Development of an Instrumented Crutch for Quantitative Gait Monitoring and Diagnosis of Patients with Multiple Sclerosis

Abstract

Gracias a las terapias de rehabilitación, muchos pacientes con enfermedades neurológicas logranrecuperar parte de la movilidad funcional. Sin embargo, es necesario realizar un diagnóstico preciso yobjetivo del estado funcional de cada paciente, para ajustar la terapia a las necesidades individuales,comparar diferentes terapias y medir el grado de recuperación de cada paciente.Este trabajo presenta un nuevo prototipo de contera instrumentada que permite realizar la monitorizacióny análisis de la marcha de forma objetiva y cuantitativa. El prototipo desarrollado se puede ajustarfácilmente a diferentes muletas y bastones, y proporciona una solución ligera, flexible, no-invasiva y debajo coste. El sistema es capaz de medir la fuerza aplicada y diversas variables cinemáticas, como porejemplo, las aceleraciones y las velocidades angulares. Además, integra un nuevo algoritmo para laestimación de la orientación de la muleta y la distancia recorrida. En base a estas variables, es posiblecalcular varios parámetros de la marcha, como la cadencia, el tiempo de la fase de apoyo y la velocidad.El algoritmo para la estimación de la orientación se basa en el filtro CAHRS, adaptando el parámetro desintonización del acelerómetro según la fase de la muleta y asumiendo que las aceleraciones nogravitatorias son despreciables en el intervalo central de la fase de apoyo. El procedimiento para laestimación de la distancia se basa en la doble integración de las aceleraciones inerciales, aplicando unaactualización de velocidades mediante un modelo de péndulo invertido en la fase de apoyo. El nuevométodo se ha validado con una serie de ensayos con personas sanas, obteniendo un error RMS en laestimación de los ángulos pitch y roll por debajo de 0.9º y 0.5º, y un error relativo en la estimación de ladistancia de 3.1%. Además, se presentan los resultados preliminares de ensayos con pacientes.