Loop Data Collection

Para realizar el análisis instrumental de la marcha, se utilizó un sistema optoelectrónico de captura de movimiento en tres dimensiones y de análisis de movimientos conocido como CODA, un acrónimo de “Cartesian Optoelectronic Dynamic Anthropometer”, disponible en el grupo MOVUAM y situado físicamente en la Escuela Universitaria de Fisioterapia ONCE-UAM.

El hardware de este sistema consiste en una serie de marcadores de posición que pueden colocarse en cualquier parte del cuerpo y que emiten hacia unos sensores colocados a ambos lados de un pasillo donde el sujeto va a realizar un ciclo de marcha. Dichos sensores trasmiten en tiempo real la información hacia un ordenador donde un software proporciona una imagen simplificada del sujeto asociada a imágenes de vídeo obtenidas por una webcam; a su vez, el programa calcula el movimiento de los sensores en los 3 ejes cartesianos del espacio respecto al tiempo y estima los ángulo articulares

2.1- Hardware

Unidades sensor: Se utilizaron 2 unidades sensor para captar la posición de los marcadores de manera eficaz durante la marcha. Las unidades sensor están diseñadas para dar una gran resolución espaciotemporal y consisten en 3 sensores colocados en un marco rígido. Los sensores del borde de la unidad miden el movimiento horizontal y el sensor del medio mide el movimiento vertical permitiendo a la unidad sensor estar pre-calibrada en las tres dimensiones sin necesidad de determinar un campo de exploración. A medida que el marcador LED se mueve, la unidad sensor lo localiza. En el caso de que no localizar la señal, el sistema la sustituye por una estimación basada en la trayectoria previa y siguiente al periodo de sombra. Se estima un error en la localización espacial del sensor muy bajo (0,05 mm) y un tiempo de latencia de sólo un milisegundo para las mediciones. La fuente de error ocurre en el caso de que la unidad sensor no localice el marcador LED por un periodo de “sombra” (se llama así al momento en el que el propio cuerpo del sujeto obstaculiza la detección del marcador por los sensores) en el que el sistema no pueda reconstruir su movimiento de manera correcta. Esto ocurre fundamentalmente en periodos de sombra demasiado largos.

Figura 4: Unidad sensor del sistema CODA

Marcadores: El sistema CODA utiliza emisiones de diodos de emisión de luz infrarroja que se localizan en posiciones claves del individuo para estudiar su movimiento. Técnicamente, estos marcadores se alimentan por un dispositivo controlador que contiene baterías recargables y que se colocan también en el individuo. El circuito que controla estos dispositivos activa hasta 56 marcadores en una secuencia organizada permitiendo así una gran resolución espacial y haciendo imposible que se cometa un error de identificación durante su trayectoria sin impedir por ello una buena resolución. Para el análisis de marcha, se utilizan además unas cintas que permiten colocar rápidamente los marcadores. La posición de los marcadores a lo largo del cuerpo no está plenamente consensuada. En la siguiente figura (Fig. 6) y la tabla 5 se ofrece la posición de los marcadores indicada por el fabricante para la realización de estudio de los estudios de marcha. Estas son las posiciones de los marcadores que se ha utilizado para la realización de la presente tesis.

Figura 6: Posición de los marcadores según las indicaciones del fabricante y usada para la adquisición de los ciclos de marcha

Tabla 5: Localizaciones anatómicas donde se emplazan los emisores.

NUMERO POSICIÓN ANATÓMICA

1 Extensión sacra izquierda

2 Extensión sacra derecha

3 Espina iliaca postero-superior izquierda

4 Espina iliaca antero-superior izquierda

5 Femoral posterior izquierda

6 Femoral anterior izquierda

7 Tibial posterior izquierda

8 Tibial anterior izquierda

9 Rodilla izquierda

10 Tobillo izquierdo

11 Talón izquierdo

12 Pie izquierdo

13 Espina iliaca postero-superior derecha

14 Espina iliaca antero-superior derecha

15 Femoral posterior derecha

16 Femoral anterior derecha

17 Tibial posterior derecha

18 Tibial anterior derecha

19 Rodilla derecha 20 Tobillo derecha 21 Talón derecha 22 Pie derecha

1

4

3

2

14

19

22

21

13

20

10

1

1

12

8

9

5

6

15

17

16

7

18

Dispositivos controladores: Los dispositivos controladores no funcionan simplemente como un alimentador de los marcadores LED infrarrojos. Estos dispositivos son también receptores y moduladores de pulsos sincronizadores procedentes de las unidades sensor. Una vez recibida la señal, el circuito del controlador hace que los marcadores emitan su señal en el momento adecuado de la secuencia. Cada dispositivo controlador tiene un número en la conexión del marcador que representa la identidad del mismo.

Figura 7: Dispositivo controlador

“Cubo”: El “cubo” facilita las comunicaciones de datos entre las unidades sensor y las proporciona energía. En el caso del análisis de marcha son necesarios dos cubos.

Figura 8: “Cubo”

2.2- Software:

El software de este sistema permite acceder a todos los datos crudos pero también permite crear configuraciones definidas por el usuario para mostrar distintos datos y en diversas maneras como gráficos, figuras que reproducen a una persona o informes para imprimir. De esa manera, se pueden calcular nuevas variables como ángulos articulares o ángulos respectos al plano del suelo y velocidades y aceleraciones de los marcadores.

Sin embargo, la utilidad del software está limitada porque este no es aún lo suficientemente automático en la extracción de los datos y en interpretación rápida y apropiada de los datos.

Para obtener los datos necesarios del presente estudio, no se pudo crear una configuración que los ofreciera de manera directa con las herramientas disponibles en el software. Por ello, se utilizó un software propio que permite adquirir los datos, hacer los cálculos necesarios y controlar la calidad de los resultados de manera semiautomática. Todo este trabajo de programación es parte de la tesis de otro de los integrantes del grupo de investigación (Tesis de David Gómez Andrés, pendiente de presentación).