04-Protocolo experimental

3. PROTOCOLO EXPERIMENTAL
En primer lugar se explica el proceso llevado a cabo en la captura de datos, el equipo y
el protocolo de reconstrucción del modelo utilizado. El protocolo experimental adoptado debe
definir el modelo biomecánico a seguir, así como el procedimiento para la toma de datos y el
post-procesado y análisis de los mismos. Para definir nuestro protocolo experimental debemos
definir tanto el protocolo de reconstrucción del modelo que seguiremos, como el equipo
utilizado y las características del laboratorio.
En primer lugar debemos definir el protocolo de reconstrucción del modelo. El modelo
Newington [10] es el pionero y más extendido en la captura de la marcha, siendo utilizado en
el sistema Plug in Gait. Dicho modelo es el utilizado en el sistema Vicon Motion Systems®,
Oxford, UK, del que disponemos en el laboratorio y el que seguirá este proyecto.
Sin embargo existen diferentes protocolos de reconstrucción, que se diferencian en el
tamaño de los segmentos, en el modelo del cuerpo humano o de la posición y tipo de
marcadores utilizados. La utilización de uno u otro protocolo de reconstrucción influye
directamente en el tiempo de ejecución del protocolo experimental y toma de datos, siendo el
PiG el más rápido y de menor número de marcadores. El modelo utilizado en el PiG será
comentado en el apartado4, pero primero describiremos los equipos utilizado en la toma de
datos y el proceso de ejecución.
Para la captura del movimiento se dispone del sistema Vicon Motion System®, que
consta de seis cámaras infrarrojas que graban la trayectoria 3D de una serie de marcadores
reflectantes pegados al cuerpo. Estas cámaras enfocan a una plataforma sobre la que se
mueve el sujeto y que también consta de una plataforma de fuerza que mide las fuerzas y
momentos de la pisada del paciente Figura 12.
Figura 12. Diagrama del laboratorio de captura [3]
El sujeto debe caminar sobre la plataforma de captura de movimiento, que aunque
consta de unos 8 metros de longitud, únicamente la parte central es observada por las
cámaras para asegurarnos una captura válida Figura 12. El objetivo es conseguir una captura
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de la marcha normal, de forma que se necesita cierto espacio antes y después de la zona de
captura para que el sujeto camine normalmente.
Las cámaras son de alta resolución y de una frecuencia de hasta 250 Hz, pero la
situaremos en 100Hz cubriendo sobradamente la frecuencia de la marcha humana, menor a
6Hz [2]. Por otro lado la fuerza de la pisada es medida mediante una plataforma AMTI de
tamaño 464x508
y una frecuencia de muestreo de 1000Hz. En este proyecto se utiliza
únicamente la plataforma 2(AMTI 2) representada en la Figura 12, ya que el paso de los niños
es de menor longitud y resultaba difícil la pisada de ambas plataformas durante una marcha
normal.
Los marcadores utilizados son circulares de diámetro
pulgada y recubiertos de un
material reflectante que refleja la luz infrarroja aproximadamente en la misma dirección de la
que procede. Esta aproximación puede asumirse debido al pequeño tamaño de los
marcadores. Estos marcadores reciben la luz infrarroja proyectada por un dispositivo incluido
en las cámaras y al reflejarla permite conocer en cada instante su posición al superponer los
datos desde todos los ángulos. Al reflejar los marcadores únicamente la luz infrarroja, hace
especialmente importante asegurar el aislamiento del laboratorio de la luz del sol, para evitar
interferencias o errores en la captura.
Los datos obtenidos a partir de las cámaras y de la plataforma de fuerza son
visualizados y procesados mediante el software del sistema Vicon®, Nexus. El modelo
cinemático es reconstruido en 3D a partir de la posición de los marcadores y del modelo PiG
seleccionado en cada caso.
Para llevar a cabo el experimento se buscaron niños sin problemas ortopédicos de
entre 5 y 8 años a los que se aplicó el mismo protocolo experimental:
 Calibrado del equipo: en primer lugar se realiza el calibrado siguiendo las instrucciones
de Vicon y comprobando que tanto las señales de las cámaras como de la plataforma
son registradas por Nexus.
 Toma de medidas: se mide el peso y altura del sujeto, así como la anchura de tobillos y
rodillas y la longitud de las piernas. El resto de medidas se deducen a partir de tablas
antropométricas, pero al no existir para niños, se parte de las de adultos.
 Colocación de marcadores: en este caso utilizamos cinta adhesiva de doble cara
directamente sobre la piel, teniendo que ser reforzadas en algunas zonas, como en el
interior de tobillos y rodillas. Se colocaron los marcadores siguiendo las posiciones
definidas por el protocolo de reconstrucción elegido, descrito en el apartado 4.
 Captura estática: se realiza primeramente una captura estática de sujeto. Esta captura
nos permite estimar los centros de masa de los segmentos, así como los centros de
rotación de las articulaciones.
 Captura dinámica: se pide al sujeto que ande por la plataforma. Modificando el punto
de comienzo se consigue la pisada en la plataforma sin modificar el paso normal de la
marcha. Se repite este paso hasta conseguir 20 capturas válidas de la marcha, diez de
ellas con la pisada del pie derecho y las otras diez con la pisada del pie izquierdo.
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 Captura de rotación: debido al modelo que utilizaremos para determinar el centro de
la cadera son necesarias seis capturas extras, tres con cada pierna, cuyo objetivo es
determinar la posición de la cadera por el método funcional.
Figura 13. Colocación en el sujeto de estudio
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