Determinación de la confiabilidad de un método de análisis de la marcha basado en sensores inerciales y software de procesamiento, mediante su comparación con un sistema de fotogrametría.

Resumen

Introducción

El empleo de sensores inerciales para el análisis de marcha brinda una alternativa a las técnicas de fotogrametría siempre y cuando el método de análisis diseñado por el investigador sea eficaz. Los sensores pueden ser una herramienta efectiva para diagnóstico, planeación de tratamiento y asesoramiento del paciente, así como la identificación de eventos clave, como el choque de talón (FS) y el despegue de los dedos (TO), sin embargo, son dependientes de la herramienta que se utilice para adquirir y procesar las señales. Se desarrolló un método de análisis de la marcha basado en sensores inerciales y software de procesamiento con el fin de determinar si es confiable para la detección de eventos clave.  Una forma de determinar la confiabilidad de dicha metodología es a través de la estimación del error de la detección de los eventos de la marcha medida con los sensores y compararla con su correspondiente obtenida por fotogrametría, esto para concretar si pueden utilizarse como herramienta para análisis de movimiento.

Objetivo

Evaluar el desempeño del método de análisis de la marcha basado en sensores inerciales (IMUs) y software de procesamiento, mediante su comparación con un sistema de fotogrametría, con el propósito de determinar su confiabilidad en la medición y análisis de la marcha para la evaluación y tratamiento del paciente.

Metodología

Se realizaron mediciones de marcha utilizando sensores inerciales Xsens, junto con el estándar de oro Vicon Nexus, colocando los marcadores de acuerdo con el modelo PlugIn Gait Lower Body. Se utilizó un total de 7 IMUs, dos se colocaron en los muslos, dos en tibia derecha e izquierda, dos en cada pie, y uno al nivel de la segunda vertebra sacra. Se midieron 20 personas sanas en una proporción de 16 hombres con una edad promedio de 23.9(2.05) años y 4 mujeres con una edad promedio de 24.9(2.95). Los datos obtenidos se procesaron en MATLAB, para detectar eventos, FS y TO. El programa permite comparar los tiempos de detección entre un sistema y el otro y así realizar el cálculo de error y poder determinar la confiabilidad de los sensores.

Resultados

Al realizarse el cálculo de error con respecto al diferencial de tiempos de detección de 858 eventos de Vicon contra Xsens, se obtuvo un error medio de 15.16ms, con una desviación estándar de 106.66ms, y el RMS de 107.67ms, y un valor de tamaño de efecto igual a 0.10, lo que indica que utilizar IMUs con la metodología propuesta tiene la misma confiabilidad para detección de eventos clave que el sistema de fotogrametría.

Conclusiones

El uso de IMUs con la metodología propuesta es igual de confiable en comparación con el estándar de oro para detectar variables temporales porque presenta un valor de tamaño de efecto de 0.10, es decir, representa el diferencial de medias de los grupos y la desviación estándar ponderada. Asimismo, se concluye que los sensores inerciales pueden ser una alternativa accesible para encontrar los eventos clave, y a partir de ello poder obtener los parámetros espaciotemporales de la marcha.