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Diseño de una aplicación móvil como apoyo al diagnostico de pacientes con espasticidad en el tren inferior

Iza Deprit, Alvaro

Abstract

La espasticidad en los miembros inferiores es una condición frecuente tras lesiones del sistema nervioso central que limita severamente la movilidad y la calidad de vida. Su valoración clínica actualmente se apoya en escalas semicuantitativas cuya fiabilidad depende en gran medida del examinador, lo que introduce variabilidad y dificulta la toma de decisiones terapéuticas objetivas. La falta de medidas reproducibles y accesibles obstaculiza el seguimiento clínico y la estandarización de los tratamientos, especialmente fuera de entornos especializados. Frente a esta situación, este trabajo propone y desarrolla una aplicación móvil Android que, mediante la ejecución de modelos de detección de pose, captura marcadores anatómicos del tren inferior y genera indicadores biomecánicos objetivos. Este sistema hace uso del modelo BlazePose adaptado para centrarse en caderas, rodillas, tobillos, talones y dedos índices. A este modelo se le ha incorporado también la detección automática del plano de visión, el cálculo de ángulos articulares, la estimación del centro de gravedad y un algoritmo de detección y corrección de errores. Finalmente, la aplicación muestra los resultados que se exportan en formato CSV para poder trabajar con ellos posteriormente. El objetivo no es sustituir al especialista, sino proporcionarle medidas cuantitativas repetibles que complementen la evaluación clínica y faciliten la toma de decisiones.

Full text

BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA Con enido BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA Ilus ación 1. Silla de uedas pa a la moni o ización pos u al de ViSens ________________________________________ 9 Ilus ación 2. Espas icidad en miemb os in e io es y supe io es [3] ____________________________________________ 10 Ilus ación 3. Imagen de la ma cha de un cue po hemipléjico [6] ______________________________________________ 10 Ilus ación 4. Pa ón lexo del miemb o supe io espás ico [8] ________________________________________________ 11 Ilus ación 5. Pa ones de la ma cha hemipléjica [13] __________________________________________________________ 11 Ilus ación 6.Escala de Ashwo h y Escala de Ta dieu [15] _____________________________________________________ 12 Ilus ación 7. O esis pa a pie espás ico [17] ____________________________________________________________________ 13 Ilus ación 8. ODS de es e p oyec o _______________________________________________________________________________ 17 Ilus ación 9. Sis ema Op iT ack que u iliza ma cado es y cáma as in a ojas [22] _________________________ 19 Ilus ación 10. Disposi i o médico po able de Shimme Resea ch [24] ________________________________________ 20 Ilus ación 11. Esquema gene al del p oceso de de ección de OpenPose [26] __________________________________ 21 Ilus ación 12. Rep esen ación esquemá ica del lujo de e aluación [28] ______________________________________ 22 Ilus ación 13. Rep esen ación esquemá ica del paso [28] ______________________________________________________ 23 Ilus ación 14. Sma phone si uado en la pa e ase a de la cabeza pa a oma de da os [29] ______________ 23 Ilus ación 15. Equipamien o y ángulo de isión de la he amien a mVEGAS [30] ___________________________ 24 Ilus ación 16. In e az de la aplicación RehabT ac [32] ________________________________________________________ 25 Ilus ación 17. Resul ados de los ángulos de la odilla izquie da ob enidos con FlexiGai en un ciclo [33]. __ 26 Ilus ación 18. In e az con AR de Gai Keepe [34] ______________________________________________________________ 27 Ilus ación 19. Sma phone Google Pixel 8 u ilizado pa a el desa ollo [35] __________________________________ 28 Ilus ación 20. Diag ama de lujo de la aplicación And oid _____________________________________________________ 29 Ilus ación 21. P oceso de de ección de pun os de los modelos Top-Down y Bo om-Up espec i amen e ___ 31 Ilus ación 22. Posiciones de los pun os que ecoge el modelo de de ección de pose BlazePose [37] _________ 32 Ilus ación 23. A la izquie da, pun os de ec ados po el modelo. A la de echa, másca a de segmen ación [38] _____________________________________________________________________________________________________________________ 34 Ilus ación 24. Código pa a la asociación de índices con las pa es ana ómicas _______________________________ 35 Ilus ación 25, Código pa a la asociación en e dis in as pa es ana ómicas __________________________________ 36 Ilus ación 26. A la de echa modelo o iginal. A la izquie da modelo con modi icaciones _____________________ 36 Ilus ación 27. De ección de ma cado es desde el plano la e al _______________________________________________ 37 Ilus ación 28. Cálculo de sen ido y ob ención del ec o de apoyo _____________________________________________ 39 Ilus ación 29. Ob ención del ángulo de cade a en el plano sagi al_____________________________________________ 40 Ilus ación 30. Ob ención del ángulo de odilla en el plano sagi al _____________________________________________ 40 Ilus ación 31. Ob ención del ángulo de obillo en el plano sagi al _____________________________________________ 41 Ilus ación 32. Ob ención del ángulo de inclinación en el eje x__________________________________________________ 42 Ilus ación 33. Ob ención del ángulo de o ación, posi i o y nega i o, en el eje y ______________________________ 42 Ilus ación 34. Ob ención del ángulo de o ación del pie en el eje y ____________________________________________ 43 Ilus ación 35. Posición es imada del cen o de g a edad (CoG) _______________________________________________ 44 Ilus ación 36. Re a do en la de ección de ma cado es _________________________________________________________ 47 Ilus ación 37. Imp ecisión en la de ección, in e cambio de pie nas ___________________________________________ 48 Ilus ación 38. Diag ama del algo i mo de de ección y co ección de e o es ________________________________ 48 Ilus ación 39. Señal o iginal no malizada. El eje de abscisas mues a el núme o de ame y el eje de o denadas mues a el alo de la cu a no malizado en e 0 y 1. En ama illo se ma can las egiones planas de la señal 49 Ilus ación 40. Segmen o de la señal donde se calcula el esiduo a pa i de la di e encia en e la señal o iginal y la sigmoide _______________________________________________________________________________________________________ 50 Ilus ación 41. Supe posición de los nue os ma cado es ob enidos (ma cado es ojos y e des) as ol e a p ocesa el ame ma cado con e o es __________________________________________________________________________ 50 Ilus ación 43. Inicio de la is a de cáma a ______________________________________________________________________ 52 Ilus ación 44. P oceso de ecogida de da os en la is a de cáma a ___________________________________________ 53 Ilus ación 45. Diálogo de gua dado de la is a de cáma a _____________________________________________________ 53 Ilus ación 46. Selección de una imagen en la is a de gale ía __________________________________________________ 54 Ilus ación 47. Vis a de esul ados ________________________________________________________________________________ 56 Ilus ación 48. Ano ación de ángulos a icula es median e el uso de Kino ea [43] ____________________________ 57 Ilus ación 49. Análisis de los miemb os in e io es en la is a on al __________________________________________ 58 Ilus ación 50. Análisis con Kino ea de los miemb os in e io es en la is a on al ____________________________ 59 BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA Ilus ación 51. Análisis de los miemb os in e io es en la is a sagi al __________________________________________ 60 Ilus ación 52. Análisis con Kino ea de los miemb os in e io es en la is a sagi al ____________________________ 60 Ilus ación 53. Diseño p elimina de la aplicación ealizado en Figma ________________________________________ 62 Ilus ación 54. Diag ama Gan del p oyec o ____________________________________________________________________ 65 BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA Tabla 1. Compa ación en e los dis in os modelos p opo cionado po Google AI ........................................................ 32 Tabla 2. Relación en e pun os y pa es del cue po de nues o modelo ........................................................................... 33 Tabla 3. Ejemplo de los alo es ob enidos po el modelo pa a la cade a de echa en un ins an e de e minado ........................................................................................................................................................................................................................ 33 Tabla 4. Relación en e nomb es y ab e ia u as ....................................................................................................................... 35 Tabla 5. Relación en e ángulos desc i os y ángulos expo ados ........................................................................................ 43 Tabla 6. Compa a i a de esul ados de la is a on al en e la aplicación y Kino ea ............................................... 59 Tabla 7. Compa a i a de esul ados de la is a sagi al en e la app y Kino ea ............................................................ 60 Tabla 8. Desglose del cos e ho a io del p oyec o ....................................................................................................................... 66 Tabla 9. Desglose de las amo izaciones del p oyec o ............................................................................................................. 66 Tabla 10. Desglose de los gas os del p oyec o ............................................................................................................................. 67 Tabla 11. Desglose de odos los ga os del p oyec o ................................................................................................................... 67 BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA • BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA • BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA 𝑢· 𝑣= ‖𝑢‖ ‖𝑣‖cos𝜃 → 𝜃=𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠( 𝑢·𝑣 ‖𝑢‖ ‖𝑣‖) 𝑢· 𝑣= 𝑢𝑥𝑣𝑥+ 𝑢𝑦𝑣𝑦+ 𝑢𝑧𝑣𝑧 , ‖𝑢‖= √𝑢𝑥 2+𝑢𝑦 2+ 𝑢𝑧 2 2  BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛= 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑛𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 • BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA PA = 𝑅𝐻𝑥 ± 10, 𝑅𝐻𝑦,𝑅𝐻𝑧 BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA • BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA • • 𝑖𝑧𝑞𝑢𝑖𝑒𝑟𝑑𝑎 →𝑃𝐴=(𝐿𝐻𝑥+10,𝐿𝐻𝑦,𝐿𝐻𝑧 ) 𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐ℎ𝑎 →𝑃𝐴=(𝑅𝐻𝑥−10,𝑅𝐻𝑦,𝑅𝐻𝑧 ) BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA Inicializa Coo denadas ¿I ndices Nue os? In e polación lineal Ac ualiza Coo denadas De eccio n Anomalí as BlazePose Fin BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA 𝑓(𝑥)= 𝐿 (1 + exp (−𝑘∗ (𝑥− 𝑥𝜃))  BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA ene o eb e o ma zo ma zo ab il ab il mayo junio junio julio 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1234567 Desc ipción del hi o Inicio Días s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l Ap endizaje y Uso de he amien as 24/01/2025 20 Reunión con el g upo de in e s igación, inicio del p oyec o 24/01/2025 1 Ap ende a p og ama en And oid S udio 30/01/2025 6 Ap ende sob e algo imos de de ección 05/02/2025 5 Reunión con I zia , pa a de ini la es uc u a 12/02/2025 1 Diseño p o isional de la aplicación y modi icación 17/02/2025 16 Diseño de la aplicación en Fi gma 17/02/2025 3 Reunión con I zia pa a alida diseño 24/02/2025 1 Análisis diseño ViSens 25/02/2025 1 A eglo p oblemas incompa ib ilidades 26/02/2025 5 Modi icaciones pa a la adap ación de la aplicación a nues as necesidade s 03/03/2025 2 Ob ención de ma cado es y cálculo de ángulos 05/03/2025 15 Ob ención de ma cado es 05/03/2025 3 Cálculo de ángulos 08/03/2025 8 Reunión e i icación ángulos 17/03/2025 1 Re isión cálculo ángul os 19/03/2025 1 Validación de esul ados 20/03/2025 16 Validación con Op i ack 20/03/2025 4 Análisis ángulos en el iempo 25/03/2025 2 Reunión segui mien o 31/03/2025 1 Nue o elé ono y comp obaciones 01/04/2025 1 Validación con Kino e a 02/04/2025 3 Diseño de la app e implemen ación de uncionalidades 07/04/2025 26 Dialogo de gua dado y logo ipado 07/04/2025 1 Reunión segui mien o 08/04/2025 1 In oduci la is a de gale ia, de esul ados, en di ec o y cáluclo de indicado es 21/04/2025 6 Reunión e is ión y nue as uncionalidades 02/05/2025 1 Co eción de indicado es 05/05/2025 1 Implemen ación algo imo de de ección y co ección de e o es 06/05/2025 36 Reunión John Pa ks 06/05/2025 1 Implemen ació n del algo i mo 07/05/2025 29 Reunión pa a discu i los p oblemas de la implemen ación 09/05/2025 1 Reunión e is ión y nue as uncionalidades 02/05/2025 1 Co eción de e o es 09/06/2025 1 Reunión segui mien o 10/06/2025 1 P esen ación de esul ados y mejo as en la aplicación 16/06/2025 22 Diseño de la p esen ación an e el g upo 16/06/2025 7 P esen ación y discusió n de esul ados 24/06/2025 1 Mejo as en la lógica y diseño 26/06/2025 12 DIAGRAMA GANTT DEL PROYECTO BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA BILBOKO INGENIARITZA ESKOLA