grave. El grupo Sano concentró el 72.15 % de la población estudiada, seguido por la categoría Leve con 26.66 %, mientras que las categorías Moderada y Grave representaron el 0.26 % y el 0.93%, respectivamente. Los centroides de severidad se localizaron en valores SALM promedio de 2.0847, 2.8902 , 3.8274 y 6.5589. Estos valores establecieron tres fronteras que delimitan las cuatro regiones de severidad: Región 1 (0-2.487), Región 2 (2.487-3.359), Región 3 (3.359-5.193), y Región 4 (>5.193).

Las funciones de membresía mostraron una transición continua entre clases adyacentes, permitiendo representar de forma más realista la incertidumbre de sujetos cercanos a los límites de clasificación. Asimismo, el análisis por diagnóstico reveló una distribución coherente con la progresión clínica esperada, observándose menores niveles de valoración SALM en sujetos sanos y mayores niveles en pacientes con patologías Los resultados demuestran que la combinación de características SALM16 y el agrupamiento difuso permite construir un modelo interpretable para la clasificación de severidad funcional del miembro superior, proporcionando una herramienta objetiva para el seguimiento clínico y la evaluación cuantitativa de pacientes con trastornos neurológicos.