Desarrollo de una muleta sensorizada para medir la inclinación y el peso descargado

Abstract

ResumenLas escalas clínicas tradicionales utilizadas para el diagnóstico del estado funcional de pacientes con enfermedades neurológicas son subjetivas y poseen baja resolución. Sin embargo, se pueden incluir sensores de fuerza y movimiento en dispositivos pasivos de rehabilitación para realizar un diagnóstico objetivo y cuantitativo. En este trabajo, se presenta el diseño de una muleta instrumentada que incluye un sensor de fuerza, un inclinómetro y una IMU compuesta por un acelerómetro y un giróscopo de tres ejes. Además, se muestran los valores de la fuerza de apoyo e inclinación para un caso de estudio. La inclinación estimada por el inclinómetro y la IMU se valida con una cámara.Palabras clave: Muleta, bastón, sensores vestibles, monitorización, análisis de la marcha. INTRODUCCIÓNEnfermedades neurológicas como la esclerosis múltiple y el ictus, o lesiones de la médula espinal son causas frecuentes por las que millones de personas pierden parte de su movilidad. Cada año, se diagnostican más de 15 millones de casos de ictus, siendo una de las principales causas de discapacidad [1]. Además, unas 850 personas por cada millón de habitantes sufren una lesión de la médula espinal [2]. Sin embargo, las escalas clínicas que se utilizan más frecuentemente para el diagnóstico de estas enfermedades o lesiones son subjetivas y proporcionan una resolución limitada, lo que dificulta determinar con precisión cuál es el estado funcional del paciente y cuál es la terapia de rehabilitación más adecuada [3,4].Para evaluar la calidad de movimiento y la mejora del estado funcional de los pacientes gracias a las terapias de rehabilitación, se pueden emplear indicadores cinemáticos, basados en las medidas de diversos sensores [3]. Estos indicadores pueden monitorizar el movimiento del paciente durante un tiempo prolongado y proporcionar una medida más precisa que las escalas clínicas tradicionales [4].Dentro de la monitorización para el diagnóstico y rehabilitación de enfermedades neurológicas, cabe destacar la importancia de la monitorización de la marcha, ya que los pacientes que sufren una discapacidad en alguna extremidad inferior suelen tener una autonomía reducida, una peor salud física y una menor calidad de vida [2].Con el fin de realizar una monitorización objetiva, se han planteado diversas soluciones. Por ejemplo, los sistemas de captura de movimiento más modernos son capaces de calcular la posición y orientación instantánea de cada parte del cuerpo, con un error inferior a 1 mm [5]. Estos sistemas están compuestos por una serie de cámaras situadas en distintos puntos de una sala y son capaces de medir la posición instantánea de unos marcadores reflectantes. Sin embargo, el espacio en el que estos sistemas pueden tomar las medidas suele ser reducido, generalmente son sistemas caros y requieren mucho tiempo para su calibración y para procesar los datos registrados [6].Otra alternativa es emplear sensores vestibles o llevables (wearable sensors) para monitorizar la marcha. Los sensores vestibles son dispositivos electrónic...