El análisis y cuantificación del movimiento de la ES de sujetos sanos y sujetos con DCA se ha abordado por diferentes métodos entre los cuales se encuentran:
1) El análisis cinemático (Aprile et al., 2014; de los Reyes-Guzmán et al., 2014; Hingtgena et al., 2006; Kim et al., 2013) que provee datos objetivos y permite describir de manera precisa los movimientos de la ES y las estrategias motoras asociadas a las tareas orientadas hacia un objetivo concreto.
2) El modelado de las AVD (Aprile et al., 2014; Costa Boned, 2014; de los Reyes- Guzmán et al., 2010; Kim et al., 2014; Murphy et al., 2006; Murphy et al., 2013; Pérez- Rodríguez, 2012) que permite describir en detalle las estrategias motoras empleadas por sujetos sanos a partir de los cuales se establecen patrones cinemáticos. Estos modelos pueden ser usados como una referencia en la comparación con sujetos con DCA (Pérez et al., 2010).
Los estudios centrados en el método de análisis cinemático (Aizawa et al., 2010; Magermans et al., 2005; Murgia et al., 2010; Murphy et al., 2006; Namdari et al., 2012; Petuskey et al., 2007; Van Andel et al., 2008) se han desarrollado con el objetivo de cuantificar los movimientos de la ES durante la ejecución de AVDs en sujetos sanos. Por ejemplo, en el estudio propuesto por (Murphy et al., 2006) se demuestra la consistencia de un método de análisis de movimiento tridimensional para la AVD “beber de un vaso” y se describe la tarea de beber en 5 fases con variables cinemáticas en sujetos control.
Los estudios enfocados en la cuantificación del movimiento patológico de pacientes con ACV se centran en el análisis cinemático de la ES durante la tarea de alcance (Cirstea et al., 2000, Hingtgen et al., 2006). Por ejemplo, en (Cirstea et al., 2000) se reporta la comparación del movimiento entre grupos de pacientes y grupos control. En
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(Hingtgen et al., 2006) se valida un sistema de evaluación tridimensional del movimiento de la ES que compara datos cinemáticos entre los brazos afectados y no afectados.
Otros estudios reportan el análisis cinemático de la ES durante la ejecución de la AVD “beber con un vaso”(Kim et al., 2014; Murphy et al., 2011, 2013), para determinar la funcionalidad de la ES afectada en pacientes con ACV. Por ejemplo, en (Kim et al., 2014) se identifican diferencias cinemáticas entre pacientes hemipléjicos y sujetos control en relación a las fases de la tarea de beber (Murphy et al., 2006) y se definen patrones cinemáticos cuantitativos del movimiento de pacientes con la ES afectada. En (Murphy et al., 2013) se investiga la capacidad de respuesta de varias medidas cinemáticas para identificar la recuperación motora y funcional de pacientes durante la AVD de beber, y los resultados se compararon con escalas clínicas.
El modelado de las AVDs pertenecientes a planes terapéuticos de neurorrehabilitación física (Costa Boned, 2014; Pérez-Rodríguez, 2012), ha sido empleado con el objetivo de representar y formalizar la información asociada a diferentes AVDs que involucran la ES. Por ejemplo, en (Costa Boned, 2014) se reportan las bandas de normalidad (perfiles de funcionalidad) de la ES en la ejecución de 6 AVDs (por ejemplo, trasladar la botella desde la mesa hasta el estante) concebidas para posibilitar comparaciones con patrones de comportamiento biomecánico patológicos de pacientes con DCA. En el trabajo de investigación propuesto por (Pérez-Rodríguez, 2012) se presenta la metodología de modelado de 2 AVDs (coger la botella y servir agua de una jarra). En dicho trabajo también se propone un modelo de referencia de la ejecución de las AVDs, desde el punto de vista cinemático, con el fin de facilitar su examen. Los modelos de referencia para las AVDs se construyen con personas sanas y se usan en la comparación de movimientos entre sujetos patrón y pacientes con DCA.
Las medidas cuantitativas de la calidad del movimiento humano son importantes en el campo de la rehabilitación debido a que permiten:
• Identificar alteraciones en el movimiento y los cambios clínicamente importantes en el estado funcional de los pacientes (BIAUSA, 2017)
• Discriminar entre condiciones sanas y patológicas (Yang et al., 2002)
• Expresar los resultados durante el tratamiento de rehabilitación y evaluar su eficacia (Yang et al., 2002)
• Aportar información clave para la toma de decisiones en el ámbito clínico (de los Reyes-Guzmán et al., 2014).
Las métricas objetivas para la cuantificación de la función de la ES pueden ser clasificadas según su propósito en 3 grupos: discriminativas, de evaluación y de predicción (de los Reyes-Guzmán et al., 2014). Las métricas discriminativas se emplean frecuentemente con el fin de detectar diferencias estadísticas significativas entre
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sujetos sanos y pacientes con lesiones neurológicas durante el desarrollo de movimientos funcionales (Jaspers et al., 2011; Van Der Heide et al., 2005) o AVDs (de los Reyes-Guzmán et al., 2010; Murphy et al., 2011).
Las métricas de evaluación pueden ser útiles como medida de evaluación si cumplen las propiedades de validez (Celik et al., 2010; Osu et al., 2011; Van Der Heide et al., 2005), reproducibilidad (de los Reyes-Guzmán et al., 2010; Osu et al., 2011; Wagner, Rhodes, & Patten, 2008) y sensibilidad al cambio (Murphy et al., 2013). Las métricas de predicción se usan para predecir los resultados de escalas clínicas mediante la aplicación de modelos de regresión (Yu et al., 2016; Zariffa et al., 2012).
En los estudios que proponen la automatización de la EFM (Hou et al., 2012; Olesh et al., 2014; Otten et al., 2015; Prochazka et al., 2015; Wang et al., 2014; Yu et al., 2016), con el fin de valorar la función motora de la ES, usualmente se aplican metodologías de entrenamiento de sistemas automáticos como los modelos de regresión. En los trabajos propuestos por (Olesh et al., 2014; Otten et al., 2015) se realiza análisis cinemático previo al uso de sistemas automáticos. En (Olesh et al., 2014) se usan los datos de movimiento del brazo sano de los pacientes como referencia de comparación entre movimientos sanos y patológicos. Posteriormente se aplica análisis de componentes principales. En (Otten et al., 2015) se usan los datos de movimiento de sujetos sanos, realizados de manera impecable, parcial y sin movimiento, como referencia para el análisis de los movimientos patológicos. Posteriormente se aplica máquinas de vectores de soporte (SVM, del inglés support vector machine). En los 2 casos anteriormente descritos se usan metodologías de entrenamiento de sistemas automáticos en lugar de metodologías para la creación de modelos de referencia de ejecución de los movimientos de la EFM.
3.2.1. Análisis crítico del estado del arte
Como se puede observar, ha surgido recientemente un amplio número de iniciativas que tratan de dar solución al modelado y la cuantificación objetiva de los movimientos de la ES de sujetos sanos y de pacientes con daño neurológico. Sin embargo, tras la revisión bibliográfica, se puede observar que las metodologías de los trabajos de investigación tienen, por lo general alguna de las debilidades que se presentan a continuación:
1. No consideran la creación de modelos de referencia de ejecución de los movimientos de la EFM-ES construidos a partir de metodologías de modelado. En su lugar, presentan modelos de referencia de la ejecución de las AVDs y movimientos de la ES como el de alcance.
2. No consideran metodologías de modelado de la EFM para la descripción detallada, desde el punto de vista cinemático, de cómo los sujetos sanos
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realizan los movimientos de la EFM. En su lugar, los trabajos de investigación reportan metodologías de entrenamiento de sistemas automáticos basados en el paradigma del “modelo de caja negra” ("caja negra" es la metáfora general de una unidad autónoma cuyos procesos internos están ocultos para el espectador) (Susser & Susser, 1996). El modelo de caja negra dificulta su uso posterior para el análisis de los movimientos de pacientes con DCA.
Las principales razones para considerar el modelado y la cuantificación de la EFM-ES en el presente trabajo de investigación, se describen seguidamente:
1. La necesidad de modelar de manera formal y detallada, desde el punto de vista cinemático, los movimientos de la EFM-ES realizados por sujetos sanos y por pacientes con DCA.
2. La necesidad de crear modelos de referencia de ejecución de los movimientos de la EFM.
3. La necesidad de cuantificar el movimiento de sujetos sanos y de pacientes. 4. La necesidad de caracterizar el movimiento patológico.
5. La necesidad de identificar diferencias cinemáticas entre el movimiento de sujetos sanos y pacientes.
De esta manera, conocidas la relevancia y el interés científico de la EFM, el objetivo principal de este Capítulo es proponer una metodología de modelado de los movimientos de la evaluación Fugl-Meyer relacionados con la ES. Esta metodología se centra en la creación de modelos de referencia estadísticamente estables y consistentes para su uso posterior en el análisis del movimiento de los pacientes con DCA. Dicha metodología proporciona datos objetivos para la identificación de las diferencias cinemáticas entre sujetos sanos y sujetos con DCA y facilita la caracterización del movimiento patológico de cada paciente.