Diseño en tres niveles en el ámbito de la salud. Captura de movimiento para análisis de la marcha en rehabilitación.

En el ámbito de la salud, tecnologías como la captura de movimiento, la dinamometría, o la electromiografía de superficie, entre otras, ofrecen amplias posibilidades para objetivar la capacidad musculoesquelética de los pacientes, favoreciendo el diagnóstico o el seguimiento del proceso de rehabilitación. No obstante, conseguir que estas tecnologías se adapten e integren adecuadamente en el contexto de los servicios sanitarios implica un reto complejo de abordar. En esta tesis se presenta un compendio de publicaciones que dan respuesta a diferentes retos detectados durante el diseño, desarrollo y uso de tecnologías de evaluación del sistema musculoesquelético en el ámbito biosanitario. Particularmente, nos centramos en los sistemas de captura de movimiento; su complejidad a nivel operativo (colocación de diferentes elementos sobre el cuerpo), tecnológico (multitud de dispositivos electrónicos inalámbricos), y de análisis (generación de gran volumen de información) pone de manifiesto la necesidad de abordar esta investigación. - La primera publicación presenta las necesidades que han motivado esta tesis, exponiendo las bases y objetivos de la misma, que se enmarcan en healthcare, biomechanics, y usability. - La segunda introduce la metodología desarrollada Octopus, dirigida a apoyar el diseño de sistemas de captura de movimiento. Esta investigación clasifica y esquematiza los factores que deben considerarse durante el diseño y propone la idea de “Diseño en tres niveles”: servicio, producto y software; que son las principales líneas de trabajo a la hora de desarrollar aplicaciones dirigidas a evaluar el sistema musculoesquelético. Llegados a este punto, y fruto de diferentes colaboraciones del grupo de investigación con hospitales públicos de nuestra comunidad, así como una revisión exhaustiva del estado del arte, los trabajos de investigación se dirigieron hacia un nicho o caso de estudio enmarcado en el contexto de rehabilitación hospitalaria. En concreto, diseñar una prueba clínica de análisis de la marcha basada en captura de movimiento para monitorizar tratamientos de rehabilitación mediante sesiones de medición previas y posteriores a los tratamientos.- Como resultado se elaboró una publicación encuadra en el primer nivel de Octopus, el diseño de servicios. Esta investigación estudia cómo integrar el test de análisis de la marcha en la rehabilitación hospitalaria. Incorporar un micro-servicio (test de análisis de la marcha) en un macro-servicio como es la rehabilitación, no es una tarea sencilla de abordar. Por ello, se propone un enfoque metodológico para evaluar cualitativamente el test de marcha en su contexto, cuya aplicación permitió obtener guías de diseño que proporcionan conocimiento multidisciplinar para integrar el test en la rehabilitación.- Asimismo, se realizó una publicación que responde a otro de los niveles de Octopus, el diseño de producto. Este trabajo presenta un sistema de captura de movimiento llamado Move-Human Sensors (MH) que permite realizar pruebas de análisis de la marcha. Este sistema responde a las necesidades detectadas en el estudio del servicio, e incorpora dos funcionalidades clave: un procedimiento de calibración anatómica que evita las perturbaciones magnéticas las cuales tienen efectos negativos en la captura de movimiento inercial; así como un algoritmo que detecta gait events a partir de los datos de movimiento sin requerir de instrumentación complementaria. - Finalmente, se desarrolla una publicación enmarcada en el último nivel de Octopus, el diseño de software. Este estudio propone un método para gestionar los datos resultantes del test de análisis de la marcha. Dicho método permite comparar las capturas pre- y post-tratamiento para realizar el seguimiento de pacientes en rehabilitación, proporcionando información visual y específica al facultativo que puede apoyar la toma de decisiones clínicas.Esta tesis contribuye al ámbito del diseño, aportando una perspectiva global basada en tres niveles: producto, servicio, y software. En esta línea, se presenta un sistema de captura de movimiento, cuyo diseño y desarrollo recorre los tres niveles y da solución a los retos clave detectados. Conforme se profundiza en el propio caso de estudio de análisis de la marcha, se avanza en wearables, biomecánica, tecnología de captura de movimiento, usabilidad y algoritmos de análisis de datos. Las implicaciones que tiene esta investigación van más allá de las publicaciones descritas, ya que se enmarca en diferentes proyectos más amplios que dan sentido a la unidad temática de los capítulos abordados. En consecuencia, este trabajo está apoyado por otras comunicaciones científicas, desarrollos y colaboraciones que se han elaborado de manera paralela. Asimismo, los resultados de esta investigación están siendo extrapolados a otras áreas relacionadas; tanto en el propio sector sanitario -para la realización pruebas de valoración funcional- como en el sector industrial -para la realización de evaluación ergonómica de puestos de trabajo-, donde esta tecnología puede aportar valor.<br /

Dispositivo multifuncional para captura de esfuerzos en tiempo real e integración con sistema de valoración funcional

El objeto del presente proyecto es el diseño de distintos dispositivos enfocados a pruebas de valoración funcional médica, con los que se pretende evaluar ciertas características de una persona que pueden verse afectadas por distintas patologías del sistema musculoesquelético. En concreto dichos equipos podrán medir parámetros biométricos como la capacidad para mantenerse estable en bipedestación o la fuerza muscular en las manos, los dedos, el hombro o la columna lumbar. Para tal propósito se ha diseñado una plataforma dinamométrica y un conjunto de accesorios dinamométricos para medir fuerza en diferentes condiciones. Los nuevos equipos diseñados se sumarán e integrarán en el equipamiento de un laboratorio de biomecánica dela Universidad de Zaragoza destinado al análisis y valoración funcional. El trabajo se ha llevado a cabo en el marco de las actividades de desarrollo realizadas durante este año por el grupo de investigación IDErgo (Investigación y Desarrollo en Ergonomía) de la Universidad de Zaragoza, cuya actividad se realiza en el citado laboratorio. El propósito final del proyecto es desarrollar una instrumentación capaz de proporcionar datos objetivos y reproducibles a los profesionales del ámbito biomédico, al objeto de facilitarles el diagnóstico o la rehabilitación de determinadas patologías. Todo ello reforzado por el hecho de que existe una demanda creciente de instrumentación para objetivar el diagnóstico entre los profesionales relacionados con este campo. Se incluye un estudio de viabilidad enfocada a una empresa que estuviera interesada en la explotación comercial en el ámbito biomédico de los productos desarrollados en este proyecto. El uso del nuevo equipamiento desarrollado puede tener diversas aplicaciones, adaptándose al diagnóstico o control de patologías en distintos ámbitos: rendimiento deportivo, rehabilitación, medicina asistencial o medicina legal y forense

MCQ-Balance: a method to monitor patients with balance disorders and improve clinical interpretation of posturography

Background An estimated 20% to 30% of the global population has suffered a vertiginous episode. Among them, 20% do not receive a clear diagnosis. Improved methods, indicators and metrics are necessary to assess the sensory systems related to balance, especially when patients are undergoing treatment for vertiginous episodes. Patients with balance disorders should be monitored for changes at the individual level to gather objective information. In this study, we evaluate the use of the MCQ-Balance (Measure, Classify and Qualify) assessment for examining a patient’s balance progression using tests to measure static balance control and dynamic postural balance with a stabilometric platform. Materials and Methods The MCQ-Balance assessment comprises three stages: (i) measuring the progression of each variable between two separate and consecutive days (called sessions) using the Magnitude-Based Decision analysis; (ii) classifying the progression of the patient’s balance with a score; and (iii) qualifying the progression of the patient’s balance from the resulting scores using a set of rules. This method was applied to 42 patients with balance disorders of peripheral or central origin characterised by vertigo as the cardinal symptom. Balance progression was measured using the MCQ-Balance assessment over the course of three months, and these results were compared with the assessment of a clinical expert. Results The MCQ-Balance assessment showed an accuracy of 83.4% and a Cohen’s Kappa coefficient of 0.752 compared to the assessment of a clinical expert. Conclusion The MCQ-Balance assessment facilitates the monitoring of patient balance and provides objective information that has the potential to improve medical decision making and the adjustment of individual treatment

Sistema experto para la evaluación ergonómica y psicosocial de puestos de trabajo

This paper describes un Expert System to evaluate ergonomic and psychosocial aspects of workplaces. The project creates software for prevention technical staff that can generate a reliable evaluation with the minimum volume of data possible, and give simple recommendations for improvement or apply a specific method for a more detailed study. The system has been implemented on Pocket-PC (PDA) hardware in order tofacilitateits use by prevention technical personnel in the WP, and has the necessary PC connectivity functions to generate evaluation reports.Se ha desarrollado un Sistema experto para la evaluación de puestos de trabajo (PT) en los aspectos de ergonomia y psicosociologia. Asimismo, se ha tratado de proporcionar a los técnicos de prevención un software que permita realizar un cccheck-list)) inteligente y guiado (sensible al tipo de PT y al conjunto de tareas implicadas en el mismo), sea capaz de generar un informe de evaluación coherentemente fundamentado y aconsejar ciertas recomendaciones de mejora sencillas o proponer aplicar un método específico para un estudio más detallado. Para facilitar su uso en los propios PT por parte de los técnicos de prevención, se ha implementado sobre un hardware tip0 Pocket-PC (PDA)c,o n las funciones deconectivitat necesarias a 10s PC de sobremesa para la generación de los informes de evaluación correspondientes

Método de evaluación ergonómica de tareas repetitivas, basado en simulación dinámica de esfuerzos con modelos humanos

Los trastornos musculoesqueléticos (TME) son la enfermedad profesional más común en Europa; siendo los movimientos repetitivos el factor de riesgo físico más prevalente (63%). Debido al gran impacto que los TME tienen sobre la salud laboral de los trabajadores se desprende la necesidad de disponer de métodos evaluación ergonómica, que permitan ayudar a conocer la exposición real al riesgo y así aplicar las medidas preventivas necesarias. Por otra parte, las nuevas tecnologías de captura de movimiento y los modelos biomecánicos humanos digitales (DHM) han permitido el desarrollo de nuevos métodos de valoración ergonómica que intentan superar las principales limitaciones de los sistemas existentes. Siendo este el motivo que impulsó el desarrollo del sistema MoveHuman-Forces (FORCES) diseñado por el grupo IDErgo, de la Universidad de Zaragoza, que realiza el análisis de riesgos de tareas repetitivas, es aplicable en el propio puesto de trabajo con una precisión adecuada y con un tratamiento automatizado de la información. Los principales objetivos de la investigación realizada son: 1. Análisis del nuevo método de evaluación ergonómica de tareas repetitivas a alta frecuencia FORCES valorando cada uno de los factores de riesgo que considera, la forma en que se ha estimado la exposición del trabajador a los mismos y cómo se aplica en puestos de trabajo, tanto de tareas simples como de tareas complejas o multitarea. 2. Estudio de la validación concurrente del método FORCES en comparación con los siguientes métodos: - Método OCRA ("Occupational Repetitive Action") consideradolo como “gold standard” a efectos de este estudio, ya que ambos realizan la evaluación del riesgo de aparición de TME derivado de la realización de tareas repetitivas. Estudiando si el nuevo método FORCES es capaz de predecir el riesgo de modo similar a OCRA. - Método REBA, el cual valora la carga postural. Esta comparación está motivada por el hecho de que FORCES también predice el riesgo de TME por posturas forzadas. Se trata de un estudio transversal, en el que a la misma muestra de 60 puestos de trabajo repetitivo se aplican los métodos a comparar. Utilizando para ello el sistema de captura de movimiento MH-Sensor (UZ) basado en sensores inerciales. El tipo de diseño del estudio sería el denominado de análisis de “fiabilidad inter-método” o de validez concurrente. Este tipo de estudios estiman la capacidad de que “instrumentos diferentes” - que miden el mismo tipo de exposición - obtengan resultados similares. Se realiza la comparación estadística entre los métodos estudiando la Correlación, la Regresión, la Concordancia, y la valoración del Criterio Diagnóstico o Discriminación todo ello nos proporciona un mejor conocimiento de los métodos de evaluación. Como principales conclusiones se pueden destacar: El método FORCES y el método OCRA: - Presentan una Correlación “fuerte”, manifestando este hecho la existencia de asociación entre ellos e indicando que ambos métodos están valorando el riesgo de modo similar. - El análisis de la Regresión permite afirmar que el método FORCES puede predecir los resultado del el método OCRA de forma adecuada. El método FORCES y el método REBA: - Presentan una Correlación “muy fuerte” para la zona lumbar, “moderada” para los hombros y “débil” para el cuello. Estos datos parecen indicar que ambos métodos están valorando el riesgo de modo semejante, con la excepción del cuello y siendo sobresaliente la asociación en los resultados para la zona lumbar. - El análisis de la Regresión lineal indica que FORCES predice los resultados del método REBA de forma adecuada para la región lumbar y en menor medida para los hombros. La metodología propuesta en el Método FORCES, tiene un claro valor práctico, si bien no proporciona una medida absoluta de la exposición al riesgo de sufrir TME. En cambio, sí permite clasificar el nivel de exposición derivada de la combinación de factores de riesgo presentes en el puesto de trabajo y esto a su vez ayuda a priorizar la intervención. Todo ello, coordinado con el Servicio de Vigilancia de la Salud de la empresa, puede ayudar a conseguir una prevención adecuada del riesgo

Diseño de un dinamómetro inalámbrico para mejorar un sistema de ergonomía inteligente en la industria 4.0.

El trabajo fin de máster que se recoge en la presente memoria se ha llevado a cabo en el grupo de investigación IDERGO. Este grupo se centra en el diseño y desarrollo de sistemas enfocados al análisis y evaluación del sistema musculo-esquelético en el ámbito de la ergonomía y la prevención de riesgos laborales. IDERGO ha desarrollado el método ergonómico Forces, que, a través de un sistema portátil de captura de movimiento humano, permite estimar de forma objetiva los riesgos musculoesqueléticos a los que están sometidos los trabajadores en su propio puesto de trabajo. El uso de este método y tecnología, bajo el nombre de sistema SCAMA, busca ayudar a los técnicos de prevención en la toma de decisiones para mejorar la salud de los trabajadores. Con posterioridad a la captura de movimiento en campo, el método Forces requiere introducir en la aplicación los esfuerzos que el trabajador realiza con las manos. Esto es, acciones de manipulación de cargas, esfuerzos de tracción, empuje o pares de fuerza. Este proceso implica la necesidad de que el técnico estime la fuerza realizada por el operario. En el caso de manipulación de cargas, ese proceso es directo ya que se considera directamente el valor del peso; pero cuando se trata de evaluar esfuerzos en otras direcciones su estimación resulta compleja, generando resultados menos precisos. Por ello, en este trabajo se diseña un dinamómetro inalámbrico que mide las fuerzas ejercidas por los operarios en el trabajo durante la evaluación de riesgos. Para diseñar el dinamómetro, se ha realizado una investigación teórica para explorar tanto el estado del arte como el mercado para conocer productos similares, competidores y otros que pueden ayudar en el diseño. Asimismo, se han estudiado las características de los usuarios que estarán implicados en el uso de este dinamómetro y el contexto donde se va a utilizar. Posteriormente, se han elaborado diferentes alternativas para resolver el objetivo de diseño, se ha elegido la más idónea y se ha elaborado un prototipo funcional para su futura evaluación y testeo. oncretamente, se ha desarrollado un dinamómetro wearable que se ajusta al antebrazo mediante una cinta; la celda de carga se puede colocar en los dedos (para tareas de arrastre) o en la palma de la mano (para tareas de empuje). Para la realización del dinamómetro se han realizado dos prototipos: el prototipo electrónico, que cuenta con celdas de carga que miden la fuerza ejercida e incluye el programa informático con el que se obtienen los datos; y el prototipo físico, que es soporte que alberga todo el conjunto electrónico y la carcasa que protege la celda de carga. Con todo ello se ha conseguido sentar las bases de un dispositivo útil que permite añadir una funcionalidad relevante al sistema SCAMA.<br /