Evaluación de la marcha utilizando unidades de medición inercial (Assessment of gait using inertial measurements units)
- Tania Aznielle Rodríguez, Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba, tania@cneuro.edu.cu
- Leisy Serrano Blanco, Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba
- Jaime Menéndez Álvarez, Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba
- Ana Fernández Nin, Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba
- Daysi García Agustín, Centro de Investigaciones sobre Longevidad, Envejecimiento y Salud (CITED), Cuba, daysiga@infomed.sld.cu
- Beatriz Machado Morciego, Universidad Tecnológica de La Habana, Cuba, bmachadom@automatica.cujae.edu.cu
- Leynier Gutiérrez González, Universidad de La Habana, Cuba, l.gutierrez@estudiantes.matcom.uh.cu
- Carlos Bermudez Porto, Universidad de La Habana, Cuba, c.bermudez@estudiantes.matcom.uh.cu
- Leonel García López, Universidad de La Habana, Cuba, l.garcia@estudiantes.matcom.uh.cu
- Hichem Sahli, Universidad Libre de Bruselas, Bélgica, hsahli@etrovub.be
- Mitchell Valdés Sosa, Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba
Los patrones de la marcha sufren una modificación natural a lo largo de la vida, produciéndose también trastornos de la misma debido al envejecimiento y diferentes patologías. Su análisis permite la evaluación del desempeño físico en diferentes edades y constituye un predictor del riesgo de caídas y de deterioro cognitivo en los adultos mayores. La evaluación clínica de la marcha se realiza usualmente en laboratorios, pero existe una alternativa promisoria mediante el uso de Unidades de Medición Inercial (UMI), dispositivos portables que permiten registrar los patrones de la marcha de forma ambulatoria.
En este trabajo se presenta una metodología para el registro y evaluación de los patrones de la marcha utilizando Bitalino RIoT, una UMI que combina las señales de aceleración, velocidad angular y campo magnético en los tres ejes. Esta se colocó en la región lumbar de los 80 sujetos estudiados a nivel de la vértebra L1, a los cuales se les instruyó caminar en línea recta 40 m, 20 m en cada sentido, realizando diferentes tipos de caminatas.
Se implementó en Matlab un algoritmo para la detección de los eventos de la marcha, a partir de los cuales se calcularon 16 variables espacio-temporales. Se desarrolló un software en Python 3 que visualiza los registros y calcula los eventos y las variables, brindando un reporte de estas.
Se demostró la factibilidad del uso de las UMI en diferentes entornos y con adultos de diferentes edades, lo que posibilita el registro y la evaluación de la marcha con diferentes propósitos.
Palabras Clave: Patrones de la marcha, unidades de medición inercial, parámetros espacio-temporales.
Gait patterns undergo a natural modification throughout life, which may include the occurrence of gait disorders due to aging and different pathologies. Its analysis allows the evaluation of physical performance at different ages and it is a predictor of the risk of falls and cognitive impairment in older adults. The clinical evaluation of gait is usually performed in laboratories, but there is a promissory alternative by the use of Inertial Measurement Units (IMU), portable devices for recording gait patterns in ambulatory environments.
This paper presents a methodology for recording and assessing the gait patterns using Bitalino RIoT, an IMU that records acceleration, angular velocity and magnetic field signals in three axes. It was placed in the lumbar region of the 80 subjects included in the study, at the level of L1 vertebra, adjusting it firmly at the waist. The subjects walked 40 m in a straight line, 20 m in each direction, executing different types of walking.
An algorithm for detecting the gait events was implemented in Matlab, from which 16 spatio-temporal variables were calculated. A software was developed in Python 3 that visualizes the records and calculates the events and the variables, providing a report of these.
It was demonstrated that the use of IMUs in different environments and with adults of different ages is feasible, which makes it possible to perform the gait assessment for different purposes.
KeyWords: Gait patterns, inertial measurement units, spatio-temporal parameters.