El estudio del movimiento humano y más concretamente de la marcha ha sido de particular interés desde tiempos remotos, generando el desarrollo de diferentes métodos para su estudio. Con el avance de la tecnología, los sistemas de cómputo y los avances en la informática se han desarrollado sistemas para análisis del movimiento humano que son de gran ayuda para el diagnóstico y terapéutica de diferentes patologías. El desarrollo de un Laboratorio de marcha de bajo costo para análisis del movimiento surge a requerimiento de la Asociación pro Rehabilitación Infantil La Plata (APRILP), entidad sin fines de lucro que fue fundada en 1959 para enfrentar las consecuencias de importantes epidemias de poliomielitis. Actualmente es un centro de diagnóstico, derivación y rehabilitación especializado en patologías del sistema neurolocomotor. El desarrollo de este equipamiento constituye un hecho altamente relevante puesto que en nuestro país sólo existe un Laboratorio de Marcha con fines diagnósticos y terapéuticos, que se encuentra bajo el ámbito de FLENI (Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia) en la localidad de Escobar. El valor comercial de uno de estos equipos supera los 150.000 euros, por lo que implementar un Laboratorio de Marcha de bajo costo, modular, replicable y escalable, constituye un proyecto de relevancia que permitirá el acceso a un gran número de pacientes.Sección: Electrotecnia.Facultad de Ingenierí

Cordero, María Cristina

Ferrari, Flavio Atilio

Osio, Jorge Rafael

Rapallini, José Antonio

Vera, José Obdulio

Spanish

SEDICI - Repositorio de la UNLP

380 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE MARCHADE BAJO COSTO
Ferrari, Flavio A.1; Vera, José O1.; Cordero, María C.1; Rapallini, José A.2; Osio, Jorge2
1UIDET UNITEC y 2UIDET CeTAD,Departamento de Electrotecnia, Facultad de Ingeniería, 
Universidad Nacional de La Plata, Calle 48 y 116, La  Plata, Argentina, corderomc@gmail.com
INTRODUCCIÓN
El estudio del movimiento humano y más concretamente de la marcha ha sido de 
particular interés desde tiempos remotos, generando el desarrollo de diferentes métodos para 
su estudio. Con el avance de la tecnología, los sistemas de cómputo y los avances en la 
informática se han desarrollado sistemas para análisis del movimiento humano que son de gran 
ayuda para el diagnóstico y terapéutica de diferentes patologías. 
El desarrollo de un Laboratorio de marcha de bajo costo para análisis del movimiento 
surge a requerimiento de la Asociación pro Rehabilitación Infantil La Plata (APRILP), entidad sin 
fines de lucro que fue fundada en 1959 para enfrentar las consecuencias de importantes 
epidemias de poliomielitis. Actualmente es un centro de diagnóstico, derivación y rehabilitación 
especializado en patologías del sistema neurolocomotor.
El desarrollo de este equipamiento constituye un hecho altamente relevante puesto que 
en nuestro país sólo existe un Laboratorio de Marcha con fines diagnósticos y terapéuticos, que 
se encuentra bajo el ámbito de FLENI (Fundación para la Lucha contra las Enfermedades 
Neurológicas de la Infancia) en la localidad de Escobar [1, 2].
El valor comercial de uno de estos equipos supera los 150.000 euros, por lo que 
implementar un Laboratorio de Marcha de bajo costo, modular, replicable y escalable, 
constituye un proyecto de relevancia que permitirá el acceso a un gran número de pacientes. 
Proceso de adquisición de datos para análisis del movimiento
Como se ha mencionado, el análisis instrumentado de la marcha corresponde al análisis de 
la condición clínica de marcha de una persona mediante el uso de tecnología altamente 
especializada.
Al paciente se le colocan marcadores pasivos reflectantes sobre la piel, elegidos como 
puntos de referencia óseos y, en algunos casos, electrodos de superficie y/o aguja para registro
de actividad electromiográfica y otros sensores de variables fisiológicas, de acuerdo a 
protocolos normalizados. Las mediciones son realizadas por el sistema, mientras el paciente 
camina libremente a lo largo del sendero de marcha del laboratorio.
El medio de medición del Laboratorio de Marcha está constituido generalmente por un 
sistema opto-electrónico de cámaras infrarrojas y de videos convencionales, ubicadas en el
camino de marcha, plataformas de fuerzas empotradas en el piso o pedígrafos y un equipo de 
registro de electromiografía dinámica. Disponen además de tecnología para el cálculo del gasto 
energético de la marcha y medición de fuerzas sobre el pie para estudio de presiones plantares.
El sistema de medición del laboratorio de marcha debe ser calibrado diariamente, 
recomendándose hacerlo para cada estudio a realizar. Este aspecto es fundamental para 
asegurar la calidad de las adquisiciones.
La información obtenida en el análisis de marcha debe interpretarse en conjunto y 
comparada con la base de datos de individuos normales de cada laboratorio para identificar las 
anormalidades y postular las causas que las determinan.
La información obtenida es la siguiente:
a) Parámetros temporo-espaciales: Se refiere al cálculo de indicadores tales como la velocidad 
de marcha, largo de los pasos, cadencia (número de pasos por minuto), ancho del paso y 
381 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
duración de las fases del ciclo de marcha, entre otros. Estos son calculados en base a los datos 
obtenidos de la posición de los marcadores reflectantes.
b) Cinemática: Durante la adquisición el paciente camina libremente a lo largo de la senda de 
marcha del laboratorio, el cual está rodeado por un sistema especial de captura tridimensional 
compuesto por múltiples cámaras especializadas conectadas a un computador central. Estas 
cámaras poseen una lente central de captura y celdas periféricas que emiten radiación 
infrarroja. La radiación infrarroja emitida, es reflejada por los marcadores ubicados sobre la piel 
del paciente y capturada por la lente central de las cámaras del laboratorio. El conjunto de 
imágenes provistas por las cámaras es integrado y procesado por un software instalado en una 
PC para la obtención del movimiento articular tridimensional. El análisis cinemático define los 
ángulos articulares y el movimiento de los segmentos en el espacio.
c) Cinética: Corresponde a la medición de las reacciones producidas entre la fuerza ejercida por 
el peso del individuo sobre la tierra y la fuerza de reacción del piso (GRF). Contempla la 
medición de los momentos o torques y potencias articulares internos, el punto de aplicación de 
la GRF bajo el pie y sus tres componentes; vertical, medio lateral y anteroposterior. Aporta 
información complementaria a la cinemática al definir las causas qué determinan el movimiento 
articular a lo largo del ciclo de la marcha, es decir, qué grupo muscular es el predominante en 
cada momento y que tipo de contracción muscular está ejerciendo; excéntrica o de frenado o 
concéntrica para generación de potencia. Define además la presencia de sobrecargas 
articulares anormales. Se adquiere a través de plataformas de fuerza empotradas en el piso.
Ciclo de la Marcha: El Ciclo de la Marcha es el conjunto de acciones realizadas y fenómenos 
producidos desde el contacto del talón con el suelo hasta el siguiente contacto del mismo talón 
con dicho plano de apoyo con el fin lograr el desplazamiento del peso corporal desde un punto 
a otro, de forma bípeda.  Existen fases de apoyo y oscilación, iniciales medias y finales. Fig. 1.
Figura 1. Fases del ciclo de marcha y Distribución de presiones plantares en la marcha
Distribución de Cargas en el Pie: La distribución de presiones en la planta del pie cambia 
según la etapa del paso que se observe, tal como se muestra en la Figura 1.
Los estudios estáticos de las huellas plantares y la distribución de cargas responden a 
diferentes técnicas de medición ampliamente utilizadas, entre ellas: Pedigrafía, Fotopodograma, 
Radiofotopodograma, Podoscopio y Escáner Podológico.  La tecnología utilizada para los 
estudios dinámicos es la Plataforma de Baropodometría (con y sin reconstrucción 3D).
PARTE EXPERIMENTAL, RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La implementación del Proyecto del Laboratorio de marcha de bajo costo para 
APRILP, es de característica bianual y se lo ha dividido en tres módulos: Digitalización de la 
pisada, Digitalización de la marcha y Adecuación edilicia del espacio físico.
Patrón de 
contacto 
normal del 
pie derecho
382 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
Digitalización de la pisada: Desarrollo de Instrumentación Electrónica para Relevamiento 
de Huellas Plantares en Tiempo Real
Para el desarrollo de la instrumentación, denominada Pedígrafo digital, que permita el 
relevamiento de las huellas plantares en tiempo real, se deben tener en cuenta las siguientes 
especificaciones:
• Relevamiento y Reconstrucción de la huella plantar en Tiempo Real.
• Superficie sensible suficientemente amplia
• Resolución espacial apropiada
• Comunicación con una computadora
• Alta velocidad de transferencia de datos
• Interfaz de fácil utilización
• Visualización de presiones en forma relativa
• Reproducción y Almacenamiento post relevamiento
• Utilización de materiales de alta disponibilidad en Argentina
• Bajo Costo
Elección de los sensores: Las especificaciones que son clave para el rendimiento del 
sensor de presión a elegir incluyen los siguientes parámetros: linealidad, histéresis, rango de 
presión, sensibilidad a la temperatura, resolución, Precisión vs. Exactitud y robustez.
Luego del estudio de las tecnologías disponibles en el mercado se optó por los sensores 
resistivos que responden a los requisitos exigidos. La resistencia equivalente formada entre los 
electrodos y la goma conductiva depende total e intrínsecamente de la geometría empleada y 
es por este motivo que se ensayaron variantes en cuanto al material, al espesor y forma de la 
goma, así como también separación entre pistas y ancho de las pistas que conforman los 
electrodos. Los ensayos tuvieron lugar en el Laboratorio del Grupo de Ensayos Mecánicos 
Aplicados de la FIUNLP. Allí se ensayaron diferentes configuraciones geométricas: forma 
cuadrada o redondeada, tipo peine, de pistas angostas o anchas, de distribución centrada, etc.  
Se probaron las gomas conductivas marca AVIGOM en espesores de 1 mm y 3,5 mm. Se 
estudiaron los resultados de los gráficos de resistencia y conductancia en función de la presión 
para la elección final.
Se decidió utilizar la goma conductiva de AVIGOM, de 3.5mm de espesor, redonda y el 
electrodo de Forma Redondeada, distribución Tipo Peine y Pista Ancha.
Método de medición: En las Figuras 2 y 3 se muestra el diagrama en bloques del sistema de 
medición para relevamiento de la huella plantar en tiempo real. Se realiza el barrido de la matriz 
de sensores para obtener la totalidad de la digitalización de la pisada.
Figura 2. Diagrama en bloques
Figura 3. Diagrama en bloques prototipo
1 Bloque “Fuente de Corriente”, 2. Bloque 
“Selección de Filas”, 3. Bloque “Conversión 
Corriente/Tensión” y 4. Bloque “De-
Multiplexado de Conversores”
383 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
Prototipo final: En la Figura 4 se muestra el prototipo para relevamiento de la huella plantar en 
tiempo real. Se observa la placa con los sensores (Placa sensora), que irá fijada sobre los 
parantes que tienen como base la placa de control (Placa controladora). Este dispositivo se 
colocará sobre la senda o pasarela del Laboratorio de marcha.
En este prototipo se estableció un muestreo y una reconstrucción en tiempo real a una tasa de 
20 cuadros/s, que en comparación con un dispositivo comercial actual (100 cuadros/s) permite 
considerar que se está en un 20% de similitud.
Se consiguió generar una interfaz amigable, de fácil uso y muy bajo costo.
Se dispuso una placa de 20cm x 30cm con 512 sensores de presión redondos 
dispuestos en forma de panel de abeja, consiguiendo que un 91% de la superficie total sea 
sensible a la pisada. Se logró una densidad de 0.92 sensor/cm2 que en comparación con 
dispositivo comercial y actual (1.64 sensor/cm2), alcanzando una semejanza por encima del 
50%.
La implementación se realizó con componentes de alta disponibilidad en el mercado y en la 
región, lo que permite pensar en un mantenimiento de bajo costo a largo plazo.
Figura 4. Placa sensora, Prototipo final del Pedígrafo digital e Interfaz gráfica.
Las líneas de acción futuras respecto de este prototipo consisten en aumentar la densidad 
de sensores con el objetivo de aumentar la resolución en pantalla, introducir una comunicación 
inalámbrica entre el pedígrafo y la computadora para no estar limitado a las distancias máximas 
que establece el protocolo USB, lograr una aplicación independiente de la plataforma 
desarrollada en MATLAB, optimizar la aplicación de software para mostrar la reconstrucción de 
las huellas plantares con “pixeles redondos” en lugar de cuadrados, con la meta de añadir aún 
más realismo al resultado en pantalla. 
Y por último, mejorar la interfaz con el usuario añadiendo funciones para establecer y operar 
una base de datos de pacientes.
Digitalización de la marcha: Se encuentra en etapa de desarrollo un sistema que capture los 
puntos reflectantes (ver Figura 5) colocados sobre el paciente a tratar y los digitalice para 
obtener un registro de la marcha sobre una pasarela. Se decidió trabajar con marcadores 
pasivos y cámaras infrarrojas IP con iluminación LED. Se eligió la cámara DS-2CD2632 de 3 
MP de HIKVISION (Figura 6). Se utilizarán 3 cámaras iguales en el primer prototipo. Al ser una 
solución escalable y modular, no habrá inconvenientes futuros para incrementar el número de 
cámaras y prestaciones.
384 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
Figura 5. Marcadores reflectantes Figura 6.  Cámara infrarroja DS-2CD2632 de 3 MP de HIKVISION
Figura 7.  El Ing. Vera desarrollando 
software para el sistema de 
digitalización de la marcha.
Figura 8.  Prueba de cámara (Análisis y 
caracterización de interfaz de comunicación de 
datos y software de procesamiento de imágenes 
para diagnóstico).
Para el primer prototipo se utilizó lenguaje C++ utilizando el framework QT 5. Esta 
elección permite alcanzar la máxima performance en cuanto a aprovechamiento de recursos de 
una PC con sistema operativo Linux, distribución Debian. Todo el sistema que se está 
implementando se basa en la utilización de software OpenSource, para evitar el pago de 
licencias y cumplir con los requisitos de bajo costo para el desarrollo del Laboratorio de marcha.
Se pretende diseñar en el espacio de trabajo en APRILP una pasarela sobre piso 
modular, con al menos 3 (tres) cámaras IP (escalables a 7 cámaras) que capturen el 
movimiento y guarden las muestras en un Servidor de datos que luego serán analizados en las 
estaciones de trabajo.
Actualmente se está trabajando en el análisis y caracterización de interfaz de comunicación de 
datos y software de procesamiento de imágenes para diagnóstico (Ver figuras 7 y 8). Se están 
llevando a cabo pruebas para posicionamiento óptimo de las cámaras para la adquisición de 
imágenes del paciente.
Adecuación edilicia del espacio físico: Se trabaja con profesionales de la Arquitectura para 
asesoramiento en la adecuación edilicia del espacio físico. Se deben decidir especificaciones 
para la pintura de paredes, tipo de cierre de ventanas, iluminación de la zona de trabajo, 
localización del servidor, y en particular el tipo de piso debajo del cual se instalará en pedígrafo 
digital. Se está estudiando la posibilidad de instalar tapetes anti fatiga para pisos secos que, a 
su vez, sean pisos modulares, acoplables, lavables y ventilados.
385 Electrotecnia
4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLP
CONCLUSIONES 
Con el fin de proporcionar una herramienta de diagnóstico y tratamiento para pacientes 
con dificultades neurolocomotoras a instalar en  APRILP La Plata, de modo de prestar atención 
gratuita a quien sea derivado para ello, se ha logrado la colaboración de tres unidades de la 
Facultad de Ingeniería de la UNLP. Las mismas, a través del trabajo conjunto y multidisciplinar, 
han desarrollado e implementado gran parte de la instrumentación solicitada. Estas Unidades 
de Investigación, Desarrollo, Extensión y Transferencia de la FIUNLP son UNITEC, a cargo de 
la coordinación general del proyecto, CeTAD, especializada en temas de hardware electrónico 
de alto nivel y FEP, encargada de obtener el financiamiento necesario.
El desarrollo de este equipamiento constituye un hecho altamente relevante puesto que 
en nuestro país sólo existe un Laboratorio de Marcha con fines diagnósticos y terapéuticos, que 
se encuentra bajo el ámbito de FLENI (Fundación para la Lucha contra las Enfermedades 
Neurológicas de la Infancia) en la localidad de Escobar.
El valor comercial de uno de estos equipos supera los 150.000 euros, por lo que implementar 
un Laboratorio de Marcha de Bajo costo constituye un proyecto relevante para el acceso de 
todos los pacientes que lo soliciten. 
El proyecto se ha basado en una filosofía de desarrollo de tipo modular, escalable y 
replicable, con el fin de ir incrementando prestaciones a medida que se obtengan los recursos 
para su financiamiento. Contará con un proceso automatizado en la toma de datos y además 
tendrá la posibilidad de llevar un registro de estos datos.
Se ha trabajado con especialistas en fisiatría y rehabilitación neurolocomotora para 
implementar el Laboratorio de Marcha según sus necesidades específicas. De este modo se les 
permitirá entender las alteraciones dinámicas de la marcha y diferenciar las causales primarias 
de las alteraciones secundarias y mecanismos compensatorios; definir el  perfil de marcha en 
diferentes patologías; ayudar en la planificación de los tratamientos con mejor optimización de 
los recursos; aportar información para tomar decisiones con objetivos más realistas y aclarar 
expectativas sobre los tratamientos; les facilitará la toma de decisiones quirúrgicas con criterio 
multinivel, reduciendo el número de veces que el paciente debe ser intervenido, sometido a 
anestesia y a periodos de rehabilitación; medir los resultados de tratamientos conservadores y 
quirúrgicos con estimadores más objetivos y dinámicos; hablar un lenguaje común que facilita el 
intercambio de experiencias entre diferentes centros. Y, por último, utilizar una herramienta 
ampliamente reconocida para docencia e investigación.
Por último se ha trabajado en el desarrollo de competencias y compromiso social en los 
alumnos que participan en el proyecto: cognitivas y técnicas, sociales, éticas y afectivo-
emocionales.
BIBLIOGRAFÍA.
[1] CRESPO, M. Desarrollo de herramientas de análisis y modelización en el laboratorio de marcha 
y estudio de movimientos de FLENI.  XI Jornadas Internacionales de Ingeniería Clínica y 
Tecnología Médica. 2006.
[2] CRESPO, M. Laboratorio de marcha y análisis de movimiento. Principios básicos y aplicaciones 
clínicas. Arch. Neurol. Neuroc. Neuropsiquiatr. 2009, 18, (2), 49-55
[3]  HARO D, M. Laboratorio de análisis de marcha y movimiento Rev. Med. Clin. Condes - 2014; 
25(2) 237-247
[4] MARTÍNEZ CARRILLO, F.; GÓMEZ JARAMILLO, F.; ROMERO CASTRO, E. Desarrollo de un 
laboratorio de marcha con integración sincrónica mediante una arquitectura en módulos. Acta 
biol.Colomb., Vol. 15 Nº 3, 2010 235 – 250.
[5] http://www.stanfordchildrens.org/en/service/motion-gait-analysis-laboratory/gait. Acceso junio 2016.
[6] COSENTINO R. Miembros inferiores. El Ateneo, Buenos Aires. 1992
[7] BARRIENTOS, M. Desarrollo de Instrumentación Electrónica para Relevamiento de Huellas 
Plantares en Tiempo Real. Trabajo Final de Carrera Ingeniería Electrónica. FIUNLP. 2015.


Implementación de un laboratorio de marcha de bajo costo

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

380 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPIMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE MARCHADE BAJO COSTOFerrari, Flavio A.1; Vera, José O1.; Cordero, María C.1; Rapallini, José A.2; Osio, Jorge21UIDET UNITEC y 2UIDET CeTAD,Departamento de Electrotecnia, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata, Calle 48 y 116, La  Plata, Argentina, corderomc@gmail.comINTRODUCCIÓNEl estudio del movimiento humano y más concretamente de la marcha ha sido de particular interés desde tiempos remotos, generando el desarrollo de diferentes métodos para su estudio. Con el avance de la tecnología, los sistemas de cómputo y los avances en la informática se han desarrollado sistemas para análisis del movimiento humano que son de gran ayuda para el diagnóstico y terapéutica de diferentes patologías. El desarrollo de un Laboratorio de marcha de bajo costo para análisis del movimiento surge a requerimiento de la Asociación pro Rehabilitación Infantil La Plata (APRILP), entidad sin fines de lucro que fue fundada en 1959 para enfrentar las consecuencias de importantes epidemias de poliomielitis. Actualmente es un centro de diagnóstico, derivación y rehabilitación especializado en patologías del sistema neurolocomotor.El desarrollo de este equipamiento constituye un hecho altamente relevante puesto que en nuestro país sólo existe un Laboratorio de Marcha con fines diagnósticos y terapéuticos, que se encuentra bajo el ámbito de FLENI (Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia) en la localidad de Escobar [1, 2].El valor comercial de uno de estos equipos supera los 150.000 euros, por lo que implementar un Laboratorio de Marcha de bajo costo, modular, replicable y escalable, constituye un proyecto de relevancia que permitirá el acceso a un gran número de pacientes. Proceso de adquisición de datos para análisis del movimientoComo se ha mencionado, el análisis instrumentado de la marcha corresponde al análisis de la condición clínica de marcha de una persona mediante el uso de tecnología altamente especializada.Al paciente se le colocan marcadores pasivos reflectantes sobre la piel, elegidos como puntos de referencia óseos y, en algunos casos, electrodos de superficie y/o aguja para registrode actividad electromiográfica y otros sensores de variables fisiológicas, de acuerdo a protocolos normalizados. Las mediciones son realizadas por el sistema, mientras el paciente camina libremente a lo largo del sendero de marcha del laboratorio.El medio de medición del Laboratorio de Marcha está constituido generalmente por un sistema opto-electrónico de cámaras infrarrojas y de videos convencionales, ubicadas en elcamino de marcha, plataformas de fuerzas empotradas en el piso o pedígrafos y un equipo de registro de electromiografía dinámica. Disponen además de tecnología para el cálculo del gasto energético de la marcha y medición de fuerzas sobre el pie para estudio de presiones plantares.El sistema de medición del laboratorio de marcha debe ser calibrado diariamente, recomendándose hacerlo para cada estudio a realizar. Este aspecto es fundamental para asegurar la calidad de las adquisiciones.La información obtenida en el análisis de marcha debe interpretarse en conjunto y comparada con la base de datos de individuos normales de cada laboratorio para identificar las anormalidades y postular las causas que las determinan.La información obtenida es la siguiente:a) Parámetros temporo-espaciales: Se refiere al cálculo de indicadores tales como la velocidad de marcha, largo de los pasos, cadencia (número de pasos por minuto), ancho del paso y 381 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPduración de las fases del ciclo de marcha, entre otros. Estos son calculados en base a los datos obtenidos de la posición de los marcadores reflectantes.b) Cinemática: Durante la adquisición el paciente camina libremente a lo largo de la senda de marcha del laboratorio, el cual está rodeado por un sistema especial de captura tridimensional compuesto por múltiples cámaras especializadas conectadas a un computador central. Estas cámaras poseen una lente central de captura y celdas periféricas que emiten radiación infrarroja. La radiación infrarroja emitida, es reflejada por los marcadores ubicados sobre la piel del paciente y capturada por la lente central de las cámaras del laboratorio. El conjunto de imágenes provistas por las cámaras es integrado y procesado por un software instalado en una PC para la obtención del movimiento articular tridimensional. El análisis cinemático define los ángulos articulares y el movimiento de los segmentos en el espacio.c) Cinética: Corresponde a la medición de las reacciones producidas entre la fuerza ejercida por el peso del individuo sobre la tierra y la fuerza de reacción del piso (GRF). Contempla la medición de los momentos o torques y potencias articulares internos, el punto de aplicación de la GRF bajo el pie y sus tres componentes; vertical, medio lateral y anteroposterior. Aporta información complementaria a la cinemática al definir las causas qué determinan el movimiento articular a lo largo del ciclo de la marcha, es decir, qué grupo muscular es el predominante en cada momento y que tipo de contracción muscular está ejerciendo; excéntrica o de frenado o concéntrica para generación de potencia. Define además la presencia de sobrecargas articulares anormales. Se adquiere a través de plataformas de fuerza empotradas en el piso.Ciclo de la Marcha: El Ciclo de la Marcha es el conjunto de acciones realizadas y fenómenos producidos desde el contacto del talón con el suelo hasta el siguiente contacto del mismo talón con dicho plano de apoyo con el fin lograr el desplazamiento del peso corporal desde un punto a otro, de forma bípeda.  Existen fases de apoyo y oscilación, iniciales medias y finales. Fig. 1.Figura 1. Fases del ciclo de marcha y Distribución de presiones plantares en la marchaDistribución de Cargas en el Pie: La distribución de presiones en la planta del pie cambia según la etapa del paso que se observe, tal como se muestra en la Figura 1.Los estudios estáticos de las huellas plantares y la distribución de cargas responden a diferentes técnicas de medición ampliamente utilizadas, entre ellas: Pedigrafía, Fotopodograma, Radiofotopodograma, Podoscopio y Escáner Podológico.  La tecnología utilizada para los estudios dinámicos es la Plataforma de Baropodometría (con y sin reconstrucción 3D).PARTE EXPERIMENTAL, RESULTADOS Y DISCUSIÓNLa implementación del Proyecto del Laboratorio de marcha de bajo costo para APRILP, es de característica bianual y se lo ha dividido en tres módulos: Digitalización de la pisada, Digitalización de la marcha y Adecuación edilicia del espacio físico.Patrón de contacto normal del pie derecho382 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPDigitalización de la pisada: Desarrollo de Instrumentación Electrónica para Relevamiento de Huellas Plantares en Tiempo RealPara el desarrollo de la instrumentación, denominada Pedígrafo digital, que permita el relevamiento de las huellas plantares en tiempo real, se deben tener en cuenta las siguientes especificaciones:• Relevamiento y Reconstrucción de la huella plantar en Tiempo Real.• Superficie sensible suficientemente amplia• Resolución espacial apropiada• Comunicación con una computadora• Alta velocidad de transferencia de datos• Interfaz de fácil utilización• Visualización de presiones en forma relativa• Reproducción y Almacenamiento post relevamiento• Utilización de materiales de alta disponibilidad en Argentina• Bajo CostoElección de los sensores: Las especificaciones que son clave para el rendimiento del sensor de presión a elegir incluyen los siguientes parámetros: linealidad, histéresis, rango de presión, sensibilidad a la temperatura, resolución, Precisión vs. Exactitud y robustez.Luego del estudio de las tecnologías disponibles en el mercado se optó por los sensores resistivos que responden a los requisitos exigidos. La resistencia equivalente formada entre los electrodos y la goma conductiva depende total e intrínsecamente de la geometría empleada y es por este motivo que se ensayaron variantes en cuanto al material, al espesor y forma de la goma, así como también separación entre pistas y ancho de las pistas que conforman los electrodos. Los ensayos tuvieron lugar en el Laboratorio del Grupo de Ensayos Mecánicos Aplicados de la FIUNLP. Allí se ensayaron diferentes configuraciones geométricas: forma cuadrada o redondeada, tipo peine, de pistas angostas o anchas, de distribución centrada, etc.  Se probaron las gomas conductivas marca AVIGOM en espesores de 1 mm y 3,5 mm. Se estudiaron los resultados de los gráficos de resistencia y conductancia en función de la presión para la elección final.Se decidió utilizar la goma conductiva de AVIGOM, de 3.5mm de espesor, redonda y el electrodo de Forma Redondeada, distribución Tipo Peine y Pista Ancha.Método de medición: En las Figuras 2 y 3 se muestra el diagrama en bloques del sistema de medición para relevamiento de la huella plantar en tiempo real. Se realiza el barrido de la matriz de sensores para obtener la totalidad de la digitalización de la pisada.Figura 2. Diagrama en bloquesFigura 3. Diagrama en bloques prototipo1 Bloque “Fuente de Corriente”, 2. Bloque “Selección de Filas”, 3. Bloque “Conversión Corriente/Tensión” y 4. Bloque “De-Multiplexado de Conversores”383 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPPrototipo final: En la Figura 4 se muestra el prototipo para relevamiento de la huella plantar en tiempo real. Se observa la placa con los sensores (Placa sensora), que irá fijada sobre los parantes que tienen como base la placa de control (Placa controladora). Este dispositivo se colocará sobre la senda o pasarela del Laboratorio de marcha.En este prototipo se estableció un muestreo y una reconstrucción en tiempo real a una tasa de 20 cuadros/s, que en comparación con un dispositivo comercial actual (100 cuadros/s) permite considerar que se está en un 20% de similitud.Se consiguió generar una interfaz amigable, de fácil uso y muy bajo costo.Se dispuso una placa de 20cm x 30cm con 512 sensores de presión redondos dispuestos en forma de panel de abeja, consiguiendo que un 91% de la superficie total sea sensible a la pisada. Se logró una densidad de 0.92 sensor/cm2 que en comparación con dispositivo comercial y actual (1.64 sensor/cm2), alcanzando una semejanza por encima del 50%.La implementación se realizó con componentes de alta disponibilidad en el mercado y en la región, lo que permite pensar en un mantenimiento de bajo costo a largo plazo.Figura 4. Placa sensora, Prototipo final del Pedígrafo digital e Interfaz gráfica.Las líneas de acción futuras respecto de este prototipo consisten en aumentar la densidad de sensores con el objetivo de aumentar la resolución en pantalla, introducir una comunicación inalámbrica entre el pedígrafo y la computadora para no estar limitado a las distancias máximas que establece el protocolo USB, lograr una aplicación independiente de la plataforma desarrollada en MATLAB, optimizar la aplicación de software para mostrar la reconstrucción de las huellas plantares con “pixeles redondos” en lugar de cuadrados, con la meta de añadir aún más realismo al resultado en pantalla. Y por último, mejorar la interfaz con el usuario añadiendo funciones para establecer y operar una base de datos de pacientes.Digitalización de la marcha: Se encuentra en etapa de desarrollo un sistema que capture los puntos reflectantes (ver Figura 5) colocados sobre el paciente a tratar y los digitalice para obtener un registro de la marcha sobre una pasarela. Se decidió trabajar con marcadores pasivos y cámaras infrarrojas IP con iluminación LED. Se eligió la cámara DS-2CD2632 de 3 MP de HIKVISION (Figura 6). Se utilizarán 3 cámaras iguales en el primer prototipo. Al ser una solución escalable y modular, no habrá inconvenientes futuros para incrementar el número de cámaras y prestaciones.384 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPFigura 5. Marcadores reflectantes Figura 6.  Cámara infrarroja DS-2CD2632 de 3 MP de HIKVISIONFigura 7.  El Ing. Vera desarrollando software para el sistema de digitalización de la marcha.Figura 8.  Prueba de cámara (Análisis y caracterización de interfaz de comunicación de datos y software de procesamiento de imágenes para diagnóstico).Para el primer prototipo se utilizó lenguaje C++ utilizando el framework QT 5. Esta elección permite alcanzar la máxima performance en cuanto a aprovechamiento de recursos de una PC con sistema operativo Linux, distribución Debian. Todo el sistema que se está implementando se basa en la utilización de software OpenSource, para evitar el pago de licencias y cumplir con los requisitos de bajo costo para el desarrollo del Laboratorio de marcha.Se pretende diseñar en el espacio de trabajo en APRILP una pasarela sobre piso modular, con al menos 3 (tres) cámaras IP (escalables a 7 cámaras) que capturen el movimiento y guarden las muestras en un Servidor de datos que luego serán analizados en las estaciones de trabajo.Actualmente se está trabajando en el análisis y caracterización de interfaz de comunicación de datos y software de procesamiento de imágenes para diagnóstico (Ver figuras 7 y 8). Se están llevando a cabo pruebas para posicionamiento óptimo de las cámaras para la adquisición de imágenes del paciente.Adecuación edilicia del espacio físico: Se trabaja con profesionales de la Arquitectura para asesoramiento en la adecuación edilicia del espacio físico. Se deben decidir especificaciones para la pintura de paredes, tipo de cierre de ventanas, iluminación de la zona de trabajo, localización del servidor, y en particular el tipo de piso debajo del cual se instalará en pedígrafo digital. Se está estudiando la posibilidad de instalar tapetes anti fatiga para pisos secos que, a su vez, sean pisos modulares, acoplables, lavables y ventilados.385 Electrotecnia4º Jornadas ITE - 2017 - Facultad de Ingeniería - UNLPCONCLUSIONES Con el fin de proporcionar una herramienta de diagnóstico y tratamiento para pacientes con dificultades neurolocomotoras a instalar en  APRILP La Plata, de modo de prestar atención gratuita a quien sea derivado para ello, se ha logrado la colaboración de tres unidades de la Facultad de Ingeniería de la UNLP. Las mismas, a través del trabajo conjunto y multidisciplinar, han desarrollado e implementado gran parte de la instrumentación solicitada. Estas Unidades de Investigación, Desarrollo, Extensión y Transferencia de la FIUNLP son UNITEC, a cargo de la coordinación general del proyecto, CeTAD, especializada en temas de hardware electrónico de alto nivel y FEP, encargada de obtener el financiamiento necesario.El desarrollo de este equipamiento constituye un hecho altamente relevante puesto que en nuestro país sólo existe un Laboratorio de Marcha con fines diagnósticos y terapéuticos, que se encuentra bajo el ámbito de FLENI (Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia) en la localidad de Escobar.El valor comercial de uno de estos equipos supera los 150.000 euros, por lo que implementar un Laboratorio de Marcha de Bajo costo constituye un proyecto relevante para el acceso de todos los pacientes que lo soliciten. El proyecto se ha basado en una filosofía de desarrollo de tipo modular, escalable y replicable, con el fin de ir incrementando prestaciones a medida que se obtengan los recursos para su financiamiento. Contará con un proceso automatizado en la toma de datos y además tendrá la posibilidad de llevar un registro de estos datos.Se ha trabajado con especialistas en fisiatría y rehabilitación neurolocomotora para implementar el Laboratorio de Marcha según sus necesidades específicas. De este modo se les permitirá entender las alteraciones dinámicas de la marcha y diferenciar las causales primarias de las alteraciones secundarias y mecanismos compensatorios; definir el  perfil de marcha en diferentes patologías; ayudar en la planificación de los tratamientos con mejor optimización de los recursos; aportar información para tomar decisiones con objetivos más realistas y aclarar expectativas sobre los tratamientos; les facilitará la toma de decisiones quirúrgicas con criterio multinivel, reduciendo el número de veces que el paciente debe ser intervenido, sometido a anestesia y a periodos de rehabilitación; medir los resultados de tratamientos conservadores y quirúrgicos con estimadores más objetivos y dinámicos; hablar un lenguaje común que facilita el intercambio de experiencias entre diferentes centros. Y, por último, utilizar una herramienta ampliamente reconocida para docencia e investigación.Por último se ha trabajado en el desarrollo de competencias y compromiso social en los alumnos que participan en el proyecto: cognitivas y técnicas, sociales, éticas y afectivo-emocionales.BIBLIOGRAFÍA.[1] CRESPO, M. Desarrollo de herramientas de análisis y modelización en el laboratorio de marcha y estudio de movimientos de FLENI.  XI Jornadas Internacionales de Ingeniería Clínica y Tecnología Médica. 2006.[2] CRESPO, M. Laboratorio de marcha y análisis de movimiento. Principios básicos y aplicaciones clínicas. Arch. Neurol. Neuroc. Neuropsiquiatr. 2009, 18, (2), 49-55[3]  HARO D, M. Laboratorio de análisis de marcha y movimiento Rev. Med. Clin. Condes - 2014; 25(2) 237-247[4] MARTÍNEZ CARRILLO, F.; GÓMEZ JARAMILLO, F.; ROMERO CASTRO, E. Desarrollo de un laboratorio de marcha con integración sincrónica mediante una arquitectura en módulos. Acta biol.Colomb., Vol. 15 Nº 3, 2010 235 – 250.[5] http://www.stanfordchildrens.org/en/service/motion-gait-analysis-laboratory/gait. Acceso junio 2016.[6] COSENTINO R. Miembros inferiores. El Ateneo, Buenos Aires. 1992[7] BARRIENTOS, M. Desarrollo de Instrumentación Electrónica para Relevamiento de Huellas Plantares en Tiempo Real. Trabajo Final de Carrera Ingeniería Electrónica. FIUNLP. 2015.

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Implementación de un laboratorio de marcha de bajo costo

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