Diseño y construcción de un dispositivo portátil para medición del centro de presión del cuerpo humano

Abstract

El estudio del equilibrio humano es útil para el diagnóstico y seguimiento de diversas patologías como: enfermedades neurológicas (Parkinson, Alzheimer, etc.), alteraciones del sistema músculo-esquelético debidas a razones como: uso de tacones altos, sobrepeso, envejecimiento, inestabilidades posturales, uso de prótesis, etc. Existen numerosas herramientas para valorar cualitativa y cuantitativamente el equilibrio. La mayoría se basa en la medición del CoP (Centro de Presión, por sus siglas en inglés), este parámetro depende a su vez de la posición del CoM (Centro de Masa), la cual es la variable monitoreada y controlada por el Sistema Nervioso Central (SNC) para mantener el equilibrio. Las herramientas cualitativas (observación) son propensas a errores de apreciación por falta de experiencia, cansancio o descuido del evaluador. Las cuantitativas suelen ser muy voluminosas (1 a 2 m 3 y más de 4 kg), costosas (superiores a los 3,000 USD) y por tanto limitadas a su uso en laboratorios especializados. Otras soluciones cuantitativas (plantillas instrumentadas) son más económicas pero son personalizadas para un solo sujeto, lo cual nuevamente limita su impacto en el análisis del equilibrio en grandes poblaciones. En esta tesis se presenta el diseño y construcción de un dispositivo portátil y de bajo costo para evaluar el CoP. El prototipo presentado se basa en 3 sensores FSR (Force Sensing Resistor) por pie en una configuración geométrica tomando como base las regiones donde se concentra el mayor peso del cuerpo. Mediante la adecuación de un algoritmo se obtuvo un cálculo para obtener el CoP basado en esos sensores. El sistema está diseñado para adaptarse a pies de 22 a 29 cm de longitud. La estimación del CoP y de los distintos índices comúnmente usados en el diagnóstico y seguimiento de diversas patologías, son calculados en un sistema embebido y desplegados en una pantalla TFT (Thin Film Transistor). Lo anterior asegura un sistema adaptable, portátil y de bajo costo comparado con los sistemas existentes en el estado del arte. El sistema se utilizó para medir el CoP de 50 sujetos de entre 20 y 39 años de edad (33 hombres y 17 mujeres) cuya edad y peso promedio son (26.04 ± 4.94 años, 68.37 ± 8.15 kg) respectivamente. Los resultados promedio obtenidos se compararon con los reportados en diversos estudios para sujetos con características similares. Éstos indican que el sistema aquí presentado es capaz de medir el CoP, obteniendo resultados similares a los que presentan sistemas basados en plataformas de fuerza (Golden Standard). Se encontró además que el sistema es capaz de discriminar entre sujetos en posición de pie, con ojos cerrados y sujetos con ojos abiertos (p < 0001), diferencia que por criterios convencionales se considera estadísticamente significativa.