Diseño centrado en el usuario. Caso de estudio: Plataforma de apoyo a la valoración de la capacidad muscular de la mano

Abstract

Esta tesis presenta el desarrollo de una plataforma para la medición de la fuerza de la mano, que ayuda a profesionales de la salud a obtener la información necesaria para valorar la capacidad muscular de la mano de sus pacientes, permitiendo tomar decisiones sobre el desarrollo de sus terapias, en base a datos cuantitativos que no dependen directamente de la experiencia del evaluador. Con la finalidad de conocer sus actividades y necesidades, se realizaron entrevistas a médicos y terapeutas del Centro de Rehabilitación y Educación Especial del Estado de México (CREE). De éstas, surgió la necesidad de desarrollar una plataforma para la valoración de la capacidad muscular de la mano, la cual principalmente tiene la función de medir la fuerza de agarre de la mano, ya que, dicha fuerza se puede usar como un indicador de la salud general de la mano de un paciente. La mayoría de las herramientas usadas en CREE no permiten medir dicha fuerza en forma cuantitativa, por lo que las valoraciones recaen en la experiencia que tiene el evaluador. Para llevar a cabo totalmente la valoración de la capacidad muscular de la mano; los parámetros necesarios a obtener son: el índice de fatiga, el coeficiente de variación, la fuerza máxima de agarre, fuerza promedio y los rangos de movilidad de las articulaciones en las que el evaluador esté interesado en valorar. Estos últimos, son medidos manualmente por el evaluador ya que la plataforma no los mide. En la primera etapa del desarrollo de esta tesis, fue clave definir la metodología que debíamos seguir para el diseño de la plataforma. Tomando en consideración que la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), recomienda incluir al usuario en las primeras etapas de diseño en aras de alcanzar un mayor grado de usabilidad minimizando los errores de diseño e interacción que pudieran existir, se concluyó que la metodología Diseño Centrado en el Usuario (UCD por sus siglas en inglés) era la más apropiada. Aprovechando las recomendaciones del personal de salud y siguiendo la metodología UCD, se realizó una primera propuesta, la cual consistía en un arreglo de cinco sensores Flexiforce distribuidos en una pelota flexible acoplados a un juego recreado en una computadora. El prototipo resulto no ser eficaz, los sensores no eran adecuados para la aplicación y el juego presentaba errores de coherencia visual y espacial. En una segunda iteración de la UCD, se cambiaron los sensores Flexiforce por sensores de efecto hall, se modificó el mecanismo para la medición de la fuerza. Sin embargo, el sistema resultó ser más complejo, ya que requería de conectores y cables para cada sensor además de las conexiones para la alimentación y la comunicación con la computadora, lo que implicaba mantenimiento y durante las pruebas la plataforma presentaba problemas para completar las tareas. Se realizaron dos iteraciones más, las cuales llevaron a un prototipo final, el cual consiste en un mango instrumentado que contiene un arreglo de cuatro celdas extensiométricas, cuyas señales fueron acondicionadas y caracterizadas para lograr una medición de fuerza máxima de 38 kg, una resolución de 9.8 gf. Cuando la plataforma fue comparada con un dinamómetro comercial, se obtuvo un coeficiente de correlación lineal de R2=0.9993 entre las fuerzas medidas por ambos dispositivos. La señal de fuerza es muestreada a 100 Hz. Su interfaz de usuario se evaluó según los criterios de usabilidad y las heurísticas de Nielsen. Dicha evaluación fue realizada por personal de salud, quienes pudieron realizar la valoración de la capacidad muscular de la mano de un paciente. Los resultados de la evaluación arrojaron una escala de usabilidad del sistema (SUS por sus siglas en ingles) de 85.5 %. Con lo cual se concluye que se tiene una plataforma que puede medir la fuerza de agarre con una exactitud comparada con un dinamómetro comercial, y que los parámetros estimados necesarios para medir la capacidad muscular de la mano pueden ser obtenidos a través de la interacción de la interfaz gráfica de la plataforma por parte del personal de salud.