Medición del temblor de los miembros superiores del cuerpo utilizando sistemas de rastreo ópticos portátiles

Abstract

El presente trabajo tiene como nalidad la medición del temblor de fatiga muscular en sujetos sanos mediante una prueba postural utilizando el sistema de rastreo óptico Leap Motion, el uso del spline para el muestreo uniforme y de la obtención de la densidad espectral de potencia (DEP) con la transformada rápida de Fourier (FFT por sus siglas en inglés). En este trabajo de investigación también se realizó la validación del dispositivo Leap Motion mediante temblores o vibraciones de una mano sintética, está fue excitada mecánicamente en un ancho de banda similar al del temblor fisiológico (8-12 Hz), y se comparó su respuesta en frecuencia con el dispositivo comercial Trigno Wireless EMG para después realizar pruebas con sujetos sanos para la detección del temblor de fatiga. Para determinar si el dispositivo es capaz de detectar la fatiga, se realizó un experimento con 62 voluntarios sanos de edades entre 19.58± 1.44 años, de los cuales sólo 14 cumplieron con las reglas de inclusión. Las pruebas se realizaron con la mano dominante y el procedimiento fue el siguiente: 1) El sujeto realizó la prueba postural durante 90 segundos, manteniendo una distancia de 9 a 12 cm entre la palma de la mano y el dispositivo Leap Motion, 2) Se realizó la medición de la máxima fuerza de contracción voluntaria (MVC por sus siglas en inglés) con un dinamómetro, 3) Se indujo a la fatiga mediante una serie de ejercicios de extensión/flexión de gama completa del codo usando una mancuerna del 20 % del valor más alto de la MVC a un ritmo de 20 repeticiones por minuto controladas con un metrónomo, realizando un mínimo de 30 repeticiones o hasta sentir la sensación de cansancio, 4) Posteriormente, el sujeto realizó de nuevo la prueba postural durante 90 segundos manteniendo una distancia de 9 a 12 cm entre la palma de la mano y el dispositivo Leap Motion. La DEP se estimó mediante el uso de la siguiente metodología basada en [1]: A partir del tiempo de muestreo entre frames que proporciona Leap Motion se realizó la estimación consecutiva del tiempo, después se calcularon los desplazamientos para cada eje (x; y y z), posteriormente se calculó la distancia euclidiana, éstos datos se interpolaron a 50 Hz, se les aplicó un filtro pasabanda Butterworth, un filtro Savitzky Golay, y para la obtención de la DEP se utilizó la FFT. Para cada una de las pruebas se obtuvo el promedio de la no fatiga y fatiga en las bandas de 8-12 Hz, con estos promedios se realizó una prueba de hipótesis t-student para la diferencia entre medias de dos muestras emparejadas, donde se obtuvo el siguiente resultado p=0.00078, con lo cual se pudo determinar que existe una diferencia entre las medias de las muestras, permitiéndonos distinguir entre fatiga y no fatiga. Se concluye que el dispositivo Leap Motion es capaz de identificar de forma significativa las variaciones del temblor postural de fatiga en la mano de una población de jóvenes sanos, siempre y cuando se cumpla con las reglas de inclusión y el procedimiento anteriormente descrito para realizar las pruebas.