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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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