universidad polit ecnica de madrid escuela t ecnica...
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Universidad Politecnica de Madrid
Escuela Tecnica Superior de Ingenieros de
Telecomunicacion
Definicion e implementacion de metricas
objetivas para la evaluacion funcional del
miembro superior: aplicacion a poblacion
con lesion medular cervical
Tesis Doctoral
Ana de los Reyes Guzman
Ingeniero de Telecomunicacion
Madrid, Julio 2015
Departamento de Tecnologıa Fotonica y
Bioingenierıa
E.T.S.I. de Telecomunicacion
Universidad Politecnica de Madrid
Definicion e implementacion de metricas
objetivas para la evaluacion funcional del
miembro superior: aplicacion a poblacion
con lesion medular cervical
Tesis Doctoral
Autor
Ana de los Reyes Guzman
Directores
Angel Manuel Gil Agudo
Felix Monasterio-Huelin Macia
Madrid, Julio 2015
Tribunal nombrado por el Magnıfico y Excelentısimo Sr. Rector de la Universidad
Politecnica de Madrid, el dıa 15 de Junio de 2015.
Presidente: Enrique J. Gomez Aguilera Doctor en Telecomunicacion
Catedratico de Universidad
Universidad Politecnica de Madrid
Vocales: Jose Luis Pons Rovira Doctor en Ciencias Fısicas
Profesor de Investigacion
Instituto Cajal (CSIC)
Elisa Lopez Dolado Doctora en Medicina y Cirugıa
Medico Adjunto de Rehabilitacion y Medicina Fısica
Hospital Nacional de Paraplejicos
Pablo Bustos Garcıa de Castro Doctor en Informatica
Profesor Titular de Universidad
Universidad de Extremadura
Secretario: Alvaro Gutierrez Martın Doctor Ingeniero de Telecomunicacion
Profesor Contratado Doctor
Universidad Politecnica de Madrid
Suplentes: Eduardo Carrasco Alonso Doctor Ingeniero Informatico
Investigador Senior
Vicomtech-IK4
Jaime Miguel Prat Pastor Doctor en Medicina y Cirugıa
Subdirector
Instituto de Biomecanica de Valencia
Realizado el acto de defensa y lectura de Tesis Doctoral el dıa 1 de Julio de 2015.
iii
AgradecimientosEn primer lugar, quiero mostrar mi agradecimiento a todos los pacientes que han par-
ticipado en los estudios experimentales realizados en esta investigacion, porque ellos son
los verdaderos protagonistas en este trabajo. Agradecimiento, tanto por su participacion
de forma desinteresada, como por la ayuda prestada. Sin su colaboracion, la realizacion
esta investigacion no hubiese sido posible.
En segundo lugar, quiero dirigirme a las personas que han dirigido y tutorizado este
trabajo. Primero, al Dr. Angel Gil Agudo, responsable de la Unidad de Biomecanica del
Hospital Nacional de Paraplejicos y, actual Jefe del Servicio de Rehabilitacion. Gracias
por la confianza prestada durante estos anos y por guiar la investigacion, permitiendo su
realizacion y dotandola de sentido dentro de un entorno clınico-asistencial. Tambien, al
Prof. Felix Monasterio-Huelin Macia, Profesor Titular de Universidad en el Departamento
de Tecnologıa Fotonica y Bioingenierıa de la ETSI Telecomunicacion (UPM), por las apor-
taciones y contribuciones tan valiosas que ha realizado a la investigacion. Gracias por la
paciencia durante todo este tiempo. Quiero tambien mostrar mi agradecimiento al Grupo
de Neuro-rehabilitacion del Instituto Cajal (CSIC). En concreto, al Prof. Jose Luis Pons
(responsable de dicho grupo y coordinador del Proyecto HYPER) y al Dr. Diego Torricelli
por apoyar este trabajo.
Pero no menos importantes son mis companeros de trabajo, que tantas veces me han
animado y motivado para sacar adelante este trabajo. En concreto, Iris Dimbwadyo (Tera-
peuta Ocupacional) y Soraya Perez Nombela (Fisioterapeuta) han participado activamente
en los estudios experimentales y han realizado las evaluaciones clınicas a los pacientes. Por
ultimo, mis agradecimientos a Antonio Segura, del Instituto de Ciencias de la Salud de
Talavera de la Reina, por revisar la metodologıa y los metodos estadısticos propuestos,
para el analisis de la validacion clınica realizada en la investigacion.
Por ultimo, mi familia. A mis padres, por su ejemplo, porque les debo todo. A German,
mi marido, que tanto me ha apoyado siempre desde la carrera universitaria. Y, como no, a
las dos personas mas importantes en mi vida: mis hijos, Marcos y Carmen, que me llenan
de orgullo y satisfaccion, y me dan la fuerza necesaria para sacar todo proyecto adelante.
Se que he perdido mucho tiempo de poder estar con vosotros. No dudeis sera compensado.
En definitiva,
A todos, gracias.
ResumenEn personas que padecen una Lesion Medular cervical, la funcion de los miembros
superiores se ve afectada en mayor o menor medida, dependiendo fundamentalmente del
nivel de la lesion y de la severidad de la misma. El deficit en la funcion del miembro supe-
rior hace que la autonomıa e independencia de las personas se vea reducida en la ejecucion
de Actividades de la Vida Diaria.
En el entorno clınico, la valoracion de la funcion del miembro superior se realiza prin-
cipalmente con escalas clınicas. Algunas de ellas valoran el nivel de dependencia o inde-
pendencia en la ejecucion de Actividades de la Vida Diaria, como, por ejemplo, el Indice
de Barthel y la escala FIM (Medida de la Independencia Funcional). Otras escalas, como
Jebsen-Taylor Hand Function, miden la funcion del miembro superior valorando la des-
treza y la habilidad en la ejecucion de determinadas tareas funcionales. Estas escalas son
generales, es decir, se pueden aplicar a distintas poblaciones de sujetos y a la presencia de
distintas patologıas. Sin embargo, existen otras escalas desarrolladas especıficamente para
valorar una patologıa concreta, con el objetivo de hacer las evaluaciones funcionales mas
sensibles a cambios. Un ejemplo es la escala Spinal Cord Independence Measure (SCIM),
desarrollada para valorar Lesion Medular.
Las escalas clınicas son instrumentos de medida estandarizados, validos para su uso en
el entorno clınico porque se han validado en muestras grandes de pacientes. No obstante,
suelen poseer una elevada componente de subjetividad que depende principalmente de la
persona que puntua el test. Otro aspecto a tener en cuenta, es que la sensibilidad de las
escalas es alta, fundamentalmente, a cambios groseros en el estado de salud o en la funcion
del miembro superior, de forma que cambios sutiles en el sujeto pueden no ser detectados.
Ademas, en ocasiones, poseen saturaciones en el sistema de puntuacion, de forma que
mejorıas que se puedan producir por encima de un determinado umbral no son detecta-
das. En definitiva, estas limitaciones hacen que las escalas clınicas no sean suficientes, por
sı mismas, para evaluar estrategias motoras del miembro superior durante la ejecucion
de movimientos funcionales, siendo necesaria la busqueda de instrumentos de medida que
aporten objetividad, complementen las valoraciones y, al mismo tiempo, intenten solventar
las limitaciones que poseen las escalas.
Los estudios biomecanicos son ejemplos de metodos objetivos, en los que diversas tec-
nologıas se pueden utilizar para recoger informacion de los sujetos. Una concrecion de
estos estudios son los estudios cinematicos. Mediante tecnologıa optoelectronica, inercial o
electromagnetica, estos estudios proporcionan informacion objetiva acerca del movimiento
realizado por los sujetos, durante la ejecucion de tareas concretas. Estos sistemas de medi-
da proporcionan grandes cantidades de datos que carecen de una interpretacion inmediata.
Estos datos necesariamente deben ser tratados y reducidos a un conjunto de variables que,
vii
a priori, posean una interpretacion mas sencilla para ser utilizados en la practica clınica.
Estas han sido las principales motivaciones de esta investigacion. El objetivo principal
fue proponer un conjunto de ındices cinematicos que, de forma objetiva, valoren la funcion
del miembro superior; y validar los ındices propuestos en poblaciones con Lesion Medular,
para su uso como instrumentos de valoracion en el entorno clınico.
Esta tesis se enmarca dentro de un proyecto de investigacion: HYPER (Hybrid Neuro-
prosthetic and Neurorobotic Devices for Functional Compensation and Rehabilitation of
Motor Disorders, referencia CSD2009-00067 CONSOLIDER INGENIO 2010). Dentro de
este proyecto se lleva a cabo investigacion en el desarrollo de modelos, para determinar
los requisitos biomecanicos y los patrones de movimiento de los miembros superiores en
sujetos sanos y personas con lesion medular. Ademas, se realiza investigacion en la pro-
puesta de nuevos instrumentos de evaluacion funcional en el campo de la rehabilitacion
de los miembros superiores.
AbstractIn people who have suffered a cervical Spinal Cord Injury, upper limbs function is
affected to a greater or lesser extent, depending primarily on the level of the injury and
the severity of it. The deficit in the upper limb function reduces the autonomy and inde-
pendence of persons in the execution of Activities of Daily Living.
In the clinical setting, assessment of upper limb function is mainly performed based on
clinical scales. Some value the level of dependence or independence in performing activi-
ties of daily living, such as the Barthel Index and the FIM scale (Functional Independence
Measure). Other scales, such as the Jebsen-Taylor Hand Function, measure upper limb
function in terms of the skill and ability to perform specific functional tasks. These scales
are general, so can be applied to different populations of subjects and the presence of
different pathologies. However, there are other scales developed for a specific injury, in
order to make the functional assessments more sensitive to changes. An example is the
Spinal Cord Independence Measure (SCIM), developed for people with Spinal Cord Injury.
The clinical scales are standardized instruments measure, valid for use in the clinical
setting because they have been validated in large patient samples. However, they usually
have a high level of subjectivity which mainly depends on the person who scores the test.
Another aspect to take into account is the high sensitivity of the scales mainly to gross
changes in the health status or upper limb function, so that subtle changes in the sub-
ject may not be detected. Moreover, sometimes, have saturations in the scoring system,
so that improvements which may occur above a certain threshold are not detected. For
these reasons, clinical scales are not enough, by themselves, to assess motor strategies used
during movements. So, it’s necessary to find measure instruments that provide objectivity,
supplement the assessments and, at the same time, solving the limitations that scales have.
Biomechanical studies are examples of objective methods, in which several technolo-
gies can be used to collect information from the subjects. One kind of these studies is the
kinematic movement analysis. By means of optoelectronics, inertial and electromagnetic
technology, these studies provide objective information about the movement performed by
the subjects during the execution of specific tasks. These systems provide large quantities
of data without easy and intuitive interpretation.
These data must necessarily be treated and reduced to a set of variables that, a priori,
having a simpler interpretation for their use in the clinical practice. These were the main
motivations of this research. The main objective was to propose a set of kinematic indices,
or metrics that, objectively, assess the upper limb function and validate the proposed rates
in populations with Spinal Cord Injury, for use as assessment tools in the clinical setting.
This dissertation is framed within a research project: HYPER (Neurorobotic Devices
for Functional Compensation and Rehabilitation of Motor Disorders, grant CSD2009-
00067 CONSOLIDER INGENIO 2010). Within this research project, research is conducted
in relation to the biomechanical models development for determining the biomechanical
requirements and movement patterns of the upper limb in healthy and people with
Spinal Cord Injury. Moreover, research is conducted with respect to the proposed of new
functional assessment instruments in the field of upper limb rehabilitation.
ix
Indice general
1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional 1
1.1. La medula espinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Lesion medular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3. Rehabilitacion tras la lesion medular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1. Rehabilitacion del miembro superior . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2. Evaluacion de la capacidad y la funcion del miembro superior . . . . 7
1.4. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5. Marco, objetivos y estructura de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.1. Marco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.3. Estructura de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2. Estado del arte en metricas cinematicas 15
2.1. Revision del estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2. Limitaciones en los estudios revisados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3. Modelo biomecanico del miembro superior 29
3.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2. Materiales y metodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.1. Modelo biomecanico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.2. Posicion de los marcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.3. Determinacion de la geometrıa y orientacion de los segmentos . . . . 42
3.2.4. Secuencia de rotacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3. Validacion del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.1. Participantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.4.2. Protocolo experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4.3. Procesamiento y extraccion de resultados cinematicos de la AVD de
beber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.5. Discusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro
superior 61
4.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
xi
Indice general
4.2. Indices relacionados con la amplitud del movimiento . . . . . . . . . . . . . 63
4.2.1. Amplitud articular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.2.2. Amplitud de alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior . . 67
4.3.1. Precision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.3.2. Agilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.3. Eficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3.4. Coordinacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3.5. Suavidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4. Analisis de la relacion/dependencia entre los ındices propuestos . . . . . . . 89
4.5. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices 97
5.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2. Estudio experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2.1. Participantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2.2. Intervencion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2.3. Procesamiento y analisis del movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.3. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3.1. Indices relacionados con la amplitud del movimiento . . . . . . . . . 100
5.3.2. Indices relacionados con destreza y habilidad del MS . . . . . . . . . 104
5.4. Discusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices 117
6.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.2. Estudio experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
6.2.1. Participantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
6.2.2. Intervencion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.2.3. Aspectos analizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.3. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.4. Discusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7. Aplicacion de los ındices cinematicos a otras patologıas del Sistema
Nervioso Central: un caso de estudio 151
7.1. Cuadro clınico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.2. Valoraciones cinematicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.3. Resultados de las valoraciones cinematicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.3.1. Indices relacionados con la amplitud del movimiento . . . . . . . . . 152
7.3.2. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del MS . . . . . . 153
7.4. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
xii
Indice general
8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro 157
8.1. Conclusiones de la investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
8.2. Contribuciones de la investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.2.1. Publicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.3. Trabajo futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
8.3.1. Difusion cientıfica de los hallazgos encontrados . . . . . . . . . . . . 164
8.3.2. Mejoras en la adquisicion del movimiento . . . . . . . . . . . . . . . 164
8.3.3. Estandarizacion de otras AVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.3.4. Aplicacion de los ındices a otras tecnicas de adquisicion de movimiento165
8.3.5. Inclusion del registro electromiografico en las valoraciones . . . . . . 166
8.3.6. Ampliacion de la muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
8.3.7. Aplicacion de los ındices a otras patologıas del SNC . . . . . . . . . 167
A. Escalas clınicas tradicionales utilizadas en esta investigacion 181
A.1. Tests de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
A.1.1. Indice Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
A.2. Tests funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
A.2.1. Jebsen Taylor Hand Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
A.2.2. Nine-Hole Peg Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
A.3. Tests de AVDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
A.3.1. El Indice de Barthel (IB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
A.3.2. Functional Independence Measure (FIM) . . . . . . . . . . . . . . . 184
A.3.3. The Spinal Cord Independende Measure (SCIM) . . . . . . . . . . . 186
B. Documentos adjuntos 191
B.1. Comite de Etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
B.2. Acreditacion Sesion Clınica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
xiii
Indice general
xiv
Indice de Figuras
1.1. Estructura de la medula espinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Escala usada en el entorno clınico para valorar la funcion del MS. Corresponde a la
escala Jebsen-Taylor Hand Function que consiste en la ejecucion de determinadas tareas
funcionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1. Estrategia y resultados de la busqueda bibliografica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. Clasificacion de las metricas calculadas a partir de la cinematica de la mano segun la
caracterıstica del movimiento que miden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3. Clasificacion de las metricas calculadas a partir de la cinematica articular del miembro
superior segun la caracterıstica del movimiento que miden . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1. Entorno de analisis del software Visual3D. Los graficos mostrados corresponden al analisis
del movimiento de un sujeto sano durante un ciclo completo de la AVD de beber.
Empezando por la parte superior la primera grafica corresponde al desplazamiento
articular del hombro en el movimiento de flexion-extension, la segunda al mismo
movimiento del codo (o) y la tercera a la velocidad de la mano en magnitud (m/s). . . . 32
3.2. Movimiento de flexion-extension del hombro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3. Movimiento de abduccion del hombro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.4. Movimiento de aduccion del hombro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5. Movimiento de rotacion externa-interna del hombro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.6. Movimiento de flexion-extension del codo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.7. Movimiento de pronacion-supinacion del codo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.8. Movimiento de flexion-extension de la muneca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.9. Complejo articular del hombro compuesto por 5 articulaciones: 1. Articulacion glenohu-
meral; 2. Articulacion subdeltoidea; 3. Articulacion escapulotoracica; 4. Articulacion acro-
mioclavicular; 5. Articulacion esternoclavicular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.10. a)Marcador del equipo Codamotion. b) Baterıa conectada al marcador . . . . . . . . . 40
3.11. Cluster de 3 marcadores utilizados para la estimacion de la orientacion del segmento en
el que estan localizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.12. Localizacion real de los marcadores durante un estudio experimental. . . . . . . . . . . 42
3.13. Segmento del brazo en el modelo implementado. La figura muestra los extremos proximal
y distal del segmento, el centro de rotacion del humero estimado a partir de offsets
relativos al marcador ubicado en el acromion, y el cluster de marcadores. . . . . . . . . 43
3.14. a) Brazo en posicion anatomica y representacion de los ejes del brazo. b) Movimiento de
abduccion de 90o (-90o en torno eje X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.15. Modelo biomecanico de MS desarrollado con OpenSim de 2 DoF y 6 musculos . . . . . 48
xv
Indice de Figuras
3.16. Evolucion temporal del movimiento de flexion-extension del hombro realizado por un
sujeto sano estimado con ambos modelos (OpenSim y Visual3D) . . . . . . . . . . . . 48
3.17. Evolucion temporal de dos movimientos de flexion-extension del codo realizados por un
sujeto sano estimados con ambos modelos (OpenSim y Visual3D) . . . . . . . . . . . 49
3.18. Vista de la configuracion del laboratorio durante una sesion. . . . . . . . . . . . . . . 51
3.19. Escenario real de experimentacion para el analisis de la AVD de beber. . . . . . . . . . 52
3.20. Fases que componen la AVD de beber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.21. Recorridos articulares de la articulacion del hombro para los movimientos de flexion-
extension, abduccion-aduccion y rotacion externa-interna. Las curvas en lınea continua
corresponden a la curva media de todos los sujetos y la lınea discontinua corresponde a
± la desviacion estandar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.22. Recorridos articulares de la articulacion del codo para los movimientos de flexion-
extension y pronacion-supinacion, y la flexion-extension de la muneca. Las curvas en
lınea continua corresponden a la curva media de todos los sujetos y la lınea discontinua
corresponde a ± la desviacion estandar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.23. Informe de resultados graficos en relacion a recorridos articulares (curvas azules),
velocidad angular de las articulaciones (curvas verdes) y velocidad de la mano (curva roja)
creado con Visual3D. Los graficos mostrados corresponden a al analisis del movimiento
de un sujeto sano durante 5 repeticiones de la AVD de beber . . . . . . . . . . . . . . 56
4.1. Trayectorias de la mano de tres sujetos durante un ciclo completo de la AVD de beber.
La curva negra corresponde a un sujeto sano y la verde y roja a dos personas con LM
cervical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.2. Trayectoria de referencia obtenida como la media de todas las trayectorias realizadas por
el grupo de sujetos sanos que compone el patron de referencia . . . . . . . . . . . . . 66
4.3. Trayectoria media del patron de referencia (lınea continua) y banda de desviacion
considerada aceptable (lınea discontinua) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.4. Parametro α en funcion de la dmed para distintos valores de β entre 0,5 y 6. El decaimiento
de la funcion exponencial es mas rapido a mayor valor del parametro β. . . . . . . . . 71
4.5. Funcion sigmoide para definir el parametro α. Se muestran varias curvas para distintos
valores de β1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.6. Variacion del parametro α, en la forma sigmoidal, en cada uno de los grupos analizados . 73
4.7. Variacion del parametro ρ (Coeficiente de correlacion de Pearson) en cada uno de los
grupos analizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.8. Analisis de la magnitud de desviacion estandar considerada aceptable. Los valores de
precision se han obtenido, para cada sujeto, para n veces (n=[1, 1’5, 2, 2’5, 3]) la desviacion
estandar (eje de abscisas), con los parametros α y ρ calculados en cada sujeto. El eje de
ordenadas muestra el valor de precision para sujetos sanos y los dos grupos de personas
con LM. En el valor P=100 aparece una lınea horizontal negra, que corresponde a la
puntuacion del patron de referencia. Un sujeto con una precision mayor de 100 indica que
su rendimiento ha sido mejor que el patron de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.9. Variacion de la metrica BN en los grupos analizados. . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.10. Perfil de velocidad de la mano de un sujeto sano durante un ciclo completo de la AVD
de beber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
xvi
Indice de Figuras
4.11. Perfil de velocidad de la mano de un sujeto con LM durante un ciclo completo de la AVD
de beber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.12. Evolucion del parametro γ en funcion del tiempo (t) de ejecucion de un ciclo completo
de la AVD de beber. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.13. Evolucion temporal del perfil de velocidad de un sujeto sano (azul) y de una persona con
LM (rojo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.14. Evolucion del parametro µ en funcion de vdif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.15. Picos del perfil de velocidad v[n] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.16. Espectro en frecuencia del perfil de velocidad de un sujeto sano (azul) y de una persona
con LM (rojo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.17. Grafico de sedimentacion de las componentes extraıdas . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.1. Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud
articular del movimiento. Las figuras (a) y (b) muestran la Amplitud Articular total y
la Amplitud de la articulacion del hombro, respectivamente. Ambos ındices se expresan
normalizados respecto al patron de referencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.2. Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del
movimiento. Las figuras (a) y (b) muestran la amplitud articular de la articulacion del
codo y muneca respectivamente, ambas normalizadas con respecto al patron de referencia. 103
5.3. Diagrama de caja con los resultados del ındice Amplitud Alcance para cada uno de los
grupos analizados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.4. Diagrama de caja con los resultados de la segunda formulacion para la metrica precision
para cada uno de los grupos analizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.5. Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del
movimiento. La figura superior e inferior muestran la amplitud articular de la articulacion
del codo y muneca respectivamente, ambas normalizadas con respecto al patron de referencia.107
5.6. Diagrama de caja con los resultados del ındice Agilidad para cada uno de los grupos
analizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.7. Diagrama de caja con los resultados del ındice Eficiencia para cada grupo analizado. . . 109
5.8. Diagrama de caja con los resultados del ındice Coordinacion para las tres poblaciones
analizadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.9. Diagrama de caja con los resultados del ındice Suavidad S1 para cada poblacion analizada.111
5.10. Diagrama de caja con los resultados del ındice Suavidad S2 para cada uno de los grupos
analizados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.1. Estudio experimental: Analisis capacidad evaluadora de los ındices cinematicos propues-
tos. Entre ambas evaluaciones, un paciente puede experimentar cambio en la funcion del
MS debido a la evolucion espontanea y/o a los tratamientos terapeuticos recibidos. . . . 120
6.2. Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.3. Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 2. . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.4. Trayectoria que ha realizado el sujeto en los patrones de movimiento 1 y 4. . . . . . . . 127
6.5. Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 4. . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.6. Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.7. Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 5. . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.8. Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.9. Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 6. . . . . . . . . . . . . . . . . 130
xvii
Indice de Figuras
6.10. Analisis de regresion entre la escala SCIM (ıtems acicalarse y vestido parte superior) con
los ındices cinematicos Suavidad S1 y S2, Agilidad y Eficiencia. . . . . . . . . . . . . 133
6.11. Analisis de regresion. Escala Jebsen-Taylor con Amplitud Articular del hombro y codo. . 134
6.12. Analisis de regresion de los ındices Precision y Agilidad con la escala Nine-Hole. . . . . . 135
6.13. Diagrama de caja con los resultados de la escala Jebsen Taylor en la evaluacion clınica
Pre y Post . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.14. Grafico de la evolucion experimentada en el sujeto con respecto a los ındices cinematicos
relacionados con destreza y habilidad del MS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.1. Resultado grafico de los ındices relacionados con la destreza y habilidad del MS. Los trazos
rojo y verde corresponden a la primera y segunda valoracion del paciente, respectivamente.
Los resultados se muestran relativos al patron de referencia (trazo azul). . . . . . . . . 155
8.1. Escenario clınico de realizacion de la AVD de beber mediante Armeo Spring y aplicacion
de Realidad Virtual. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
A.1. Test Jebsen-Taylor Hand Function. Material para realizacion del test. . . . . . . . . . 182
A.2. Test Nine-Hole. Material para realizar el test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
A.3. Estudio experimental: Analisis capacidad evaluadora de los ındices cinematicos propuestos 184
A.4. Formulario escala clınica FIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
A.5. Niveles de puntuacion escala FIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
A.6. Formulario escala clınica SCIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
A.7. Formulario escala clınica SCIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
B.1. Aprobacion del Comite de Etica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
B.2. Acreditacion Sesion Clınica General del HNP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
xviii
Indice de Tablas
1.1. Musculatura clave en funcion del nivel de lesion medular cervical . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Escala de afectacion neurologica de la ASIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. Clasificacion Internacional del Funcionamiento, Discapacidad y la Participacion . . . . . 5
2.1. Clasificacion de los artıculos revisados segun el movimiento del miembro superior que
analizan, la tecnologıa usada para registrar el movimiento y la patologıa del SNC que tratan 18
2.2. Clasificacion de los movimientos del MS en dos categorıas (movimientos funcionales o
AVD), definiciones y ejemplos de las mismas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1. Definicion de los segmentos del modelo biomecanico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.2. Posicion relativa de los centros de rotacion a partir de marcadores ubicados en
prominencias oseas. MCF-Metacarpofalangeal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3. Caracterısticas de los segmentos corporales modelados como solidos rıgidos. . . . . . . . 43
3.4. Comparativa de 6 variables cinematicas correspondientes a los dos DoF validados en cada
sujeto (Test t). 6 sujetos sanos participaron en este estudio. Expresados en o se muestran
los resultados para los movimientos de flexion-extension del hombro y del codo: maximo
y mınimo de flexion, y desplazamiento articular (Range of motion (ROM)). . . . . . . . 49
3.5. Caracterısticas demograficas y funcionales de los grupos de sujetos analizados (n=18). a
frecuencia y % para variables categoricas y b media y desviacion estandar para variables
continuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.6. Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio. . . . . . . . . . . . 51
3.7. ROM del movimiento del hombro durante la AVD de beber de un vaso. Los datos se
expresan como mediana (rango intercuartil). En negrita se resaltan las variables en las
que se han encontrado diferencias estadısticamente significativas del test U de Mann-
Whitney (a,b (p < 0, 05), con correccion de Bonferroni) . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.8. ROM del movimiento del codo y muneca durante la AVD de beber de un vaso. Los datos
se expresan como mediana (rango intercuartil). En negrita se resaltan las variables en
las que se han encontrado diferencias estadısticamente significativas del test U de Mann-
Whitney (a,b (p < 0, 05), con correccion de Bonferroni) . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.9. Comparativa de 10 variables cinematicas correspondientes a las dos sesiones realizadas
en cada sujeto (Test t). Un total de 4 sujetos participaron en este estudio . . . . . . . . 57
xix
Indice de Tablas
4.1. Resultados del analisis de regresion. Correlaciones entre los ındices propuestos. Abreviatu-
ras: P (Precision); A (Agilidad); E (Eficiencia); C (Coordinacion); S1 (Propuesta 1 ındice
Suavidad); S2 (Propuesta 2 ındice Suavidad); Aart (Amplitud articular); Aarth (Amplitud
articular hombro); Aartc (Amplitud articular codo); Aartm (Amplitud articular muneca);
Aalc (Amplitud alcance). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2. Comunalidades. Metodo de extraccion: Analisis de Componentes Principales (ACP)
aplicado a la muestra formada por el grupo de sujetos sanos que compone el patron
de referencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.3. Componentes o factores extraıdos del analisis factorial: autovalores y variabilidad de los
datos explicada con cada una de las componentes extraıdas. . . . . . . . . . . . . . . 92
4.4. Resultado del analisis factorial realizado sobre los ındices calculados en esta investigacion
aplicados al grupo de sujetos sanos. El procedimiento agrupa los ındices en varias
componentes relacionadas con precision (Componente 1), velocidad (Componente 2),
suavidad (Componente 3) y coordinacion (Componente 4) indicado por los valores en
negrita relacionados con las cargas. Las cargas pueden variar entre 0 (no existe relacion
del ındice con el factor) y 1 (completa afinidad del ındice al factor). . . . . . . . . . . 93
5.1. Caracterısticas demograficas y funcionales de los grupos de sujetos analizados (n=18). a
frecuencia y % para variables categoricas y b media y desviacion estandar para variables
continuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2. Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio. . . . . . . . . . . . 99
5.3. Indices Amplitud Articular y Amplitud de Alcance para cada grupo analizado (valor
global de los ındices y normalizados con respecto al patron de referencia). Los resultados
vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. Las letras a,b denotan la
deteccion de significacion entre los grupos analizados (p < 0, 05). . . . . . . . . . . . . 100
5.4. Indice Precision para cada grupo analizado (valor global del ındice propuesto y
normalizado con respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de
los parametros que influyen en el calculo de la metrica precision). Los resultados vienen
expresados por la mediana y el rango intercuartil. Las letras a,b y c denotan la deteccion
de significacion entre los grupos analizados (a,b (p < 0, 05) y c (p < 0, 01)). . . . . . . . 105
5.5. Indice Agilidad para cada grupo analizado (valor global del ındice y normalizado con
respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de cada parametro que
influye en el calculo de la metrica agilidad expresados en sus correspondientes unidades).
Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. Las letras a,b yc denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (a,b (p < 0, 05) y c
(p < 0, 01)). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6. Indice Eficiencia para cada grupo analizado (valor del ındice global y normalizado con
respecto al patron de referencia). Los resultados vienen expresados por la mediana y
el rango intercuartil. La letra a denota la deteccion de significacion entre los grupos
analizados (p < 0, 05). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
xx
Indice de Tablas
5.7. Indice Coordinacion para cada grupo analizado (valor global del ındice para la AVD
completa y normalizado con respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los
resultados de coordinacion para cada fase de la AVD que implica un desplazamiento de la
mano). Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. Las letrasa y b denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (p < 0, 05 y p < 0, 01
respectivamente). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.8. Indice Suavidad para cada grupo analizado (valor global del ındice y normalizado con
respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de los parametros
que intervienen en el calculo del ındice global). Los resultados vienen expresados por la
mediana y el rango intercuartil. Las letras a y b,c denotan la deteccion de significacion
entre los grupos analizados (a (p < 0, 05) y b,c (p < 0, 01)). . . . . . . . . . . . . . . 110
5.9. Indice Suavidad S2 para cada grupo analizado. Los resultados vienen expresados por la
mediana y el rango intercuartil y estan normalizados con respecto al patron de referencia.
Las letras a,b denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (p < 0, 01). 112
6.1. Caracterısticas demograficas y antropometricas de los pacientes en el momento de su
inclusion en el estudio. Abreviaturas: P (Paciente); F (Femenino); M (Masculino); T
(Traumatico); NT (No traumatico); Dcho (Derecho); Izdo (Izquierdo). . . . . . . . . . 118
6.2. Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio. . . . . . . . . . . . 119
6.3. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.4. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.5. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.6. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.7. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.8. Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.9. Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y las escalas clınicas Indice Motor e Indice de Barthel. Se incluyen los ıtems
del Indice de Barthel en cuanto a alimentacion y autocuidado. ∗ denota p < 0, 05. . . . . 131
6.10. Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica FIM (Functional Independence Measure). Se incluyen los
ıtems de la escala relativos a alimentacion, cuidado de la apariencia, aseo y vestido de la
parte superior, y el total relativo al cuidado personal. ∗ denota significacion estadıstica
(p < 0, 05). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.11. Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica SCIM (Spinal Cord Independence Measure). Se incluyen los
ıtems de la escala relativos a alimentacion, bano y vestido de la parte superior, acicalarse
y el total relativo al cuidado personal. ∗ y ∗∗ denotan significacion estadıstica p < 0, 05 y
p < 0, 01, respectivamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
xxi
Indice de Tablas
6.12. Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica Jebsen Taylor Hand Function en los ıtems de la escala
relativos a las tareas de escritura, pasar tarjetas, coger objetos pequenos y simular comer.∗ denota p < 0, 05. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
6.13. Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y las escalas clınicas Jebsen Taylor Hand Function en los ıtems de la escala
relativos a mover fichas, coger objetos ligeros y objetos pesados, y la escala Nine-Hole
Peg Test. ∗ y ∗∗ denotan significacion estadıstica p < 0, 05 y p < 0, 01. . . . . . . . . . 135
6.14. Analisis de la reproducibilidad. Coeficientes de correlacion intraclase (ICC), error estandar
de la medida (SEM) y mınimo cambio detectable (MDC). . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.15. Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos en las evaluaciones PRE y
POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango
intercuartil de los resultados de los 9 pacientes que han participado en el estudio. La letraa denota significacion estadıstica p < 0, 05. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.16. Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos que valoran la destreza y la
habilidad del MS en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados
vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada
sesion (Pre y Post). Abreviaturas: P (Paciente). En negrita se resaltan los casos en los
que los ındices cinematicos han sido sensibles al cambio. . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.17. Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos relacionados con la amplitud
del movimiento en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados
vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada
sesion (Pre y Post). Abreviaturas: P (Paciente). En negrita se resaltan los casos en los
que los ındices han sido sensibles al cambio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.18. Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Indice Motor, Indice de Barthel,
SCIM y FIM en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados
vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. La letra a denota significacion
estadıstica p < 0, 05. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.19. Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Jebsen-Taylor Hand Function y Nine-
Hole Peg Test en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados
vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. La letra a denota significacion
estadıstica p < 0, 05. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.20. Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Indice Motor e Indice de Barthel en
las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados
por la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post).
En negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles al cambio. . . . . . 140
6.21. Comparacion de los resultados de la escala clınica FIM en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones
del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). En negrita se resaltan los casos
en que las escalas han sido sensibles al cambio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.22. Comparacion de los resultados de la escala clınica SCIM en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones
del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post) para cada uno de los participantes
en el estudio. En negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles al cambio.141
xxii
Indice de Tablas
6.23. Comparacion de los resultados de la escala clınica Jebsen Taylor Hand Function
(actividades escritura, pasar tarjetas, coger objetos pequenos y simular comer) en las
evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por
la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). En
negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles al cambio. . . . . . . . 142
6.24. Comparacion de los resultados de las escalas Jebsen Taylor Hand Function (actividades
coger fichas, mover objetos grandes ligeros y grandes pesados) y Nine-Hole Peg Test en
las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados
por la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post).
En negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles al cambio. . . . . . 142
7.1. Resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del movimiento en las
dos valoraciones realizadas al paciente. Los resultados corresponden a la media de 5
repeticiones de la AVD de beber. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.2. Resultados de los ındices cinematicos relacionados con la destreza del MS en las
dos valoraciones realizadas al paciente. Los resultados corresponden a la media de 5
repeticiones de la AVD de beber. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
8.1. Resumen de los resultados encontrados en el analisis de la capacidad discriminativa de
los ındices cinematicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
8.2. Resumen de los resultados encontrados en el analisis de la capacidad evaluadora de los
ındices cinematicos. Analisis de la validez: Sı (se ha detectado que el ındice es valido
tras la realizacion de desviaciones en los patrones de movimiento, y/o se ha detectado
correlacion significativa entre el ındice cinematico y las escalas clınicas); No (no se ha
detectado correlacion entre el ındice cinematico y las escalas clınicas). Abreviaturas: MDC
(Mınimo Cambio Detectable) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
A.1. Escala de puntuacion del MRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
xxiii
Nomenclatura
SNC Sistema Nervioso Central
C Cervical
T Toracico
L Lumbar
S Sacro
LM Lesion Medular
LM C6 Lesion Medular a nivel de la 6a vertebra cervical
LM C7 Lesion Medular a nivel de la 7a vertebra cervical
ASIA American Spinal Injury Association
MS Miembro superior
OMS Organizacion Mundial de la Salud
CIF Clasificacion Internacional del Funcionamiento, de la Discapacidad y de la Salud
CIDDM Clasificacion Internacional de Deficiencias, Discapacidades y Minusvalıas
AVD Actividades de la Vida Diaria
EF Evaluacion Funcional
IB Indice de Barthel
FIM Functional Independence Measure
SCIM Spinal Cord Independence Measure
JTHF Jebsen-Taylor Hand Function
DoF Grados de libertad
HNP Hospital Nacional de Paraplejicos
ACV Accidente Cerebro Vascular
PC Paralisis Cerebral
Aart Amplitud Articular
Aarth Amplitud Articular del hombro
Aartc Amplitud Articular del codo
Aartm Amplitud Articular de la muneca
ROM Rango de movimiento (Range of Motion)
ROMDoF Rango de movimiento para un grado de libertad
ROMDoFrefRango de movimiento para un grado de libertad relativo al patron
AROM Active Range of Motion
Aalc Amplitud de Alcance
P Precision
Pref Precision media del patron de referencia
Pnorm Precision normalizada, relativa al patron de referencia
dmax Distancia maxima
dmed Distancia media
A Agilidad
γ Funcion dependiente del tiempo de movimiento
vmax Velocidad maxima
vmed Velocidad media
µ Funcion dependiente de la diferencia entre vmax y vmedAref Agilidad media para el patron de referencia
Anorm Agilidad normalizada, relativa al patron de referencia
E Eficiencia
ls Longitud de la trayectoria de la mano durante el movimiento
lsref Longitud trayectoria media para el patron de referencia
C Coordinacion
Cref Coordinacion media para el patron de referencia
Cnorm Coordinacion normalizada relativa al patron de referencia
Nalc Duracion de la fase de alcance (numero de muestras) de la AVD de beber
Ntp Duracion de la fase de transporte proximal (numero de muestras) de la AVD de beber
Ntd Duracion de la fase de transporte distal (numero de muestras) de la AVD de beber
Nret Duracion de la fase de retorno a la posicion de inicio (numero de muestras) de la
AVD de beber
S1 Suavidad a partir del numero de picos del perfil de velocidad
nmax Numero de maximos del perfil de velocidad
S2 Suavidad a partir del espectro en frecuencia del perfil de velocidad
lespectro Longitud del espectro en frecuencia
lespectroref Longitud media del espectro en frecuencia para el patron de referencia
DTFT Transformada de Fourier en Tiempo Discreto
DFT Transformada Discreta de Fourier
FFT Transformada Rapida de Fourier
ACP Analisis de Componentes Principales
ICC Coeficiente de Correlacion Intraclase
BMS Media cuadratica entre sujetos
EMS Error cuadratico medio
RMS Media cuadratica entre medidas repetidas
SEM Error estandar en la medida
MDC Mınimo Cambio Detectable
Capıtulo 1
Introduccion a la lesion medular y
a la evaluacion funcional
En este capıtulo introductorio se muestra una vision general acerca de las consecuencias
de una lesion medular, incluyendo su impacto fisiologico, funcional, social y economico.
En el contexto de la rehabilitacion, en este capıtulo se resalta la importancia de la eva-
luacion de la funcion del miembro superior en el entorno clınico, que puede permitir la
monitorizacion de la evolucion de un paciente con el transcurso del tiempo y evaluar la
eficacia de tratamientos y terapias. Se incluye una revision en cuanto a los instrumentos
de valoracion que actualmente se usan en el entorno clınico, para evaluar el miembro su-
perior, aplicados a la Lesion Medular.
Existe evidencia de que los instrumentos de medida tradicionales, basados en escalas
clınicas, poseen una serie de deficiencias. Entre ellas, la elevada componente subjetiva
y las saturaciones que presentan en su sistema de puntuacion. Ası, parece que estos
instrumentos no son suficientes por sı solos para hacer una valoracion completa, resaltando
la necesidad de desarrollar elementos de evaluacion mas objetivos. Estos aspectos motivan
la realizacion de esta investigacion. Este capıtulo se cierra con el contexto de desarrollo,
objetivos y estructura de la tesis.
1.1. La medula espinal
La medula espinal forma parte del Sistema Nervioso Central (SNC) y ocupa el
canal raquıdeo de la columna vertebral, extendiendose desde el encefalo hasta la segunda
vertebra lumbar. Su extremo termina en forma de filamento, que se fija en la segunda
vertebra sacra. Rodeando a este filamento hay otras raıces nerviosas, y este conjunto
se llama cola de caballo o cauda equina. La funcion de la medula esta subordinada al
control cerebral y es la encargada de llevar impulsos nerviosos a los 31 pares de nervios
raquıdeos (Figura 1.1). De ellos, 8 son cervicales (C1-C8), 12 dorsales o toracicos (T1-
T12), 5 lumbares (L1-L5), 5 sacros (S1-S5) y 1 coccix [1, 2]. La medula espinal comunica
el encefalo con el cuerpo, mediante dos funciones basicas: la aferente, en la que las senales
sensitivas del tronco, cuello y las cuatro extremidades se transmiten hacia el cerebro, y
la eferente, en la que el cerebro ordena a los organos efectores realizar una determinada
1
1.2. Lesion medular
accion, llevando estos impulsos hacia el tronco, cuello y extremidades. Entre sus funciones
tambien encontramos el control de movimientos inmediatos y vegetativos, como el acto
reflejo, el sistema nervioso simpatico y el parasimpatico.
Figura 1.1: Estructura de la medula espinal
1.2. Lesion medular
Se entiende por Lesion Medular (LM) cualquier alteracion sobre la medula espinal,
que puede producir alteraciones en el movimiento, la sensibilidad o la funcion autonoma
por debajo del nivel de la lesion.
Segun la American Spinal Injury Association (ASIA), se considera tetraplejia la
afectacion de los segmentos cervicales de la medula espinal, que provoca alteracion en
extremidades superiores, tronco, extremidades inferiores y organos pelvicos; la tetraplejia
depende de ventilacion mecanica si se ve implicado el diafragma. La Tabla 1.1 muestra la
musculatura clave de cada nivel cervical a partir de los cuales existe capacidad funcional
del MS.
Nivel de lesion Musculo clave
C5 Flexores del codo (bıceps)
C6 Extensores de la muneca
C7 Extensores del codo (trıceps)
C8 Flexor digital profundo (tercer dedo)
T1 Interoseos
Tabla 1.1: Musculatura clave en funcion del nivel de lesion medular cervical
Por otro lado, se considera paraplejia la afectacion medular de segmentos dorsales,
lumbares y sacros; dependiendo del nivel de lesion, se ven afectados tronco, extremidades
2
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
inferiores y organos pelvicos [3, 4].
La valoracion neurologica en la lesion medular se lleva a cabo siguiendo las directrices
de ASIA [5], basadas en una exploracion sistematizada de las funciones motora y sensitiva.
El nivel de lesion lo constituye el segmento localizado por encima del segmento mas
rostral afectado. Una misma lesion puede tener distintos niveles motores y sensitivos y
diferir en ambos hemicuerpos. La graduacion ASIA permite determinar la severidad de la
lesion clasificandolas en:
Lesion completa: Se produce cuando por debajo del nivel de lesion no existe funcion
motora ni sensitiva, incluidos los niveles sacros.
Lesion incompleta: en ella persisten sensacion perineal y anal y funcion voluntaria
del esfınter anal, aunque no sean normales.
La ASIA consta de una exploracion motora y sensitiva clasificando la lesion entre A-E
(Tabla 1.2).
A Lesion completa sensitivomotora
B Lesion incompleta sensitiva completa motora
C Lesion incompleta sensitivomotora no funcional (mas de la mitad de los musculos clave
por debajo del nivel de lesion tiene una puntuacion menor que 3)
D Lesion incompleta sensitivomotora funcional (mas de la mitad de los musculos clave
por debajo del nivel de lesion tiene una puntuacion mayor que 3)
E Funcion motora y sensitiva normal
Tabla 1.2: Escala de afectacion neurologica de la ASIA
Impacto socioeconomico de la lesion medular
La lesion medular es una de las situaciones clınicas mas devastadoras, tanto por la
perdida funcional que supone y, consecuentemente, la perdida de independencia del indi-
viduo, como por las limitadas posibilidades de recuperacion espontanea y la carencia de
un tratamiento curativo. Aunque en las ultimas decadas el conocimiento en la asistencia
al lesionado medular ha evolucionado de forma muy importante, la lesion medular sigue
suponiendo un grave problema desde los puntos de vista social, economico y fısico [3].
Las lesiones medulares conllevan asociadas diversas complicaciones secundarias que pue-
den resultar debilitantes e incluso potencialmente mortales, como, por ejemplo, infecciones
urinarias, espasmos musculares, osteoporosis, ulceras por presion, dolores cronicos y com-
plicaciones respiratorias [6].
En cuanto al impacto economico de la LM se ha estimado que el coste economico oscila
entre 92 y 212 millones de euros, dependiendo de las lesiones [7]. El coste medio del cuida-
do medico y la adaptacion, debida a la LM, depende del tiempo desde la lesion y el nivel
de la lesion. Se estima que el coste asociado a la LM en EEUU es de 9,7 millones por ano.
3
1.2. Lesion medular
Estimaciones correspondientes a Espana dan un coste de hospitalizacion medio de entre
60000 a 100000 euros durante el primer ano de la lesion [7]. Esta estimacion incluye todo
el cuidado medico, material, coste administrativo y coste asistencial. Ademas, se asume
que todos los supervivientes a una LM, tras el alta medica, necesitarıan 4 horas diarias
de cuidados especializados (terapia ocupacional, fisioterapia, enfermerıa, logopedia). Estos
costes economicos son solo un indicio de las cargas fısicas, sociales y emocionales, enor-
memente devastadoras, a las que se enfrentan los individuos y las familias despues de una
LM [8].
Segun la OMS no existen estimaciones fiables de la prevalencia mundial de la LM, pero
se calcula que su incidencia mundial anual oscila entre 40 y 80 casos por millon de habi-
tantes. Segun la etiologıa de la lesion, se estima que hasta un 90 % de esos casos se deben a
causas traumaticas, aunque la proporcion de lesiones medulares de origen no traumatico,
debidas a enfermedad o degeneracion, parece ir en aumento [6]. La incidencia de LM de
origen traumatico varıa de 3,6 a 195,4 casos por millon a partir de los datos epidemiologi-
cos en 41 paıses del mundo. Ausatralia, Canada, Estados Unidos y varios paıses europeos
cuentan con estudios para valorar la incidencia de la LM de origen traumatico [9]. Otro
estudio realizado en una muestra de poblacion espanola en el perıodo entre 1972 y 2008,
muestra la incidencia de LM de origen no traumatico. Los resultados son de, aproxima-
damente, 11,4 casos por millon de habitantes. Se encontraron 541 casos (de los cuales el
53 % eran hombres) durante 37 anos revisados. La tasa de incidencia se incrementa con la
edad, con un pico en el grupo de 60 a 69 anos, siendo la tumoral la causa mas frecuente de
LM. La mayor parte de las lesiones eran a nivel toracico, y C y D fueron las clasificaciones
mas frecuentes en la escala ASIA [10].
Las alteraciones en funciones corporales, consecuencia de la LM, producen discapaci-
dad y limitaciones en la realizacion de ciertas actividades de las personas, ası como en su
participacion social. Actualmente se entiende por discapacidad la restriccion de la capaci-
dad funcional del ser humano [11].
La Clasificacion Internacional de Deficiencias, Discapacidades y Minusvalıas (CIDDM)
fue publicada por la OMS en 1980, con caracter experimental (Tabla 1.3). Posteriormen-
te, esta clasificacion ha sufrido revisiones. De esta forma, el modelo de discapacidad de
la OMS, vigente desde 2001 esta representado en la Clasificacion Internacional del Fun-
cionamiento, de la Discapacidad y de la Salud (CIF). Esta nueva clasificacion permite
una vision integradora y explica el hecho polifacetico de la discapacidad. El concepto de
funcionamiento, en la CIF, hace referencia a funciones corporales, actividades y parti-
cipacion; el concepto de discapacidad abarca deficiencias, limitaciones en la actividad o
restricciones en la participacion. Tambien se describen factores ambientales y personales
que interaccionan con los anteriores.
Ası una clasificacion de consecuencias de enfermedad ha evolucionado hacia una
clasificacion de componentes de salud.
4
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
CIDDM (1980)
Deficiencia Discapacidad Minusvalıa
Toda perdida o anormalidad Restriccion o ausencia de la Situacion de desventaja para
de una estructura o funcion capacidad para realizar una un individuo consecuencia de
psicologica, fisiologica o actividad (debido a una una deficiencia o discapacidad,
anatomica deficiencia) en la forma o que le impide desempenar un rol
dentro del margen que se que es esperado en su caso
considera normal para una
persona
(en un organo) (nivel personal) (nivel social)
CIF (2001)
Condicion de Salud
(trastorno/enfermedad)
Deficiencia Actividad Participacion
(funcion/estructura) limitacion de la actividad restriccion
Factores contextuales
Factores ambientales
Factores personales
Tabla 1.3: Clasificacion Internacional del Funcionamiento, Discapacidad y la Participacion
1.3. Rehabilitacion tras la lesion medular
Para la lesion medular, a dıa de hoy, no existe una curacion completa de forma que los
tratamientos rehabilitadores, se abordan desde varias perspectivas. El objetivo es que una
persona con LM llegue a ser lo mas independiente posible en la realizacion de las funciones
y actividades cotidianas [12].
La rehabilitacion de los pacientes con LM depende de varios factores. Aspectos neu-
rologicos, relacionados con la severidad de la lesion (tetraplejia o pareplejia) y el grado de
afectacion segun la clasificacion ASIA (lesion completa o incompleta, sındrome lesional y
grado de espasticidad), son los mas importantes. Otros factores que influyen en el trata-
miento son el grado de movilidad de las articulaciones y la musculatura que se encuentra
indemne; aspectos generales, como la edad, obesidad, estado cardiorrespiratorio y posibles
complicaciones cutaneas o urologicas; y aspectos psicologicos, el nivel de depresion y mo-
tivacion y apoyo social. Basandose en estos factores, se establecen en cada paciente unos
objetivos especıficos de los que se desprende un programa terapeutico.
La rehabilitacion tras la LM debe comenzar lo antes posible. Es importante para la
prevencion de complicaciones como, por ejemplo, las ulceras por presion y las contracturas.
La disminucion de las complicaciones esta en relacion directa con los cuidados recibidos
inmediatamente despues de la LM, durante la fase aguda.
5
1.3. Rehabilitacion tras la lesion medular
La rehabilitacion en la fase aguda comprende varias etapas:
Fase inicial de encamamiento: se realiza un tratamiento postural para evitar
deformidades y prevenir la aparicion de ulceras por presion. Se movilizan las
articulaciones y se trata la espasticidad. Se realiza rehabilitacion respiratoria, de
lenguaje y deglucion.
Fase de levantamiento: consiste en un tratamiento de levantamiento progresivo en
plano inclinado, antes de la fase de sedestacion.
Fase de sedestacion en silla de ruedas: consiste en tratar la sedestacion y manejo de
la silla y la eleccion de cojın antiescaras.
Fase de posicionamiento en bipedestacion y fase de deambulacion, si es posible.
Las tecnicas de rehabilitacion consisten en metodos clasicos de la rehabilitacion. Pos-
teriormente, a estos se les van incorporando los dispositivos de ayuda tecnologica que
permitan incrementar, mantener o mejorar la capacidad funcional del paciente. Estos
dispositivos pueden ser clave para la independencia de los pacientes con LM. Algunos con-
sisten en dispositivos de ayuda para la alimentacion y otros, por ejemplo, son dispositivos
de adaptacion para el manejo del ordenador (sistemas de reconocimiento de voz, ratones
adaptados, etc). La actuacion conjunta de un equipo multidisciplinar resulta indispensable
para asegurar la mayor independencia posible del paciente.
En el ambito de esta investigacion, merece especial atencion el tratamiento del miembro
superior que, durante la fase aguda de la LM, reciben las personas que padecen tetraplejia.
A continuacion se detalla el tratamiento de los MS.
1.3.1. Rehabilitacion del miembro superior
El miembro superior (MS) constituye en el ser humano un organo de relacion a traves
de sus dos principales funciones: la manipulacion y la prension, y la recepcion de aferencias
sensitivas. Para realizarlas se precisan: una sensibilidad (propioceptiva) correcta en el MS
que, junto con la funcion visual, informe de la postura y de la localizacion de cada parte
del entorno; una cadena cinematica y cinetica libre y un balance muscular adecuado que
permita movilizar todos los segmentos del MS; una suficiente coordinacion visuomanual;
y una adecuada coordinacion de los movimientos analıticos de la mano para hacer todos
los tipos de prension (fundamentalmente grosera, cilındrica y pinza termino-terminal).
En el paciente con lesion medular cervical, los MS suelen estar afectados en mayor
o menor medida dependiendo del nivel neurologico y del grado de deficit segun la escala
ASIA; por ello, el tratamiento del MS en el tetraplejico debe comenzar desde el primer
momento, para evitar complicaciones y asegurar el maximo de independencia funcional.
El tratamiento del MS se puede dividir en tres areas [13]:
Tratamiento postural : tiene un objetivo claramente preventivo para evitar deformi-
dades y alteraciones posturales futuras.
6
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
Tratamiento funcional : A los pacientes con afectacion en los miembros superiores
y lesiones altas se les realiza un tratamiento de los miembros superiores. Se trata
de conseguir la maxima funcionalidad del paciente en cuanto al uso de sus brazos
y manos, y lograr que llegue a ser lo mas independiente posible en la realizacion
de actividades de la vida cotidiana, como alimentarse, escribir y usar dispositivos
electronicos. Se hacen distintos tipos de actividades para trabajar la pinza gruesa,
la pinza fina, tenodesis o el arco articular del miembro superior.
Tratamiento Actividades de la Vida Diaria (AVD): en pacientes con lesiones
cervicales bajas y lesion dorsal o toracica, se trabajan las AVD relacionadas con
transferencias, el area del vestido, etc.
1.3.2. Evaluacion de la capacidad y la funcion del miembro superior
La capacidad funcional de los miembros superiores depende generalmente del nivel
neurologico de la lesion. De esta forma, cuanto mas alta sea una lesion, mas dependiente
es una persona en la realizacion de AVD.
La evaluacion funcional (EF) es muy importante en el contexto de la rehabilitacion.
La falta de funcion o funcion alterada del miembro superior es una de las secuelas mas
comunes tras lesiones del SNC [14, 15, 16], que produce trastornos del movimiento. De
este modo, la EF del MS puede ser util en el entorno clınico con varios objetivos:
Evaluar la eficacia de tratamientos o terapias.
Monitorizar la evolucion de un paciente en un periodo de tiempo.
Evaluar el estado de salud en cuanto al nivel de dependencia/independencia en la
realizacion de actividades, y en cuanto a la destreza y la habilidad del MS.
Detectar alteraciones en la funcion del MS.
Instrumentos de valoracion usados en el entorno clınico
La EF, dentro del entorno clınico, se realiza mediante una serie de escalas clınicas
tradicionales. Las escalas se basan en formularios o en la realizacion de determinadas tareas
relacionadas con la destreza y la habilidad del MS. Las escalas clınicas, que previamente
se han validado y estandarizado para su uso en entornos clınicos, se clasifican atendiendo
a varios criterios:
Segun la poblacion a la que van dirigidas, las escalas se clasifican en:
• Escalas generales
Estas escalas van dirigidas a la poblacion en general. Es el caso de escalas
como Indice de Barthel (IB) [17], Functional Independence Measure (FIM) [18],
Jebsen-Taylor Hand Function [19], Arm Research Assessment Test (ARAT) [20]
y Nine-Hole Peg Test.
7
1.3. Rehabilitacion tras la lesion medular
• Escalas especıficas
Se trata de escalas disenadas para la valoracion de una patologıa concreta. Es
el caso de la escala Spinal Cord Independence Measure (SCIM) [21] para la
valoracion de personas con LM [22], de las escalas Test of Motor Impairment y
Milani-Comparetti Test para la valoracion de pacientes con Paralisis Cerebral
(PC) [23] o la escala Fugl-Meyer Assessment para la valoracion de personas con
Accidente Cerebro Vascular (ACV) [24].
Segun los aspectos y caracterısticas que miden se clasifican en tres categorıas posibles
[22]:
• Escalas de fuerza
Valoran la fuerza del MS. La escala del Medical Research Council (MRC) valora
la fuerza de cinco grupos musculares del MS [25].
• Escalas funcionales
Las escalas funcionales valoran la funcion del MS. Escalas de este tipo son
Jebsen-Taylor Hand Function [19], Arm Research Assessment Test (ARAT)
[20] y Nine-Hole Peg Test.
• Escalas que valoran el desempeno de AVD
En estas escalas la valoracion consiste en preguntar al paciente por el desempeno
de determinadas actividades, con el objetivo de conocer el nivel de dependencia
o independencia (segun la escala) en el desempeno de las mismas.
Figura 1.2: Escala usada en el entorno clınico para valorar la funcion del MS. Corresponde a la escala
Jebsen-Taylor Hand Function que consiste en la ejecucion de determinadas tareas funcionales.
Existe evidencia acerca de los tests que, frecuentemente, se usan para evaluar el efecto
de una cierta intervencion sobre la funcion del miembro superior en personas con tetra-
plejia [22]. Las escalas usadas en el ambito de esta investigacion, para la valoracion de
8
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
personas que padecen LM, se describen en el anexo A.
Para seleccionar un instrumento de medida hay que tener en cuenta varios aspectos.
Dos de ellos ya se han mostrado. Son los referentes a la concrecion del objetivo de la inter-
vencion y a la eleccion entre un test de medida especıfico de una patologıa en concreto y
un test general. Otro aspecto de suma importancia es considerar la informacion acerca de
los tests en cuando a reproducibilidad, validez y sensibilidad de las medidas. Una buena
reproducibilidad en los resultados es importante porque, de otro modo, una mejorıa en
la puntuacion del test no se puede atribuir unicamente a la intervencion. La validacion
del test es importante, para saber si el test mide aquel aspecto o concepto para el que se
diseno. Por ultimo, un test ha de ser muy sensible para detectar un posible cambio en la
funcion, con independencia del sentido en el que se produzca el mismo. De otro modo, un
instrumento de medida no serıa util para evaluar una determinada intervencion.
Los instrumentos de medida basados en escalas clınicas, en general, son faciles de
administrar pero poseen una serie de deficiencias:
Elevada componente subjetiva que depende de la persona que puntua el test.
Saturaciones en el sistema de puntuacion, de forma que pueden ser insensibles a
ciertas mejorıas en el estado de salud. Harvey en su estudio detecto saturaciones en
el nivel maximo de puntuacion de la escala de AVD [26].
El sistema de puntuacion puede ser demasiado penalizador. El Indice de Barthel es
una escala criticada por su sistema de puntuacion debido a que los ıtems pueden ser
valorados con un 0 [17].
El ultimo aspecto esta relacionado con la sensibilidad. En ocasiones, las escalas
no son capaces de detectar cambios sutiles en el estado de salud de una persona,
siendo sensibles unicamente a cambios groseros. Como consecuencia, cambios sutiles,
clınicamente significativos, en el estado de salud pueden pasar inadvertidos [27].
Por estas razones, parece que estos instrumentos de medida por sı solos no son sufi-
cientes para evaluar estrategias motoras [28] y hacer una evaluacion funcional completa.
Es necesario buscar medidas mas objetivas que complementen las evaluaciones realizadas
mediante escalas clınicas.
Un ejemplo de objetividad es la que proporcionan los estudios biomecanicos, que
involucran las nuevas tecnologıas, actualmente inmersas en entornos clınicos y centros de
investigacion. Una concrecion de estos estudios son los estudios cinematicos, que analizan
el movimiento humano por medio de distintas tecnicas. En el ambito de esta investigacion,
se han revisado trabajos cuyo objetivo es cuantificar el movimiento del miembro superior
durante AVD completas en sujetos sanos [29, 30, 31, 32, 33, 34, 35] y personas que han
sufrido un ACV [36, 37, 38, 39, 40], PC [41, 42] o LM [43].
9
1.4. Conclusion
1.4. Conclusion
En este capıtulo se ha presentado una breve introduccion a la medula espinal, ası como
a su funcionamiento y danos en la misma, la LM.
Las consecuencias de una LM varıan entre sujetos, dependiendo fundamentalmente del
nivel de la lesion y de la severidad de la misma dentro de un determinado nivel.
La lesion medular, a dıa de hoy, no posee una curacion completa de forma que se
administran tratamientos rehabilitadores en distintos ambitos. El objetivo es que una
persona con LM llegue a conseguir el nivel maximo de independencia en la realizacion de
actividades cotidianas. En concreto, la falta o la alteracion de funcion de los miembros
superiores produce una falta de fuerza y movilidad que afecta a la autonomıa de las
personas para la realizacion de las AVD. La evaluacion de la funcion del miembro superior
y/o desempeno de AVD se valora desde el punto de vista clınico, de acuerdo a un
conjunto de escalas tradicionales. Estas escalas poseen una elevada componente subjetiva
dependiendo de la persona que puntua el test y, a veces, son insensibles a cambios sutiles
en el estado de salud de una persona. Por tanto, es necesario el desarrollo de nuevos
metodos de evaluacion que introduzcan una componente de objetividad, para cuantificar
la calidad del movimiento humano y el desempeno motor del miembro superior durante
determinadas tareas funcionales o AVD completas.
1.5. Marco, objetivos y estructura de la tesis
1.5.1. Marco
Esta investigacion se realiza en el contexto del Proyecto HYPER1, de la convocatoria
Consolider-Ingenio 2010. Concretamente, dentro de las tareas RT1, relacionada con
Biomecanica en lo referente a desarrollo de modelos y definicion de requisitos en la funcion
del MS de los usuarios; y la tarea RT6, relacionada con la busqueda de nuevos metodos
de evaluacion en el entorno clınico.
1.5.2. Objetivos
El objetivo general de la investigacion es proponer un conjunto de metricas o ındices,
definidos a partir de datos cinematicos, como nuevos metodos de evaluacion funcional y
valoracion de la discapacidad del MS que aporten objetividad a las valoraciones. Una vez
definidos y desarrollados, es necesario validar los ındices para su uso en el entorno clınico.
En esta investigacion, se aplican al movimiento realizado por personas con lesion medular
cervical. Alrededor del objetivo principal hay una serie de aspectos a partir de los cuales
se formulan preguntas cientıficas y tecnicas que son tratados en los sucesivos capıtulos y
que constituyen los objetivos secundarios.
1. La extraccion de los datos cinematicos, relativos al movimiento humano del miem-
bro superior, durante la realizacion de una determinada tarea, implica el desarrollo
1Hybrid Neuroprosthetic and Neurorobotic Devices for Functional Compensation and Rehabilitation of
Motor Disorders. Convocatoria CONSOLIDER-INGENIO 2010. Ref: CSD2009-00067
10
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
de un modelo biomecanico que transforme los datos de posicion de los sensores en
el sistema cartesiano en datos articulares. Una vez procesados los datos, se extraen
una serie de variables cinematicas que cuantifican la velocidad, amplitud articular,
coordinacion y otras caracterısticas del movimiento.
P1: ¿Cuales son las metricas cinematicas que se han aplicado hasta el momento para
cuantificar el movimiento del MS y que caracterısticas del movimiento valoran?
P2: ¿Como transformar los datos cinematicos de posicion de los sensores en el espa-
cio cartesiano en datos articulares?
P3: ¿Existen modelos biomecanicos de MS disponibles a la comunidad cientıfica para
su uso?
2. Las escalas clınicas tradicionales poseen una serie de deficiencias, que se han descri-
to en la seccion 1.3.2. Ademas, los equipos de analisis de movimiento generan una
enorme cantidad de datos. Cada sensor ofrece la evolucion temporal de la posicion
de cada uno de los marcadores, con una resolucion temporal dependiente de la fre-
cuencia de muestreo a la que trabaje el equipo. Como resultado, se genera una masa
de datos considerable correspondiente a cada uno de los movimientos que realiza
el sujeto. A este respecto, el personal clınico y medicos facultativos han expuesto
la necesidad de digerir y metabolizar esta cantidad de datos en terminos de otras
variables, de forma que los resultados posean una interpretacion clınica mas senci-
lla. Estos dos aspectos, las deficiencias en las escalas de valoracion tradicional y las
grandes masas de datos proporcionadas por los equipos de analisis de movimiento,
aportan las motivaciones que apoyan la realizacion de esta investigacion.
Por otro lado, existe evidencia de determinadas variables cinematicas expresadas
en valor absoluto y en las unidades correspondientes del Sistema Internacional
(SI). Estas variables informan acerca del desempeno motor del MS durante una
determinada tarea o movimiento [34, 44, 45], normalmente durante movimientos de
alcance de un objetivo [46]. A partir de estos supuestos:
P4: ¿Como desarrollar nuevas metricas a partir de variables cinematicas que
permitan cuantificar ciertas caracterısticas del movimiento relacionadas con la
destreza y la habilidad del MS?
P5: ¿Como dotar a las metricas de un sistema de puntuacion que no resulte
demasiado penalizante para el sujeto, que sea adimensional y relativo a un patron
de referencia?
P6: ¿Es posible disenar metricas que cuantifiquen el desempeno motor durante AVDs
completas?
3. El diseno de nuevos instrumentos de medida y escalas depende del objetivo para
el que son disenados [23]. Existe evidencia de estudios que han aplicado metricas
cinematicas con un fin predictivo. Consiste en aplicar modelos de regresion para esti-
mar la puntuacion en escalas clınicas a partir de una combinacion lineal de metricas
cinematicas [47]. En esta investigacion, se defiende que el uso de las escalas clınicas
y las metricas sea complementario y no excluyente. A este respecto,
P7: ¿Cual es el nivel de relacion o dependencia entre las metricas propuestas y que ca-
11
1.5. Marco, objetivos y estructura de la tesis
racterısticas del movimiento valoran?
P8: Las metricas propuestas, ¿poseen la capacidad de detectar distintos patrones de
comportamiento motor en el MS con respecto a las caracterısticas que miden?
4. Un instrumento de medida es util como herramienta de evaluacion si cumple las
propiedades de reproducibilidad, validez y sensibilidad al cambio [21, 23, 48]. Las
metricas que se proponen, han de ser validadas para su uso en el entorno clınico. Todo
proceso de medicion tiene asociado errores sistematicos en las variables medidas, de
forma que cambios mas pequenos que la magnitud del error no podrıan atribuirse a
cambios en el estado de salud de una persona. En base a este razonamiento:
P9: ¿Como validar las metricas propuestas para su posible uso en el entorno
clınico como herramientas de evaluacion que complementen las actuales evaluaciones
basadas en escalas tradicionales?
P10: ¿Cual es el error asociado a la medicion y el mınimo cambio detectable en cada
metrica que pueda ser atribuido a un cambio real en el sujeto?
P11: ¿Son utiles las metricas propuestas para monitorizar la evolucion de un
paciente?
1.5.3. Estructura de la tesis
La investigacion se organiza en 7 capıtulos. Cada uno de ellos intenta dar respuesta a
alguna/s de las preguntas de investigacion propuestas.
En el capıtulo 2 se presenta la revision del estado del arte en metricas objetivas
a partir de datos cinematicos. Se revisan los movimientos del miembro superior
analizados y las tecnicas usadas para captar el movimiento humano. Se incluyen
artıculos aplicados a distintas patologıas del SNC que, entre sus posibles secuelas,
producen trastornos del movimiento del MS. El contenido de este capıtulo trata de
dar respuesta a la pregunta P1.
En el capıtulo 3 se muestra una vision acerca del estudio del movimiento del miembro
superior, y los retos y desventajas que plantean estos estudios frente a los estudios de
miembro inferior, realizados para analizar la marcha humana. Despues, se describe
el modelo biomecanico de miembro superior desarrollado para estimar la posicion y
orientacion del brazo. Los movimientos articulares se estiman a partir de los datos de
posicion en el espacio cartesiano, correspondientes a marcadores de fotogrametrıa. El
modelo de 6 grados de libertad (DoF) incluye los segmentos corporales del tronco,
brazo antebrazo y mano y se ha aplicado al analisis de la AVD de beber de un
vaso. Se muestran los resultados cinematicos de la misma respecto a un grupo de
sujetos sanos que compone el patron de referencia. Este patron es necesario para la
propuesta de ındices cinematicos como nuevos metodos de evaluacion. Este capıtulo
intenta dar respuesta a las preguntas P2 y P3.
En el capıtulo 4 se trata el tema central de la investigacion, relacionado con la
propuesta de nuevos metodos de evaluacion de la funcion del MS. Se propone un
conjunto de ındices objetivos a partir de los datos cinematicos, extraıdos con el
12
Capıtulo 1. Introduccion a la lesion medular y a la evaluacion funcional
modelo biomecanico desarrollado descrito en el capıtulo 3. Los ındices se desarrollan
con el objetivo de que permitan detectar alteraciones en la funcionalidad del MS en
los sujetos y de que puedan a llegar a ser instrumentos de evaluacion utiles en el
entorno clınico. Se trata de introducir objetividad en los instrumentos de medida y
cuantificar caracterısticas relacionadas con la destreza y la habilidad del miembro
superior. En este capıtulo se intenta dar respuesta a las preguntas P4, P5, P6 y P7.
En el capıtulo 5 se analiza la capacidad de los ındices propuestos para detectar
alteraciones en la funcion del MS. Se incluye el experimento clınico realizado y
los criterios de inclusion de los participantes. Se muestran los resultados obtenidos
a partir de los metodos estadısticos adecuados. En este capıtulo se intenta dar
respuesta a la pregunta P8.
En el capıtulo 6 se analiza la capacidad de los ındices propuestos como herramientas
de evaluacion. El objetivo es que lleguen a ser utiles en el entorno clınico para
evaluar la funcion del MS y monitorizar la evolucion de un paciente. Ademas de
las evaluaciones cinematicas necesarias, un terapeuta realiza evaluaciones clınicas
a los pacientes que participan en el estudio, mediante un conjunto de escalas
tradicionales habitualmente usadas en la clınica. En el capıtulo se presentan los
experimentos clınicos realizados y los criterios de inclusion de los participantes.
Despues, se muestran los resultados incluyendo los metodos estadısticos utilizados.
En este capıtulo se intenta dar respuesta a las preguntas P9, P10 y P11.
En el capıtulo 7 se presenta un caso de estudio prescrito por un medico facultativo
del Hospital Nacional de Paraplejicos (HNP) mostrando los resultados de los ındices
cinematicos en dos evaluaciones distintas del paciente.
En el capıtulo 8 se recogen las conclusiones de la investigacion realizada y la difusion
de los resultados en publicaciones cientıficas, contribuciones a congresos, capıtulos
de libro, etc. Por ultimo, se presenta la lınea de investigacion y trabajos futuros.
13
1.5. Marco, objetivos y estructura de la tesis
14
Capıtulo 2
Estado del arte en metricas
cinematicas
En este capıtulo se presenta la revision del estado del arte en cuanto a metricas
objetivas propuestas a partir de datos cinematicos. Se han revisado las tecnicas usadas
para registrar el movimiento del miembro superior, los tipos de movimientos analizados
y las patologıas del Sistema Nervioso Central (SNC) a las que se aplican. Los estudios
realizados en personas con Lesion Medular (LM) son escasos. Por eso, se han incluido
trabajos relacionados con otras patologıas del Sistema Nervioso Central (SNC) que, entre
sus secuelas, producen trastornos en el movimiento del miembro superior, tales como el
Accidente Cerebro Vascular (ACV) o la Paralisis Cerebral (PC). El contenido de este
capıtulo se corresponde parcialmente con un artıculo cientıfico recientemente publicado1.
2.1. Revision del estado del arte
La idea de usar metricas o variables objetivas para cuantificar el desempeno motor de
una persona, durante la realizacion de ciertos movimientos, no es nueva. El movimiento
del miembro superior, de alcance de un objetivo, se esta estudiando desde hace mas de 100
anos. Burdet, en su estudio, expuso que una de las primeras experiencias fue la realizada
por Woodworth en 1899, en un intento de analizar la precision de ciertos movimientos
voluntarios [49]. Posteriormente, Fitts propuso dos metricas objetivas para cuantificar el
ındice de dificultad y de rendimiento durante movimientos de alcance. Estas metricas se
computan a partir del tiempo, de la amplitud del movimiento y del tamano del objeto a
alcanzar [50]. Estas metricas se han revisado despues obteniendo dos metricas modificadas
para evaluar la calidad del movimiento del MS [51].
Un ejemplo de objetividad es la que proporcionan los estudios biomecanicos. En estos
estudios, se utilizan tecnologıas muy diversas para recoger distintos tipos de informa-
cion acerca del desempeno de una persona durante una determinada tarea funcional. Una
1A. de los Reyes-Guzman, I. Dimbwadyo-Terrer, F. Trincado-Alonso, F. Monasterio-Huelin, D.
Torricelli, and A. Gil-Agudo, Quantitative assessment based on kinematic measures of functional
impairments during upper extremity movements: a review, Clinical Biomechanics, no. 7,vol.29, pp.719-
727, 2014.
15
2.1. Revision del estado del arte
concrecion son los estudios cinematicos, en los que se pueden usar diversas tecnologıas
para proporcionar informacion precisa y objetiva acerca de estrategias motoras asociadas
a tareas funcionales. Durante los ultimos 15 anos, se han realizado numerosos estudios,
en ambitos de laboratorio, con el objetivo de cuantificar los movimientos del miembro
superior durante actividades de la vida diaria (AVD) completas. Los estudios se han rea-
lizado en sujetos sanos [29, 30, 31, 32, 33, 34, 35] y personas que han sufrido un ACV
[36, 37, 38, 39, 40], PC [41, 42] o LM [43]. Por otro lado, los dispositivos roboticos se
estan usando durante tratamientos de rehabilitacion con la idea de proporcionar una eva-
luacion objetiva en personas con ACV [45, 52, 53, 54, 55] y LM [47]. Estos dispositivos
pueden servir como instrumentos de medida precisos y fiables, que, de forma simultanea,
recogen informacion de cinematica y dinamica del miembro superior. Bosecker [54] y Co-
lombo [45, 52] han sido los autores pioneros en aplicar metricas objetivas a partir de la
cinematica del robot para cuantificar la recuperacion motora de pacientes con ACV. Los
datos cinematicos permiten cuantificar rangos de movimiento activos y pasivos, el tiempo
de ejecucion de una tarea y la velocidad de movimiento. Ademas, tambien proporcionan
informacion acerca de la calidad de movimiento con respecto a caracterısticas como la
coordinacion, suavidad y otras caracterısticas funcionales [38].
A este respecto, el objetivo de este capıtulo es presentar la revision del estado del arte
en cuanto a metricas objetivas para evaluar la funcion del miembro superior, con indepen-
dencia de los movimientos analizados del MS y del sistema usado para extraer los datos
cinematicos del movimiento.
Para alcanzar este objetivo, se ha realizado una busqueda electronica para identificar
los estudios sobre evaluacion funcional objetiva del MS. Se han consultado las bases de
datos Medline, Google Scholar e IEEE Explore en el periodo de 2002 hasta diciembre de
2013. Se han utilizado las palabras clave upper extremity, functional assessment, kinema-
tics, robotic rehabilitation, movement quality and objective metrics combinadas mediante
las conjunciones And y Or. Solamente se han considerado artıculos cientıficos completos
escritos en lengua inglesa. Esta busqueda bibliografica se ha completado con una busqueda
manual de estudios a partir de listas de referencias de los artıculos de interes.
Posteriormente se han revisado los tıtulos y abstract de los estudios encontrados y,
como resultado, se han incluido en la revision los estudios que cumplıan los siguientes
criterios: (i) la investigacion que se realiza analiza el MS durante movimientos de alcance
de un objetivo, tareas funcionales o AVDs; (ii) claro y documentado proposito de definir o
aplicar metricas funcionales cuantitativas a partir de datos cinematicos; (iii) los estudios
han de ser artıculos cientıficos completos. La revision se ha completado con artıculos rela-
cionados con dispositivos roboticos si, entre los objetivos o contenido del artıculo, figura
la propuesta o aplicacion de metricas cinematicas.
Aunque el desarrollo de esta tesis se centra en la LM, como patologıa del SNC que
entre sus posibles secuelas puede producir trastornos en el movimiento humano, la busque-
da bibliografica se ha ampliado a otras patologıas del SNC que tambien producen entre
sus posibles secuelas trastornos en el movimiento de los miembros superiores, como por
16
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
ejemplo el ACV y la Paralisis Cerebral.
La busqueda propuesta produjo inicialmente 737 resultados. Tras la revision de tıtulos
y abstracts, y rechazar los artıculos duplicados, se seleccionaron 141 artıculos. Despues
se aplicaron los criterios de inclusion y exclusion anteriormente descritos. Siguiendo este
procedimiento, 40 artıculos mas otros 5, a partir de busquedas en listas de referencias, se
seleccionaron para su revision (Figura 2.1).
Fecha de inicio: 2002 Fin: Diciembre 2013
RESULTADOS DE LA BÚSQUEDA (n=737) Bases de datos:
- Medline - IEEE Xplore - Google Scholar
Estudios incluidos en revisión (n=40) - Otros 5 artículos se incluyeron por
búsqueda manual a partir de listas de referencias
Estudios relevantes seleccionados (n=141): - Después de revisar títulos y abstracts. - Rechazar artículos duplicados
Estudios excluidos (n=101) - Criterios de inclusión/exclusión
Figura 2.1: Estrategia y resultados de la busqueda bibliografica
17
2.1. Revision del estado del arte
De ahora en adelante, el termino artıculos revisados hace referencia a estos 45 artıcu-
los. Los estudios se han clasificado por los movimientos que estudian y analizan, ası como
por la tecnologıa usada para grabar el movimiento, y por la patologıa del SNC que tratan
(Tabla 2.1).
Sanos ACV PC LM Articulos revisados
(n=9) (n=25) (n=8) (n=3) ( %)
Equipo cinematico
Fotogrametrıa 5 10 7 2 53,4
Disp. Robotico 1 12 1 1 11,1
Sensor electromagnetico 3 2 - - 2,2
Sensor inercial - 1 - - 33,3
Mov. Analizado
Mov.Funcionales
Alcance 2 15 6 2 55,6
Trazar trayectorias - 4 - - 8,9
AVD 7 6 2 1 35,5
Tabla 2.1: Clasificacion de los artıculos revisados segun el movimiento del miembro superior que analizan,
la tecnologıa usada para registrar el movimiento y la patologıa del SNC que tratan
De acuerdo a la clasificacion de las escalas clınicas [22], se propone una clasificacion
de los movimientos del miembro superior (Tabla 2.2) en: (i) Movimientos funcionales, que
a su vez pueden ser de dos tipos. Uno de ellos es simplemente el movimiento de alcance o
alcance y agarre; y el otro tipo es el relacionado con movimientos de seguimiento de tra-
yectorias, por ejemplo, seguir una trayectoria circular, un cuadrado, etc; o bien (ii) AVDs,
es decir, actividades funcionales completas representativas de actividades de la vida diaria,
que estan compuestas por varias fases de movimientos funcionales mas sencillos.
En la bibliografıa, los movimientos analizados con mas frecuencia han sido los movi-
mientos funcionales, en concreto el movimiento de alcance de un objetivo (55,6 % de los
estudios revisados) (Tablas 2.1 y 2.2). Sin embargo, en poblacion sana los movimientos
mas frecuentemente analizados son las AVD. En 7 de los estudios revisados (77,8 % de los
estudios realizados en sujetos sanos), se analizan AVD con el objetivo de analizar patrones
de movimiento o definir posibles bandas de normalidad en la ejecucion de una actividad
funcional concreta. En 24 (53,4 %) de los estudios revisados, la tecnologıa usada con mas
frecuencia para analizar el movimiento del miembro superior ha sido la fotogrametrıa,
a partir de marcadores activos o pasivos. 15 estudios (33,3 %) utilizaron un dispositivo
robotico; 5 estudios (11,1 %) usaron sensores electromagneticos y solo uno sensores iner-
ciales.
Segun la patologıa del SNC que estudian, el ACV ha sido la patologıa analizada con
mas frecuencia, en 25 (55,6 %) de los estudios seleccionados; la PC se ha analizado en 8
(17,7 %) de los estudios y solo 3 (6,7 %) estaban relacionados con la LM. El resto de los
18
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
Movimiento Definicion Ejemplos
Movimientos funcionales
Alcance Movimientos punto a punto - Movimientos punto a punto;
con posiciones de comienzo - Movimientos de alcance (plano horizontal
y fin y vertical);
- Movimientos de alcance y agarre
Trazar trayectorias Movimientos que requieren - Seguir una trayectoria circular;
seguir una trayectoria cerrada. o un cuadrado;
La posicion objetivo coincide - Trayectoria con forma de 8
con la de inicio
AVD Actividades basicas de la vida Beber de un vaso; llevar la mano a la
diaria que incluyen alcanzar boca; llevar la mano a la cabeza para
y manipular objetos; transporte peinarse; higiene personal
proximal y distal; soltar el objeto
y regresar a posicion inicial
Tabla 2.2: Clasificacion de los movimientos del MS en dos categorıas (movimientos funcionales o AVD),
definiciones y ejemplos de las mismas.
trabajos, 9 estudios (20 %), estaban centrados en sujetos sanos.
Los estudios incluidos en la revision han tratado, definido o aplicado metricas objetivas
para cuantificar el movimiento humano del miembro superior calculadas a partir de los
datos cinematicos capturados con diversas tecnologıas (Tabla 2.1). Estas metricas se han
clasificado en varias categorıas atendiendo a la caracterıstica del movimiento que preten-
den cuantificar (Figuras 2.2 y 2.3):
Rango de movimiento funcional
Dos metricas se han clasificado en esta categorıa. Una de ellas cuantifica el rango de
movimiento del MS a partir de datos articulares y la otra valora el desplazamiento
realizado a partir de los datos de posicion de la mano durante el movimiento
analizado.
• Rango de movimiento articular
Dentro de una tarea determinada, esta metrica es una medida del desplaza-
miento de las articulaciones durante movimientos funcionales [55, 56, 57] y AVD
completas [29, 31, 32, 33, 34, 36, 38, 43]. Su resultado se expresa en grados (o).
• Rango de movimiento de alcance
El rango de alcance es una metrica relacionada con el desplazamiento de la mano
en coordenadas cartesianas x,y,z durante el movimiento. En la bibliografıa se
ha aplicado a movimientos de alcance de un objetivo [47]. Otro trabajo ha
propuesto el espacio de trabajo como una medida del volumen maximo que
podrıa alcanzar el sujeto de forma voluntaria [58].
19
2.1. Revision del estado del arte
Cinemática de la mano
VELOCIDAD
speed
EFICACIA
Índice
movimiento
activo
Tiempo
movimiento
Velocidad
media
Velocidad
máxima
EFICIENCIA
Ratio
trayectoria
Índice de
dificultad y
desempeño
PRECISIÓN
Desviación
del
movimiento
SUAVIDAD
ESTRATEGIA
CONTROL
Tiempo
alcance
velocidad pico
Ratio vel
media y
máxima
Cruces por 0
en perfil
aceleración
Picos
velocidad
Jerk
Ratio
periodo
medio
Longitud
arco
espectral
Límites
espaciales
Error en el
objetivo
ROM
FUNCIONAL
Rango de
movimiento
de alcance
Figura 2.2: Clasificacion de las metricas calculadas a partir de la cinematica de la mano segun la
caracterıstica del movimiento que miden
Cinemática articular
ROM FUNCIONAL
spee
d
COORDINACIÓN DEL
MOVIMIENTO
Correlación entre
articulaciones
Rango de movimiento
articular
PRODUCCIÓN DE PAR
Velocidad angular
máxima del codo
Figura 2.3: Clasificacion de las metricas calculadas a partir de la cinematica articular del miembro
superior segun la caracterıstica del movimiento que miden
Velocidad
Se han encontrado dos metricas que valoran la caracterıstica del movimiento
velocidad :
• Tiempo de movimiento
Mide el tiempo requerido para realizar una tarea funcional de forma satisfacto-
ria, proporcionando una medida inversa de la velocidad del movimiento (Figura
2.2). Esta metrica se aplica en practicamente todos los estudios revisados. Una
mejora en esta metrica, asociada a un tiempo de movimiento menor, se atri-
20
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
buye a una mejor funcion del miembro superior dentro de una tarea dada. En
movimientos de alcance y agarre se puede aplicar de dos formas distintas: (i)
el tiempo requerido para alcanzar el objeto a manipular [34] y (ii) el tiempo
requerido para estabilizar el brazo alrededor del objetivo y coger el objeto [58].
Esta metrica se aplica fundamentalmente a movimientos funcionales, sobre to-
do a movimientos de alcance [57, 58, 59, 60, 61, 62].
En el analisis de AVD completas, el tiempo total de movimiento se divide en
una serie de fases consecutivas que componen la AVD. Por ejemplo, en la acti-
vidad de beber de un vaso, el movimiento se divide en cinco fases consecutivas
delimitadas por eventos: alcance (incluye agarre), transporte proximal, beber,
transporte distal (incluye soltar el objeto) y regresar a la posicion de inicio.
En estos casos, el tiempo total de movimiento se calcula sumando el tiempo de
movimiento de cada fase del movimiento [38, 43]. Otros estudios han aplicado
esta metrica a AVD completas [34, 37, 42].
Los resultados de esta metrica se expresan en segundos y como porcentaje del
tiempo total del ciclo del movimiento.
• Velocidad maxima y media del movimiento
Estas medidas se calculan a partir del perfil de velocidad de la mano o de la
empunadura del dispositivo que se manipula [46, 58]. El parametro que se usa
con mas frecuencia es la velocidad maxima de la mano [27, 28, 34, 38, 40, 42, 43,
59, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67]. Otros estudios analizan solo la velocidad media
de la mano durante el movimiento [44, 47, 52, 54, 68, 69].
Las personas que poseen trastornos del movimiento tras una lesion neurologica
realizan los movimientos con varios picos en el perfil de velocidad de la mano.
Habitualmente, el primer pico de velocidad y el pico maximo no coinciden. Por
eso, Murphy propuso analizar las caracterısticas del primer pico de velocidad
con el objetivo de cuantificar el esfuerzo inicial en el movimiento [38].
En relacion a los movimientos analizados, el movimiento de alcance de un
objetivo es el movimiento analizado con mas frecuencia, de forma que estos
valores de las metricas velocidad se calculan entre el punto de inicio y alcance
del objeto [27, 28, 40, 42, 44, 46, 47, 52, 58, 59, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68] o
durante tareas de seguimiento o trazado de ciertas trayectorias [54, 69] y AVD
[38, 43].
Eficacia
• Indice de movimiento activo
Dentro de una determinada tarea funcional, la metrica ındice de movimiento
activo se define como el porcentaje de la tarea que el sujeto realiza de forma
voluntaria. Es una medida de la eficacia del movimiento [45, 52, 70] (Figura
2.2). Resulta interesante tener en cuenta que esta metrica se calcula a partir de
la cinematica proporcionada por dispositivos roboticos. En este contexto, una
persona comienza un movimiento de forma voluntaria y, en caso de que este
se interrumpa, el dispositivo asiste a la persona para completar el movimiento.
Por eso, esta metrica se define como el procentaje de movimiento activo que
21
2.1. Revision del estado del arte
realiza una persona.
Sin embargo, esta metrica se ha aplicado en otro estudio al movimiento de
alcance de un objetivo. La metrica se denomina Fraccion de alcance y mide
el porcentaje del movimiento que logra una persona, calculado a partir de los
datos cinematicos proporcionados por sensores electromagneticos [66].
Eficiencia
• Ratio entre trayectorias de la mano
Esta metrica es una medida de como la mano se mueve hacia el objetivo. Se
calcula como la ratio entre la longitud de la trayectoria real que realiza un
sujeto y la trayectoria teorica o deseada. La metrica ratio entre trayectorias
se ha denominado ındice de curvatura [28, 57, 59], o directamente eficiencia
[45], y cuantifica la eficiencia del movimiento (Figura 2.2). Lang definio un
movimiento eficiente como el movimiento que se realiza directamente hacia el
objetivo sin trayectorias anormales que sigan circuitos extranos [65].
Esta metrica se ha usado frecuentemente en la literatura aplicada a movimientos
de alcance [27, 28, 46, 57, 59, 65, 66]. El movimiento de alcance en sujetos sanos
es un movimiento muy tipificado y coordinado que resulta en una trayectoria
del brazo bien ejecutada. El perfil de velocidad tiene forma de campana y se
compone de un solo pico de velocidad [71]. En este contexto, la trayectoria
deseada se considera la lınea recta entre el punto de comienzo y la localizacion
del objetivo [28, 40, 42, 46, 57, 59, 65, 66, 72]. Ası, un resultado proximo
a 1 en esta metrica es representativo de un patron sano [45]. Sin embargo,
personas que poseen trastornos del movimiento, tienden a realizar trayectorias
mas curvadas que resultan en valores de la metrica mayores que 1. De esta
forma, un incremento en la metrica se relaciona con la realizacion de trayectorias
mas largas para completar el objetivo.
El resultado de esta metrica es adimensional y un estudio lo expresa como
porcentaje [46]. Todos estos estudios han calculado esta metrica a partir de la
trayectoria, es decir, los datos de posicion de la mano. En la literatura se ha
encontrado un estudio que calcula la curvatura de la trayectoria a partir de la
primera y segunda derivadas de los datos de posicion de la mano durante una
AVD completa [39].
• Indice de dificultad y desempeno
Las metricas ındice de dificultad y de desempeno de una tarea se propusieron
inicialmente por Fitts en el ano 1954, como medidas de la calidad de un
cierto movimiento. Se calculan a partir del tiempo requerido para realizar un
movimiento de alcance, la distancia entre los puntos inicial y final y el tamano
del objeto a alcanzar [50]. Posteriormente, estas metricas se han modificado para
calcularse en coordenadas polares aplicadas a movimientos de alcance [51].
Precision
Tres metricas se han encontrado en la literatura que se pueden clasificar en la
caracterıstica del movimiento precision.
22
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
• Desviacion del movimiento
La metrica desviacion del movimiento es una medida de la calidad del
movimiento, calculada a partir de la desviacion de la trayectoria de la mano,
respecto a una trayectoria deseada que se considera de referencia [58].
Esta metrica se considera una medida del error en la precision [45]. En la
literatura esta metrica se denomina por la caracterıstica del movimiento que
representa, precision [45] (Figura 2.2). Se calcula como la distancia media
de todas las distancias entre puntos de la trayectoria real y la de referencia
[45, 52, 68, 70]. En todos los estudios encontrados en la literatura la metrica
desviacion se ha aplicado a movimientos de alcance. En estos movimientos la
trayectoria de referencia se ha considerado la lınea recta entre los puntos de
comienzo y fin del movimiento.
Ademas de la desviacion espacial, la variabilidad temporal de la trayectoria se
analizo en el estudio realizado por Thies [73].
• Error en el objetivo
Es una medida de la calidad del movimiento en terminos de precision (Figura
2.2) que valora la desviacion en la posicion en torno a la localizacion del objetivo.
Se calcula como la distancia maxima entre el dedo ındice y la localizacion
del objetivo al final del movimiento [65]. Principalmente, se ha aplicado a
movimientos punto a punto y de alcance.
En la literatura, esta metrica tambien se ha encontrado con el nombre de error
en el punto final [65].
• Lımites espaciales
Es una medida del exceso espacial, si ocurre, en alguna direccion del
movimiento, que se considera fuera de los lımites determinados por los puntos
inicial y final del movimiento. Se ha propuesto en la literatura calculada en
las direcciones horizontal y vertical del movimiento, durante movimientos de
alcance a partir de los datos de posicion de la mano [46].
Suavidad
• Ratio entre velocidad maxima y media
Es una medida de la calidad de un movimiento en terminos de suavidad (Figura
2.2). En sujetos sanos, la relacion entre la velocidad maxima y la velocidad
media debe ser proxima a 1. En presencia de trastornos del movimiento,
esta metrica puede detectar alteraciones durante el patron de movimiento,
relacionadas con periodos de aceleracion y deceleracion o la presencia de
movimientos bruscos [46]. Esta metrica se ha propuesto en varios estudios
aplicada a movimientos de alcance [44, 46, 47, 54] y seguimiento de trayectorias
[54].
• Numero de picos de velocidad
Es una medida de la calidad de un movimiento en terminos de suavidad que
analiza el perfil de velocidad de la mano durante el movimiento (Figura 2.2). Se
ha aplicado con mucha frecuencia, principalmente en movimientos de alcance
23
2.1. Revision del estado del arte
[28, 44, 46, 60, 62] y AVD [37, 38, 42]. En varios estudios, los picos de velocidad
se han llamado unidades de movimiento [37, 38, 44].
Un movimiento de alcance tıpico, propio de un sujeto sano, tiene solo un pico
en el perfil de velocidad de la mano durante el movimiento [60]. En presencia de
trastornos de movimiento, el numero de picos de velocidad se incrementa dando
como resultado un movimiento menos suave. Si se produce alguna recuperacion
motora, el perfil de velocidad del movimiento de la mano debe presentar menos
picos, dando un movimiento mas suave [44].
• Ratio periodo medio
Se trata de otra medida de la suavidad del movimiento. Personas con
trastornos del movimiento, mientras realizan un movimiento hacia un objetivo,
habitualmente realizan varias paradas o interrupciones en el movimiento. Esto
produce un movimiento con varios submovimientos, en los que existen perıodos
de practicamente velocidad cero [44]. Si se produce mejorıa funcional, un
movimiento debe tener menos interrupciones y ser mas suave.
Esta metrica se calcula como la ratio entre el tiempo de movimiento en el
que la mano no se esta moviendo, y el tiempo total de movimiento. La mano
se considera parada si la velocidad de la misma es menor que el 20 % de la
velocidad media durante el movimiento analizado [74].
• Cruces por cero en el perfil de aceleracion
El numero de cruces es la frecuencia con la que se cruza la lınea de base en el
perfil de aceleracion. Supone una medida de la suavidad del movimiento que
no se ha estudiado con frecuencia en la literatura. Solo se tiene evidencia de
dos estudios que aplican esta metrica en movimientos de alcance [31, 67] y uno
durante AVD [75].
• Jerk
La metrica jerk representa la tasa de cambio del perfil de aceleracion durante
un movimiento [44]. Se calcula a partir de la tercera derivada de la posicion de
la mano durante el movimiento y es una medida de no suavidad. Hogan, en uno
de sus estudios, propuso un conjunto de metricas para valorar el jerk [76]. Todas
las metricas que propone, incluso las que incluyen un factor de normalizacion
[44, 46, 60, 72, 76], dependen de la amplitud y del tiempo del movimiento, de
forma que no son metricas adimensionales [76].
• Longitud arco espectral
Es una metrica relacionada con la suavidad del movimiento analizada a partir
del perfil de velocidad en el dominio de la frecuencia.
Un movimiento suave se compone de componentes de baja frecuencia mientras
que movimientos no suaves se componen de frecuencias mas altas. A este
respecto, el uso de la Transformada de Fourier es adecuado para el analisis
de la suavidad del movimiento [77]. Actualmente, no se tiene evidencia de
que esta metrica se haya aplicado en estudios del movimiento humano durante
movimientos de alcance y AVD.
24
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
Coordinacion
• Correlacion inter-articular
Aplicada al movimiento humano del miembro superior, la metrica coordinacion
tiene sentido en movimientos del brazo, que impliquen el desplazamiento
simultaneo de varias articulaciones. Hasta ahora, se ha calculado mediante
el coeficiente de correlacion de Pearson, aplicado a movimientos de alcance,
para analizar la coordinacion entre los movimientos de flexion-extension de las
articulaciones del hombro y del codo [27, 34, 38, 43, 78]. No obstante, el metodo
usado para calcular la correlacion depende del sentido del movimiento analizado.
Ası, en un movimiento de alcance, hay una relacion practicamente lineal entre
los desplazamientos de las articulaciones del hombro y el codo en el movimiento
de flexion-extension [27, 34, 38, 43]. En este caso, el ındice de correlacion de
Pearson es valido para calcular la coordinacion. Lum ha propuesto esta metrica
dentro de la AVD de beber, aplicada a la fase de transporte. En esta fase, en
la que el vaso se desplaza desde la superficie de la mesa hasta la boca, el ındice
de correlacion se ha calculado a partir de los movimientos de flexion-extension
del codo y abduccion-aduccion del hombro [75].
La interpretacion de esta metrica se corresponde con la del coeficiente de
correlacion de Pearson. Un resultado proximo a 1 indica una elevada correlacion
o relacion entre las variables analizadas y, por tanto, una coordinacion articular
elevada. Un resultado proximo a 0 indica que no hay relacion entre las variables
analizadas.
Estrategia de control
• Tiempo velocidad pico
Un movimiento de alcance bien ejecutado se compone de solo un pico de
velocidad con forma de onda simetrica. Ası, un pico de velocidad desplazado
hacia la izquierda, se relaciona con largos perıodos de deceleracion. En
cambio, un pico de velocidad desplazado hacia la derecha, se relaciona con un
movimiento brusco o interrumpido por algun obstaculo [67]. En cualquier caso,
ambas situaciones se identifican con patrones motores alterados, respecto al que
se considera un patron tıpico o de referencia, propio del desempeno motor de un
sujeto sano. En presencia de trastornos del movimiento, puede ocurrir que los
movimientos de alcance y agarre se planeen de forma secuencial, con grandes
perıodos de deceleracion y picos de velocidad desplazados hacia la izquierda.
Ası, el tiempo en alcanzar el pico de velocidad es una medida de la estrategia
de control usada durante el movimiento (Figura 2.2).
En los estudios revisados, esta medida se expresa en segundos y como porcentaje
de la duracion de la fase de alcance en la que aparece el maximo de velocidad
[34, 42, 43, 57, 61, 62, 63, 67, 72].
Produccion de par
• Velocidad angular maxima del codo
La velocidad angular maxima se calcula por diferenciacion a partir de datos
25
2.2. Limitaciones en los estudios revisados
angulares del codo y es una medida de la capacidad de generacion de fuerza
[38] o produccion de par [60], durante una tarea motora (Figura 2.3).
2.2. Limitaciones en los estudios revisados
En la literatura, se tiene evidencia de una revision respecto a metricas cinematicas,
aplicadas a la evaluacion de la funcion de los miembros superiores en personas con PC
[63] y otra relacionada con la evaluacion del miembro superior mediante el uso de dispo-
sitivos roboticos [58]. Pero no se tiene evidencia, de estudios cuyo objetivo principal sea
la aplicacion de metricas cinematicas para la evaluacion del miembro superior, indepen-
dientemente de la tecnologıa o dispositivo usado para registrar los datos cinematicos y la
lesion neurologica estudiada.
La revision del estado del arte, que se muestra en esta investigacion, se ha centrado
en estudios en poblacion sana y en poblaciones con lesion del SNC que, entre sus posibles
secuelas, producen trastornos del movimiento del miembro superior. En este contexto, la
lesion del SNC estudiada con mas frecuencia en la literatura es el ACV, en un 55,6 % de
los 45 estudios revisados, seguida de la PC (17,7 % de los estudios) y, por ultimo, la LM
en un 6,7 % de los casos. Estos porcentajes tan dispares se deben a que el ACV es una
lesion con mucha incidencia en la poblacion.
Una dificultad que se ha encontrado ha sido que criterio utilizar para clasificar las
metricas cinematicas. En el estudio realizado por Zollo, una serie de metricas se han clasi-
ficado en dos grupos segun las metricas sean relacionadas con caracterısticas biomecanicas
o con aspectos del movimiento [53]. En la revision que se presenta en este capıtulo se ha
optado por clasificar las metricas cinematicas encontradas en la literatura en grupos segun
las caracterısticas del movimiento que analizan (Figuras 2.2 y 2.3). De esta forma, el
conjunto de metricas cinematicas encontradas en la literatura, para evaluar la funcion del
miembro superior, se han clasificado en nueve caracterısticas del movimiento relacionadas
con la calidad y funcionalidad del mismo.
Esta revision se concluye con una serie de limitaciones e inconvenientes detectados
en las metricas encontradas en la literatura, que al mismo tiempo suponen el punto de
partida de esta investigacion y abren paso al contenido de los siguientes capıtulos. Estas
limitaciones son:
Las metricas cinematicas, que evaluan la funcion del miembro superior, a menudo
consisten en las variables cinematicas obtenidas directamente a partir de los equipos
de analisis cinematico. Es decir, la mayor parte de las metricas propuestas son
parametros de velocidad o posicion de la mano, o de la empunadura en caso de
usar un dispositivo robotico para realizar el movimiento.
Las metricas se expresan como valores absolutos, en las unidades que correspondan a
la caracterıstica que miden. El desplazamiento articular aparece expresado en grados
(o); la desviacion entre trayectorias en cm; el tiempo en segundos y velocidades en
mm/s o m/s.
26
Capıtulo 2. Estado del arte en metricas cinematicas
A menudo un incremento en una metrica supone un decremento de la caracterıstica
del movimiento que representa. Este, por ejemplo, es el caso de la metrica numero
de picos o unidades de movimiento, como medida de la suavidad del movimiento.
Un incremento del numero de picos supone la realizacion de un movimiento menos
suave. En estos casos, es necesario invertir el sentido de crecimiento de las metricas
para que todas ellas tengan un sentido monotono de crecimiento.
El movimiento que se analiza con mas frecuencia es el movimiento de alcance de
un objetivo. Movimientos funcionales mas complejos, como el caso de las AVD, se
estudian con menos frecuencia. Las AVD se analizan sobre todo en poblaciones de
sujetos sanos.
La falta de estandarizacion en las actividades y movimientos que se estudian, dificulta
el calculo de las metricas cinematicas y la comparacion de los resultados entre los
distintos grupos de investigacion.
2.3. Conclusiones
En este capıtulo se responde a la pregunta P1 formulada en la seccion de objetivos en
el Capıtulo 1. Se muestra la revision del estado del arte, en el campo de la rehabilitacion,
relacionada con metricas o variables cuantitativas que se hayan propuesto, con el proposito
de evaluar la calidad del movimiento y el desempeno motor de los miembros superiores.
En la revision se incluyen los movimientos del MS analizados, la tecnologıa usada para la
captacion del movimiento humano y la lesion del SNC que han estudiado.
Despues, se incluye una seccion en la que se describen las principales limitaciones en-
contradas en los estudios revisados en el estado del arte, que motivan la realizacion de esta
investigacion relacionada con la propuesta de nuevos ındices cinematicos, que evaluen el
desempeno motor de los MS.
En la literatura, se han encontrado los terminos metrica e ındice usados indistinta-
mente. A lo largo de esta investigacion, se pueden encontrar ambos terminos, aunque se
utilizara con mas frecuencia el termino ındice.
Por tanto, esta investigacion se centra en la propuesta de nuevos ındices cinematicos,
que evaluen el desempeno motor del MS.
27
2.3. Conclusiones
28
Capıtulo 3
Modelo biomecanico del miembro
superior
En este capıtulo se muestran los retos y dificultades que presenta el modelado
biomecanico del miembro superior, frente al de miembro inferior aplicado al estudio
de la marcha. La riqueza del movimiento del MS permite una amplia variedad, tanto
en los movimientos analizados y protocolos clınicos como en los modelos biomecanicos
desarrollados. No hay consenso en la metodologıa entre los grupos de investigacion. Este
aspecto dificulta la comparacion de resultados de distintos estudios y la validacion en sı de
los propios modelos. En la seccion de material y metodos, se describe el modelo biomecanico
desarrollado con el software Visual3D, para el analisis cinematico del miembro superior
a partir de marcadores de fotogrametrıa1. Despues, se propone un metodo de validacion
parcial del modelo biomecanico desarrollado en esta investigacion, con un modelo sencillo
implementado con el software OpenSim (modelo arm26.osim). Este modelo, desarrollado
en OpenSim, se encuentra disponible a la comunidad cientıfica. Por ultimo, se ha elegido
la Actividad de la Vida Diaria (AVD) de beber de un vaso, como actividad representativa,
describiendo las fases que la componen. La actividad de beber de un vaso se analiza, con
el modelo biomecanico desarrollado, en un grupo de sujetos sanos y en dos poblaciones
con Lesion Medular (LM) cervical. Los resultados cinematicos obtenidos son importantes
porque suponen el punto de partida para la propuesta de ındices cinematicos, que se propone
en el Capıtulo 4. El grupo de sujetos sanos constituye el patron de referencia para el calculo
de los ındices cinematicos.
3.1. Introduccion
Los estudios biomecanicos se han introducido en el entorno clınico y laboratorios de
investigacion, con el objetivo de dotar a las mediciones y evaluaciones de los pacientes
de una componente de objetividad. Una concrecion de los estudios biomecanicos son los
estudios cinematicos, que abordan el analisis del movimiento desde varias perspectivas
1El contenido de este capıtulo es parte del artıculo cientıfico: A. de los Reyes-Guzman, A. Gil-Agudo, B.
Penasco-Martın, M. Solıs-Mozos, A. del Ama- Espinosa, and E. Perez-Rizo, Kinematic analysis of the daily
activity of drinking from a glass in a population with cervical spinal cord injury, Journal of neuroengineering
and rehabilitation, vol. 7, no. 1, p. 41, 2010.
29
3.1. Introduccion
y con diversas tecnicas. Varios sistemas usan diferentes tecnologıas de sensores que son
capaces de capturar el movimiento humano con precision, clasificados en dos categorıas
dependiendo de si se trata de sistemas de captura visuales o no visuales.
Sistemas de captura visuales
Los sistemas de captura visuales se basan en el uso de sensores opticos (camaras)
para mejorar la precision en la estimacion de la posicion de los distintos segmentos
corporales. Estos sistemas se clasifican en dos categorıas, segun necesiten, o no,
disponer marcadores en distintas localizaciones del cuerpo.
• Sistemas de captura basados en el uso de marcadores
Son sistemas que analizan las imagenes de diferentes camaras para estimar
las coordenadas en el sistema cartesiano de marcadores activos o pasivos.
Los marcadores activos, conectados a unas baterıas, emiten luz infrarroja que
detectan las camaras. Los sistemas basados en marcadores pasivos funcionan
al reves. En este caso, las camaras emiten luz infrarroja que los marcadores
reflejan. Esta tecnica basada en marcadores activos o pasivos es muy precisa,
con errores en el rango de ±1mm [79]. El inconveniente es que los marcadores
pueden sufrir oclusion (estar fuera del campo de visibilidad de las camaras)
durante el analisis de movimientos complejos del MS. El uso de esta tecnica
normalmente esta restringido a entornos de laboratorio.
• Sistemas de captura libres de marcadores
Este tipo de sistemas unicamente usan camaras para capturar el movimiento.
Existen sistemas de camaras de bajo coste, que poseen resolucion de un
millon de pıxeles que permiten capturar el movimiento con elevada precision.
El inconveniente principal de esta tecnica es que requiere mucha carga
computacional para estimar la posicion 3D y minimizar el error. Esta tecnica
requiere el uso de camaras rapidas, debido a que las camaras convencionales
funcionan a una frecuencia de muestreo insuficiente para representar los datos
con la precision necesaria.
Sistemas de captura no visuales
• Los sistemas basados en sensores electromagneticos se han usado frecuente-
mente para capturar el movimiento humano en aplicaciones de realidad virtual.
Aunque estos sistemas no poseen el problema de oclusion de los sistemas de
fotogrametrıa, sin embargo, los campos electromagneticos que usan se ven afec-
tados por interferencias y por la presencia de objetos metalicos.
• Los sensores inerciales son otra alternativa. Son sensores disenados para medir
la orientacion de un objeto en el espacio. Los sensores inerciales pueden estar
dotados de giroscopos, acelerometros y magnetometros con los que estimar la
velocidad angular, aceleracion tangencial y campo magnetico respectivamente.
Como proporcionan medidas precisas sin retardos excesivos (precision estatica
de < 1, 0o RMS y precision dinamica de 3o RMS [79]) estos sensores son utiles
para aplicaciones de analisis de movimiento humano. El inconveniente que posee
esta tecnica es que los sensores sufren derivas que se traducen en un error
30
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
acumulativo en las mediciones realizadas. Este problema se puede solucionar
con un filtro de Kalman. No obstante, estos dispositivos son robustos y hay
evidencia de varios ejemplos de aplicacion de estos sensores para analizar el
movimiento humano [80] del MS con propositos de rehabilitacion [81, 82, 83].
En la revision del estado del arte presentada en el capıtulo 2 se han mostrado las tecno-
logıas usadas para capturar el movimiento del MS. Se ha comprobado que, actualmente, la
fotogrametrıa sigue siendo la tecnologıa mas frecuentemente usada en laboratorios (Tabla
2.1), debido a que todavıa se considera la tecnologıa gold standard en analisis de movi-
miento [79]. En el ambito de esta investigacion, el movimiento del MS se captura con un
equipo optico basado en marcadores activos, puesto que se dispone del equipo y la inves-
tigacion se realiza en laboratorio.
Los estudios cinematicos del MS en el entorno clınico no son tan numerosos como los
realizados para el analisis de la marcha por varias razones:
La naturaleza del movimiento.
La marcha es un movimiento cıclico tridimensional en el que los cambios mas
importantes se producen en el plano sagital en el movimiento de flexion-extension
de las articulaciones involucradas [84]. Sin embargo el movimiento del MS es un
movimiento en el espacio en el que la posicion y orientacion de la mano se pueden
conseguir con una amplia variedad de configuraciones articulares, en cada uno de
sus grados de libertad. Esto se traduce en la dificultad para ejecutar un mismo
movimiento con los mismos recorridos articulares en repeticiones sucesivas [85].
Estudios realizados en sujetos sanos han detectado una elevada dispersion en la
ejecucion de los movimientos [32].
La falta de estandarizacion.
Al ser la marcha el movimiento analizado con mas frecuencia, es habitual que los
equipos de analisis de movimiento traigan implementados modelos biomecanicos
del miembro inferior para el analisis de los datos adquiridos. No ocurre ası con
el miembro superior, de forma que no existe consenso en los modelos biomecanicos
desarrollados por los distintos grupos de investigacion y en el software utilizado.
En la literatura hay evidencia de estudios que han escogido distintos sistemas de
coordenadas en los modelos y distinta secuencia de rotacion para la estimacion de
los movimientos articulares, durante la realizacion de distintas tareas funcionales
del MS [33, 86, 87, 88, 89]. Esto dificulta la validacion de los propios modelos, la
comparacion entre sujetos y entre los resultados obtenidos por distintos grupos [32].
En este capıtulo, se describe el modelo biomecanico desarrollado a partir de marcadores
activos de fotogrametrıa para analizar el movimiento del MS, durante la AVD de beber de
un vaso. Existe evidencia de varios estudios que han analizado varias AVD en sujetos sanos
con el objetivo de conocer los requisitos funcionales de cada una de ellas [29, 31, 32]. En
esta investigacion, se ha escogido una unica AVD y se propone un protocolo experimental
para el analisis de la misma que se pueda aplicar a sujetos sanos y a personas con lesion
medular cervical. El motivo de estudiar una unica AVD es porque el objetivo central de la
investigacion es la definicion de nuevos ındices objetivos, calculados a partir de los datos
31
3.2. Materiales y metodos
cinematicos correspondientes a la AVD (Capıtulo 4). Por eso, se ha escogido una AVD
representativa entre las AVD relacionadas con alimentacion.
3.2. Materiales y metodos
3.2.1. Modelo biomecanico
Los equipos opticos de analisis de movimiento, normalmente, no disponen de un mode-
lo de miembro superior para el procesamiento de los datos de posicion de los marcadores
utilizados. Este hecho, hace que cada grupo de investigacion tenga que desarrollar un mo-
delo propio, muchas veces con software bajo licencia. Este aspecto, unido a la falta de
estandarizacion y a las diferencias en los protocolos experimentales y en los movimientos
analizados, dificulta que los grupos compartan la metodologıa en los estudios que plantean
y comparen los resultados experimentales.
Para la realizacion de esta investigacion se ha desarrollado un modelo biomecanico con
el software Visual3D (C-Motion,Inc) [90], que permite el analisis biomecanico con inde-
pendencia del equipo optico utilizado para capturar el movimiento siempre que el fichero
de movimiento se pueda exportar en formato c3d (Coordinate 3D Data). Actualmente,
algunos equipos de analisis de movimiento traen incorporado este software de analisis [91].
Visual3D permite el modelado biomecanico para transformar datos de posicion 3D de los
marcadores de fotogrametrıa en variables articulares (Figura 3.1) y permite exportar re-
sultados a otras herramientas software como OpenSim [92] y Matlab.
Figura 3.1: Entorno de analisis del software Visual3D. Los graficos mostrados corresponden al analisis
del movimiento de un sujeto sano durante un ciclo completo de la AVD de beber. Empezando por la
parte superior la primera grafica corresponde al desplazamiento articular del hombro en el movimiento de
flexion-extension, la segunda al mismo movimiento del codo (o) y la tercera a la velocidad de la mano en
magnitud (m/s).
32
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
El modelo biomecanico desarrollado consta de 4 segmentos (tronco y brazo, antebrazo y
mano derechos), cuyos sistemas de coordenadas locales se usan para calcular el movimiento
del MS (Tabla 3.1), en los 6 grados de libertad (DoF) que se describen a continuacion:
Articulacion del hombro
El hombro es la articulacion proximal del MS y la articulacion del cuerpo humano que
posee mas movilidad. Tiene 3 DoF, lo que le permite orientar el MS en relacion a los
tres planos del espacio, en torno a tres ejes, que dan como resultado tres movimientos
principales:
• Movimiento de flexion-extension
Son los movimientos realizados en el plano sagital, en torno al eje transversal
(medio-lateral) incluido en el plano frontal. El movimiento de extension es de
poca amplitud, 45 a 50o (Figura 3.2(a)), mientras que el movimiento de flexion
es un movimiento de gran amplitud que puede variar de 0 a 180o (Figura 3.2(b)).
(a) Extension hombro
(b) Flexion hombro
Figura 3.2: Movimiento de flexion-extension del hombro
33
3.2. Materiales y metodos
• Movimiento de abduccion-aduccion
La abduccion es el movimiento que aleja el MS del tronco y se realiza en el
plano frontal, en torno al eje anteroposterior. La amplitud de la abduccion al-
canza los 180o y el brazo queda vertical por encima del tronco (Figuras 3.3(a)
y 3.3(b)).
Los movimientos de aduccion se llevan a cabo desde la posicion anatomica
(maxima aduccion) en el plano frontal, pero son mecanicamente imposibles
debido a la presencia del tronco. De hecho, desde la posicion anatomica la
aduccion no es factible si no se asocia con: i) una extension de hombro
produciendose una aduccion muy leve (Figura 3.4(a)); o ii) una flexion de
hombro en la que la aduccion puede alcanzar entre 30 y 45o (Figura 3.4(b)).
Desde cualquier posicion de abduccion, la aduccion denominada entonces
aduccion relativa siempre es posible, en el plano frontal, hasta la posicion
anatomica.
(a) Posicion anatomi-
ca
(b) Movimiento abduccion completa
180o
Figura 3.3: Movimiento de abduccion del hombro
34
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
(a) Movimiento aduccion con ex-
tension de hombro
(b) Movimiento aduccion
con flexion hombro
Figura 3.4: Movimiento de aduccion del hombro
• Movimiento de rotacion externa-interna
Este movimiento consiste en la rotacion del brazo sobre su eje longitudinal y
puede realizarse en cualquier posicion del hombro (Figuras 3.5(a) y 3.5(b)).
Generalmente, esta rotacion se mide en la posicion anatomica del brazo que
pende verticalmente a lo largo del cuerpo (rotacion interna-externa 0o) con el
codo flexionado 90o de forma que el antebrazo esta en el plano sagital.
La amplitud del movimiento de rotacion externa es de 80o (Figura 3.5(a)). En
el caso de la rotacion interna, la amplitud es de 100 a 110o y para alcanzarla
se requiere necesariamente que el antebrazo pase por detras del tronco, unido
a un cierto grado de extension del hombro.
(a) Movimiento de rotacion externa del
hombro
(b) Movimiento de rotacion interna
del hombro
Figura 3.5: Movimiento de rotacion externa-interna del hombro
35
3.2. Materiales y metodos
En la practica, la posicion de partida mas utilizada es la que corresponde a 30o
de rotacion interna en relacion a la posicion anatomica y que situa la mano por
delante del tronco. Esta posicion se denomina posicion anatomica fisiologica.
De este modo, la rotacion externa mas comun es la que se produce desde la
posicion anatomica fisiologica (rotacion interna 30o) a la posicion anatomica
clasica (rotacion externa-interna 0o) (Figura 3.5(b)).
Articulacion del codo
• Movimiento de flexion-extension
La flexion es el movimiento que dirige el antebrazo hacia delante, de tal forma
que la cara anterior del antebrazo contacta con la cara anterior del brazo. La
amplitud de este movimiento es de 140-145o (Figura 3.6(a)).
La extension es el movimiento que dirige el antebrazo hacia atras. La posicion
anatomica corresponde a la extension completa. Por definicion no existe
amplitud en el caso de la extension del codo, excepto en algunos sujetos que
poseen una gran laxitud ligamentosa, como las mujeres y los ninos que pueden
en ocasiones alcanzar una hiperextension de 5 a 10o de codo (Figura 3.6(b)).
(a) Movimiento flexion codo
(b) Movimiento hiperextension codo
180o
Figura 3.6: Movimiento de flexion-extension del codo
• Movimiento de pronacion-supinacion
La pronacion-supinacion es el movimiento de rotacion del antebrazo en
torno a su eje longitudinal. Este movimiento necesita la intevencion de
dos articulaciones mecanicamente unidas: la articulacion radicubital proximal
que pertenece anatomicamente a la articulacion del codo; y la articulacion
radiocubital distal, que difiere anatomicamente de la articulacion radiocarpiana.
36
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Esta rotacion longitudinal del antebrazo introduce un tercer grado de libertad
en el complejo articular de la muneca. De este modo, la mano, como extremo
efector del miembro superior, puede situarse en cualquier angulo para poder
coger o sostener un objeto. La pronacion-supinacion solo puede analizarse con
el codo flexionado 90o y pegado al cuerpo (Figuras 3.7(a) y 3.7(b)). De hecho,
si el brazo esta extendido, el antebrazo se halla en la prolongacion del brazo y
a la rotacion longitudinal del antebrazo se anade la rotacion del brazo en torno
a su eje longitudinal gracias a los movimientos de rotacion externa-interna del
hombro.
Con el codo en 90o de flexion, la posicion anatomica o neutra de prono-
supinacion coincide con aquella que mantienen la direccion del pulgar hacia
arriba y la palma de la mano hacia dentro. A partir de esta posicion el
movimiento de supinacion se realiza cuando la palma de la mano se dirige hacia
arriba con el pulgar hacia fuera (amplitud del movimiento 90o); y la posicicion
de pronacion cuando la palma de la mano mira hacia abajo y el pulgar hacia
dentro (amplitud hasta 85o).
(a) Movimiento pronacion antebrazo
(b) Movimiento supinacion antebrazo
180o
Figura 3.7: Movimiento de pronacion-supinacion del codo
Articulacion de la muneca
La muneca, articulacion distal del MS, permite que la mano adopte la posicion
optima para la prension. De hecho, el complejo articular de la muneca posee dos
grados de libertad. Con la pronacion-supinacion, rotacion del antebrazo sobre su eje
longitudinal, que anade un tercer grado de libertad a la muneca, la mano se puede
orientar en cualquier angulo para coger o sujetar un objeto.
• Movimiento de flexion-extension
Con la mano en posicion anatomica (maxima supinacion) (Figura 3.8(a)), el
movimiento de flexion-extension es el movimiento realizado en el plano sagital
en torno al eje transversal.
En el movimiento de flexion la cara anterior o palmar de la mano se aproxima
37
3.2. Materiales y metodos
a la cara anterior del antebrazo. Su amplitud es de 85o (Figura 3.8(b)).
En el movimiento de extension la cara posterior o dorsal de la mano se aproxi-
ma a la cara posterior del antebrazo. Su amplitud es de 85o (Figura 3.8(c)).
(a) Posicion anatomi-
ca
(b) Flexion muneca
(c) Extension muneca
Figura 3.8: Movimiento de flexion-extension de la muneca
Segmento Segmento de referencia Movimiento articular
Brazo derecho Tronco Hombro derecho
Antebrazo derecho Brazo derecho Codo derecho
Mano derecha Antebrazo derecho Muneca derecha
Tronco Global (Laboratorio) Inclinacion lateral
Flexion-extension
Tabla 3.1: Definicion de los segmentos del modelo biomecanico
38
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
El modelado del movimiento de las articulaciones del codo y de la muneca es
relativamente simple, puesto que se consideran articulaciones de dos grados de libertad. En
cambio, el mecanismo del hombro, articulacion proximal del miembro superior que
conecta el brazo al tronco, posee una complejidad extraordinaria siendo la articulacion que
posee mas movilidad del cuerpo humano. En la posicion anatomica, el MS superior pende
a lo largo del cuerpo, verticalmente, de forma que el eje longitudinal del humero coincide
con el eje vertical. El hombro esta constituido por cinco articulaciones que, clasificadas en
dos grupos, conforman el complejo articular del hombro (Figura 3.9):
El primer grupo consta de dos articulaciones:
• Articulacion glenohumeral: entre la escapula y el humero, es la articulacion mas
importante del grupo.
• Articulacion subdeltoidea. Anatomicamente no constituye una articulacion,
pero sı desde el punto de vista fisiologico, puesto que se trata de dos superficies
que deslizan entre sı. Esta mecanicamente unida a la articulacion glenohumeral
de forma que cualquier movimiento en la articulacion glenohumeral conlleva un
movimiento de la articulacion subdeltoidea.
El segundo grupo consta de 3 articulaciones:
• Articulacion escapulotoracica: entre la escapula y el torax, se trata de nuevo
de una articulacion fisiologica y no anatomica que se encuentra mecanicamente
unida a las otras dos de este grupo.
• Articulacion acromioclavicular: localizada en la porcion externa de la clavıcula.
• Articulacion esternoclavicular: localizada en la porcion interna de la clavıcula.
En la practica los dos grupos articulares funcionan simultaneamente, segun proporcio-
nes variables en el transcurso de los movimientos. Al medir los arcos de movimiento, se
esta valorando la suma de todas ellas [93, 94].
La estimacion del movimiento de la escapula es complicado sin tecnicas invasivas uni-
camente a partir de marcadores de superficie. La complejidad en la tecnica carece muchas
veces de utilidad practica en los estudios experimentales por lo que muchos de ellos des-
estiman el movimiento de la escapula en los modelos utilizados [86, 95].
En esta investigacion se realiza esta simplificacion, estimando el movimiento de la
articulacion glenohumeral relativo al tronco.
39
3.2. Materiales y metodos
Figura 3.9: Complejo articular del hombro compuesto por 5 articulaciones: 1. Articulacion glenohumeral;
2. Articulacion subdeltoidea; 3. Articulacion escapulotoracica; 4. Articulacion acromioclavicular; 5.
Articulacion esternoclavicular.
3.2.2. Posicion de los marcadores
En esta investigacion, el movimiento realizado por el sujeto se ha adquirido utilizando
el equipo de fotogrametrıa Codamotion (Charnwood Dynamics Ltd, UK) [96], disponible
en la Unidad de Biomecanica del Hospital Nacional de Paraplejicos. Este equipo esta ba-
sado en marcadores activos que, conectados a unas baterıas (Figura 3.10), emiten luz
infrarroja que dos unidades de escaner detectan. Codamotion tiene una resolucion de 0,1
mm y puede trabajar a fmuestreo de hasta 800 Hz. Con el numero de marcadores utilizados
en esta investigacion, la fmax = 200Hz [96].
Figura 3.10: a)Marcador del equipo Codamotion. b) Baterıa conectada al marcador
40
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Se necesitan 20 marcadores para componer el modelo biomecanico del MS y determinar
la posicion y orientacion en el espacio de los segmentos modelados. No obstante, se han
ubicado 21 marcadores activos, repartidos entre el tronco y el brazo:
8 marcadores se ubican en prominencias oseas del MS porque son puntos facilmente
localizables y reproducibles. En estos puntos, el tejido subcutaneo es delgado,
minimizando el error debido al movimiento del marcador sobre la superficie de la
piel. Estos marcadores se han ubicado en acromion derecho e izquierdo, cresta ilıaca
derecha,y en los epicondilos lateral y medial, estiloides radial y ulnar y cabeza del
tercer metacarpiano del MS derecho.
De los 13 marcadores restantes, 3 se han ubicado en la parte dorsal de la mano sobre
la superficie de la piel; 9 en 3 clusters de 3 marcadores cada uno y uno adicional en
el tronco, lateralizado al brazo analizado. Los clusters son piezas rıgidas disenadas
especıficamente para esta aplicacion (Figura 3.11). En ellas, los marcadores estan
dispuestos de forma que la distancia entre ellos es invariante durante la ejecucion
de los movimientos y estan ubicados de forma que no se encuentran alineados entre
sı. Los clusters se ubican en la parte superior anterior del tronco, en el brazo y el
antebrazo (proximo al extremo distal (la muneca)).
Figura 3.11: Cluster de 3 marcadores utilizados para la estimacion de la orientacion del segmento en el
que estan localizados
Las figuras 3.12(a) y 3.12(b) muestran la localizacion real de los marcadores durante
un estudio experimental.
41
3.2. Materiales y metodos
(a) Plano sagital (b) Plano frontal
Figura 3.12: Localizacion real de los marcadores durante un estudio experimental.
3.2.3. Determinacion de la geometrıa y orientacion de los segmentos
Cada segmento del modelo se define por un extremo proximal y uno distal y un clus-
ter de marcadores para estimar su orientacion en el espacio. Cada segmento se considera
un solido rıgido formado por una estructura de 6 grados de libertad (DoF) (3 DoF para
posicion y otros 3 para orientacion en el espacio), independiente del resto de segmentos
modelados. Para formar la cadena cinematica, los segmentos se unen entre sı mediante
centros de rotacion (Tabla 3.1) en torno a los cuales se calculan los movimientos articula-
res. Los centros de rotacion se calculan como offsets a partir de los marcadores ubicados
en las prominencias oseas (Tabla 3.2). Para cada segmento definido en el modelo el centro
de rotacion se ubica en el extremo proximal (Figura 3.13).
Articulacion Marcador de Segmento de Desplazamiento al centro de rotacion
referencia referencia ML AP Axial
Hombro Acromion Acromion derecho- 0 0 -17 %
Acromion izquierdo
Codo Epicondilo lateral Epicondilo-lateral 0 0 50 %
Epicondilo medial
Muneca Estiloide ulnar Estiloide ulnar- 0 0 50 %
Estiloide radial
Mano 3er MCF MCF-Muneca 0 30 % 0
Tabla 3.2: Posicion relativa de los centros de rotacion a partir de marcadores ubicados en prominencias
oseas. MCF-Metacarpofalangeal
Las caracterısticas y propiedades inerciales de cada segmento modelado en el software
Visual3D [90] dependen de la figura geometrica que lo modela (Tabla 3.3). Para
la aplicacion real en un sujeto, se hace un escalado del modelo con las medidas
antropometricas del sujeto, como la talla y el peso. Cada segmento corporal modelado
es una fraccion del peso total del sujeto. El tronco supone un 35,5 % del peso total; el
brazo un 2,8 %; el antebrazo un 1,6 % y la mano un 0,6 % [97].
42
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Figura 3.13: Segmento del brazo en el modelo implementado. La figura muestra los extremos proximal
y distal del segmento, el centro de rotacion del humero estimado a partir de offsets relativos al marcador
ubicado en el acromion, y el cluster de marcadores.
Segmento Masa Figura Valores inerciales
( % masa corporal) Ixx Iyy Izz
Tronco 35,5 Cilindro 0,609 0,321 0,462
Brazo derecho 2,8 Cono 0,020 0,001 0,020
Antebrazo derecho 1,6 Cono 0,008 0,000 0,008
Mano 0,6 Elipsoide 0,002 0,000 0,002
Tabla 3.3: Caracterısticas de los segmentos corporales modelados como solidos rıgidos.
Los modelos biomecanicos son aproximaciones en las que hay que tener presentes las
posibles fuentes de error:
Una de ellas son los errores instrumentales. Son errores sistematicos y aleatorios
debidos al proceso de medicion como la calibracion de las camaras, el filtrado y
suavizado de los datos de posicion de los marcadores [98].
Otra fuente de error es el desplazamiento de los marcadores sobre la superficie de la
piel y el movimiento relativo entre marcadores debido a la deformacion de los tejidos
blandos [99].
Otra consiste en las imprecisiones en la forma de obtener los centros de rotacion
[100]. Existe un estudio en el que han introducido perturbaciones de ±1cm en torno
a cada uno de los ejes del marcador del acromion y las diferencias que han detectado
en la estimacion de los angulos es < 5o en todos los ejes [86].
No se tiene evidencia de datos estadısticos acerca del espesor del tejido subcutaneo.
No obstante, al ubicarse los marcadores en prominencias oseas, este tejido es muy delgado
43
3.2. Materiales y metodos
y se considera despreciable. La posicion relativa de los centros de rotacion con respecto a
determinados marcadores se muestran en la Tabla 3.2. La magnitud de los offsets cuando
es posible se calcula como un porcentaje de la distancia entre marcadores. Esto facilita los
calculos y evita la necesidad de tomar medidas especıficas en cada sujeto [86].
Cada segmento modelado posee un sistema de referencia local localizado en el extremo
proximal del mismo. Ademas, cada segmento posee otro sistema de referencia adicional
para describir el movimiento del segmento, definido a partir de tres marcadores no co-
lineales entre sı que forman un cluster [101]. En este estudio se ha optado por el uso de
clusters de tres marcadores (Figura 3.11) porque su uso, como marcadores de movimiento
del segmento donde esten localizados, minimiza el desplazamiento relativo entre marca-
dores y minimiza los artefactos debidos a la deformacion de los tejidos blandos [99, 102].
Existe evidencia de estudios que han optado por esta practica [32] y otros que la han
rechazado [86].
3.2.4. Secuencia de rotacion
El sistema de referencia global se ha tomado en el suelo del laboratorio. Para la elec-
cion de los ejes se ha tenido en cuenta las recomendaciones de la ISB (International
Society of Biomechanics) en cuanto al modelado de MS [103]. Los ejes elegidos son: X
antero-posterior, positivo en sentido anterior; Z medio-lateral, positivo en sentido lateral;
Y axial, positivo en sentido proximal. Estos ejes no se corresponden con los que forman el
sistema de coordenadas por defecto de los equipos Codamotion [96] y Visual3D [90].
El metodo matricial es la herramienta matematica basica usada para calcular la po-
sicion, y el movimiento y orientacion del cuerpo con respecto a un sistema de referencia.
Cuando un sistema de referencia se relaciona con otro mediante una traslacion y rotacion,
y ademas, las coordenadas del punto P en el sistema de referencia local son conocidas
(Px, Py, Pz), las coordenadas del punto P con respecto al sistema de referencia global se
obtienen segun las formulas 3.1 y 3.2.
[PG] = [LG] + [R]P (3.1)
PXPYPZ
=
LXLYLZ
+
cosXx cosXy cosXz
cosYx cosYy cosYzcosZx cosZy cosZz
Px
PyPz
(3.2)
Sin embargo, este metodo no posee una interpretacion inmediata del movimiento re-
lativo entre dos cuerpos. Nueve cosenos directores son redundantes porque la posicion y
orientacion de un cuerpo en el espacio se puede describir con un numero menor de angulos.
Basta con determinar tres angulos independientes, correspondientes a tres angulos rota-
cionales, que se denominan angulos de Euler.
44
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Este metodo se ha utilizado en varios estudios de analisis del movimiento del MS
[32, 86, 104].
En esta investigacion, el movimiento de cada DoF en las articulares involucradas se
calcula mediante descomposicion de los angulos de Tait-Bryan, a partir de una secuencia
de rotacion en torno a los ejes definidos. La ISB ha publicado recomendaciones a este
respecto aunque, a menudo, no poseen una interpretacion intuitiva [103]. En la literatura
no hay consenso en la eleccion de la secuencia de rotacion [86] quedando a eleccion del
investigador en funcion del movimiento analizado y los resultados obtenidos, teniendo en
cuenta que, las rotaciones en el espacio tridimensional no son conmutativas, y el resultado
global depende del orden seguido.
Los estudios realizados para analizar la marcha humana sugieren una secuencia de
rotaciones, practica desde el punto de vista clınico. En la marcha humana los cambios
mas importantes se producen en el movimiento de flexion-extension (plano sagital) por
lo que la primera rotacion se produce en torno a este eje (plano sagital). Posteriormente,
se tiene en cuenta el movimiento de acercarse o alejarse con respecto al plano sagital
(movimiento de abduccion-aduccion) y, por ultimo, la rotacion en torno al eje longitudinal.
Parece razonable que en los estudios de MS se pudiese seguir una secuencia similar. En esta
investigacion, esta secuencia se corresponde con los ejes ZX’Y” que estimarıa, por ejemplo,
el movimiento del humero con respecto al tronco. La secuencia de rotacion se traduce en
una matriz de 3x3 formada por expresiones matematicas que son una combinacion de los
cosenos directores entre los ejes de los dos sistemas de referencia (Ecuacion 3.3).
[R] = RZRXRY =
cosα − sinα 0
sinα cosα 0
0 0 1
1 0 0
0 cosβ − sinβ
0 sinβ cosβ
cos γ 0 sin γ
0 1 0
− sin γ 0 cos γ
(3.3)
[R] =
R11 R12 R13
R21 R22 R23
R31 R32 R33
=
=
cosα cos γ − sinα sinβ sin γ − sinα cosβ cosα sin γ + sinα sinβ cos γ
sinα cos γ + cosα sinβ sin γ cosα cosβ sinα sin γ − cosα sinβ cos γ
− cosβ sin γ sinβ cosβ cos γ
(3.4)
De esta matriz de cosenos directores se pueden extraer los angulos independientes
α, β y γ en torno a los ejes Z, X e Y respectivamente.
El termino mas simple por el que empezar es:
R32 = sinβ ⇒ β = asin(R32) (3.5)
Hay 3 casos posibles:
Caso 1: Si β ∈ (−π/2, π/2), entonces cosβ 6= 0
45
3.2. Materiales y metodos
R31 = − sin γ cosβ
R33 = cos γ cosβ
}⇒ γ = atan2(−R31, R33) (3.6)
R12 = − cosβ sinα
R22 = cosβ cosα
}⇒ α = atan2(−R12, R22) (3.7)
Caso 2: Si β = −π/2, entonces cosβ = 0 y sinβ = −1
La matriz de rotacion queda como:
R =
R11 R12 R13
R21 R22 R23
R31 R32 R33
=
cosα cos γ + sinα sin γ 0 cosα sin γ − sinα cos γ
sinα cos γ − cosα sin γ 0 sinα sin γ + cosα cos γ
0 −1 0
(3.8)
A partir de las propiedades trigonometricas basicas, la matriz R queda:
R =
cos(γ − α) 0 sin(γ − α)
− sin(γ − α) 0 cos(γ − α)
0 −1 0
⇒ γ − α = atan2(R13, R11) (3.9)
Caso 3: Si β = π/2, entonces cosβ = 0 y sinβ = 1
La matriz de rotacion queda como:
R =
R11 R12 R13
R21 R22 R23
R31 R32 R33
=
cosα cos γ − sinα sin γ 0 cosα sin γ + sinα cos γ
sinα cos γ + cosα sin γ 0 sinα sin γ − cosα cos γ
0 1 0
(3.10)
A partir de las propiedades trigonometricas basicas, la matriz R queda:
R =
cos(γ + α) 0 sin(γ + α)
sin(γ + α) 0 − cos(γ + α)
0 1 0
⇒ γ + α = atan2(R13, R11) (3.11)
Debido a las expresiones matematicas, puede darse una particularidad que afecta a la
estabilidad del sistema e invalida la secuencia de rotacion de los angulos de Tait-Bryan en
determinadas aplicaciones. Si desde la posicion anatomica se abduce el brazo 90o (supone
una rotacion de -90o alrededor del eje X), el eje longitudinal Y queda alineado con el de
flexion inicial Z (Figura 3.14). Si con la secuencia de rotacion elegida se descompone el mo-
vimiento en sus proyecciones sobre los ejes, el movimiento de flexion queda indeterminado
por el efecto conocido como gimbal lock, que consiste en una serie de posiciones singula-
res. El gimbal lock supone la perdida de un grado de libertad cuando dos ejes se quedan
alineados. Por esta razon, el orden a elegir para realizar las rotaciones de los angulos de
Euler depende de la aplicacion concreta y el movimiento que se quiere analizar.
46
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Figura 3.14: a) Brazo en posicion anatomica y representacion de los ejes del brazo. b) Movimiento de
abduccion de 90o (-90o en torno eje X)
3.3. Validacion del modelo
La riqueza de movimiento que permite el MS, influye en que estos estudios resulten
escasos frente a los realizados para el analisis de la marcha. Ademas, condiciona aspectos
concretos de los modelos biomecanicos como los referentes a la secuencia de rotacion para
la estimacion de los movimientos articulares. Este aspecto, unido a que muchas de las
herramientas software de analisis requieren licencia, dificulta la posibilidad de encontrar
un modelo con el que poder validar los modelos desarrollados.
OpenSim es una herramienta software open source que permite hacer simulaciones
mediante algunos modelos musculoesqueleticos que estan disponibles a la comunidad
cientıfica [92]. En relacion al modelado de MS existen en OpenSim dos modelos que se
pueden usar:
Un modelo extremadamente complejo desarrollado en la universidad de Stanford en
el que se han modelado 15 DoF para analizar la cinematica del hombro, codo, muneca
y dedos pulgar e ındice; y, 50 grupos musculares involucrados en el movimiento de
estas articulaciones [105]. Este modelo no esta desarrollado a partir de marcadores
de superficie con lo que no se puede usar en esta investigacion, teniendo en cuenta
que con OpenSim no es posible editar los modelos y hacer modificaciones en ellos.
Para ello es necesario el software SIMM que requiere licencia.
Modelo arm26 de OpenSim. Se trata de un modelo muy simple en el que se han
modelado 2 DoF correspondientes a la flexion-extension del hombro y del codo,
y 6 grupos musculares involucrados en estas articulaciones (Figura 3.15). Aunque
este modelo tampoco se puede editar ni modificar, esta desarrollado a partir de 3
marcadores de superficie que precisamente son 3 de los marcadores que se usan
en el modelo biomecanico desarrollado en esta investigacion. Los datos crudos
del movimiento adquiridos con el equipo de fotogrametrıa Codamotion se pueden
47
3.3. Validacion del modelo
importar a este modelo de OpenSim y al desarrollado con Visual3D y validar ası los
2 DoF (flexion-extension del hombro y del codo).
Figura 3.15: Modelo biomecanico de MS desarrollado con OpenSim de 2 DoF y 6 musculos
En el estudio experimental de validacion han participado 6 sujetos sanos en los que se
han analizado los movimientos analıticos de flexion-extension del codo. Las figuras 3.16
y 3.17 muestran la simulacion de 3 movimientos para un sujeto sano elegido de forma
aleatoria.
Figura 3.16: Evolucion temporal del movimiento de flexion-extension del hombro realizado por un sujeto
sano estimado con ambos modelos (OpenSim y Visual3D)
Para comparar los resultados de los dos modelos se ha aplicado un Test-T. Este test
compara una unica muestra de sujetos analizando si las medias de las dos pruebas reali-
zadas (modelo Visual3D y OpenSim) son iguales con una confiabilidad del 95 %. En caso
de que p < 0, 05, se rechaza la hipotesis nula de igualdad de las medias asumiendo que los
resultados de ambos modelos son distintos. Los resultados se muestran en la Tabla 3.4 en
la que aparecen la diferencia media entre las variables analizadas, el valor del estadıstico
T, la significacion p y la correlacion entre las curvas simuladas con ambos modelos.
48
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Figura 3.17: Evolucion temporal de dos movimientos de flexion-extension del codo realizados por un
sujeto sano estimados con ambos modelos (OpenSim y Visual3D)
Diferencia media(std) Valor t p Correlacion
Hombro (o)
Flexion max. -2,97(5,90) -1,596 0,145 0,810
Flexion mın. 2,97(7,02) 1,338 0,214 0,392
ROM -5,95(6,15) -3,05 0,014 0,883
Codo (o)
Flexion max. 1,43(13,60) 0,333 0,747 0,982
Flexion mın. -1,17(12,36) -0,300 0,771 -0,114
ROM 2,60(5,62) 1,464 0,177 0,981
Tabla 3.4: Comparativa de 6 variables cinematicas correspondientes a los dos DoF validados en cada sujeto
(Test t). 6 sujetos sanos participaron en este estudio. Expresados en o se muestran los resultados para los
movimientos de flexion-extension del hombro y del codo: maximo y mınimo de flexion, y desplazamiento
articular (Range of motion (ROM)).
En el movimiento de flexion-extension del hombro los resultados obtenidos sugieren
que las simulaciones con ambos modelos son estadısticamente distintas (p < 0, 05). La
correlacion entre la simulacion con Visual3D y con OpenSim es elevada para el maximo
de flexion y ROM, mientras que es baja en el caso del valor mınimo de flexion.
Para el movimiento de flexion-extension del codo no se han detectado diferencias es-
tadısticamente significativas entre las comparaciones para las variables analizadas. En
cuanto a las correlaciones, estas son muy elevadas en el maximo de flexion y ROM, mien-
tras que no hay correlacion entre la simulacion de Visual3D y OpenSim para el mınimo de
flexion. En la figura 3.17 se aprecia una hiperextension del codo que no se observo durante
la realizacion del movimiento.
Los resultados de ambas simulaciones son satisfactorios. La tendencia entre las curvas
es coincidente practicamente en el movimiento completo (Figuras 3.16 y 3.17).
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso
Los estudios cinematicos aplicados al analisis del movimiento del MS permiten co-
nocer los requisitos funcionales de determinadas tareas y AVD aplicados a sujetos sanos
49
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso
[29, 30, 31, 32, 33, 34] y a patologıas del SNC que entre sus secuelas producen trastornos
en el movimiento del MS como el ACV [36, 37, 38, 39, 73, 75], PC [41, 42] y LM [43].
En esta investigacion, se ha analizado la AVD de beber de un vaso para conocer los
requisitos funcionales de esta tarea, ası como la desviacion estandar en los movimientos
articulares. Aunque existe evidencia de estudios que analizan varias AVD en sujetos sanos
[29, 31, 33], en esta investigacion se ha elegido la AVD de beber porque es la que, con la
instrumentacion y tecnologıa disponibles, minimiza los errores debidos a la tecnica.
Otro aspecto a tener en cuenta es que el analisis de varias AVD no es el objetivo central
de esta investigacion.
3.4.1. Participantes
El analisis de la AVD de beber se ha realizado en una muestra de 18 sujetos divididos
en 3 grupos: uno de sujetos sanos (n=7) y en dos grupos de personas con LM cervical de
nivel metamerico C6 (n=7) y C7 (n=4). El objetivo es identificar patrones de movimiento
en los tres grupos de sujetos y tener conocimiento de en que medida los desplazamientos
articulares en los grupos de LM difieren del patron de movimiento realizado por el grupo
de sujetos sanos. La Tabla 3.5 muestra las caracterısticas demograficas y funcionales de las
muestras analizadas y la Tabla 3.6 muestra los criterios de inclusion que debıan cumplir
los pacientes que participan en el estudio.
Variables Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Sexo (V)a 3 (42,8) 4 (57,4) 4 (100)
Edad (anos)b 28,0 (5,0) 34,0 (5,0) 30,5 (10,0)
Estatura (cm)b 168,0 (20,0) 175,0 (10,0) 184,0 (10,0)
Peso (Kg)b 65,0 (21,1) 90,2 (7,1) 79,0 (9,1)
Meses lesionb - 8,5 (2,2) 7,5 (1,8)
ASIA (A)a - 3 (33,3) 2 (50)
ASIA (B)a - 4 (66,6) 2 (50)
Indice Motorb 25,0 (0) 13,0 (3,0) 14,5 (2,0)
Tabla 3.5: Caracterısticas demograficas y funcionales de los grupos de sujetos analizados (n=18). a
frecuencia y % para variables categoricas y b media y desviacion estandar para variables continuas
A partir de esta muestra de sujetos, sanos y personas con LM, se hace la propuesta
de los ındices cinematicos, que se presenta en el Capıtulo 4, y se analiza la capacidad dis-
criminativa de los ındices propuestos en el Capıtulo 5. Ademas, el grupo de sujetos sanos
compone el patron de referencia que servira para relativizar el resultado de los ındices
cinematicos (Capıtulos 4-6).
50
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Criterios de inclusion
- Edad comprendida entre 16 y 65 anos
- Antiguedad de la lesion medular mayor de 6 meses
- Tener nivel de lesion medular clasificado por la escala ASIA como A o B
- Tener un nivel de LM de los niveles C6 o C7
Criterios de exclusion
- Presentar deformidad, restriccion articular o haber sufrido intervencion quirurgica en alguno de los
miembros superiores antes de la LM
- Presentar alteraciones del equilibrio o dismetrıas por alteraciones neurologicas antes de la LM, o
presentar deficit de agudeza visual
- Presentar un cuadro de polineuropatıa del paciente crıtico en su probable estancia en UCI
- Presentar deficit cognitivo o haber sufrido TCE asociado a la LM
- No firmar el correspondiente consentimiento informado
Tabla 3.6: Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio.
3.4.2. Protocolo experimental
El protocolo experimental que se describe en esta seccion, se sigue en todos los estudios
experimentales que se realizan a lo largo de esta investigacion. Para el analisis de la AVD de
beber, se utilizan dos unidades de escaner del equipo Codamotion. La figura 3.18 muestra
la colocacion de cada camara y la ubicacion del sujeto durante las sesiones experimentales.
La ubicacion de las dos unidades de escaner del equipo de fotogrametrıa Codamotion es
aquella que optimiza la realizacion del ensayo evitando la oclusion de marcadores durante
el movimiento. Una de las camaras se posiciona lateralmente y otra en posicion frontal,
ligeramente lateralizada al lado contrario al de experimentacion. La figura 3.19 muestra
el escenario real.
+x
+z
Escaner
Escaner Posición vaso
Figura 3.18: Vista de la configuracion del laboratorio durante una sesion.
51
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso
Figura 3.19: Escenario real de experimentacion para el analisis de la AVD de beber.
Una vez instrumentado con sensores Codamotion, el sujeto realiza la prueba en sedes-
tacion frente a una mesa de dimensiones 120x60 cm regulable en altura. Los sujetos con
lesion medular cervical realizan la actividad en su propia silla de ruedas y los sujetos del
grupo control realizan la actividad en una silla de ruedas convencional, Action3 Invacare,
de configuracion similar a la de los pacientes. Los pies han de estar sobre el reposapies
con un angulo de 90o. El angulo entre el respaldo y el asiento ha de ser de 90-100o. La
distancia del sujeto a la mesa es de 20cm. La mesa ha de ser regulada en altura, de forma
que todos los sujetos partan de la misma posicion de inicio: el brazo ha de estar pegado
al tronco, con el codo flexionado 90o en posicion de pronacion-supinacion neutra y con la
palma de la mano apoyada sobre la superficie de la mesa.
Una vez que el sujeto se encuentra frente a la mesa, se coloca el vaso que ha de mani-
pular a una distancia igual al 75 % del alcance maximo que puede realizar. El objetivo es
evitar posibles compensaciones de tronco durante la realizacion del movimiento solicitado.
El movimiento solicitado en todos los estudios ha sido el de la Actividad de la Vida
Diaria de beber. Dicha actividad esta compuesta de 5 fases de movimiento consecutivas,
delimitadas por eventos, de forma que el evento que marca el fin de una fase se corresponde
con el inicio de la siguiente (Figura 3.20).
De cada sujeto se graban 5 repeticiones completas de la AVD de beber, validas en
cuanto a la visibilidad de los marcadores del equipo Codamotion.
52
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
Inicio ciclo
Vaso llega boca
Termina beber
Suelta vaso Coge vaso
Fase 1: Alcance
Fase 2: Transporte proximal
Fase 5: Retorno inicio
Fase 4: Transportedistal
Fase 3: Beber
FASES AVD DE BEBER
Figura 3.20: Fases que componen la AVD de beber
3.4.3. Procesamiento y extraccion de resultados cinematicos de la AVD
de beber
El procesamiento de la AVD de beber se realiza mediante el modelo desarrollado en
Visual3D descrito en este capıtulo.
Las Figuras 3.21 y 3.22 muestran la evolucion temporal de los recorridos articulares
del hombro, del codo y la flexion-extension de la muneca para el grupo de sujetos sanos
considerado patron de referencia. En ambas figuras se aprecia mucha dispersion en la eje-
cucion de los movimientos [31, 32, 57].
53
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso
0 20 40 60 80 100−20
0
20
40
60
80ROM: Flexión−extensión hombro
0 20 40 60 80 1000
10
20
30
40ROM: Abducción−aducción hombro
0 20 40 60 80 100−80
−60
−40
−20
0ROM: Rotación externa−interna
Duración ciclo AVD (%)
grados (º)
Duración ciclo AVD (%) Duración ciclo AVD (%)
grados (º)grados (º)
ARTICULACIÓN HOMBRO
Figura 3.21: Recorridos articulares de la articulacion del hombro para los movimientos de flexion-
extension, abduccion-aduccion y rotacion externa-interna. Las curvas en lınea continua corresponden a
la curva media de todos los sujetos y la lınea discontinua corresponde a ± la desviacion estandar
0 20 40 60 80 1000
50
100
150ROM: Flexión−extensión codo
0 20 40 60 80 1000
20
40
60
80ROM: Pronación−supinación antebrazo
0 20 40 60 80 100−40
−30
−20
−10
0
10ROM: flexión−extensión muñeca
Duración ciclo AVD (%)
grados (º)
Duración ciclo AVD (%)
ARTICULACIÓN CODO Y MUÑECA
grados (º)grados (º)
Duración ciclo AVD (%)
Figura 3.22: Recorridos articulares de la articulacion del codo para los movimientos de flexion-extension
y pronacion-supinacion, y la flexion-extension de la muneca. Las curvas en lınea continua corresponden a
la curva media de todos los sujetos y la lınea discontinua corresponde a ± la desviacion estandar
En las Tablas 3.7 y 3.8 se muestra el rango de movimiento (ROM) funcional de la
articulacion del hombro, codo y muneca, correspondiente a la AVD de beber. Los resultados
se muestran para el grupo de sujetos sanos y los dos grupos de pacientes con LM cervical
54
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
completa motora a nivel de las vertebras C6 y C7, respectivamente. Para detectar posibles
diferencias entre los grupos se ha aplicado el test de Kruskal-Wallis que compara las
medianas de cada una de las variables asumiendo la igualdad de las mismas. En caso de
que p < 0, 05 se rechaza la hipotesis de igualdad pasando a realizar una comparacion por
pares mediante el test U de Mann-Whitney.
Variables cinematicas Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Angulos articulares (o)
Hombro
Flexion max. 63,79(10,59) 66,83(14.28) 69,24(13,37)
Flexion mın. -3,28(15,21) -10,45(8,62) -1,49(4,77)
ROM flexion 68,16(19,27) 78,00(17,41) 68,85(15,32)
Abduccion max. 34,52(7,48) 28,34(10,03) 31,86(10,31)
Abduccion mın. 11,76(11,81) 4,14(7,96) 10,78(9.13)
ROM abduccion 24,08(2,24) 23,04(8,16) 23,83(12,21)
Rot. ext. max. -26,27(23,75) -16,20(28,92) -19,04(36,64)
Rot. ext. min. 47,72(25,52) 53,20(12,36) 49,79(40,28)
ROM rotacion 26,78(9,57) 34,40(22,72) 33,48(6,37)
Tabla 3.7: ROM del movimiento del hombro durante la AVD de beber de un vaso. Los datos se expresan
como mediana (rango intercuartil). En negrita se resaltan las variables en las que se han encontrado
diferencias estadısticamente significativas del test U de Mann-Whitney (a,b (p < 0, 05), con correccion de
Bonferroni)
Variables cinematicas Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Angulos articulares (o)
Codo
Flexion max. 125,39(23,99) 115,73(7,88) 104,92(27,33)
Flexion mın. 39,48(40,46) 42,09(36,11) 11,77(51,34)
ROM 85,90(25,12) 71,00(40,86) 91.87(75,22)
Pronacion max. 62,97(26,99) 68,60(37,08) 62,94(26,78)
Pronacion mın. 27,16(19,56) 15,25(29,47) 24,63(64,57)
ROM 36,43(9,81) 52,29(26,49) 38,87(47,57)
Muneca
Flexion max. -3,65(19,08)a,b 26,03(19,99)a 32,21(32,76)b
Flexion mın. -22,20(14,12) -42,46(41,63) -32,92(41,18)
ROM 17,46(6,91)a,b 56,77(28,45)a 69,80(39,53)b
Tabla 3.8: ROM del movimiento del codo y muneca durante la AVD de beber de un vaso. Los datos
se expresan como mediana (rango intercuartil). En negrita se resaltan las variables en las que se han
encontrado diferencias estadısticamente significativas del test U de Mann-Whitney (a,b (p < 0, 05), con
correccion de Bonferroni)
55
3.4. Analisis de la AVD de beber de un vaso
Las diferencias mas importantes entre los grupos analizados se producen en el movi-
miento de flexion-extension de la muneca siendo el desplazamiento articular mayor en los
dos grupos de pacientes debido a que personas con LM realizan estrategias de compensa-
cion para completar la AVD de forma satisfactoria.
Una vez analizada la AVD, el software Visual3D permite la creacion de informes
graficos con los desplazamientos articulares, las curvas de velocidad, etc durante la
realizacion de una determinada tarea (Figura 3.23).
Figura 3.23: Informe de resultados graficos en relacion a recorridos articulares (curvas azules), velocidad
angular de las articulaciones (curvas verdes) y velocidad de la mano (curva roja) creado con Visual3D. Los
graficos mostrados corresponden a al analisis del movimiento de un sujeto sano durante 5 repeticiones de
la AVD de beber
56
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
La repetibilidad del protocolo experimental propuesto en esta investigacion, se ha ana-
lizado con un estudio en el que han participado 4 sujetos del grupo de sujetos sanos antes
descrito.
Se ha instrumentado a cada sujeto con los marcadores en el tronco y brazo derecho.
Todos los sujetos han realizado 5 repeticiones de la actividad funcional completa (AVD
de beber) siguiendo el protocolo experimental descrito en este capıtulo. Posteriormente,
se han quitado los marcadores y, 10 min despues, se ha vuelto a instrumentar a la misma
persona y se repiten los movimientos. Finalmente, se analizan los datos y la media de las
dos sesiones se compara para ver las diferencias entre ellas. Se ha aplicado un Test-T. Este
test compara una unica muestra de sujetos, analizando si las medias de las dos pruebas
realizadas son iguales con una confiabilidad del 95 %. En caso de que p < 0, 05 se rechaza
la hipotesis nula, de igualdad de las medias, asumiendo que los resultados de ambas prue-
bas 1 y 2 son distintos. Los resultados se muestran en la Tabla 3.9 en la que aparecen la
diferencia media entre las variables analizadas, los lımites del intervalo de confianza (IC),
el valor del estadıstico T y la significacion p.
Diferencia media IC 95( %) Valor T p
Hombro (o)
Flexion max. -2,60 -19,37;13,95 -0,50 0,65
Abduccion max. -1,02 -7,54;5,50 -0,49 0,65
Rotacion externa max. -4,34 -12,87;18,20 -1,62 0,20
Codo (o)
Flexion max. -2,48 -19,37;14,40 -0,46 0,67
Pronacion max. 2,53 -12,33;17,40 0,54 0,62
Muneca (o)
Flexion max. -0,90 -10,30;8,49 -0,30 0,77
Tronco (o)
Flexion max. -1,67 -5,41;2,06 -1,42 0,25
Inclinacion lateral max. -0,49 -3,11;2,12 -0,60 0,59
Tiempo de movimiento (s) -0,21 -0,65;0,22 -1,54 0,22
Velocidad pico alcance (m/s) -0,03 -0,09;0,03 -1,70 0,19
Tabla 3.9: Comparativa de 10 variables cinematicas correspondientes a las dos sesiones realizadas en
cada sujeto (Test t). Un total de 4 sujetos participaron en este estudio
Como resultado del analisis estadıstico, no se han detectado diferencias estadıstica-
mente significativas en las variables analizadas (p > 0, 05) y, como consecuencia, se puede
afirmar que el protocolo experimental y las estimaciones a partir del modelo biomecanico
propuesto son reproducibles.
57
3.5. Discusion
3.5. Discusion
En este capıtulo se ha aportado una vision acerca de las desventajas y retos que po-
seen los estudios de analisis del movimiento del MS frente a los estudios de la marcha.
Los estudios cinematicos del MS resultan, en general, mas complejos que los de la marcha
por varios motivos [88]: (i) la variabilidad del movimiento hace necesaria la seleccion de
tareas funcionales especıficas; (ii) al ser el movimiento del MS de naturaleza no cıclica,
es necesario normalizar la duracion de los movimientos y protocolizar los mismos; (iii) la
complejidad de la articulacion del hombro, hace que la mayor parte de los estudios no
tengan en cuenta el movimiento de la escapula y la clavıcula, por ser localizaciones practi-
camente inaccesibles a partir de marcadores colocados sobre la superficie de la piel.
Se ha descrito el modelo biomecanico de MS desarrollado para el analisis del movi-
miento durante la AVD de beber de un vaso. Numerosos estudios de MS han analizado
varias AVD, normalmente en sujetos sanos, con el objetivo de caracterizar desde el punto
de vista biomecanico los desplazamientos articulares necesarios para realizar de forma sa-
tisfactoria estas actividades [29, 30, 31, 32, 33, 35]. En el contexto de esta investigacion, se
ha escogido solo una AVD porque el objetivo principal consiste en el desarrollo de nuevas
metricas funcionales, que seran aplicadas a esta AVD completa y seran validadas para su
posible uso en el entorno clınico; y, en concreto, se ha elegido la AVD de beber de un
vaso porque con los equipos e instrumentos de medida disponibles, esta actividad es la que
minimiza el error cometido debido a la tecnica, sobre todo, con respecto a la oclusion de
los marcadores de fotogrametrıa [106, 107, 108, 109].
A pesar de las recomendaciones hechas por la Sociedad Internacional de la Biomecani-
ca, por aunar esfuerzos y buscar estandares con respecto al modelado [103], la riqueza
de movimientos del MS dificulta el uso de modelos estandar entre los distintos grupos
de investigacion. El modelo desarrollado para llevar a cabo esta investigacion se ha va-
lidado parcialmente mediante un modelo desarrollado en OpenSim. Pero los estandares
no se deben desarrollar unicamente en torno a los modelos utilizados. Practicamente, no
hay consenso en la comunidad cientıfica en cuanto a los movimientos analizados y a los
protocolos experimentales utilizados. En esta investigacion, se propone un protocolo ex-
perimental para el analisis de la AVD de beber aplicable a sujetos sanos y personas con
LM. La posicion de partida de los sujetos que participan en los estudios experimentales y
fases que componen la AVD de beber es similar a la que propone Murphy en sus estudios
[34, 38], con la excepcion de la distancia a la que esta situado el vaso. En esta investigacion,
el vaso se encuentra ubicado al 75 % del alcance maximo que puede realizar la persona [110].
Los resultados experimentales del analisis de la AVD de beber en sujetos sanos han
mostrado mucha dispersion entre sujetos, debido a la riqueza de los movimientos del MS
[32]. Los recorridos articulares representados graficamente (Figuras 3.16 y 3.17) muestran
que el rango de movimiento funcional de cada una de las articulaciones requerido para
la ejecucion de la AVD de beber es mucho menor que el rango de movimiento fisiologico
[111]. Parece que los desplazamientos articulares medidos no invalidan la aplicacion del
metodo de los angulos de Tait-Bryan, puesto que con la secuencia de rotacion utilizada no
58
Capıtulo 3. Modelo biomecanico del miembro superior
aparece el efecto del gimbal lock.
La magnitud de los desplazamientos articulares medidos son bastante parecidos a los
obtenidos por autores que han seguido el mismo protocolo experimental [34, 110]. En esta
investigacion, el grupo de sujetos sanos ha realizado la AVD de beber con, practicamente, el
mismo desplazamiento articular en el movimiento de abduccion-aduccion que los 20 sujetos
sanos del estudio realizado por Murphy [34]. El movimiento maximo de flexion del hombro
ha sido mayor en esta investigacion (aproximadamente 15o mas) siendo esta diferencia
tambien detectada en el recorrido articular para este movimiento (aproximadamente 20o).
El movimiento del codo ha sido muy parecido en el movimiento de flexion-extension,
entre 80 y 90o de recorrido para este movimiento [34, 110]. La forma de las curvas para
los movimientos de flexion-extension y abduccion-aduccion del hombro y para la flexion-
extension del codo son coincidentes con las que presenta Murphy en su estudio (Figuras
3.21 y 3.22). Los movimientos de pronacion-supinacion del antebrazo y flexion-extension
de muneca son parecidos en magnitud a los encontrados por Butler, 30 ± 20o y 20 ± 15o
respectivamente [110] (Tabla 3.8).
3.6. Conclusion
En este capıtulo se ha dado respuesta a las preguntas P2 y P3 formuladas en el capıtulo
1. La transformacion de los datos de posicion en el sistema cartesiano, de cada uno de los
marcadores usados con Codamotion, en datos articulares se realiza con un modelo bio-
mecanico desarrollado con el software Visual3D. Actualmente, este software esta integrado
en algunos equipos opticos de captura de movimiento.
Se tiene evidencia de dos modelos biomecanicos disponibles a la comunidad cientıfica
desarrollados en SIMM/OpenSIM, pero no se adecuan a los requerimientos de esta inves-
tigacion. No obstante, uno de ellos consiste en un modelo bastante simple con el que se
ha podido hacer una validacion parcial del modelo desarrollado.
El modelo desarrollado ha permitido analizar desde el punto de vista cinematico la
AVD de beber de un vaso. Los resultados, en un grupo de sujetos sanos, supone el punto
de partida para la definicion de los ındices cinematicos propuestos en el Capıtulo 4.
59
3.6. Conclusion
60
Capıtulo 4
Propuesta de ındices cinematicos
para la evaluacion del miembro
superior
En este capıtulo se presenta un conjunto de ındices cinematicos que, de forma obje-
tiva, permitan cuantificar el desempeno motor del miembro superior durante la ejecucion
de una tarea especıfica relacionada con Actividades de la Vida Diaria, como es beber de
un vaso. Estos ındices se computan a partir de trayectorias cinematicas y desplazamientos
articulares obtenidos a partir del modelo biomecanico que se ha presentado en el capıtulo
3. Esta investigacion se ha hecho con el proposito de aportar objetividad a las evaluaciones
clınicas actuales. Ademas, el conjunto de ındices complementa y enriquece las evaluaciones
basadas en escalas tradicionales. Los ındices tienen por objetivo cuantificar caracterısticas
del movimiento, que son abstractas y que estan relacionadas con la destreza y la habilidad
del miembro superior (MS), como, por ejemplo, la precision, agilidad o coordinacion del
movimiento.
Los ındices propuestos se disenan con el objetivo principal de que lleguen a ser
herramientas discriminativas de la patologıa, en cuanto a la deteccion de alteraciones en
la funcion del miembro superior (MS) en terminos de las caracterısticas del movimiento
que valoran.
4.1. Introduccion
En el Capıtulo 1 de introduccion se presentaron una serie de deficiencias que se han
detectado en las escalas, que habitualmente se utilizan como instrumento evaluador en el
entorno clınico. En el Capıtulo 2 de revision del estado del arte se presento una revision
del estado del arte en cuanto a metricas objetivas utilizadas para evaluar la funcion del MS.
Las deficiencias detectadas en las escalas clınicas y las caracterısticas de las metricas
funcionales encontradas en la literatura, suponen el punto de partida de esta investigacion
en la que, a partir de reuniones mantenidas con personal clınico, se propone un conjun-
to de metricas o ındices cinematicos que complementan las evaluaciones clınicas actuales
61
4.1. Introduccion
intentando solventar algunas limitaciones de las mismas (Capıtulo 1). Los ındices valoran
caracterısticas del movimiento que en principio no es sencillo cuantificar, como puede ser
la precision o la agilidad en un determinado movimiento.
Los ındices cinematicos propuestos en este capıtulo son empıricos, puesto que su for-
mulacion matematica es el resultado de la observacion de los resultados de estudios expe-
rimentales, y los resultados son relativos a un patron de referencia, obtenido a partir de
mediciones realizadas en sujetos sanos. Los ındices propuestos se desarrollan con el obje-
tivo principal de ser instrumentos capaces de detectar alteraciones en la funcion motora
del MS, aplicados a priori a la LM. Para ello, en este estudio experimental, ha participado
un grupo de sujetos sanos (n=7) que compone el patron de referencia y dos grupos de
personas con LM cervical a nivel de la 6a (n=7) y 7a (n=4) vertebra, respectivamente.
Las caracterısticas demograficas y funcionales de la muestra analizada se presentaron en
el Capıtulo 3.
Ademas, a los ındices se les exige el cumplimiento de ciertos requisitos, definidos a
partir de las limitaciones detectadas en el estado del arte (Capıtulo 2). Balasubramanian
hizo un analisis exhaustivo de la metrica suavidad y expuso que para que una metrica
sea util debe ser valida, consistente, sensible y robusta [77]. En esta investigacion las
propiedades que han de cumplir los ındices desarrollados son:
Ser adimensionales y relativos a un patron de referencia formado por un grupo de
sujetos sanos.
Ser uniformes en el sistema de puntuacion. En todos los ındices propuestos, el valor
100 corresponde a la puntuacion media obtenida para el patron de referencia.
Ser monotonos en cuanto al sentido de crecimiento del sistema de puntuacion.
Una mayor puntuacion en un determinado ındice se asocia a una mayor destreza
o habilidad del MS en la caracterıstica del movimiento medida.
No poseer acotacion en la puntuacion maxima. Es decir, los ındices se definen para
poder obtener una puntuacion superior al 100 %. En este caso, la puntuacion obtenida
indicarıa que el sujeto ha superado al patron de referencia en el ındice concreto en
cuanto a la caracterıstica del movimiento que mide. De esta forma, se evitan las
saturaciones existentes en algunas escalas clınicas [26] que impiden detectar cambios
en la funcion del MS.
No ser costosos desde el punto de vista computacional.
Los ındices propuestos en esta investigacion se dividen en dos grupos:
Indices relacionados con la amplitud del movimiento.
Indices relacionados con la destreza y la habilidad del MS.
Se hace esta distincion porque los ındices relacionados con la amplitud del movimiento,
se calculan, de forma directa, a partir de la cinematica articular obtenida mediante la
aplicacion del modelo biomecanico desarrollado (Capıtulo 3). En cambio, los resultados
62
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
para los ındices relacionados con la destreza y la habilidad del MS son producto de un
nuevo procesamiento y tratamiento de los datos cinematicos.
A lo largo de este capıtulo, se proponen las definiciones y las funciones matematicas
para computar los ındices cinematicos.
4.2. Indices relacionados con la amplitud del movimiento
4.2.1. Amplitud articular
El ındice Amplitud Articular (Aart) valora el desplazamiento de las articulaciones del
hombro, codo y muneca, durante la ejecucion de la AVD de beber completa. Namdari ha
definido el rango de movimiento articular funcional como el mınimo rango de movimiento
(ROM) para realizar de forma confortable y efectiva las AVD [29]. En el estudio, se propuso
un analisis del movimiento del hombro en sujetos sanos durante varias AVD. Concluye que
las AVD se realizan de forma satisfactoria con menos rango de movimiento articular que
el movimiento maximo fisiologico permitido [29, 111]. Se han realizado estudios similares
para las articulaciones del codo [112] y la muneca [113].
El ındice Amplitud Articular, (Aart), da informacion cuantitativa acerca del desplaza-
miento articular total, obtenido como el sumatorio del desplazamiento articular realizado
por el sujeto durante el movimiento. Se calcula para todos los 6 grados de libertad del MS
analizados (Capıtulo 3):
Articulacion del hombro. Se computan los movimientos de flexion-extension, abduc-
cion-aduccion y rotacion externa-interna.
Articulacion del codo. Se computan los movimientos de flexion-extension y prona-
cion-supinacion.
Articulacion de la muneca. Se calcula el movimiento de flexion-extension.
Los resultados son relativos al patron de referencia formado por el grupo de sujetos
sanos (n=7) (formula 4.1).
Aart =
N∑DoF=1
ROMDoF
N∑DoF=1
ROMDoFref
100, N = 1 . . . 6 (4.1)
Con el objetivo de conocer como contribuye cada articulacion (hombro, codo y muneca)
a la realizacion de la AVD completa, este ındice se descompone en tres subındices que
expresan el resultado por articulaciones, respecto al patron de referencia, para los grados
de libertad (DoF) que poseen cada una de ellas.
63
4.2. Indices relacionados con la amplitud del movimiento
Aarth =
N∑DoFh=1
ROMDoFh
N∑DoFh=1
ROMDoFrefh
100, N = 3 (4.2a)
Aartc =
N∑DoFc=1
ROMDoFc
N∑DoFc=1
ROMDoFrefc
100, N = 2 (4.2b)
Aartm =ROMm
ROMrefm
100 (4.2c)
Ası, Aarth , Aartc y Aartm son los ındices Amplitud Articular particularizados para las
articulaciones del hombro, codo y muneca, respectivamente.
4.2.2. Amplitud de alcance
Esta metrica se ha encontrado en la literatura denominada como el rango de movimien-
to activo (AROM, Active Range of Motion en ingles). Se ha descrito en algunos estudios
como una medida de la amplitud espacial de la capacidad del movimiento voluntario de
un sujeto. Esta metrica, normalmente, se computa para movimientos de alcance de un
objetivo y movimientos analıticos [58].
El ındice Amplitud de alcance, (Aalcance), que se propone en esta investigacion es una
medida que cuantifica el alcance maximo realizado por un sujeto durante la ejecucion de
la AVD de beber. De esta forma, se obtiene el alcance maximo funcional realizado por el
sujeto respecto al patron de referencia para el movimiento analizado.
Se calcula a partir del marcador localizado en la cabeza del tercer metacarpiano que
define la trayectoria que sigue la mano durante el movimiento.
Debido a que cada persona tarda un tiempo determinado en completar la actividad,
las trayectorias se han interpolado a una duracion de un numero determinado de muestras
(N). El valor de N ha de ser mayor que el tamano muestral que compone el movimiento
analizado, con el objetivo de poder comparar todas las trayectorias entre sı.
Se ha escogido un valor N=5000, porque a la frecuencia de muestreo del equipo Coda-
motion, 200 Hz, esta N supone 25 s de movimiento que es un tiempo superior al requerido
por las personas con LM para realizar un ciclo completo de la AVD de beber.
Si sx[n], sy[n] y sz[n] son los vectores que contienen la evolucion temporal de la posicion
de la mano durante el movimiento en las coordenadas X, Y y Z respectivamente, el modulo
de la posicion de la mano durante el movimiento, se calcula con la ecuacion 4.3:
64
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
s[n] =√s2x[n] + s2y[n] + s2z[n], 0 ≤ n ≤ N (4.3)
A lo largo de esta investigacion, el modulo de la posicion de la mano durante el
movimiento sera llamado trayectoria del movimiento. En la Figura 4.1 se muestra la
trayectoria de la mano de varios sujetos durante la realizacion de un ciclo completo de la
AVD de beber.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Tiempo normalizado (%)
Tra
yect
ori
a d
e la
man
o (
m)
Trayectoria de la mano de distintos sujetos durante un ciclo de la AVD de beber
Figura 4.1: Trayectorias de la mano de tres sujetos durante un ciclo completo de la AVD de beber. La
curva negra corresponde a un sujeto sano y la verde y roja a dos personas con LM cervical
A partir de la trayectoria de un sujeto se calcula el ındice Amplitud de Alcance,Aalcance,
determinando el maximo de esta trayectoria medido en m (Figura 4.2). El resultado final
del ındice es relativo al maximo de la trayectoria media del patron de referencia (Formula
4.4).
Aalcance =max {s[n]}max {sref [n]}
100 (4.4)
65
4.2. Indices relacionados con la amplitud del movimiento
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
X: 52.83Y: 0.5385
Trayectoria media del patrón de referencia
Tiempo normalizado (%)
Tra
yect
oria
de
la m
ano
(m)
Figura 4.2: Trayectoria de referencia obtenida como la media de todas las trayectorias realizadas por el
grupo de sujetos sanos que compone el patron de referencia
66
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del
miembro superior
4.3.1. Precision
Definicion
El ındice Precision (P) debe valorar la desviacion de la trayectoria real de la mano
realizada por un sujeto durante el movimiento completo de la AVD de beber, respecto a
la trayectoria de referencia que corresponde a la media de las trayectorias realizadas por
un grupo de sujetos sanos, que se ha considerado patron de referencia (Figura 4.2).
La metrica precision se ha aplicado, en estudios previos, a movimientos de alcance
de un objetivo en los que se considera como trayectoria de referencia la lınea recta entre
los puntos de inicio y fin del movimiento de la mano. Estos estudios valoran la precision
como la desviacion entre ambas trayectorias muestra a muestra [45, 46]. El valor final de
precision es la desviacion media a lo largo de la trayectoria medida en m [45].
El ındice Precision que se propone en esta investigacion se calcula a partir de la tra-
yectoria real que realiza una persona (Figura 4.1) y la media correspondiente al patron de
referencia (Figura 4.2), mostradas en la definicion de la metrica Aalcance. Todas las trayec-
torias se interpolan a la misma duracion (N = 5000 muestras), acordada en la descripcion
de los ındices relativos a la amplitud del movimiento.
El ındice Precision se calcula a partir del vector de distancias (d[n]) entre la trayectoria
real realizada por el sujeto (s[n]) y la trayectoria media relativa al patron de referencia
(sref [n]) (formula 4.5).
d[n] = |s[n]− sref [n]| 0 ≤ n ≤ N (4.5)
A partir del vector de distancias (d[n]) se calcula la distancia media (dmed) entre ambas
trayectorias (ecuacion 4.6):
dmed =
N∑n=1
d[n]
N(4.6)
Partiendo de estas premisas para el calculo de la metrica Precision, se presentan dos
propuestas que se enuncian a continuacion:
Formulacion matematica: propuesta 1
El ındice Precision, P, se obtiene a partir de la ecuacion 4.7:
P = 100− Perror (4.7)
67
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
donde Perror es una combinacion lineal de los parametros dmed (ecuacion 4.6) y dmax(ecuacion 4.9):
Perror = dmed
(1 +
dmeddmax
)(4.8)
dmax = max {d[n]} (4.9)
Esta formulacion del ındice Precision no cumple el requisito de ser adimensional,
puesto que el resultado final de la misma sigue expresado en unidades de distancia (m).
Ademas, resultarıa posible encontrar trayectorias muy diferentes entre sı, que difieran en
magnitud y forma con respecto a la trayectoria media del patron de referencia (Figura
4.2), que tuviesen igual o muy parecidas dmax y dmed. En estos casos, se pueden obtener
resultados similares para la metrica global Precision. Como consecuencia es difıcil poder
detectar diferencias entre sujetos, en el ındice Precision, a partir de esta formulacion. Estos
tres aspectos sugieren la propuesta de una formulacion alternativa para el ındice global
Precision.
Formulacion matematica: propuesta 2
Esta propuesta alternativa, ademas de considerar la trayectoria media del patron de
referencia, tiene en cuenta una banda de dispersion que se considera aceptable en torno
a la trayectoria media (Figura 4.3). Se incluye la banda de dispersion en la formulacion
del ındice porque la ejecucion de tareas funcionales del MS esta sujeta a una elevada
variabilidad, incluso en poblacion sana [32].
68
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7T
raye
cto
ria
de
la m
ano
(m
)Trayectoria referencia de la mano
Tiempo normalizado (%)
Figura 4.3: Trayectoria media del patron de referencia (lınea continua) y banda de desviacion considerada
aceptable (lınea discontinua)
La nueva formulacion propuesta tiene en cuenta la magnitud de la desviacion entre
trayectorias, dmed, y la forma de las mismas, componiendose de la combinacion de tres
parametros, α, ρ y BN (ecuacion 4.10):
P = α · ρ ·BN (4.10)
α es una funcion dependiente de la distancia media entre trayectorias; ρ valora la
tendencia entre la trayectoria real que realiza el sujeto y la media del patron de referencia,
en terminos del coeficiente de correlacion de Pearson; y BN se calcula a partir del numero
de muestras de la trayectoria, n, en que la trayectoria real cae dentro de la banda de
dispersion que se considera aceptable (ecuacion 4.11).
BN =n
N100 (4.11)
El calculo del ındice Precision a partir de la formula 4.10 es adimensional. El
resultado final del ındice, Pnorm, se expresa normalizado segun el valor de referencia,
Pref correspondiente a la precision media obtenida para el grupo de sujetos sanos:
Pnorm =P
Pref100 (4.12)
A continuacion se detalla cada parametro, α, ρ y BN, a partir de los cuales se calcula
el ındice Precision:
69
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
α es una funcion dependiente de la magnitud de la distancia media (dmed), medida
en m, entre la trayectoria real y la de referencia. Se define con el objetivo de
conseguir un ındice global adimensional eliminando las unidades de distancia (m).
El parametro α toma valores en el intervalo [0′25, 1] y, se proponen dos posibles
funciones para su calculo, teniendo en cuenta que han de ser funciones decrecientes
a medida que aumenta dmed. Ası, una dmed mayor, debida a una mayor desviacion
entre trayectorias, se corresponde con una menor puntuacion en el ındice Precision:
• La primera funcion del parametro α que se propone, se define como una funcion
exponencial decreciente en funcion de dmed entre la trayectoria real de un sujeto
y la de referencia:
α = αmin + (1− αmin)e−β·dmed (4.13)
El valor αmin se ha acotado en 0,25 para evitar que el resultado global del ındi-
ce resulte demasiado penalizador. De acuerdo a la formula propuesta, cuando
dmed tiende a 0 el parametro α es 1; y, cuando dmed tiende a ∞ el parametro α
es αmin.
Estos valores del parametro α son independientes del valor que adopte β. La
funcion α se termina de definir con la eleccion del parametro β (constante de
decaimiento), que dependiendo del valor que adopte, hara que el decrecimiento
de la funcion exponencial sea mas o menos rapido.
Teniendo en cuenta la ecuacion 4.13, la figura 4.4 representa la funcion α en
funcion de dmed, para distintos valores de β.
En la figura 4.4 se observa que cuanto mayor es la constante de decaimiento,
β, mas rapido decrece la funcion exponencial. Con los valores β = 5 y β = 6 la
funcion decrece muy rapido para desviaciones muy pequenas entre las trayec-
torias real y de referencia. Estos dos valores de β no resultan adecuados porque
el parametro α se convierte en un termino muy penalizador para la puntuacion
global del ındice. Se ha escogido β = 3 para que el decaimiento de la funcion
α sea mas lento, pero con efectos apreciables en los resultados del ındice global
Precision.
70
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Distancia media (dmed
) (m)
αEvolución de α en función de la distancia media
β=3
β=2
β=1
β=6β=4β=5
Figura 4.4: Parametro α en funcion de la dmed para distintos valores de β entre 0,5 y 6. El decaimiento
de la funcion exponencial es mas rapido a mayor valor del parametro β.
• La segunda funcion que se propone del parametro α, se define a partir de
una funcion sigmoide en funcion de dmed. La funcion se ha acotado para que
αmin = 0, 25 y se ha desplazado para que el valor α = 1 corresponda a valores
de distancias en torno a dmed = 0 (Figura 4.5). La funcion esta definida en el
intervalo [0,∞) por la siguiente ecuacion:
α = αmin + (1− αmin)1
1 + eβ1(dmed−θ)(4.14)
donde θ es el valor central o sesgo.
La expresion de α como una funcion exponencial (β = 3) muestra un decaimiento de
dicho parametro incluso en valores pequenos de dmed (dmed < 0, 05m) entre ambas
trayectorias, la real del sujeto respecto a la trayectoria de referencia.
Sin embargo, la expresion de α como una funcion sigmoide muestra un decaimien-
to muy suave para valores pequenos de dmed, (dmed < 0, 1m) que progresivamente,
a medida que aumenta dmed, se hace mas abrupto para luego converger al valor
αmin = 0, 25 en torno a valores dmed ≈ 0, 5m (Figura 4.5). Para el calculo de la
metrica Precision se propone la formulacion de α a partir de la funcion sigmoide
porque resulta menos penalizadora para valores pequenos de dmed entre trayectorias.
Para un valor β1 = 20 se obtiene un valor central, θ = 0, 25. Considerando θ fijo, en
la Figura 4.5 se muestran varias funciones sigmoide para distintos valores de β1. Para
71
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Distancia media (dmed
) (m)
α
Parámetro α en función de β1
β1=10
β1=15
β1=20
β1=25
β1=30
αmin=0,25
Figura 4.5: Funcion sigmoide para definir el parametro α. Se muestran varias curvas para distintos valores
de β1.
72
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
valores mas pequenos de β1, por ejemplo, β1 = 10, la funcion sigmoide practicamente
es una funcion lineal. En cambio, a medida que aumenta β1, el decaimiento de la
funcion es mas abrupto. Se ha elegido el valor β1 = 20 para definir el parametro α
porque, para este valor, un aumento en dmed queda reflejado en un menor α que no
resulta demasiado penalizador.
En la Figura 4.6 se muestra el rango de valores que ha tomado el parametro α,
aplicado a la muestra de sujetos analizada (un grupo de sujetos sanos y dos de
personas con Lesion Medular (Capıtulo 3)), definido a partir de la funcion sigmoide.
El diagrama de caja en el grupo de Lesion Medular C6 es mas ancho y no se solapa
con los diagramas de caja correspondientes al patron de referencia y al grupo de LM
C7. De esta forma, se refleja el caracter discriminativo del parametro α entre los
sujetos sanos y LM C7 con el grupo de LM C6.
Figura 4.6: Variacion del parametro α, en la forma sigmoidal, en cada uno de los grupos analizados
La segunda componente de la formula para el calculo del ındice Precision es la funcion
ρ correspondiente al coeficiente de correlacion entre ambas curvas. Este parametro
proporciona sensibilidad al ındice Precision en su conjunto, detectando desviaciones
respecto al patron de referencia en la forma de la trayectoria. Se calcula mediante el
coeficiente de Pearson definido de la siguiente formula:
73
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
ρ =
N
N∑n=1
s[n]sref [n]−N∑
n=1
s[n]
N∑n=1
sref [n]
√√√√N
N∑n=1
s2[n]−
(N∑
n=1
s[n]
)2√√√√N
N∑n=1
sref2[n]−
(N∑
n=1
sref [n]
)2(4.15)
donde s[n] es la trayectoria real y sref [n] la trayectoria correspondiente al patron de
referencia.
El valor de ρ oscila entre 0 y 1 dando informacion acerca de la tendencia de creci-
miento/decrecimiento entre ambas curvas.
La variacion del coeficiente de correlacion de Pearson en cada muestra de sujetos
analizada queda reflejada en la figura 4.7. El diagrama de caja es mas ancho en
el grupo de Lesion Medular C6. El diagrama de caja para el grupo de los sujetos
sanos y de Lesion Medular C7 es mas estrecho y ambos, no se encuentran totalmente
solapados. En este caso, queda reflejada la capacidad discriminativa del parametro
ρ.
Figura 4.7: Variacion del parametro ρ (Coeficiente de correlacion de Pearson) en cada uno de los grupos
analizados
La tercera componente del ındice Precision es el parametro BN que adopta valores
en el intervalo [0, 100] indicando el porcentaje de la duracion del movimiento en el
que la trayectoria real de la mano durante un ciclo completo de la AVD de beber
se encuentra dentro de la banda de dispersion considerada aceptable en torno a la
trayectoria media.
74
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
La figura 4.8 muestra el estudio realizado para la eleccion de la anchura de la banda
de dispersion en torno a la trayectoria de referencia sref [n].
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
20
40
60
80
100
120
Número de veces la desviación estándar en torno a la trayectoria media
Pre
cisi
ón (
P)
(%)
Índice Precisión para varias bandas de dispersión
Precisión patrónreferencia
Figura 4.8: Analisis de la magnitud de desviacion estandar considerada aceptable. Los valores de precision
se han obtenido, para cada sujeto, para n veces (n=[1, 1’5, 2, 2’5, 3]) la desviacion estandar (eje de abscisas),
con los parametros α y ρ calculados en cada sujeto. El eje de ordenadas muestra el valor de precision para
sujetos sanos y los dos grupos de personas con LM. En el valor P=100 aparece una lınea horizontal negra,
que corresponde a la puntuacion del patron de referencia. Un sujeto con una precision mayor de 100 indica
que su rendimiento ha sido mejor que el patron de referencia
En dicha figura, el eje de abscisas se corresponde con el numero de veces la desviacion
estandar en torno a la trayectoria media. El eje de ordenadas representa la precision
obtenida en % segun el patron de referencia. Se puede apreciar que la precision se
ha calculado para cada sujeto en cada uno de los valores 1, 1’5, 2, 2’5 y 3 veces la
desviacion estandar para un grupo de sanos (azul), personas con lesion medular C6
(rojo) y de momento un C7 (negro). Una lınea negra marca el valor 100 del ındice
precision como lo ideal a conseguir teoricamente en un sujeto sano. Analizando la
grafica se extraen conclusiones interesantes:
• Aumentando la banda de desviacion el valor del ındice precision aumenta en
todos los sujetos analizados, sanos y pacientes.
• Con una desviacion tıpica σ = 2 en el grupo de sujetos sanos se consigue un
valor de precision proximo a 100 e incluso superior y la desviacion dentro del
grupo de sanos es menor.
75
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
• Con valores σ > 2, los resultados de la metrica Precision se saturan para el
grupo de sujetos sanos. En el caso de los grupos de sujetos con tetraplejia estos
valores son mas elevados que en el caso σ = 2 adoptando la metrica global unos
valores que resultan cuantitativamente demasiado grandes teniendo en cuenta
los deficits funcionales que estas personas poseen por las caracterısticas del tipo
de LM.
Por estas razones en el calculo de la precision se considera aceptable una desviacion
de 2 veces la desviacion estandar.
Los resultados para el parametro BN obtenidos para cada uno de los grupos
analizados se muestran en la Figura 4.9:
Figura 4.9: Variacion de la metrica BN en los grupos analizados.
El diagrama de caja en el grupo LM C6 es mas ancho que los diagramas de los otros
dos grupos (sanos y LM C7). En la Figura 4.9, se observa que este parametro es capaz
de discriminar entre las tres poblaciones analizadas. Los diagramas de caja no aparecen
solapados entre sı. Ademas, se trata del parametro que mas penaliza al ındice global
Precision, puesto que se llegan a obtener resultados proximos al 40% en el grupo LM C6.
4.3.2. Agilidad
Definicion
La agilidad en el movimiento se puede definir como la facilidad para ejecutarlo de forma
rapida. No obstante, en el contexto de la rehabilitacion, desde el punto de vista de evaluar
la funcion motora de MS durante una cierta tarea como la AVD de beber, en reuniones
76
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
mantenidas con personal clınico se ha decidido que no basta con que un movimiento sea
rapido. El movimiento ha de realizarse con una cierta calidad en cuanto a precision. Por
tanto, el ındice Agilidad que se propone en esta investigacion, exige requisitos de velocidad
y precision al movimiento realizado.
El ındice para un sujeto concreto se computa a partir del perfil de velocidad de la
mano en modulo durante el movimiento y del valor obtenido en el ındice Precision antes
descrito. La Figura 4.10 muestra el perfil de velocidad de un sujeto sano durante un ciclo
completo de la AVD de beber. En la curva, se aprecian 4 maximos bien diferenciados
correspondientes al maximo de velocidad en cada una de las fases de la actividad que
conllevan un desplazamiento de la mano (AVD descrita en el Capıtulo 3): fase de alcance,
transporte proximal, transporte distal y retorno a la posicion de inicio.
Formulacion
La formulacion matematica que se propone para el ındice Agilidad (A) tiene en cuenta
requisitos de velocidad (parametros γ y µ) y precision (P) (ecuacion 4.16).
A = γ µ P (4.16)
El parametro γ es funcion del tiempo de movimiento (γ ≡ γ(t)); µ que es funcion de la
diferencia (vdif ) entre la velocidad maxima (vmax) y la velocidad media (vmed) del perfil
de velocidad (ecuacion 4.17). Por tanto vdif ≡ ∆v y µ(∆v).
vdif = vmax − vmed (4.17)
El resultado global del ındice Agilidad se expresa normalizado respecto al patron de
referencia (ecuacion 4.18)
Anorm =A
Aref100 (4.18)
Teniendo en cuenta que para el patron de referencia, Aref = Pref , por ser los
parametros γ y µ iguales a 1, se deduce la ecuacion 4.19:
Anorm = γ µ Pnorm (4.19)
En definitiva,
Anorm(t,∆v) = γ(t) µ(∆v) Pnorm (4.20)
Las Figuras 4.10 y 4.11 muestran ambos parametros, vmax y vmed para un sujeto
sano y uno con LM, respectivamente. Las diferencias observadas entre el perfil sano y el
patologico, motivan a usar los parametros de velocidad para el calculo del ındice Agilidad.
77
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9Perfil de velocidad de un sujeto sano
vmax
Duración del movimiento (%)
v (m/s)
vmed
Figura 4.10: Perfil de velocidad de la mano de un sujeto sano durante un ciclo completo de la AVD de
beber
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
vmax
v (m/s)
Perfil de velocidad de un paciente con LM
Duración del movimiento (%)
vmed
Figura 4.11: Perfil de velocidad de la mano de un sujeto con LM durante un ciclo completo de la AVD
de beber
78
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
El parametro γ es un termino adimensional que contribuye de forma positiva o nega-
tiva al ındice Agilidad en funcion de que su valor sea mayor o menor que 1. Adopta
un valor γ(t) ∈ [0, 1′2) que es mas pequeno cuanto mayor es el tiempo que tarda un
sujeto en realizar un ciclo completo de la AVD de beber. El valor γ = 1 corresponde
al caso en el que el tiempo que ha tardado el sujeto es igual al tiempo de ejecucion
de la tarea correspondiente al patron de referencia, tref . Se permite la posibilidad
de γ > 1 para premiar a aquella persona que realice la actividad correctamente en
menos tiempo que el patron de referencia.
La funcion γ se define mediante la siguiente ecuacion lineal en funcion del tiempo
(ecuacion 4.21) donde β2 es un parametro cuyo valor hay que seleccionar.
γ(t) = 1 + β2
(1− t
tref
)(4.21)
La funcion γ se representa en la Figura 4.12 para distintos valores de β2.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 450
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
γ(t)
Parámetro γ en funcion de β2
β2=1/20
β2=1/10
β2=1/5
β2=2/5
β2=4/5
tref Tiempo (s)
Figura 4.12: Evolucion del parametro γ en funcion del tiempo (t) de ejecucion de un ciclo completo de
la AVD de beber.
γ ha de ser mayor que 0. Por tanto, de la ecuacion 4.21 se deduce la ecuacion 4.22
79
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
t < tref
(1 + β2β2
)(4.22)
Para valores pequenos de β2, por ejemplo, β2 =1
20o β2 =
1
10, la recta que define
γ(t) tiene muy poca pendiente. Teniendo en cuenta que personas con LM han llegado
a tardar hasta 20 s en ejecutar un ciclo completo de la AVD, para estos valores de
β2, el termino γ(t) es muy poco penalizador.
Para β2 =4
5, como γ ha de ser mayor que 0, el tiempo maximo de ejecucion de la
tarea es aproximadamente 15s. En ocasiones, personas con trastornos motores de los
MS requieren mas tiempo para ejecutar un ciclo del movimiento. Por tanto, β2 =4
5no es valido.
Si β2 =2
5, el tiempo maximo es aproximadamente 24s, tiempo suficiente para que
personas con LM completen la tarea. Sin embargo, para t = 20s, γ es demasiado
penalizador.
Por tanto, se ha escogido β2 =1
5.
El parametro µ ∈ (0, 1], es tambien adimensional y penaliza el ındice Agilidad.
Valora una especie de aceleracion durante el movimiento, puesto que es funcion del
parametro vdif definido como la diferencia entre la velocidad maxima, vmax y la
velocidad media, vmed (ecuacion 4.17, figura 4.13).
El parametro µ se representa en la figura 4.14. Experimentalmente se ha obtenido
vdifref = 0, 65. µ ≥ 1 cuando vdif ≤ vdifref que es el valor de referencia estimado
de forma empırica a partir de la muestra de sujetos analizada: un grupo de sujetos
sanos y dos grupos de personas con LM cervical (Capıtulo 3). Se usa vdif porque en
los experimentos realizados, en muchos casos adopta un valor representativo entre
sujetos sanos y sujetos con LM. Los sujetos con LM a menudo realizan movimientos
bruscos que se traducen en elevados picos de velocidad, pero por sus caracterısticas
funcionales realizan la actividad completa a velocidad mas lenta (menor vmed), lo que
se traduce en un valor mas grande para la variable vdif . En cambio, los sujetos sanos
realizan movimientos mas suaves, con menos picos de velocidad y mas pequenos;
tardan menos tiempo en realizar la actividad completa (vmed mayor) y se traduce en
un valor menor para la variable vdif . Este efecto se aprecia en las figuras anteriores
del perfil de velocidad del sujeto sano y paciente que se pueden ver en la figura 4.13.
µ(vdif ) =
1 , vdif ≤ vdifref
1 + β3
(1−
vdifvdifref
), vdif ≥ vdifref
(4.23)
El parametro µ se termina de definir con la eleccion del parametro β3. La Figura
4.14 muestra el parametro µ para distintos valores de β3. El valor β3 =1
10hace
80
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
vmax
vmax
Evolución de la magnitud en velocidad
vmed
vmed
Duración del movimiento (%)
v (m/s)
Figura 4.13: Evolucion temporal del perfil de velocidad de un sujeto sano (azul) y de una persona con
LM (rojo).
que el parametro µ no sea apreciable en la agilidad teniendo en cuenta la diferencia
entre vmax y vmed. Se ha escogido β3 =1
20, que no es demasiado penalizador, pero
sı suficiente para que su efecto se aprecie en el ındice global Agilidad. En este caso,
el valor µ = 0 se obtiene para vdif = 1, 5, aproximadamente, que nunca se va a
alcanzar.
Las funciones que definen ambos parametros, γ y µ, se han formulado con idea de que
ambos terminos no resulten demasiado penalizadores para el ındice agilidad, teniendo en
cuenta que el otro termino que compone agilidad, que es precision, puede adoptar cual-
quier valor entre 0 y 100.
81
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
µ(v di
f)Parámetro µ en función de β
3
vdif
ref
β3=4/5
β3=2/5
β3=1/5
β3=1/10
β3=1/20
vdif
(m/s)
Figura 4.14: Evolucion del parametro µ en funcion de vdif .
4.3.3. Eficiencia
La metrica Eficiencia analiza el eje temporal de la trayectoria de la mano realizada por
un sujeto durante el movimiento. Esta metrica se ha encontrado en la literatura aplicada
a movimientos de alcance de un objetivo, llamada HPR (Hand Path Ratio en ingles) y
computada como la relacion entre la longitud de la trayectoria realizada por una persona
y la considerada ideal. En un movimiento de alcance de un objetivo la trayectoria ideal
la aproximan a la lınea recta entre los puntos de inicio del movimiento y localizacion del
objetivo [46]. En otro estudio esta metrica se ha denominado por la caracterıstica del mo-
vimiento que representa, Eficiencia. Esta metrica da como resultado valores proximos a
1 para movimientos bien dirigidos y controlados hacia el objetivo y se incrementa con la
curvatura de la trayectoria y en presencia de trastornos de movimiento. No se tiene evi-
dencia de estudios que hayan aplicado esta metrica a la evaluacion del desempeno motor
durante una AVD completa.
El ındice Eficiencia (E) que se propone en esta investigacion evalua el desempeno
motor para esta caracterıstica aplicada al ciclo completo de la AVD de beber. Se computa
como la ratio entre la longitud de la trayectoria tomada como referencia correspondiente
a la media de las trayectorias realizadas por un grupo de sujetos sanos, lsref , y la longitud
82
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
de la trayectoria real realizada por el sujeto, ls (formula 4.24).
E =lsrefls
100 (4.24)
La Eficiencia sera menor que 100, cuanto mayor sea la longitud de la trayectoria
realizada por el sujeto y mayor que 100 en aquellos casos en que la trayectoria real sea
de longitud menor que la de referencia. En este ultimo caso el desempeno motor, desde el
punto de vista de la Eficiencia, sera mayor. Ası, se consigue que el ındice global cumpla
los requisitos que se han expuesto en la introduccion de este capıtulo, en lo referente al
sentido de crecimiento y a la eliminacion de la saturacion en el sistema de puntuacion que
poseen algunas escalas clınicas.
4.3.4. Coordinacion
Definicion
La metrica Coordinacion, C, debe valorar la correspondencia existente entre los mo-
vimientos de las articulaciones del hombro y codo durante el movimiento completo de la
AVD de beber de un vaso.
La coordinacion temporal del desplazamiento de los movimientos de flexion del hombro
y extension del codo se ha cuantificado mediante la correlacion entre la evolucion temporal
de ambas variables [34, 43] aplicado a movimientos de alcance de un objetivo. La correla-
cion se ha obtenido mediante el coeficiente de correlacion de Pearson que puede adoptar
valores entre -1 y 1. La correlacion es muy elevada y positiva cuando el desplazamiento o
tendencia de ambas variables esta muy relacionada y ademas ocurre en la misma direccion.
El coeficiente de correlacion adopta el valor 0 cuando el movimiento de ambas articula-
ciones es completamente independiente. En cambio, una correlacion elevada y negativa
ocurre cuando el movimiento de ambas articulaciones sigue la misma tendencia pero en
direcciones opuestas.
El ındice coordinacion que se propone en esta investigacion pretende valorar la AVD
de beber completa. Para ello se propone una adaptacion de la metrica coordinacion entre
hombro y codo encontrada en la literatura [34, 78]. No se tiene evidencia de estudios que
valoren la coordinacion en los terminos que se propone en esta investigacion. Su calculo
se computa a partir de las fases que componen la AVD de beber que realmente implican
un desplazamiento articular del miembro superior con respecto a las articulaciones del
hombro y el codo: fase de alcance, transporte proximal, transporte distal y retorno (Figura
3.20 Capıtulo 3). En las fases de alcance y retorno, la coordinacion se evalua entre los
movimientos de flexion-extension del hombro y flexion-extension del codo; y en las fases
de transporte proximal y distal entre los movimientos de flexion-extension de codo y
abduccion-aduccion de hombro.
83
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
Propuesta formulacion
La coordinacion se computa a partir del coeficiente de correlacion de Pearson, igual
que en estudios previos encontrados en la literatura [34, 43]. La formula del coeficiente de
Pearson se ha mostrado para la metrica Precision.
ρxy =n∑xiyi −
∑xi∑yi√
n∑xi2 − (
∑xi)
2√n∑yi2 − (
∑yi)
2∀i = 1 . . . N (4.25)
donde x e y son las variables de interes.
En el caso de la metrica Coordinacion, x corresponde a la evolucion temporal del mo-
vimiento de flexion-extension del codo, e y a la evolucion temporal del movimiento de
flexion-extension del hombro para la fase de alcance [34, 78]. En el resto de las fases de la
AVD, para obtener la coordinacion en cada una de ellas, se aplica el coeficiente de Pearson
a los movimientos correspondientes.
El ındice global Coordinacion se computa como una media ponderada de los coeficientes
de correlacion (coeficiente de correlacion de Pearson) correspondientes a cada una de
las fases de la AVD que implican un desplazamiento articular del miembro superior con
respecto al hombro y codo (fase de alcance, transporte proximal, transporte distal y retorno
a inicio) (ecuacion 4.26). Se escoge la media ponderada porque cada fase que compone
la AVD tiene una duracion distinta en numero de muestras (Nalc, Ntp, Ntd, Nret) siendo
NAVD la suma de la duracion de las cuatro fases.
C =ρalcNalc + ρtpNtp + ρtdNtd + ρretNret
NAVD(4.26)
Una vez obtenida la metrica global coordinacion para la AVD completa, se normaliza
el resultado teniendo en cuenta el coeficiente de correlacion obtenido para el patron de
referencia.
Cnorm =C
Cref100 (4.27)
4.3.5. Suavidad
Definicion
La metrica Suavidad debe valorar lo bien coordinado o dirigido que se realiza un movi-
miento, calculada a partir del perfil de velocidad de la mano, v[n], durante el movimiento
completo de la AVD de beber. Un movimiento suave es un movimiento bien dirigido que
presenta pocos picos de velocidad. Cada pico corresponde a un periodo de aceleracion y
deceleracion.
Esta metrica se ha encontrado en la literatura aplicada a movimientos de alcance y
entendida como el numero de picos (maximos del perfil de velocidad), denominados uni-
dades de movimiento [38]. Otros estudios proponen como metrica Suavidad la ratio entre
84
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
la velocidad maxima y velocidad media durante el movimiento (vmax/vmed) [44, 46, 47, 54]
o el jerk como medida de no suavidad [44, 76]. La metrica jerk no posee la caracterıstica
de ser adimensional.
La medida de suavidad en terminos de la ratio entre ambas velocidades no se ha con-
templado en esta investigacion debido a que se ha propuesto la metrica Agilidad que para
su calculo tiene en cuenta, entre otras, las diferencias entre la velocidad maxima y media
durante el movimiento.
Balasubramanian ha propuesto varios metodos para determinar la metrica Suavidad,
que son alternativos a su estimacion mediante el numero de maximos debido a que la
metrica Suavidad obtenida por esta vıa es muy poco robusta frente al ruido. A este res-
pecto, propone metricas basadas en el uso de la Transformada de Fourier [77].
Teniendo en cuenta estas consideraciones, la metrica Suavidad que se propone se basa
en el analisis del perfil de velocidad de la mano, mediante la determinacion del numero de
maximos, introduciendo un proceso de filtrado para descartar maximos debidos a ruido
en la senal. Alternativamente se propone una segunda formulacion basada en el analisis
espectral del perfil de velocidad.
Ambas metricas, S1 y S2, se proponen para el desempeno motor del sujeto en terminos
de Suavidad durante la realizacion de la AVD de beber expresando los resultados con
respecto al patron de referencia formado por el grupo de sujetos sanos. No se tiene evidencia
de estudios que propongan estas metricas para la evaluacion de AVD.
Suavidad a partir del numero de maximos (S1)
La metrica Suavidad se calcula para la AVD completa como el numero de maximos,
nmax, que posee el perfil de velocidad de la mano durante el movimiento de un ciclo com-
pleto de la AVD de beber.
Cada pico en el perfil de velocidad corresponde con un periodo de aceleracion y de-
celeracion [44, 46, 60, 62]. Cuanto mayor sea el numero de maximos de velocidad, nmax,
mas fragmentado esta el movimiento en submovimientos y menos suave es el movimiento
realizado y como consecuencia menor ha de ser el resultado de la metrica suavidad. Bala-
subramanian expone que la suavidad del movimiento obtenida de esta forma es muy poco
robusta frente al ruido. Para ello el numero de picos encontrados se somete a un proceso
de filtrado de forma que picos consecutivos espaciados menos de 150 ms o que no superen
un cierto umbral de amplitud son descartados. Este efecto se observa en la Figura 4.15
que muestra el numero de maximos encontrado en el perfil de velocidad v[n] para cada
uno de los grupos analizados (figura 4.15(a)) y tras el proceso de filtrado (figura 4.15(b)).
El filtrado realizado consiste en descartar aquellos picos del perfil de velocidad que no
superan el umbral del 10 % de vmax.
En las Figuras 4.15(a) y 4.15(b) se observa que se conserva la capacidad discriminativa
85
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
Figura 4.15: Picos del perfil de velocidad v[n]
del numero de picos tras el proceso de filtrado, en los tres grupos analizados. Ademas,
en el grupo de sujetos sanos, el proceso de filtrado ofrece una mejor aproximacion a la
situacion ideal en la que se obtendrıa un maximo de velocidad, en cada fase de la AVD
que conlleva un desplazamiento de la mano.
Algunos autores han optado por presentar el resultado de la metrica con signo negativo
para que un incremento en la metrica se corresponda con un menor numero de picos en
el perfil de velocidad [45, 58]. Esta forma de expresar el resultado hace que la metrica
no cumpla el requisito de homogeneidad en el sistema de puntuacion. Como consecuencia
para nuestra metrica S1 (ecuacion 4.28) el numero de maximos se normaliza con respecto
al numero de maximos obtenido para el grupo de referencia, nmaxref.
S1 =nmaxref
nmax100 (4.28)
Suavidad a partir del analisis en frecuencia del perfil de velocidad (S2)
La metrica suavidad a partir del analisis espectral del perfil de velocidad se propone
como alternativa tras el analisis del estudio propuesto por Balasubramanian [77].
Este nuevo metodo consiste en calcular el espectro en frecuencia del perfil de velocidad
de la mano durante el ciclo completo de la AVD de beber y proponer una metrica que
valore la Suavidad a partir del analisis de la complejidad de la forma del espectro de
Fourier. La obtencion del espectro de frecuencia del perfil de velocidad muestreado v[n] se
obtiene mediante la DTFT (Discrete-Time Fourier Transform en ingles) (formula 4.29)
86
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
que es una funcion continua en el intervalo [−π, π] [114].
F {v[n]} = V (ejw) =∞∑
n=−∞v[n]e−jwn, n ∈ [−∞,∞] y w ∈ [−π, π] (4.29)
En la implementacion practica el espectro de frecuencia se obtiene a partir de la DFT
(Discrete Fourier Transform) que es una version muestreada de la DTFT en la que los
valores n = 0 y n = N − 1 corresponden a los instantes de inicio y fin del movimiento.
V [k] =N−1∑n=0
v[n]e−j
2πkn
N , n ∈ [0, N − 1] y k ∈ [0, N − 1] (4.30)
Se propone una metrica basada en el espectro de frecuencia para cuantificar la suavi-
dad, que analiza la complejidad en la forma del espectro de Fourier. Balasubramanian ha
propuesto esta metrica para cuantificar suavidad en personas con ACV [77]. Se plantea
aplicar este metodo en esta investigacion teniendo en cuenta que un movimiento suave
con pocos maximos en el perfil de velocidad de la mano en magnitud tiene un espectro
mas sencillo centrado en frecuencias mas bajas, mientras que un movimiento no suave con
un perfil de velocidad con mas picos tendra un espectro de Fourier mas complicado y a
menudo con componentes de frecuencia mas elevadas.
Con Matlab se calcula la DFT a traves de la FFT (Fast Fourier Transform en ingles)
que es una version mas rapida que toma aproximadamente K log2K operaciones mientras
que la DFT toma K2. El requisito para su aplicacion es que el numero de muestras de la
senal (K) sea potencia de 2. Para ello se cambia el numero de muestras de la senal v[n]
mediante zero-padding (formula 4.32). Cuanto mayor sea el efecto de zero-padding mayor
sera la resolucion en frecuencia al disminuir el intervalo entre muestras ∆f .
V [k] = |fft(vzp[n])| , k ∈ [0,K − 1] (4.31)
vzp[n] =
{v[n], 0 ≤ n ≤ N − 1
0, N ≤ n ≤ K − 1(4.32)
Se ha estudiado el ancho de banda del espectro para el grupo de sujetos sanos y los dos
grupos de pacientes con lesion medular cervical. La maxima frecuencia observada ha sido
en torno a los 16 Hz. Por tanto, se ha elegido un valor de fc = 20Hz (w = 40π rad), como
aquella que abarca todo el contenido en frecuencia de las alteraciones en el movimiento
que poseen los sujetos analizados (Capıtulo 3).
Despues se normaliza la magnitud del espectro de Fourier con respecto a su componente
continua (valor del espectro en f = 0 Hz) (ecuacion 4.33):
V [k] =V [k]
V [0](4.33)
87
4.3. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del miembro superior
La figura 4.16 muestra el espectro en frecuencia normalizado correspondiente a un su-
jeto sano (curva azul) y a un paciente con LM (curva roja).
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
|Vmano
(f)|
f (Hz)
FFT del perfil de velocidad de la mano (v[n])
Figura 4.16: Espectro en frecuencia del perfil de velocidad de un sujeto sano (azul) y de una persona
con LM (rojo).
A partir del espectro en frecuencia normalizado se obtiene la longitud espectral segun
la formula 4.34 propuesta por Balasubramanian [77] incluyendo un factor adicional que
depende de la frecuencia maxima a la que se extiende el espectro. Este factor se incluye
para mejorar la sensibilidad de la metrica. La metrica se calcula como:
lespectro =fc
fc − fmax
Kc−1∑k=1
√(1
Kc − 1
)2
+(
∆V [k])2
(4.34)
∆V [k] = V [k]− V [k − 1], k ∈ [1,K − 1] (4.35)
La constante Kc corresponde al ındice o muestra del espectro de Fourier correspon-
diente a la frecuencia maxima a la que se extiende el espectro.
Un mayor resultado en la longitud del espectro, lespectro, se asocia a un perfil de
velocidad mas complejo en cuanto a la forma de la senal. A este respecto Balasubramanian
en su estudio opta por expresar el resultado de esta metrica anteponiendo a la formula
4.34 un signo negativo con el objetivo de que un incremento en la metrica se corresponda
con un menor valor en la longitud del espectro que se corresponderıa con un movimiento
mas suave. En esta investigacion, con el objetivo de que el resultado vaya en sintonıa con el
resto de metricas propuestas y para que se cumplan los requisitos inpuestos a las mismas,
88
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
se ha optado por comparar la longitud espectral para un sujeto con la obtenida para el
patron de referencia, de forma que una longitud espectral mayor que la correspondiente
al patron se corresponda con un peor resultado en la metrica global S2 (formula 4.36):
S2 =lespectroreflespectro
100 (4.36)
4.4. Analisis de la relacion/dependencia entre los ındices
propuestos
En las secciones anteriores de este capıtulo se ha propuesto una serie de ındices que
a partir de datos cinematicos pueden informar acerca de la funcion del MS. Estos ındices
aplicados a una poblacion de sujetos dan como resultado una masa de datos generalmente
grande no solo porque proceda de las mediciones realizadas en muchos individuos, sino
tambien porque sobre cada uno de ellos se suele medir un numero considerable de va-
riables. En tal situacion para poder estudiar el nivel de relacion o dependencia entre los
ındices cinematicos propuestos se recurre al Analisis Multivariante de datos que en esta
investigacion se realiza con el paquete estadıstico SPSS (SPSS 12.0 para Windows). En el
ambito de esta investigacion este estudio se ha realizado en el grupo de sujetos sanos que
compone el patron de referencia aplicado a la propuesta de formulacion de los ındices.
En este contexto el punto de partida es un espacio de 11 dimensiones (11 ındices
cinematicos propuestos) en el que a priori resulta complicado analizar cualquier posible
relacion entre ellos. Parece razonable intentar reducir el espacio dimensional, por ejemplo
a tres dimensiones, de forma que se pueda abordar el analisis de relacion entre los ındices
propuestos. En cualquier caso con los 11 ındices propuestos en esta investigacion se pueden
construir 165 proyecciones tridimensionales diferentes (formula 4.37). En este punto surge
inmediatamente la necesidad de simplificar este enfoque. A priori no se sabe que proyeccion
refleja mejor la realidad global ni cuanta informacion se pierde. Ademas, parece que tres
proyecciones es lo deseable pero no se sabe si tres son suficientes para reflejar la realidad
con cierta precision.
proyecciones =11!
3!(11− 3)!= 165 (4.37)
La informacion procedente del conjunto de variables (ındices cinematicos) puede ser
redundante si se presentan entre ellas multiples relaciones de dependencia manifestadas por
la existencia de correlaciones considerables. La tabla 4.1 muestra el analisis de regresion
entre los ındices propuestos aplicado al grupo de sujetos sanos que compone el patron de
referencia. Los resultados vienen expresados por el coeficiente de correlacion entre cada
par de ındices propuestos.
A partir de la tabla 4.1 se pueden extraer varias observaciones:
Los ındices Agilidad y Eficiencia estan altamente correlacionados con el ındice
Precision (r=0,831 y r=-0,753 respectivamente). Ademas el ındice Eficiencia
esta correlacionado de forma negativa con Precision. Un movimiento mas eficiente
89
4.4. Analisis de la relacion/dependencia entre los ındices propuestos
P A E C S1 S2 Aart Aarth Aartc Aartm Aalc
P 1,000 0,831 -0,753 -0,081 -0,118 -0,496 -0,259 0,053 -0,486 -0,204 0,844
A 1,000 -0,432 -0,270 0,060 0,174 -0,711 -0,290 -0,697 -0,699 0,511
E 1,000 -0,570 -0,020 -0,444 -0,214 -0,583 0,362 -0,202 -0,852
C 1,000 -0,116 0,016 0,493 0,723 -0,021 0,374 0,202
S1 1,000 -0,347 -0,318 -0,554 -0,520 0,204 -0,270
S2 1,000 0,375 0,417 0,343 0,193 0,713
Aart 1,000 0,799 0,716 0,856 0,239
Aarth 1,000 0,359 0,513 0,547
Aartc 1,000 0,454 -0,077
Aartm 1,000 0,099
Aalc 1,000
Tabla 4.1: Resultados del analisis de regresion. Correlaciones entre los ındices propuestos. Abreviaturas:
P (Precision); A (Agilidad); E (Eficiencia); C (Coordinacion); S1 (Propuesta 1 ındice Suavidad); S2
(Propuesta 2 ındice Suavidad); Aart (Amplitud articular); Aarth (Amplitud articular hombro); Aartc
(Amplitud articular codo); Aartm (Amplitud articular muneca); Aalc (Amplitud alcance).
producto de la realizacion de una trayectoria corta, puede resultar en una trayectoria
que queda fuera de la banda de tolerancia permitida considerada como banda de
normalidad (BN) implicada en el computo del ındice Precision.
El ındice Eficiencia guarda una correlacion muy debil con la Amplitud Articular
(Aart) (r=-0,214). Sin embargo la correlacion de Eficiencia con el ındice Coordinacion
y Amplitud Articular del hombro es moderada y negativa (r=-0,570 y r=-0,583
respectivamente). Una mejora en el ındice Eficiencia podrıa deberse a un movimiento
del hombro mas restringido en el recorrido de flexion-extension del mismo.
Existe una correlacion muy debil o no relacion entre el ındice Suavidad estimado a
partir del numero de picos del perfil de velocidad y los ındices Precision (r=-0,118),
Agilidad (r=0,060), Eficiencia (r=-0,020) y Coordinacion (r=-0,116).
Igualmente no existe correlacion entre ambos ındices de suavidad, S1 (a partir del
numero de picos) y S2 (a partir del analisis de Fourier) del perfil de velocidad (r=-
0,347).
Existe una correlacion elevada entre el ındice global Amplitud Articular con el ındice
especıfico para cada una de las articulaciones: hombro (Aarth) (r=0,799), codo (Aartc)
(r=0,716) y muneca (Aartm) (r=0,856).
Merlo ha realizado un analisis similar entre varias variables cinematicas aplicadas en
movimientos de alcance realizados por sujetos sanos, encontrando ciertas correlaciones
entre ellas [46]. No obstante a partir de los resultados mostrados en la Tabla 4.1 resulta
complicado establecer relaciones entre los ındices propuestos.
Por este motivo, se ha aplicado el Analisis de Componentes Principales a los resultados
de los ındices para el grupo de sujetos sanos analizado. Se trata de una tecnica de analisis
90
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
estadıstico Multivariante que se clasifica entre los metodos de simplificacion o reduccion
de la dimension y que se aplica cuando se dispone de un conjunto elevado de variables
con datos cuantitativos persiguiendo obtener un numero menor de variables, combinacion
lineal de las primitivas llamadas factores o componentes principales y cuya posterior in-
terpretacion permitirıa un analisis mas simple del problema estudiado.
El objetivo es llegar a comprender de una forma sencilla y simplificada a que se debe
la diversidad de los valores observados en los ındices con respecto a ciertas caracterısticas
del movimiento. Con este razonamiento, probablemente, existan unas variables llamadas
factores o componentes, no observadas directamente y que, de forma casual o no, permiten
facilitar la explicacion de los comportamientos observados.
En esta investigacion, se ha realizado un analisis factorial basado en la aplicacion
del Analisis de Componentes Principales al conjunto de ındices cinematicos. La tabla 4.2
muestra las comunalidades con unos valores muy elevados (cercanos a 1) indicando que
las variables analizadas (los ındices cinematicos) quedan muy bien explicados a partir de
las componentes extraıdas.
Indice Inicial Extraccion
Precision (P) 1,00 0,99
α 1,00 0,98
ρ 1,00 0,98
BN 1,00 0,97
Agilidad (A) 1,00 0,99
µ 1,00 0,99
γ 1,00 0,76
Eficiencia (E) 1,00 0,99
Coordinacion (C) 1,00 0,95
Suavidad (num.picos) S1 1,00 0,90
Suavidad (Fourier) S2 1,00 0,95
Amplitud articular (Aart) 1,00 0,99
Amplitud hombro (Aarth) 1,00 0,97
Amplitud codo (Aartc) 1,00 0,96
Amplitud muneca (Aartm) 1,00 0,99
Amplitud alcance (Aalc) 1,00 0,99
Tabla 4.2: Comunalidades. Metodo de extraccion: Analisis de Componentes Principales (ACP) aplicado
a la muestra formada por el grupo de sujetos sanos que compone el patron de referencia.
Con la aplicacion del ACP se han extraıdo cuatro componentes (aquellas con autovalor
mayor que 1) en las que se agrupan los ındices. Entre las cuatro componentes extraıdas
se acumula el 96,05 % de la variabilidad de las variables originales. Ası de la totalidad del
fenomeno estudiado, la componente 1 explica dicho fenomeno en un 47,27 %, la compo-
nente 2 lo explica en un 29,33 %, la componente 3 en un 10,55 % y la componente 4 en un
91
4.4. Analisis de la relacion/dependencia entre los ındices propuestos
8,89% (Tabla 4.3).
Componente Autovalor Varianza (%) Varianza acumulada (%)
1 9,92 47,27 47,27
2 6,16 29,33 76,60
3 2,21 10,55 87,15
4 1,86 8,89 96,05
5 0,62 2,96 99,01
6 0,20 0,98 100,00
Tabla 4.3: Componentes o factores extraıdos del analisis factorial: autovalores y variabilidad de los datos
explicada con cada una de las componentes extraıdas.
En el grafico de sedimentacion de la figura 4.17 se aprecia que la seleccion de 4 com-
ponentes parece ser adecuada, pues a partir de la quinta componente el correspondiente
autovalor es menor que 1 y su representacion grafica muestra una pendiente no muy acu-
sada.
Figura 4.17: Grafico de sedimentacion de las componentes extraıdas
Otro resultado del metodo de ACP es la matriz de componentes que se denomina ma-
triz de cargas o saturaciones factoriales que muestra la tabla 4.4. Las componentes que
92
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
poseen unas cargas mas elevadas en terminos absolutos indican una relacion mas estrecha
con las correspondientes variables.
Componentes
Indices 1 2 3 4
Precision (P) 0,94 0,14 -0,06 0,28
α 0,98 -0,08 -0,10 -0,02
ρ 0,96 -0,20 0,11 -0,08
BN 0,83 0,29 -0,14 0,42
Agilidad (A) 0,89 -0,39 0,06 0,17
µ 0,28 -0,91 0,27 -0,09
γ -0,27 0,64 -0,50 0,10
Eficiencia (E) -0,78 -0,54 0,11 0,27
Coordinacion (C) 0,08 0,46 -0,01 -0,85
Suavidad (num.picos) (S1) 0,04 -0,19 -0,92 0,11
Suavidad (Fourier) (S2) 0,35 0,56 0,42 0,40
Amplitud articular (Aart) -0,37 0,90 0,12 -0,11
Amplitud hombro (Aarth) 0,09 0,82 0,31 - 0,43
Amplitud codo (Aartc) -0,64 0,47 0,50 0,24
Amplitud muneca (Aartm) -0,37 0,83 -0,39 0,00
Amplitud alcance (Aalc) 0,77 0,57 0,21 0,14
Tabla 4.4: Resultado del analisis factorial realizado sobre los ındices calculados en esta investigacion
aplicados al grupo de sujetos sanos. El procedimiento agrupa los ındices en varias componentes relacionadas
con precision (Componente 1), velocidad (Componente 2), suavidad (Componente 3) y coordinacion
(Componente 4) indicado por los valores en negrita relacionados con las cargas. Las cargas pueden variar
entre 0 (no existe relacion del ındice con el factor) y 1 (completa afinidad del ındice al factor).
Como resultado del analisis factorial realizado en la muestra de sujetos sanos, los ındi-
ces cinematicos propuestos en esta investigacion se pueden agrupar en 4 grupos (Tabla
4.4). De los ındices relacionados con destreza y habilidad del miembro superior, los ındices
Precision (P) y Eficiencia (E) estan relacionados con la precision de la tarea (componente
1) valorada a partir de la trayectoria del movimiento. Aunque dos de los terminos que
componen el ındice Agilidad (A), µ y γ, son parametros relacionados con la velocidad de
la tarea (componente 2), el ındice global Agilidad (A) al que tambien se le exigen requi-
sitos de precision mantiene una relacion mas estrecha con la componente 1 identificada
con la precision de la tarea. El ındice Suavidad calculado a partir del numero de picos
del perfil de velocidad (S1), se relaciona con la componente 3 relacionada con la suavidad
de la trayectoria, que coincide con los resultados del estudio realizado por Merlo [46]. En
cambio, el ındice Suavidad estimado a partir del analisis de Fourier del perfil de veloci-
dad, que Balasubramanian propone como una metrica para medir la suavidad [77], en
esta investigacion se relaciona de forma mas estrecha con la componente 2 de velocidad.
No obstante, en el contexto de esta investigacion, este ındice se referencia y denomina
como Suavidad S2. Por ultimo, el ındice Coordinacion (C) esta relacionado con la cuarta
componente denominada, por tanto, coordinacion.
93
4.5. Conclusiones
Estos resultados del ACP corresponden a los ındices disenados para valorar la destreza
y la habilidad del MS. Existen otros ındices que simplemente informan acerca de como ha
sido el movimiento realizado en cuanto a la amplitud del movimiento. Estos ındices, segun
muestra el ACP, guardan una estrecha relacion con la precision de la tarea (Amplitud
articular del codo), con la velocidad de realizacion de la misma como es el caso de la Am-
plitud articular global, y la especıfica de la articulacion del hombro y muneca; o guardan
relacion con ambas como es el caso de la Amplitud de alcance.
4.5. Conclusiones
En este capıtulo se ha presentado un conjunto de ındices cinematicos, novedosos, por
las formulaciones propuestas relativas a un patron de referencia, y por evaluar la funcion
motora del miembro superior durante una AVD completa. Los ındices cinematicos valoran
caracterısticas relacionadas con la destreza y la habilidad del MS durante la AVD de beber
de un vaso.
El conjunto de ındices se ha dividido en dos grupos: a) Indices relacionados con la am-
plitud del movimiento que informan acerca de como distintos sujetos realizan la actividad
con respecto a desplazamientos articulares y amplitud de alcance, y b) Indices relacionados
con caracterısticas del movimiento en cuanto a la destreza y la habilidad del MS.
Los ındices que valoran la destreza y la habilidad del MS son homogeneos en cuanto al
sistema de puntuacion propuesto, tanto en la magnitud como en el sentido de crecimiento
del mismo. Una mayor puntuacion en los ındices corresponde siempre a un mejor estado
en la funcion del MS, en cuanto a la caracterıstica del movimiento que valoran. Normal-
mente, la puntuacion en cada ındice estara comprendida entre 0 y 100 %, siendo el valor
100 la puntuacion obtenida para el patron de referencia. Se ha evitado en todos ellos el
0 puntos para evitar resultados muy penalizantes que pudiesen resultar desmotivadores
para personas con funcion del MS alterada, y se ha eliminado la saturacion en el maxi-
mo de puntuacion presente en algunas escalas clınicas. Ası, en caso de que una persona
supere al patron de referencia en un determinado ındice, este lo va a detectar ofreciendo
una puntuacion superior a los 100 puntos. Ademas, los resultados que ofrecen todos los
ındices son relativos a un patron de referencia obtenido a partir de las mediciones realiza-
das a un grupo de sujetos sanos. De esta forma se puede monitorizar la evolucion de una
persona para cada ındice, respecto al patron de referencia en distintos instantes de tiempo.
Se ha podido estudiar la relacion o dependencia entre los ındices cinematicos propues-
tos mediante la aplicacion del Analisis de Componentes Principales a los resultados de los
ındices cinematicos, calculados para el patron de referencia. Como resultado, parece que
el conjunto de ındices cinematicos propuesto permite valorar distintas caracterısticas del
movimiento realizado, como son la precision, velocidad, suavidad y coordinacion.
Por tanto, el contenido de este capıtulo en su conjunto da respuesta a las preguntas
94
Capıtulo 4. Propuesta de ındices cinematicos para la evaluacion del miembro superior
P4, P5, P6 y P7 formuladas inicialmente en el Capıtulo 1.
En el capıtulo 5 se incluyen los resultados de cada ındice en la muestra de sujetos
analizada (sanos y personas con LM cervical), y se analiza la capacidad discriminante de
los ındices. La capacidad de los ındices para su uso como herramientas de evaluacion, en
el entorno clınico, se analiza en el capıtulo 6.
95
4.5. Conclusiones
96
Capıtulo 5
Analisis de la capacidad
discriminativa de los ındices
En este capıtulo se presenta un analisis para validar, desde el punto de vista clınico, la
capacidad de los ındices cinematicos propuestos. El objetivo es analizar si son capaces de
detectar alteraciones en la funcion del miembro superior respecto a las caracterısticas que
miden, relacionadas con la destreza y la habilidad. Para lograr tal objetivo se ha realizado
un estudio experimental, aplicado a la Actividad de la Vida Diaria (AVD) de beber de un
vaso, siguiendo el protocolo experimental descrito en el Capıtulo 3. En este estudio han
participado un grupo de sujetos sanos y dos grupos de personas que padecen una lesion
medular cervical a nivel de la 6a y 7a vertebra cervical respectivamente. Los resultados
obtenidos en los tres grupos se analizan estadısticamente con el paquete SPSS (SPSS 12.0
para Windows) [115].
5.1. Introduccion
El Capıtulo 4 ha presentado un conjunto de ındices cinematicos para evaluar de forma
objetiva la funcion del miembro superior en terminos de destreza y habilidad. Los ındices
se han definido y formulado matematicamente con el objetivo principal de que sean capa-
ces de detectar distintos patrones de comportamiento motor, respecto a las caracterısticas
medidas.
En este capıtulo se presenta el estudio experimental realizado en sujetos sanos y en po-
blacion con lesion medular cervical completa motora, con respecto a los ındices cinematicos
propuestos durante la realizacion de la AVD de beber de un vaso. Se muestran los resul-
tados obtenidos para cada ındice cinematico en cada grupo analizado.
El objetivo de este capıtulo es analizar la capacidad de los ındices cinematicos para
detectar alteraciones en la funcion del miembro superior.
97
5.2. Estudio experimental
5.2. Estudio experimental
5.2.1. Participantes
En el estudio de la capacidad discriminativa de los ındices ha participado la misma
muestra de sujetos presentada en el Capıtulo 3, para determinar los requisitos biomecanicos
de la AVD de beber. No obstante, resulta de interes recordar cual es la muestra analizada,
sus caracterısticas y criterios de inclusion que debıan cumplir los participantes. La muestra
esta formada por un patron de referencia formado por el grupo de sujetos sanos (n=7), y
personas con lesion medular completa motora de los niveles metamericos C6 (n=7) o C7
(n=4), con capacidad para realizar la actividad propuesta con/sin ayudas tecnicas (ferulas,
adaptaciones) pero sin ayuda de asistencia fısica de una persona. Las caracterısticas
demograficas y funcionales de cada grupo analizado se recogen en la tabla 5.1.
Variables Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Sexo (V)a 3 (42,8) 4 (57,4) 4 (100)
Edad (anos)b 28,0 (5,0) 34,0 (5,0) 30,5 (10,0)
Estatura (cm)b 168,0 (20,0) 175,0 (10,0) 184,0 (10,0)
Peso (Kg)b 65,0 (21,1) 90,2 (7,1) 79,0 (9,1)
Meses lesionb - 8,5 (2,2) 7,5 (1,8)
ASIA (A)a - 3 (33,3) 2 (50)
ASIA (B)a - 4 (66,6) 2 (50)
Indice Motorb 25,0 (0) 13,0 (3,0) 14,5 (2,0)
Tabla 5.1: Caracterısticas demograficas y funcionales de los grupos de sujetos analizados (n=18). a
frecuencia y % para variables categoricas y b media y desviacion estandar para variables continuas
Criterios de inclusion/exclusion
La tabla 5.2 muestra los criterios que tenıan que cumplir las personas con LM para ser
incluidas en el estudio.
Todos los pacientes con LM cervical incluidos en este estudio poseen una LM completa
motora con clasificacion en la escala ASIA de A o B. Ası, las personas que poseen LM
del mismo nivel metamerico (C6 o C7 en esta investigacion) poseen unas caracterısticas
y deficits similares en la funcion del MS. Los criterios de inclusion se imponen, con el
objetivo de analizar la capacidad de los ındices cinematicos propuestos, para detectar
distintos patrones de comportamiento motor, cuando sabemos a priori que los deficits
funcionales existen.
5.2.2. Intervencion
1. Anamnesis. Consiste en la recogida de datos del sujeto y firma del consentimiento
informado; tipo y periodo de tratamiento que recibe; nivel de lesion y clasificacion
escala ASIA.
98
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Criterios de inclusion
- Edad comprendida entre 16 y 65 anos
- Antiguedad de la lesion medular mayor de 6 meses
- Tener nivel de lesion medular clasificado por la escala ASIA como A o B
- Tener un nivel de LM de los niveles C6 o C7
Criterios de exclusion
- Presentar deformidad, restriccion articular o haber sufrido intervencion quirurgica en alguno de los
miembros superiores antes de la LM
- Presentar alteraciones del equilibrio o dismetrıas por alteraciones neurologicas antes de la LM, o
presentar deficit de agudeza visual
- Presentar un cuadro de polineuropatıa del paciente crıtico en su probable estancia en UCI
- Presentar deficit cognitivo o haber sufrido TCE asociado a la LM
- No firmar el correspondiente consentimiento informado
Tabla 5.2: Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio.
2. Sesion experimental. Este estudio requiere una unica sesion de cada sujeto. El sujeto,
una vez instrumentado con los sensores del Codamotion [96], realiza el gesto de la
AVD de beber siguiendo el protocolo experimental que se ha mostrado en el Capıtulo
3. Al sujeto se le dan las indicaciones para a partir de la posicion de inicio alcanzar y
coger el vaso; llevar el vaso a la boca, simular un trago, dejar el vaso en la superficie de
la mesa y regresar a la posicion de inicio. La prueba finaliza cuando se hayan grabado
5 repeticiones validas en cuanto al logro de ejecucion de la tarea e idoneidad en la
visibilidad de los marcadores. En caso de fatiga o cansancio, se interrumpe la prueba
el tiempo necesario.
5.2.3. Procesamiento y analisis del movimiento
Los ciclos del movimiento correspondientes a la AVD de beber, grabados para cada
sujeto del estudio, se analizan mediante el software Visual3D y el modelo biomecanico
previamente desarrollado descrito en el Capıtulo 3. Posteriormente, se calculan los ındices
cinematicos propuestos en el Capıtulo 4. El valor final de cada ındice cinematico para cada
sujeto es la media de los resultados obtenidos en las 5 repeticiones realizadas de la AVD
de beber.
Analisis estadıstico
Se ha realizado un analisis descriptivo de las variables clınicas y funcionales calculando
la mediana y el rango intercuartil de las variables cuantitativas y la frecuencia y porcentaje
de las variables categoricas.
Dado el tamano muestral del estudio realizado, se han aplicado metodos no parametri-
cos al no poder asegurar que la muestra de datos posea una distribucion normal. Se ha
aplicado el test de Kruskal-Wallis para detectar posibles diferencias en cada ındice ci-
nematico entre los tres grupos analizados; el test de Kruskal-Wallis empieza por probar la
99
5.3. Resultados
hipotesis de igualdad entre los grupos por comparacion de las medianas. Si la significacion
de este test es p < 0, 05, se rechaza la hipotesis de igualdad de comportamiento entre
grupos y se realiza una comparacion por pares aplicando el test U de Mann-Whitney. En
este caso, al comparar los resultados de 3 grupos, se aplica la correccion de Bonferroni que
tiene en cuenta la aleatoriedad debida a las comparaciones multiples.
Todos los datos se han analizado estadısticamente mediante el software estadıstico
SPSS para Windows (version 20.0) (SPSS Inc, Chicago, IL, USA) [115].
5.3. Resultados
En esta seccion se muestran los resultados obtenidos en los ındices cinematicos, compu-
tados para los tres grupos analizados con el objetivo de analizar su capacidad discrimina-
tiva.
5.3.1. Indices relacionados con la amplitud del movimiento
En la tabla 5.3 se muestran los resultados de los ındices cinematicos relativos a la
amplitud del movimiento durante la realizacion de la AVD de beber de un vaso.
Amplitud Articular (Aart)
Los resultados del desplazamiento articular total durante la ejecucion del movimiento y
desglosados por articulaciones (hombro, codo y muneca), expresados en o y en %, respecto
al patron de referencia se expresan en la Tabla 5.3.
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Aart (o) 256,25 (25,93)a 312,31 (20,74) 322,64 (30,37)a
Aarth 130,62 (21,98) 139,31 (17,69) 134,29 (21,09)
Aartc 121,90 (17,76) 131,09 (11,39) 130,35 (18,53)
Aartm 17,79 (6,01)a,b 56,77 (19,92)a 62,60 (10,37)b
Aalc (cm) 56,72 (2,39) 55,37 (4,47) 55,91 (3,80)
Aart ( % patron) 96,05 (11,91)a 123,50 (29,19) 133,85 (12,30)a
Aarth 100,70 (11,25) 112,85 (24,21) 108,93 (12,51)
Aartc 99,82 (9,28) 112,05 (38,80) 114,13 (24,44)
Aartm 100,12 (44,52)a,b 235,56 (52,72)a 272,81 (29,50)b
Aalc ( % patron) 102,63 (4,43) 100,19 (10,79) 101,16 (10,81)
Tabla 5.3: Indices Amplitud Articular y Amplitud de Alcance para cada grupo analizado (valor global
de los ındices y normalizados con respecto al patron de referencia). Los resultados vienen expresados por
la mediana y el rango intercuartil. Las letras a,b denotan la deteccion de significacion entre los grupos
analizados (p < 0, 05).
100
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Las personas sin afectacion del MS que componen el patron de referencia realizaron
el gesto completo de la AVD de beber con un total de 256, 25± 25, 93o entre las articula-
ciones del hombro, codo y muneca. En cambio, las personas con LM cervical necesitaron
un desplazamiento articular del MS mayor que los sujetos sanos. Esta diferencia se en-
contro estadısticamente significativa (p < 0, 05) entre los sujetos sanos y las personas con
LM de nivel C7 (Tabla 5.3). Graficamente, no existe solapamiento entre los diagramas de
caja pertenecientes a ambos grupos (Figura 5.1(a)).
(a) Amplitud Articular
(b) Amplitud Articular hombro
Figura 5.1: Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud articular
del movimiento. Las figuras (a) y (b) muestran la Amplitud Articular total y la Amplitud de la articulacion
del hombro, respectivamente. Ambos ındices se expresan normalizados respecto al patron de referencia.
Las diferencias mas importantes entre las tres poblaciones de sujetos se han encontrado
en la articulacion de la muneca. Esta diferencia contribuye a un mayor desplazamiento
101
5.3. Resultados
articular global del MS en las personas con LM que en los sujetos sanos. Los sujetos
sanos realizaron la AVD de beber con un recorrido articular en el movimiento de flexion-
extension de la muneca de 17, 79±6, 01o, mientras que las personas con LM a nivel C7 y C6
realizaron la AVD con un movimiento de muneca significativamente mayor, en concreto de
de 62, 60±10, 37o y 56, 77±19, 92o respectivamente. Estas diferencias en la articulacion de
la muneca se pueden observar graficamente en la Figura 5.2(b). La amplitud del diagrama
de caja es mayor en ambas poblaciones con LM indicando que la dispersion en estos
dos grupos es significativamente mayor que en el patron de referencia. Se aprecia que el
diagrama de caja correspondiente al grupo de LM C6 se solapa totalmente con el diagrama
de caja del grupo de los C7. De esto se deduce que ambos grupos se consideran iguales
en cuanto a su desempeno en el ındice Amplitud Articular de la muneca, no detectando
significacion estadıstica entre ellos.
En las articulaciones del hombro y del codo los resultados han sido similares entre los
tres grupos analizados no detectandose significacion entre ellos (Tabla 5.3 y Figuras 5.1(b)
y 5.2(a)).
102
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
(a) Amplitud Articular codo
(b) Amplitud Articular muneca
Figura 5.2: Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del
movimiento. Las figuras (a) y (b) muestran la amplitud articular de la articulacion del codo y muneca
respectivamente, ambas normalizadas con respecto al patron de referencia.
Amplitud de Alcance (Aalc)
El ındice Amplitud de Alcance se computa a partir del movimiento de la mano en
coordenadas cartesianas, en concreto a partir del marcador de la mano ubicado en la ca-
beza del tercer metacarpiano. Desde la posicion de inicio, correspondiente a la palma de
la mano apoyada sobre la superficie de la mesa, este ındice cinematico valora la maxima
distancia alcanzada por la mano durante la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de
beber.
Los resultados se expresan en cm y en% respecto al patron de referencia (Tabla 5.3).
En cuanto al alcance maximo de la mano realizado durante el ciclo completo de
103
5.3. Resultados
Figura 5.3: Diagrama de caja con los resultados del ındice Amplitud Alcance para cada uno de los grupos
analizados.
la AVD de beber, no se han encontrado diferencias significativas entre los tres grupos
analizados (56,72 cm en los sujetos sanos y 55,37 y 55,91 cm en los sujetos con LM C6 y
C7 respectivamente (Tabla 5.3)). Graficamente los diagramas de caja son muy parecidos
entre los tres grupos (Figura 5.3).
5.3.2. Indices relacionados con destreza y habilidad del MS
En esta seccion, se muestran los resultados para los ındices cinematicos propuestos en
el Capıtulo 4, que valoran aspectos motores y caracterısticas del movimiento relativos a
la destreza y la habilidad del MS.
Indice Precision
El ındice Precision es una medida de la desviacion entre la trayectoria realizada por
un sujeto y la trayectoria media correspondiente al patron de referencia durante un ciclo
completo de la AVD de beber.
Los resultados del ındice Precision ası como de los tres parametros que lo componen,
se muestran en la Tabla 5.4. El parametro α se obtiene a partir de la dmed entre ambas
trayectorias; ρ es el coeficiente de correlacion entre ambas curvas y BN el% del ciclo com-
pleto de la AVD en el que la trayectoria real, que realiza el sujeto se encuentra dentro de
la banda de dispersion considerada aceptable. Se detectaron diferencias estadısticamente
significativas entre el grupo de LM C6 con el patron y grupo de LM C7 (p < 0, 05 y
p < 0, 01, respectivamente) para los parametros α (tambien en dmax y dmed) y el coefi-
ciente de correlacion ρ. En cuanto al parametro relacionado con la banda de normalidad,
BN, se detectaron diferencias entre el patron de referencia y ambos grupos de LM C6 y
C7 (p < 0, 01 y p < 0, 05, respectivamente) (Tabla 5.4).
104
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Precision (0-100) 94,41 (7,66)a,c 59,12 (19,63)b,c 78,85 (3,26)a,b
α (0-1) 0,98 (0,00)a 0,94 (0,04)a,c 0,98 (0,00)c
ρ (0-1) 0,97 (0,02)a 0,84 (0,08)a,c 0,94 (0,27)c
BN (0-100) 95,92 (4,23)a,c 65,69 (16,79)c 87,48 (4,48)a
dmax (cm) 10,37 (2,77)a 21,35 (5,52)a,c 14,18 (3,25)c
dmed(cm) 3,73 (1,29)a 8,86 (3,63)a,c 4,99 (0,27)c
Precision (% patron) 104,22 (6,29)a,c 70,79 (19,49)b,c 90,13 (6,89)a,b
Tabla 5.4: Indice Precision para cada grupo analizado (valor global del ındice propuesto y normalizado
con respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de los parametros que influyen en
el calculo de la metrica precision). Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil.
Las letras a,b y c denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (a,b (p < 0, 05) y c
(p < 0, 01)).
En cuanto al ındice global Precision, se puede decir que el ındice posee capacidad para
detectar distintos patrones de comportamiento motor entre las tres poblaciones analizadas.
Concretamente, se ha detectado significacion entre el grupo de LM C7 con los grupos de
LM C6 y el patron de referencia (p < 0, 05), y entre el patron de referencia y el grupo
de LM C6 (p < 0, 01) (Tabla 5.4). La Figura 5.4 muestra los diagramas de caja de cada
grupo analizado en los que se aprecian las diferencias observadas entre los tres grupos. El
diagrama de caja en el caso del grupo LM C6 es el de mayor amplitud y mayor dispersion
entre los sujetos.
Figura 5.4: Diagrama de caja con los resultados de la segunda formulacion para la metrica precision para
cada uno de los grupos analizados
105
5.3. Resultados
Indice Agilidad
El ındice Agilidad mide la velocidad del movimiento exigiendole ciertos requisitos
de Precision. En la Tabla 5.5 se muestran los resultados de los parametros µ y γ que
contribuyen al calculo de la Agilidad del MS, ası como las velocidades vmax y vmed, durante
el ciclo completo de la AVD de beber en los tres grupos analizados. Los resultados detectan
diferencias entre el grupo de LM C6 y el patron de referencia en cuanto a vmax y los
parametros µ y γ en todos ellos con una significacion p < 0, 05.
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Agilidad (0-100) 95,37 (13,78)a,c 51,32 (19,42)b,c 74,86 (3,84)a,b
µ (0-1) 1,00 (0,01)a 0,92 (0,02)a 0,98 (0,01)
γ (0-1,2) 1,01 (0,00)a 0,98 (0,02)a 0,95 (0,07)
vmed (m/s) 0,30 (0,02) 0,29 (0,04) 0,27 (0,07)
vmax (m/s) 0,86 (0,15)a 0,98 (0,08)a 0,87 (0,16)
Agilidad ( % patron) 105,76 (8,08)a,c 64,18 (19,31)b,c 85,56 (8,04)a,b
Tabla 5.5: Indice Agilidad para cada grupo analizado (valor global del ındice y normalizado con respecto
al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de cada parametro que influye en el calculo de
la metrica agilidad expresados en sus correspondientes unidades). Los resultados vienen expresados por la
mediana y el rango intercuartil. Las letras a,b y c denotan la deteccion de significacion entre los grupos
analizados (a,b (p < 0, 05) y c (p < 0, 01)).
Aunque no se han detectado diferencias estadısticamente significativas en cuanto a
vmed del movimiento de la AVD de beber (Tabla 5.5), en el grafico del diagrama de caja se
observa que esta variable es menor en personas con LM cervical (Figura 5.5). Sin embargo,
en los grupos de personas con LM, aun siendo la vmed menor, la velocidad pico durante la
ejecucion del movimiento, vmax, es mayor que en el patron de referencia (Figuras 5.5(a) y
5.5(b)).
En cuanto al valor global del ındice Agilidad, se ha encontrado significacion entre los
tres grupos analizados. Concretamente, se ha detectado significacion entre el grupo LM
C7 con el patron de referencia y con el grupo de LM C6 (p < 0, 05) y entre el patron de
referencia y el grupo LM C6 (p < 0, 01) (Tabla 5.5). Numericamente, los resultados del
ındice Agilidad son menores en el caso de las personas con LM. El ındice global fue de
95,37 puntos para el patron de referencia; 74,86 para el grupo de LM C7 y y 51,32 para el
grupo de personas con LM a nivel C6. En el grafico de los diagramas de caja se aprecian
las diferencias detectadas en el analisis estadıstico entre los tres grupos analizados (Figura
5.6).
106
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
(a) Velocidad maxima
(b) Velocidad media
Figura 5.5: Diagramas de caja de los resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del
movimiento. La figura superior e inferior muestran la amplitud articular de la articulacion del codo y
muneca respectivamente, ambas normalizadas con respecto al patron de referencia.
El ındice Agilidad tiene la capacidad de ser discriminante entre los tres grupos
analizados y permite detectar diferencias entre ellos en la funcion del MS.
107
5.3. Resultados
Figura 5.6: Diagrama de caja con los resultados del ındice Agilidad para cada uno de los grupos analizados
Indice Eficiencia
El ındice Eficiencia valora la desviacion entre la trayectoria realizada por un sujeto y
la trayectoria media del patron de referencia en terminos de las longitudes de ambas.
Este ındice permite detectar diferencias en la funcion del MS entre el grupo de sujetos
sanos y el grupo de personas con LM cervical de nivel C6 (p < 0, 05) (Tabla 5.6).
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Eficiencia (0-100) 99,73 (4,85)a 97,52 (18,85)a 96,89 (4,40)
Eficiencia (%) 100,52 (5,83)a 99,29 (10,45)a 97,75 (6,72)
Tabla 5.6: Indice Eficiencia para cada grupo analizado (valor del ındice global y normalizado con respecto
al patron de referencia). Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. La letraa denota la deteccion de significacion entre los grupos analizados (p < 0, 05).
En el grafico, que muestra el diagrama de caja, se puede comprobar que el valor del
ındice global en el caso de los grupos con LM suele ser menor que en los sujetos que forman
el patron de referencia. Ademas, la dispersion dentro del grupo analizado es mayor en el
caso del grupo LM C6 (10,45) que en el patron de referencia (5,83) (Figura 5.7).
108
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Figura 5.7: Diagrama de caja con los resultados del ındice Eficiencia para cada grupo analizado.
Indice Coordinacion
El ındice Coordinacion valora la relacion entre el movimiento de la articulacion del
hombro y del codo durante la realizacion de la AVD completa. La Tabla 5.7 muestra los
resultados numericos para cada grupo analizado. Se dan los resultados del ındice global
Coordinacion y de cada fase del movimiento que implica un desplazamiento de la mano (%
coeficiente de correlacion de Pearson). El valor global del ındice, normalizado con respecto
al patron de referencia, se muestra en la Tabla 5.7.
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Coordinacion (0-100) 90,75 (9,69)a 72,63 (6,42)a 82,92 (12,65)
Calcance (Pearson%) 87,88 (5,91) 87,13 (12,86) 74,78 (24,27)
Ctransporte−proximal (Pearson%) 96,66 (1,90)a,b 65,17 (24,79)a 87,18 (6,33)b
Ctransporte−distal (Pearson%) 88,03 (12,39) 73,93 (18,55) 79,42 (14,16)
Cretorno (Pearson%) 84,66 (20,02) 82,85 (25,97) 74,66 (29,18)
Coordinacion (% patron) 115,31 (7,28)a 92,85 (8,88)a 102,12 (13,47)
Tabla 5.7: Indice Coordinacion para cada grupo analizado (valor global del ındice para la AVD completa
y normalizado con respecto al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de coordinacion
para cada fase de la AVD que implica un desplazamiento de la mano). Los resultados vienen expresados
por la mediana y el rango intercuartil. Las letras a y b denotan la deteccion de significacion entre los grupos
analizados (p < 0, 05 y p < 0, 01 respectivamente).
Los coeficientes de correlacion > 0, 70 se consideran elevados; 0,60-0,70 buenos; 0,50-
0,60 moderados; 0,40-0,50 razonables y < 0, 40 debiles entre las variables valoradas [116].
La correlacion obtenida en la AVD de beber completa y en cada una de las fases que lo
componen, en general, es elevada en los tres grupos analizados (Tabla 5.7). La coordinacion
global ha sido significativamente mayor en el patron de referencia que en el grupo LM C6
109
5.3. Resultados
(p < 0, 05) (Figura 5.8) y, concretamente, en la fase de transporte proximal entre el patron
de referencia y ambos grupos de pacientes (p < 0, 05).
Figura 5.8: Diagrama de caja con los resultados del ındice Coordinacion para las tres poblaciones
analizadas.
Indice Suavidad (S1) a partir del numero de picos del perfil de velocidad
El ındice Suavidad, S1, valora esta caracterıstica del movimiento analizando el perfil
de velocidad de la mano durante la realizacion de la AVD de beber. El perfil de velocidad,
en modulo, se analiza en base al numero de maximos (picos) de la curva. Se obtiene, en
cada grupo analizado, el numero de picos durante la ejecucion de la AVD completa y,
particularmente, para la fase de alcance de la misma. Se obtiene el valor global del ındice
Suavidad y normalizado respecto al patron de referencia (Tabla 5.8).
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Suavidad (S1) (0-100) 91,43 (7,25)b,c 72,56 (11,61)c 81,27 (8,71)b
picos alcance 1,48 (0,42)a 2,28 (0,78)a 1,85 (0,19)
picos AVD 6,97 (0,53)b,c 12,45 (2,21)c 13,70 (4,63)b
Suavidad (S1)(% patron) 100,20 (6,79)b,c 54,91 (12,17)c 60,53 (15,24)b
Tabla 5.8: Indice Suavidad para cada grupo analizado (valor global del ındice y normalizado con respecto
al patron de referencia. Tambien se incluyen los resultados de los parametros que intervienen en el calculo
del ındice global). Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil. Las letras a yb,c denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (a (p < 0, 05) y b,c (p < 0, 01)).
En ambos grupos de personas con LM el numero de picos durante la AVD completa
fue el doble (12,45 picos en el grupo LM C6 y 13,70 picos en el grupo LM C7) que en el
patron de referencia (6,97 picos) siendo significativa esta diferencia entre el patron de refe-
rencia y ambos grupos de pacientes. El resultado del ındice global Suavidad, normalizado
110
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
respecto al patron de referencia, es menor en los grupos de personas con LM (60,53% y
54,91% (p < 0, 01) en los grupos LM C6 y C7 respectivamente) que en el grupo de sujetos
sanos (100,20%). La dispersion en ambos grupos de pacientes es mayor que en el patron
de referencia.
El grafico de los diagramas de caja muestra la capacidad del ındice Suavidad para
detectar diferentes patrones de comportamiento motor entre sujetos sanos y personas con
LM a nivel C6 o C7 (Figura 5.9).
Figura 5.9: Diagrama de caja con los resultados del ındice Suavidad S1 para cada poblacion analizada.
Indice Suavidad (S2) a partir del analisis espectral del perfil de velocidad
El ındice Suavidad, S2, propuesto en esta investigacion valora, la velocidad del mo-
vimiento, analizando el perfil de velocidad de la mano durante la ejecucion de un ciclo
completo de la AVD de beber. El analisis se realiza mediante la aplicacion de la Transfor-
mada de Fourier para obtener el espectro en frecuencia del perfil de velocidad.
En la Tabla 5.9 se muestran los resultados del ındice Suavidad S2, para cada grupo
analizado, normalizados respecto al patron de referencia. Los resultados obtenidos son
significativamente menores en los grupos de LM que en el grupo de sujetos sanos
(p < 0, 05). Graficamente, se aprecia la capacidad del ındice para distinguir diferencias
en el comportamiento motor entre los sujetos sanos y personas con LM. El grupo LM C6
muestra mayor dispersion en los sujetos analizados (Figura 5.10).
111
5.4. Discusion
Indices cinematicos Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Suavidad (S2) 8,49 (0,47)a,b 15,16 (5,16)b 14,00 (1,53)a
Suavidad (S2) (%) 100,68 (4,71)a,b 69,47 (14,01)b 67,27 (6,11)a
Tabla 5.9: Indice Suavidad S2 para cada grupo analizado. Los resultados vienen expresados por la
mediana y el rango intercuartil y estan normalizados con respecto al patron de referencia. Las letras a,b
denotan la deteccion de significacion entre los grupos analizados (p < 0, 01).
Figura 5.10: Diagrama de caja con los resultados del ındice Suavidad S2 para cada uno de los grupos
analizados.
5.4. Discusion
Los resultados del analisis de la capacidad discriminativa de los ındices cinematicos
propuestos en esta investigacion, parecen satisfactorios. Se muestran indicios que, en prin-
cipio, permiten afirmar que los ındices propuestos pueden detectar deficits en la funcion del
MS. Mayor puntuacion en los ındices propuestos se corresponde con un mejor desempeno
motor en cuanto a la caracterıstica del movimiento analizada. En general, las poblaciones
con LM a nivel C6 o C7 han obtenido peor puntuacion, debido a los deficits funcionales
que estas poblaciones poseen.
Resulta complicado comparar los resultados con los de otros investigadores porque,
o bien han analizado otros movimientos funcionales, el mas frecuente el de alcance de
un objetivo, o incluso, han utilizado dispositivos roboticos para captar el movimiento del
brazo cambiando el entorno experimental [45]. No obstante, existe un estudio en el que
han utilizado un equipo de fotogrametrıa para analizar la AVD de beber de un vaso en
poblacion con ACV. Este estudio se va a utilizar para comparar los resultados de esta
investigacion, aunque las variables cinematicas se han calculado fundamentalmente para
la fase de alcance [38].
112
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Se tiene evidencia de estudios cuyo objetivo principal ha sido analizar la capacidad
de una serie de variables cinematicas para encontrar diferencias entre varias poblaciones
analizadas. Estos estudios han analizado el movimiento de alcance de un objetivo en ninos
con PC [57, 59] y la AVD de beber en personas que han padecido un ACV [38]. Hasta la
fecha no se tiene evidencia de estudios similares en poblaciones con LM.
Los ındices cinematicos propuestos en esta investigacion poseen la originalidad de va-
lorar una AVD completa y de expresar los resultados relativos a un patron de referencia.
Los ındices cinematicos valoran la amplitud del movimiento realizado y caracterısticas
relacionadas con la destreza y la habilidad del MS.
En los ındices cinematicos que informan sobre la amplitud del movimiento, se han en-
contrado diferencias estadısticamente significativas en el desplazamiento articular global
del MS (ındice Amplitud Articular (Aart)) y en el especıfico de la articulacion de la muneca
correspondiente al movimiento de flexion-extension de la misma. Sin embargo, en el ındi-
ce Amplitud de Alcance, correspondiente al punto maximo de la trayectoria de la mano
durante el movimiento a partir de la posicion de inicio, no se han encontrado diferencias
significativas entre los tres grupos analizados. Estos resultados sugieren que las personas
con LM cervical necesitan mas recorrido articular, en general, que los sujetos sanos para
realizar de forma satisfactoria el movimiento solicitado. Probablemente, se debe al exce-
sivo desplazamiento de la articulacion de la muneca, por la realizacion de estrategias de
compensacion, que habitualmente realizan los pacientes. La mas importante es el efecto
tenodesis, que consiste, por definicion, en la accion anatomica por la cual a medida que
la muneca se extiende los dedos se flexionan de forma natural y pasiva cayendo contra
el pulgar en posicion de pinza lateral. Personas con LM cervical de nivel metamerico C6
consiguen la funcion de agarre mediante la contraccion de los flexores de los dedos por
medio de la extension de muneca [117]. Estos resultados coinciden con estudios cinemati-
cos previos en LM [28].
Respecto a los ındices cinematicos relacionados con la destreza y la habilidad del MS,
el ındice Precision se ha encontrado en la literatura referido a la desviacion entre trayec-
torias [45], a la desviacion en torno al objetivo o como la distancia excedida a unos ciertos
lımites espaciales impuestos al movimiento [46]. En esta investigacion, el ındice Precision
se ha calculado como la desviacion entre trayectorias. Normalmente, en la literatura ha
sido aplicado al movimiento de alcance de un objetivo y se ha calculado como la distancia
media de las distancias muestra a muestra entre la trayectoria real realizada por un sujeto
y la considerada trayectoria referencia. La trayectoria referencia se ha considerado la lınea
recta entre el objetivo y el punto de inicio del movimiento. Se trata de una medida del
error en precision. En el estudio publicado por Colombo, se han obtenido valores de dis-
tancia media entre 20, 98± 15, 53 mm y 32, 94± 13, 51 mm [45]. El ındice Precision que se
propone en esta investigacion considera como trayectoria referencia la media de todas las
trayectorias realizadas por el patron de referencia, formado por un grupo de sujetos sanos.
Las distancias medias entre ambas trayectorias son mayores en el grupo de pacientes con
LM C6 (88, 6±36, 30 mm) que en el grupo de sujetos sanos (37, 30±12, 90 mm) y en el de
113
5.4. Discusion
LM C7 (49, 90± 27, 00 mm). Estas distancias medidas en la AVD completa, son mayores
que las encontradas en el movimiento de alcance [45].
No se tiene evidencia de estudios que hayan valorado la precision de un movimiento
con un ındice global como el que se ha propuesto en esta investigacion. Cada parametro
del ındice Precision ha detectado diferencias entre los grupos analizados de forma que el
ındice global ha sido capaz de detectar diferencias entre los tres grupos analizados.
El ındice Agilidad no se ha encontrado descrito en la literatura. Se ha calculado a par-
tir de la velocidad durante el movimiento, exigiendo al ındice requisitos de precision. Los
sujetos sanos que forman el patron de referencia tardaron una media de 6,76 s en realizar
la AVD de beber. Este resultado es similar al de un grupo de sujetos sanos de otro estudio
que ha seguido el mismo protocolo experimental (6,49 s) [38]. En esta investigacion, los
grupos de personas con LM han requerido mas tiempo para completar el movimiento. La
velocidad media, vmed, durante la AVD completa ha sido menor en las poblaciones con
LM C6 y C7 que en los sujetos sanos, pero sin significacion estadıstica entre los grupos
analizados. Sin embargo, la velocidad pico, vmax, fue mayor en los grupos con LM que
en los sanos debido a la realizacion de movimientos bruscos. En este ındice se calcula el
parametro µ en funcion de vdif , igual a la diferencia entre vmax y vmed. Esta diferencia es
mayor y significativa en los pacientes con LM C6 que en los sanos. En pacientes con ACV
se ha observado el efecto contrario, en los que la vmax fue menor que en los sanos durante
la fase de alcance dentro de la AVD de beber [38] y en un estudio en poblacion con LM
analizando el movimiento de alcance de un objetivo [28]. Las diferencias observadas en
estos parametros de velocidad y aceleracion hacen que el ındice global Agilidad sea capaz
de discriminar entre las tres poblaciones de sujetos.
El ındice Eficiencia hace referencia al analisis de la trayectoria de la mano durante el
movimiento, teniendo en cuenta la componente temporal de la misma. Se computa a partir
de la longitud de la trayectoria calculada a partir de la distancia Euclıdea entre muestras
consecutivas, y normalizando dicha longitud respecto a la longitud de la trayectoria media
correspondiente al patron de referencia. Esta metrica se ha encontrado en la literatura
aplicada al movimiento de alcance de un objetivo [28, 46, 59, 65, 66]. El movimiento
de alcance es un movimiento estereotipado y coordinado que consiste en una trayecto-
ria bien ejecutada [71], normalmente, con un pico de velocidad [60]. En estos estudios la
trayectoria de referencia se ha considerado la lınea recta entre objetivo y punto de inicio
[28, 42, 46, 59, 65, 66, 72]. En esta investigacion, la longitud media de las trayectorias
realizadas por los sujetos sanos durante la ejecucion de la AVD de beber ha sido de 2,03
m. En la literatura no se han encontrado valores para la longitud de la trayectoria real
realizada por los sujetos. Simplemente, se muestran valores de la ratio entre la longitud
de la trayectoria real y la de referencia siendo la eficiencia del movimiento mayor cuanto
mas proxima a 1 sea esta ratio [45]. Valores mayores que 1 corresponden a movimientos
menos eficientes correspondientes a la ejecucion de trayectorias mas largas [28, 59]. En
esta investigacion se ha invertido el sentido del ındice de forma que resultados mayores
corresponden a movimientos mejor ejecutados desde el punto de vista de la eficiencia.
114
Capıtulo 5. Analisis de la capacidad discriminativa de los ındices
Respecto al ındice Coordinacion, este se ha encontrado en la literatura siempre apli-
cado al movimiento de alcance de un objetivo y calculado a partir de los desplazamientos
articulares entre el movimiento de flexion-extension de hombro y flexion-extension de co-
do [27, 34, 38, 78]. Otro estudio propone el calculo de la coordinacion para la fase del
transporte proximal entre el movimiento de flexion-extension del codo y el de abduccion-
aduccion en el hombro [75]. En esta investigacion se ha propuesto un ındice Coordinacion
para medir esta caracterıstica del movimiento en la AVD completa. La correlacion en la
fase de alcance ha sido elevada en los tres grupos analizados. En un estudio, publicado
previamente, la coordinacion ha sido mayor para los sujetos sanos que en nuestro patron
de referencia y menor en pacientes con ACV moderado [38] que en los pacientes con LM
que han participado en esta investigacion. En esta investigacion se han encontrado diferen-
cias entre el patron de referencia con ambos grupos de pacientes dando como resultado un
ındice global Coordinacion capaz de diferenciar entre la condicion sana y las personas con
LM a nivel de la 6a vertebra cervical. Sin embargo, tampoco se encontraron diferencias
significativas entre los sujetos sanos y los pacientes con ACV [38].
En la literatura se ha analizado la suavidad del movimiento, normalmente duran-
te el movimiento de alcance, a partir de la ratio entre la velocidad media y maxima
[44, 46, 47, 54]; el numero de cruces por cero del perfil de aceleracion durante movimiento
de alcance [31, 67] o AVD [75]; o calculando el jerk [44]. El jerk representa la tasa de
cambio del perfil de aceleracion durante el movimiento analizado. En esta investigacion
se ha descartado el computo de esta metrica porque hay que obtener la 3a derivada de la
posicion de la mano, dando lugar a imprecisiones. En esta investigacion, el ındice Suavidad
S1 valora esta caracterıstica del movimiento analizando el perfil de velocidad de la mano
durante la AVD de beber. El perfil de velocidad se analiza en base al numero de maximos
(picos) de la curva, igual que estudios previos, que analizan el movimiento de alcance de
un objetivo [28, 44, 46, 60, 62] o AVD [37, 38, 42]. Murphy calcula el numero de picos
del perfil de velocidad de la AVD para las fases de alcance y transporte proximal siendo
2 el numero mınimo de picos encontrados. El perfil de velocidad en cada fase analizada
en sujetos sanos es continuo, suave, con forma de campana y con un pico predominante
[38]. Los pacientes muestran perfiles de velocidad oscilatorios, mas irregulares que los de
los sujetos sanos y con mayor numero de picos. Pacientes con ACV realizan la AVD con
perfiles de velocidad (fases alcance y transporte proximal) con 8, 4±4, 2 picos mientras que
los sanos exhiben 2, 3±0, 3 picos encontrando significacion entre sujetos sanos y pacientes
con ACV [38]. En otro estudio, en el grupo de sujetos sanos se encontraron 4, 8±1, 2 picos
frente a 17, 5±24, 8 picos encontrados en los perfiles de velocidad de personas hemiplejicas
detectando tambien significacion entre ambos grupos de sujetos [42]. En esta investigacion
se han encontrado diferencias significativas entre el patron de referencia (6, 97±0, 53 picos)
y los dos grupos con LM C6 (12, 45± 2, 21) y C7 (13, 70± 4, 63). El resultado global es un
ındice Suavidad con capacidad para discriminar entre sujetos sanos y ambos grupos de LM.
Por ultimo, con el ındice Suavidad S2 se hace un analisis del espectro de frecuencia del
perfil de velocidad de la mano durante la AVD de beber. Este analisis parte de la hipotesis
de que un perfil de velocidad mas irregular con mayor numero de picos tendra un espectro
en frecuencia mas complicado. Balasubramanian propone este ındice como una medida de
115
5.5. Conclusion
suavidad con idea de poder discriminar entre distintos grados de afectacion en personas
que padecen un ACV [77]. En esta investigacion el ındice Suavidad S2 muestra capacidad
para distinguir entre los sujetos sanos y las personas con LM C6 y C7.
5.5. Conclusion
En este capıtulo se ha analizado la capacidad discriminativa de los ındices para de-
tectar alteraciones en la funcion del MS. El analisis se ha realizado en poblaciones de
sujetos en las que se sabe, a priori, que esas alteraciones existen. Los pacientes incluidos
en este estudio padecen una LM cervical completa desde el punto de vista motor. Por
tanto, personas con lesiones clasificadas en el mismo nivel metamerico (C6 o C7 en esta
investigacion) poseen unos deficits funcionales similares.
Los ındices cinematicos propuestos para valorar la AVD de beber de un vaso han
mostrado capacidad para, en mayor o menor medida, distinguir entre las poblaciones ana-
lizadas dando respuesta a la pregunta P8 propuesta en el Capıtulo 1.
Respecto a los ındices relacionados con la destreza y la habilidad del MS, los ındices
Precision y Agilidad han sido discriminativos entre las tres poblaciones analizadas; entre
los sujetos sanos con los dos grupos de pacientes y, entre los dos niveles de afectacion de
personas con LM. Sin embargo, Eficiencia y Coordinacion han sido capaces de discriminar
entre los sanos y las personas con LM a nivel de la 6a vertebra cervical. Por ultimo, los
ındices Suavidad, S1 y S2 han mostrado capacidad para detectar que el grupo de sujetos
sanos es distinto a los dos grupos de pacientes con LM en cuanto a esta caracterıstica del
movimiento.
116
Capıtulo 6
Analisis de la capacidad
evaluadora de los ındices
En este capıtulo se presenta la metodologıa desarrollada para validar, desde el punto
de vista clınico, la capacidad de los ındices cinematicos como herramientas de evaluacion.
Se trata de analizar si sirven para evaluar la funcion del miembro superior con respecto
a las caracterısticas que miden. Para lograr tal objetivo, se ha realizado un estudio
experimental aplicado al analisis de la Actividad de la Vida Diaria (AVD) de beber de
un vaso, siguiendo el protocolo experimental descrito en el Capıtulo 3. En este estudio han
participado personas con lesion medular cervical incompleta motora que, en principio,
presentan pronostico de experimentar cambios en la funcion del miembro superior. A
cada persona se le han realizado dos evaluaciones completas espaciadas 6 semanas. Cada
evaluacion consta de una sesion cinematica, para obtener los ındices propuestos en el
Capıtulo 4, y una evaluacion clınica, mediante un conjunto de escalas clınicas (Anexo A).
El objetivo es analizar si los ındices cinematicos pueden detectar cambios longitudinales
en los sujetos y comparar estos resultados con los proporcionados por las escalas clınicas.
6.1. Introduccion
Una medida evaluadora puede ser de utilidad para identificar cambios en los individuos
en un periodo de tiempo, para determinar la efectividad de un tratamiento o monitorizar
la evolucion espontanea de una cierta condicion de salud [23].
En este capıtulo se presenta el estudio experimental realizado con el objetivo principal
de validar los ındices cinematicos como herramientas de evaluacion en el entorno clınico.
Del objetivo principal derivan tres objetivos especıficos:
1. Analizar la validez de los ındices cinematicos con respecto a un elemento externo
previamente validado (escalas clınicas), estudiando la correlacion de los resultados
obtenidos en cada ındice con las escalas clınicas.
2. Analizar la reproducibilidad de los resultados de los ındices. Para ello se analizan
medidas repetidas consecutivas dentro de una sesion y entre dos sesiones distintas del
117
6.2. Estudio experimental
mismo sujeto, realizadas en un intervalo de tiempo corto como para poder considerar
que no se ha producido un cambio clınico significativo.
3. Estudiar la sensibilidad al cambio de los ındices. Para ello, a los participantes en el
estudio se les realiza dos evaluaciones completas espaciadas 6 semanas. Durante este
tiempo, los pacientes pueden experimentar cambios en la funcion del MS, debido a la
evolucion espontanea y/o a los tratamientos terapeuticos recibidos. Cada evaluacion
se compone de una sesion cinematica para obtener los ındices y una sesion con un
conjunto de escalas clınicas.
6.2. Estudio experimental
6.2.1. Participantes
El analisis de los aspectos de validez, reproducibilidad de las medidas y sensibilidad al
cambio se va a realizar en una nueva muestra de pacientes.
En este estudio experimental participan personas con lesion medular cervical
incompleta motora, que puedan realizar la AVD de beber con/sin ayudas tecnicas (ferulas,
adaptaciones) pero sin ayuda fısica de una persona y que presenten pronostico de
experimentar cambios en su estado funcional, medidos en distintos instantes de tiempo.
La Tabla 6.1 muestra las caracterısticas demograficas y funcionales de los participantes.
P Sexo Edad Estatura Peso Meses Nivel ASIA Etiologıa Indice Motor
(anos) (cm) (Kg) lesion lesion Dcho Izdo
1 F 67 165 60 7 C3 D NT 11 16
2 M 38 175 72 5 C6 C T 14 14
3 F 68 155 55 5 C4 C T 13 12
4 M 42 185 85 6 C4 D NT 25 20
5 M 63 185 80 4 C5 C T 13 13
6 M 39 180 75 3 C4 C T 6 10
7 F 44 158 72 5 C4 C NT 25 16
8 M 29 185 82 4 C7 C T 19 23
9 M 51 172 90 5 C4 D T 14 7
Tabla 6.1: Caracterısticas demograficas y antropometricas de los pacientes en el momento de su inclusion
en el estudio. Abreviaturas: P (Paciente); F (Femenino); M (Masculino); T (Traumatico); NT (No
traumatico); Dcho (Derecho); Izdo (Izquierdo).
Criterios de inclusion/exclusion
Todos los participantes han de cumplir los criterios de inclusion mostrados en la Tabla
6.2.
118
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Criterios de inclusion
- Edad comprendida entre 16 y 65 anos
- Antiguedad de la lesion medular mayor de 6 meses
- Tener nivel de lesion medular clasificado por la escala ASIA como C o D
- Estar recibiendo tratamiento funcional del miembro superior en Terapia Ocupacional
Criterios de exclusion
- Presentar deformidad, restriccion articular o haber sufrido intervencion quirurgica en alguno de los
miembros superiores antes de la LM
- Presentar alteraciones del equilibrio o dismetrıas por alteraciones neurologicas antes de la LM, o
presentar deficit de agudeza visual
- Presentar un cuadro de polineuropatıa del paciente crıtico en su probable estancia en UCI
- Presentar deficit cognitivo o haber sufrido TCE asociado a la LM
- No firmar el correspondiente consentimiento informado
Tabla 6.2: Criterios de inclusion de los pacientes que participan en el estudio.
Excepcionalmente, se vera a lo largo de este capıtulo que, para abordar uno de los
estudios de la validez de los ındices cinematicos, se ha pedido colaboracion a una persona
con LM de nivel metamerico C8-T1, usuario habitual de silla de ruedas, pero que no posee
afectacion en la funcion del MS.
6.2.2. Intervencion
La intervencion consiste en 2 evaluaciones completas del paciente (Figura 6.1). En cada
una de ellas se repiten los siguientes pasos:
1. Anamnesis. Consiste en la recogida de datos del sujeto y firma del consentimiento
informado; tipo y periodo de tratamiento que recibe; nivel de lesion y clasificacion
escala ASIA.
2. Sesion experimental. El sujeto, una vez instrumentado con los sensores del
Codamotion, se situa en sedestacion frente a la mesa segun el protocolo experimental
descrito en el Capıtulo 3 (Figura 3.18). Al sujeto se le dan las indicaciones de a partir
de la posicion de inicio alcanzar y coger el vaso; llevar el vaso a la boca, simular un
trago, dejar el vaso en la superficie de la mesa y regresar a la posicion de inicio. La
prueba finaliza cuando se hayan grabado 5 repeticiones validas en cuanto al logro de
ejecucion de la tarea y visibilidad de los marcadores. En caso de fatiga o cansancio,
se interrumpe la prueba el tiempo necesario.
3. Evaluacion clınica. Dentro del periodo de ± 2 semanas a la realizacion de las sesiones
experimentales con Codamotion [47] se realiza una evaluacion clınica del paciente
segun las escalas descritas en el Anexo A. Las evaluaciones clınicas las realiza siempre
el mismo terapeuta.
119
6.2. Estudio experimental
Evaluación 1
Pre
Evaluación 2
Post
6 semanas
- Escalas clínicas - Cinemática
- Escalas clínicas - Cinemática
Figura 6.1: Estudio experimental: Analisis capacidad evaluadora de los ındices cinematicos propuestos.
Entre ambas evaluaciones, un paciente puede experimentar cambio en la funcion del MS debido a la
evolucion espontanea y/o a los tratamientos terapeuticos recibidos.
6.2.3. Aspectos analizados
Los criterios o propiedades que un instrumento de medida ha de cumplir para que
sea valido como herramienta de evaluacion son: validez, fiabilidad o reproducibilidad y
sensibilidad al cambio [23].
Validez
Un instrumento de medida es valido si mide aquello para lo que fue disenado [23].
En el contexto de esta investigacion, los ındices cinematicos propuestos serviran como
instrumento de evaluacion si muestran un cambio en su puntuacion cuando se produce un
cambio real en el desempeno motor del sujeto. Para alcanzar este objetivo, el analisis del
criterio de la validez se aborda desde dos puntos de vista:
El primero de ellos consiste en la realizacion de desviaciones controladas con respecto
al patron de movimiento bien ejecutado. Este aspecto de la validez se ha realizado
bajo la hipotesis de que patrones de movimiento modificados adrede, deberıan ofrecer
peores resultados en los ındices cinematicos respecto al patron bien ejecutado. Peores
resultados en los ındices se corresponden con valores mas bajos en la escala de
puntuacion.
Para llevar a cabo este analisis, como excepcion, se ha pedido colaboracion a otra
persona que no va a formar parte del resto de estudios propuestos en este capıtulo.
120
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
En este caso, se trata de un hombre de 57 anos, que posee una LM a nivel C8-T1
de etiologıa no traumatica tras una operacion quirurgica. Por tanto, se trata de una
persona que es usuario habitual de silla de ruedas pero que no posee afectacion en la
funcion del MS. El estudio experimental con este paciente se ha realizado siguiendo
el protocolo experimental descrito en el Capıtulo 3, para el analisis de la AVD de
beber. A la persona se le ha solicitado la realizacion de 6 patrones de movimiento
distintos con 5 repeticiones de cada uno de ellos:
• Patron 1 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber a
velocidad libre.
• Patron 2 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber en
el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y retorno
a la posicion de inicio. En esta modalidad, las fases de alcance y retorno se
realizan en dos tramos desviando el brazo lateralmente hacia la derecha durante
el camino hacia el vaso.
• Patron 3 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber
en el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y
retorno a la posicion de inicio. En este caso, las fases de alcance y retorno se
realizan con una trayectoria con repetidas desviaciones en el plano horizontal
(plano XZ).
• Patron 4 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber en
el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y retorno
a la posicion de inicio. En esta modalidad, las fases de alcance y retorno se
realizan con una trayectoria con repetidas desviaciones en el plano vertical
(plano XY).
• Patron 5 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber
en el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y
retorno a la posicion de inicio. En este caso, las fases de alcance y retorno se
realizan con una trayectoria mas larga describiendo un bucle. La fase de alcance
se realiza a mayor velocidad que de forma habitual.
• Patron 6 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber
solicitandole al sujeto que realice la actividad a velocidad muy lenta.
El segundo metodo para evaluar el criterio de la validez, consiste en analizar
la correlacion entre los ındices cinematicos y la evaluacion realizada al paciente
mediante una serie de escalas clınicas. Se ha calculado la correlacion entre los ındices
y las escalas en la evaluacion (pre). Las escalas clınicas con las que se ha evaluado
al paciente son:
• Indice Motor (Balance muscular): valora la fuerza de 5 grupos musculares del
miembro superior entre 0 (ausencia de fuerza) y 5 (funcion normal) puntos.
Cada brazo se puntua con un maximo de 25 puntos.
• Indice de Barthel (IB) [17]: la escala valora la capacidad de una persona para
realizar de forma dependiente o independiente 10 actividades basicas de la vida
121
6.2. Estudio experimental
diaria: comer, banarse, vestirse, arreglarse, deposicion, miccion, ir al servicio,
traslado al sillon/ cama, deambulacion y subir escaleras. Cada ıtem posee
una puntuacion (0, 5, 10 o 15 puntos) en funcion del tiempo empleado en
su realizacion y la necesidad de ayuda para llevarla a cabo. La puntuacion final
varıa de 0 a 100 puntos. La puntuacion total de maxima independencia es 100
y la de maxima dependencia es 0.
• Functional Independence Measure (FIM) [18]: la escala consiste en 18 ıtems
organizados en 6 categorıas, 4 corresponden a funciones motoras (autocuidado,
control de esfınteres, aspectos de movilidad y locomocion) y 2 corresponden a
funciones cognitivas. La puntuacion maxima es de 126 puntos.
• Spinal Cord Independence Measure (SCIM) [21]: esta escala es especıfica para
valorar LM y tiene 16 ıtems divididos en 3 areas funcionales: autocuidado,
respiracion y control de esfınteres, y movilidad. La puntuacion total puede variar
entre 0 y 100 puntos.
• Jebsen-Taylor Hand Function (JTHF) [19]: es una escala general que valora la
funcion de la mano solicitando a la persona la realizacion de ciertas actividades
puntuandolas como el tiempo necesario para realizarlas medido en segundos.
Las actividades consisten en escribir, coger objetos pequenos, pasar tarjetas,
simular comer, apilar fichas, mover latas ligeras y mover latas pesadas.
• Nine-Hole Peg Test): es una escala que valora la destreza manual. No evalua
calidad de movimiento ni modelos de prension. Valora el tiempo necesario para
completar la tarea.
Una descripcion mas detallada y los formularios de estas escalas se pueden consultar
en el Anexo A.
El analisis de la correlacion se realiza mediante el coeficiente de correlacion de
Pearson. Para aquellas correlaciones que resulten significativas se puede mostrar
el grafico de dispersion lineal de ambas variables correlacionadas.
Reproducibilidad de las medidas
La reproducibilidad o fiabilidad (reliability en ingles) se puede definir como la capa-
cidad de una medida para dar respuestas consistentes, en medidas repetidas, en ausencia
de cambio en el sujeto en cuanto a las caracterısticas que se analizan [23].
En esta investigacion, el estudio de la reproducibilidad de las medidas es imprescindi-
ble para determinar cuanta diferencia se necesita en los ındices para detectar un cambio
atribuible al desempeno motor del sujeto. Se tienen en cuenta efectos aleatorios y el error
inherente al proceso de medicion.
Hasta ahora se tiene evidencia de haber realizado este estudio, aplicado al movimiento
de alcance de un objetivo, para analizar un conjunto de metricas obtenidas en 14 personas
que padecen ACV [27].
122
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
La reproducibilidad de las medidas se analiza con el ICC (Intraclass Correlation
Coeficient) calculado a partir de la relacion entre dos o mas conjuntos de medidas
repetidas. En el contexto de esta investigacion, hay que analizar los resultados de 2
sesiones cinematicas distintas realizadas al paciente dentro de la evaluacion 1 (pre).
Cada sesion consta de 5 repeticiones del movimiento completo de la AVD de beber. Se
hace un analisis de la varianza de medidas repetidas con la sesion experimental como
variable independiente. La varianza total en cada variable se divide en efectos atribuibles
a diferencias entre los sujetos que participan en el estudio, las sesiones experimentales y
posibles fuentes de error. Ası, si BMS representa la media cuadratica entre sujetos, EMS
el error cuadratico medio, RMS la media cuadratica entre las medidas repetidas y n el
numero de participantes en el estudio, el ICC para cada ındice cinematico propuesto se
calcula como:
ICC =BMS − EMS
BMS +RMS − EMS
n
(6.1)
La variabilidad dentro del sujeto atribuida a las medidas repetidas se obtiene por medio
del Error estandar de la medida (SEM).
SEM = SD√
1− ICC (6.2)
SD es la desviacion estandar de todas las repeticiones de las sesiones cinematicas 1 y
2 dentro de la evaluacion 1 (pre). A partir de la medida SEM se puede obtener el mınimo
cambio detectable (Minimal Detectable Change (MDC)). El MDC representa la magnitud
de cambio necesaria para exceder el error en la medida de una serie de medidas repetidas
calculado para el 95 % del intervalo de confianza.
MDC95 = SEM · 1, 96 ·√
2 (6.3)
El parametro 1,96 es el valor z en la tabla de distribucion normal para el 95 % de con-
fiabilidad y 5 % de error, y el parametro√
2 tiene en cuenta la varianza entre las 2 sesiones.
El analisis de la reproducibilidad de las medidas se encuentra en la literatura deno-
minado consistencia test-retest, refiriendose tambien al analisis de las medidas repetidas
en un corto periodo de tiempo [34]. La estabilidad de las medidas es una propiedad muy
importante de las medidas evaluadoras porque, de otro modo, un cambio en la puntuacion
obtenida no se puede atribuir a un cambio en el comportamiento motor del sujeto.
Las estimaciones SEM y MDC permiten a los clınicos determinar si un cambio
observado entre las evaluaciones 1 y 2 en los ındices cinematicos corresponde a un cambio
real en el sujeto.
Sensibilidad al cambio
La sensibilidad al cambio se ha identificado como la caracterıstica clave que un ins-
trumento de medida debe poseer para determinar si sera util como medida evaluadora [23].
123
6.3. Resultados
La sensibilidad al cambio de una medida de desempeno motor se evidencia, si la me-
dida es capaz de detectar un cambio clınicamente relevante en la calidad del movimiento,
con independencia de la magnitud del cambio y la direccion del mismo.
En el contexto de esta investigacion, el analisis de la sensibilidad al cambio se realiza
entre las evaluaciones Pre y Post realizadas al paciente en un periodo de 6 semanas. Se
analizan las posibles diferencias entre ambas sesiones en cuanto a los ındices cinematicos
propuestos y la baterıa de escalas clınicas pasadas a los pacientes.
Dado el tamano muestral del estudio realizado se han aplicado metodos estadısticos no
parametricos al no poder asegurar que los resultados posean distribucion normal. Se ha
aplicado el test de Wilcoxon para detectar posibles diferencias en cada ındice cinematico
y en las escalas clınicas entre las evaluaciones Pre y Post; el test de Wilcoxon empieza por
probar la hipotesis de igualdad entre los grupos. Si la significacion de este test es p < 0, 05
se rechaza la hipotesis de igualdad de comportamiento entre ambas evaluaciones.
Todos los datos se han analizado estadısticamente mediante el software estadıstico
SPSS para Windows (version 12.0) (SPSS Inc, Chicago, IL, USA) [115].
6.3. Resultados
Validez
El analisis del criterio de la validez se aborda desde dos puntos de vista:
Realizacion de desviaciones controladas con respecto al patron de movimiento bien
ejecutado. Este experimento se ha realizado bajo la hipotesis de que patrones de
movimiento modificados adrede, deberıan ofrecer peores resultados en los ındices
cinematicos propuestos con respecto al patron bien ejecutado. Peores resultados en
los ındices se corresponden con valores mas bajos en la escala 0-100.
En los patrones de movimiento analizados, se comparan los resultados de los
ındices cinematicos relativos a destreza y habilidad del MS con los resultados
correspondientes al ciclo de la AVD de beber bien ejecutado (Patron 1).
• Patron 1. Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber a
velocidad libre. La Tabla 6.3 muestra los resultados de los ındices cinematicos
expresados como la media y desviacion estandar de las 5 repeticiones realizadas.
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
Tabla 6.3: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1.
124
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
• Patron 2 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber en el
que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y retorno.
En esta modalidad las fases de alcance y retorno se realizan en dos tramos,
desviando el brazo lateralmente hacia la derecha durante el camino hacia el vaso.
La Tabla 6.4 muestra los resultados para este patron de movimiento comparado
con el patron de movimiento bien ejecutado.
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
2 39,52 (12,85) 27,89 (7,52) 38,07 (1,95) 83,84 (10,69) 68,38 (9,03) 61,99 (8,49)
Tabla 6.4: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 2.
Las desviaciones realizadas en la trayectoria que sigue la mano se ven reflejadas
en un peor resultado en todos los ındices cinematicos. El porcentaje del ciclo
de la AVD de beber, en el que la trayectoria queda fuera de la banda de
dispersion considerada aceptable, es mayor y como consecuencia el ındice global
Precision es menor (Figura 6.2(b)). En este patron de movimiento, el ındice
Agilidad (27, 89 ± 7, 52 %) es menor que la puntuacion del ındice Precision
(39, 52± 12, 85 %), al contrario que en el patron 1.
La desviacion en la trayectoria se traduce en la realizacion de una trayectoria
mas larga que la realizada en el patron 1 (Figuras 6.2(a) y 6.2(b)) y ,por tanto,
menos eficiente ofreciendo un resultado peor en el ındice Eficiencia. La diferencia
en la trayectoria del segmento distal (la mano) afecta a la coordinacion entre los
movimientos de las articulaciones del hombro y del codo. Los submovimientos
realizados en la trayectoria producen mas cambios direccionales en la misma y
como consecuencia mas picos en el perfil de velocidad (Figuras 6.3(a) y 6.3(b)).
La curva del perfil de velocidad es mas complicada en la forma por la aparicion
de mas picos, y posee un espectro en frecuencia mas complejo. Esto se traduce
en peores resultados de los ındices Suavidad S1 y S2 en el patron 2 que en el
patron 1.
125
6.3. Resultados
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(a) Trayectoria patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(b) Trayectoria patron 2
Figura 6.2: Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 2.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(a) Perfil velocidad patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(b) Perfil velocidad patron 2
Figura 6.3: Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 2.
• Patron 3 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber en el
que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y retorno.
En este caso las fases de alcance y retorno se realizan con una trayectoria
con repetidas desviaciones en el plano horizontal (plano XZ). En la Tabla 6.5
se muestran los resultados para este patron de movimiento comparado con el
patron de movimiento bien ejecutado.
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
3 62,91 (12,94) 51,29 (14,57) 42,53 (5,50) 59,02 (27,10) 38,50 (3,37) 35,75 (10,95)
Tabla 6.5: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 3.
• Patron 4 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber
en el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y
retorno. En esta modalidad las fases de alcance y retorno se realizan con una
trayectoria con repetidas desviaciones en el plano vertical (plano XY) (Figura
126
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
6.4). En la Tabla 6.6 se muestran los resultados para este patron de movimiento
comparado con el patron de movimiento bien ejecutado.
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
4 66,57 (1,26) 54,88 (10,46) 40,38 (2,71) 92,82 (9,23) 40,46 (4,31) 33,58 (11,97)
Tabla 6.6: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 4.
En los patrones de movimiento 3 y 4 se obtienen resultados similares en los
ındices cinematicos salvo en el ındice Coordinacion. Su valor fue mas elevado
en el patron 4 (92, 82±9, 23) que en el 3 (59, 02±27, 10). En el resto de los ındices
cinematicos se obtuvieron resultados peores que en el patron 1. Las figuras 6.4
y 6.5 muestran la trayectoria y el perfil de velocidad que ha realizado el sujeto
en el patron 4 respecto al patron 1.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(a) Trayectoria patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
(m)
Duración ciclo AVD (%)
(b) Trayectoria patron 4
Figura 6.4: Trayectoria que ha realizado el sujeto en los patrones de movimiento 1 y 4.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(a) Perfil velocidad patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(b) Perfil velocidad patron 4
Figura 6.5: Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 4.
127
6.3. Resultados
• Patron 5 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber en
el que se ha modificado el patron de movimiento en la fase de alcance y retorno.
En este caso las fases de alcance y retorno se realizan con una trayectoria mas
larga describiendo un bucle. La fase de alcance se realiza a mayor velocidad que
de forma habitual. En la Tabla 6.7 se muestran los resultados para este patron
de movimiento comparado con el patron de movimiento bien ejecutado.
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
5 33,34 (5,57) 33,35 (5,34) 44,51 (2,43) 78,22 (7,17) 65,86 (9,39) 99,29 (5,01)
Tabla 6.7: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 5.
La trayectoria mas larga (Figura 6.6(b)) se traduce en un peor resultado
del ındice Eficiencia (44, 51 ± 2, 43). La trayectoria, desviada en exceso con
respecto al patron bien ejecutado, produce peores resultados de todos los ındices
cinematicos en relacion al patron 1. En este caso, los resultados obtenidos para
los ındices Precision y Agilidad son similares, 33, 34 ± 5, 57 y 33, 35 ± 5, 34,
respectivamente. La figura 6.7(b) muestra el perfil de velocidad para este patron
de movimiento.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(a) Trayectoria patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(b) Trayectoria patron 5
Figura 6.6: Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 5.
128
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(a) Perfil velocidad patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Duración ciclo AVD (%)
Vmano
(m/s)
(b) Perfil velocidad patron 5
Figura 6.7: Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 5.
• Patron 6 . Consiste en la ejecucion de un ciclo completo de la AVD de beber
solicitandole al sujeto que realice la actividad a velocidad muy lenta. En la Tabla
6.8, se muestran los resultados para este patron de movimiento comparado con
el patron de movimiento bien ejecutado. La trayectoria es muy parecida a la
del patron 1 y a la media del patron de referencia (Figura 6.8).
Patron Indices cinematicos
mov Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad S1 Suavidad S2
1 87,20 (8,60) 91,74 (9,41) 110,68 (5,11) 97,20 (10,59) 97,43 (7,11) 90,79 (11,97)
6 92,23 (6,36) 82,30 (10,31) 90,56 (9,20) 93,10 (17,64) 22,17 (7,57) 64,42 (22,60)
Tabla 6.8: Analisis de la validez de los ındices. Resultados de los ındices cinematicos para los patrones
de movimiento 1 y 6.
En este caso los ındices tienen valores elevados salvo el ındice Suavidad
(22, 17 ± 7, 57) que se ve tambien afectado por la velocidad de realizacion de
la tarea. El hecho de realizar la tarea mas despacio produce segmentacion del
movimiento apareciendo mas picos en el perfil de velocidad (Figura 6.8). En
este patron de movimiento el resultado del ındice Precision ha sido superior
que en el patron 1 y el ındice Precision ha sido mayor (92, 23 ± 6, 36) que el
ındice Agilidad (82, 30± 10, 31), al contrario que en el patron de movimiento 1.
129
6.3. Resultados
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7Trayectoria de la mano
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(a) Trayectoria patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100−0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7TRAYECTORIA DE LA MANO
Duración ciclo AVD (%)
(m)
(b) Trayectoria patron 6
Figura 6.8: Trayectoria de los patrones de movimiento 1 y 6.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Vmano
(m/s)
Duración ciclo AVD (%)
(a) Perfil velocidad patron 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5Magnitud en velocidad de la mano durante la AVD completa (m/s)
Duración ciclo AVD (%)
Vmano
(m/s)
(b) Perfil velocidad patron 6
Figura 6.9: Perfil de velocidad de los patrones de movimiento 1 y 6.
El segundo metodo para evaluar el criterio de la validez consiste en analizar la corre-
lacion entre los ındices cinematicos y la evaluacion realizada al paciente mediante una
serie de escalas clınicas (Indice Motor, Indice de Barthel, FIM, SCIM, Jebsen-Taylor
Hand Function y Nine-Hole Peg Test). La correlacion se ha analizado mediante el
coeficiente de correlacion de Pearson. Los coeficientes de correlacion > 0, 70 se con-
sideran elevados; 0,60-0,70 buenos; 0,50-0,60 moderados; 0,40-0,50 pobre y < 0, 40
correlacion debil o no asociacion [116].
En la Tabla 6.9 se muestran los coeficientes de correlacion entre los ındices cinemati-
cos propuestos y las evaluaciones clınicas correspondientes al Indice Motor y el Indice
de Barthel (puntuacion total de la escala, ıtem de alimentacion y total de autocuida-
do). No se han encontrado correlaciones importantes en estos ıtems con los ındices
cinematicos salvo entre el ındice Eficiencia y la puntuacion total del Indice de Bart-
hel donde la correlacion es buena (r=0,68 (p < 0, 05)). Este resultado coincide entre
este ındice con las escalas FIM y FIM cuidado personal (Tabla 6.10).
En cuanto a la escala FIM, se obtuvo buena correlacion entre el ındice Agilidad con
el ıtem de cuidado de la apariencia (r=0,67). Una correlacion similar se ha obtenido
130
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Indice Indice Motor Indice Barthel
Total Alimentacion Cuidado
Precision (P) 0,59 0,44 0,39 0,46
Agilidad (A) 0,64 0,51 0,48 0,56
Eficiencia (E) -0,03 0,68∗ 0,14 0,64
Coordinacion (C) 0,18 -0,05 -0,23 0,10
Suavidad (num.picos) S1 0,34 0,42 0,54 0,58
Suavidad (Fourier) S2 0,56 0,53 0,57 0,57
Amplitud articular (Aart) -0,46 -0,12 -0,24 -0,19
Amplitud hombro (Aarth) -0,03 0,60 0,19 0,59
Amplitud codo (Aartc) -0,17 -0,31 -0,02 -0,37
Amplitud muneca (Aartm) -0,24 0,02 -0,38 -0,04
Amplitud alcance (Aalc) 0,28 0,14 0,44 0,20
Tabla 6.9: Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y las escalas clınicas Indice Motor e Indice de Barthel. Se incluyen los ıtems del Indice de
Barthel en cuanto a alimentacion y autocuidado. ∗ denota p < 0, 05.
para la Suavidad S2 con el ıtem de alimentacion y vestido de la parte superior. To-
das estas correlaciones son significativas con p < 0, 05 (Tabla 6.10). Por otro lado,
se han obtenido correlaciones elevadas entre el ındice Suavidad S1 con el ıtem de
alimentacion y entre la Suavidad S2 con el ıtem de cuidado de la apariencia con
p < 0, 05.
Indice FIM
Total Alimentacion Apariencia Aseo Vestido Cuidados
Precision (P) 0,41 0,47 0,56 0,29 0,49 0,47
Agilidad (A) 0,47 0,59 0,67∗ 0,31 0,62 0,57
Eficiencia (E) 0,68∗ 0,32 0,50 0,64 0,64 0,68∗Coordinacion (C) -0,01 -0,01 0,09 0,01 0,25 0,10
Suavidad S1 0,34 0,70∗ 0,51 0,08 0,66 0,48
Suavidad (Fourier) S2 0,48 0,66∗ 0,76∗ 0,25 0,65∗ 0,58
Ampl. Articular (Aart) -0,04 -0,34 -0,23 0,08 -0,26 -0,13
Ampl. Hombro (Aarth) 0,65∗ 0,26 0,29 0,66 0,54 0,60
Ampl. Codo (Aartc) -0,33 -0,19 -0,25 -0,32 -0,39 -0,37
Ampl. Muneca (Aartm) 0,15 -0,38 -0,08 0,34 -0,06 0,08
Ampl. Alcance (Aalc) 0,16 0,37 0,49 -0,02 0,24 0,24
Tabla 6.10: Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica FIM (Functional Independence Measure). Se incluyen los ıtems de la escala
relativos a alimentacion, cuidado de la apariencia, aseo y vestido de la parte superior, y el total relativo al
cuidado personal. ∗ denota significacion estadıstica (p < 0, 05).
Las correlaciones de los ındices cinematicos con la escala SCIM han sido mas
131
6.3. Resultados
elevadas y frecuentes (Tabla 6.11). El ıtem del vestido de la escala FIM solo
mostro correlacion con el ındice Suavidad S2, mientras que el mismo ıtem de la
escala SCIM mostro correlacion moderada con Agilidad y Suavidad S1 y elevada
con Eficiencia y Suavidad S2. La correlacion entre el ındice Eficiencia y las escalas
FIM y SCIM fue moderada y elevada, respectivamente. La correlacion entre el ıtem
acicalarse de SCIM fue moderada con el ındice Suavidad (r=0,67) y elevada para los
ındices Agilidad (r=0,77 (p < 0, 05)) y Suavidad S2 (r=0,83 (p < 0, 01)).
Indice SCIM
Total Alimentacion Bano Vestido Acicalarse Cuidados
Precision (P) 0,48 0,48 0,48 0,57 0,66 0,53
Agilidad (A) 0,53 0,59 0,47 0,68∗ 0,77∗ 0,63
Eficiencia (E) 0,71∗ 0,42 0,51 0,71∗ 0,55 0,71∗Coordinacion (C) 0,05 0,00 -0,10 0,28 0,12 0,12
Suavidad S1 0,33 0,66∗ 0,01 0,69∗ 0,67∗ 0,53
Suavidad (Fourier) S2 0,54 0,66 0,44 0,71∗ 0,83∗∗ 0,64
Ampl. Articular (Aart) -0,11 -0,30 -0,11 -0,36 -0,40 -0,22
Ampl. Hombro (Aarth) 0,52 0,36 0,36 0,48 0,26 0,57
Ampl. Codo (Aartc) -0,37 -0,23 -0,22 -0,47 -0,32 -0,40
Ampl. Muneca (Aartm) 0,11 -0,29 0,14 -0,13 -0,27 -0,00
Ampl. Alcance (Aalc) 0,15 0,34 0,04 0,16 0,39 0,19
Tabla 6.11: Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica SCIM (Spinal Cord Independence Measure). Se incluyen los ıtems de la
escala relativos a alimentacion, bano y vestido de la parte superior, acicalarse y el total relativo al cuidado
personal. ∗ y ∗∗ denotan significacion estadıstica p < 0, 05 y p < 0, 01, respectivamente.
La Figura 6.10 muestra el analisis de regresion entre ıtems de la escala SCIM con los
ındices Agilidad, Eficiencia y Suavidad S1 y S2. En las figuras a) y b) se observa que
el nivel de independencia con adaptacion (puntuacion 3) en el ıtem acicalarse de la
escala SCIM, se alcanza para valores > 65 % en Agilidad y para valores ≥ 60 % en
Suavidad S2. Las figuras c) y d) muestran el analisis de regresion entre el ıtem del
vestido de la parte superior de la escala SCIM con los ındices Eficiencia y Suavidad
S1. Se puede comprobar como resultados muy variados e incluso elevados en el ındice
Eficiencia se han correspondido con un 0 (dependencia total) en el ıtem del vestido.
Lo mismo se aprecia con el ındice Suavidad para el que algunos valores entre 15 y
60 % se corresponden con un 0 en este ıtem.
132
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
(a) Item acicalarse - Agilidad
(b) Item acicalarse - Suavidad S2
(c) Item vestido - Eficiencia
(d) Item vestido - Suavidad S1
Figura 6.10: Analisis de regresion entre la escala SCIM (ıtems acicalarse y vestido parte superior) con
los ındices cinematicos Suavidad S1 y S2, Agilidad y Eficiencia.
Las tablas 6.12 y 6.13 muestran los resultados de las correlaciones de los ındices ci-
nematicos con las tareas de las escalas Jebsen-Taylor Hand Function y Nine-Hole. De
los ındices relacionados con la destreza y la habilidad del MS, solamente los ındices
Precision y Agilidad mostraron correlacion moderada (r=-0,68) y elevada (r=-0,73),
respectivamente, con la escala Nine-Hole. Estas correlaciones son negativas porque
una puntuacion mayor en el ındice cinematico se corresponde con menos tiempo
requerido para completar la actividad propuesta por la escala Nine-Hole. Las corre-
laciones tambien son negativas con la escala Jebsen Taylor Hand Function. No se
han encontrado correlaciones significativas entre los ındices cinematicos que valoran
destreza con la escala Jebsen-Taylor.
En cuanto a los ındices relacionados con la amplitud del movimiento, las correlacio-
nes normalmente son positivas con las escalas Jebsen-Taylor y Nine-Hole, indicando
que mayor puntuacion en el ındice corresponde a mayor tiempo requerido para com-
pletar las tareas que solicitan las escalas. La correlacion es elevada entre el ındice
133
6.3. Resultados
Amplitud Articular y la Amplitud del Hombro con algunas actividades del Jebsen-
Taylor.
Indice Jebsen-Taylor
Escritura Tarjetas Objetos pequenos Comer
Precision (P) -0,21 -0,40 -0,68 -0,65
Agilidad (A) -0,22 -0,37 -0,62 -0,60
Eficiencia (E) 0,58 -0,14 -0,72 -0,41
Coordinacion (C) -0,35 -0,50 -0,60 -0,61
Suavidad S1 0,07 -0,40 -0,56 -0,37
Suavidad S2 -0,18 -0,38 -0,49 -0,40
Amp. Articular (Aart) 0,45 0,70 0,78∗ 0,80∗Ampl.Hombro (Aarth) 0,43 0,82∗ 0,44 0,34
Ampl.Codo (Aartc) -0,50 0,39 0,91∗∗ 0,70
Ampl.Muneca (Aartm) 0,11 0,62 0,49 0,42
Ampl.Alcance (Aalc) -0,44 0,18 0,43 0,59
Tabla 6.12: Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y la escala clınica Jebsen Taylor Hand Function en los ıtems de la escala relativos a las tareas
de escritura, pasar tarjetas, coger objetos pequenos y simular comer. ∗ denota p < 0, 05.
Las Figuras 6.11(a) y 6.11(b) muestran el analisis de regresion entre tareas de la
escala Jebsen-Taylor con los ındices Amplitud Articular Hombro y Codo, respecti-
vamente. Tiempos de ejecucion menores en la tarea de coger objetos pequenos se
corresponden con una menor Amplitud Articular del Codo, mientras que valores
atıpicos en la Amplitud del codo se corresponde con un tiempo excesivo para com-
pletar la tarea del Jebsen.
(a) Jebsen Taylor- Amplitud Articular Hombro
(b) Jebsen Taylor- Amplitud Articular Codo
Figura 6.11: Analisis de regresion. Escala Jebsen-Taylor con Amplitud Articular del hombro y codo.
La Figura 6.12 muestra los valores mas elevados de los ındices a) Agilidad y b)
Precision se corresponden con tiempos menores de ejecucion de la escala.
134
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Indice Jebsen-Taylor Nine-Hole
Fichas Objetos ligeros Objetos pesados
Precision (P) -0,64 -0,20 -0,17 -0,68∗Agilidad (A) -0,63 -0,15 -0,21 -0,73∗Eficiencia (E) -0,59 0,17 0,20 -0,19
Coordinacion (C) -0,64 -0,27 -0,45 0,19
Suavidad S1 -0,65 -0,25 -0,34 -0,47
Suavidad S2 -0,62 -0,18 -0,32 -0,76
Amp. Articular (Aart) 0,83∗∗ 0,60 0,59 0,41
Ampl.Hombro (Aarth) 0,48 0,84∗∗ 0,77∗ 0,07
Ampl.Codo (Aartc) 0,73 0,13 0,09 0,10
Ampl.Muneca (Aartm) 0,58 0,65∗ 0,47 0,47
Ampl.Alcance (Aalc) 0,21 0,17 -0,37 -0,44
Tabla 6.13: Analisis de la validez de los ındices cinematicos. Correlacion entre los ındices cinematicos
propuestos y las escalas clınicas Jebsen Taylor Hand Function en los ıtems de la escala relativos a mover
fichas, coger objetos ligeros y objetos pesados, y la escala Nine-Hole Peg Test. ∗ y ∗∗ denotan significacion
estadıstica p < 0, 05 y p < 0, 01.
(a) Nine-Hole - Agilidad
(b) Nine-Hole - Precision
Figura 6.12: Analisis de regresion de los ındices Precision y Agilidad con la escala Nine-Hole.
Reproducibilidad de las medidas
La reproducibilidad de las medidas se ha analizado con el coeficiente de correlacion
intraclase (ICC). En la tabla 6.14 se muestran los valores de este ındice de correlacion.
Los valores en el rango 0,51-0,70 se consideran moderados; buenos en el rango 0,71-0,90 y
muy buenos si son > 0, 90 [118].
Los valores obtenidos en el ICC para los ındices cinematicos son buenos e incluso
muy elevados para los ındices Precision, Agilidad, Eficiencia, Suavidad S1 y S2, Amplitud
Articular del codo y muneca, y Amplitud de Alcance. Para estos ındices los valores oscilan
entre 0,939 y 0,985. A partir del ICC, se ha obtenido el error estandar en la medida (SEM)
siendo los valores mas elevados los de los ındices Amplitud Articular y Amplitud de la
135
6.3. Resultados
Indice ( %) ICC (0-1) SEM ( %) MDC ( %)
(n=9) (n=9) (n=9)
Precision (P) 0,958 3,79 ≈ 10
Agilidad (A) 0,964 2,89 ≈ 8
Eficiencia (E) 0,951 5,51 ≈ 15
Coordinacion (C) 0,815 6,56 ≈ 18
Suavidad S1 0,985 2,25 ≈ 6
Suavidad S2 0,930 7,57 ≈ 21
Amp. Articular (Aart) 0,877 12,39 ≈ 34
Ampl.Hombro (Aarth) 0,803 7,85 ≈22
Ampl.Codo (Aartc) 0,939 7,94 ≈ 22
Ampl.Muneca (Aartm) 0,939 50,93 ≈ 140
Ampl.Alcance (Aalc) 0,954 4,00 ≈11
Tabla 6.14: Analisis de la reproducibilidad. Coeficientes de correlacion intraclase (ICC), error estandar
de la medida (SEM) y mınimo cambio detectable (MDC).
muneca. Por ultimo, se ha obtenido en cada ındice cinematico el mınimo cambio detectable
(MDC). Consiste en la mınima cantidad de cambio que se tiene que producir en un ındice
para que pueda atribuirse el cambio al sujeto. Los resultados oscilan entre el 6 % para el
ındice Suavidad y 140 % para el ındice Amplitud de Muneca.
Sensibilidad al cambio
El analisis de la sensibilidad al cambio se han comparado los resultados de los ındices
en las evaluaciones pre y post y, por otro lado, los resultados de las escalas clınicas en las
evaluaciones pre y post, realizadas a los 9 pacientes con LM cervical incompleta motora
que han participado en el estudio.
Se ha realizado un analisis con el objetivo de detectar las diferencias significativas en
los resultados de los ındices cinematicos entre las evaluaciones pre y post. Los resultados
de este analisis se muestran en la tabla 6.15.
Los ındices cinematicos Eficiencia y Suavidad S1 y S2 son sensibles al cambio entre las
evaluaciones pre y post (p < 0, 05 en los tres casos). No obstante, es posible que existan
diferencias entre las evaluaciones pre y post y que no se hayan detectado debido a la hete-
rogeneidad de la muestra analizada. En base a este supuesto, se ha optado por presentar
los resultados de cada paciente en ambas evaluaciones (Tablas 6.16 y 6.17) y analizar el %
de la muestra en que cada ındice cinematico ha sido sensible al cambio.
Segun el analisis de la reproducibilidad de las medidas, se necesita un cambio de un 8 %
en el ındice Precision, para poder afirmar que un cambio en este ındice se debe realmente
a un cambio en el sujeto con independencia de la direccion en la que se produzca el cambio
(Tabla 6.14). Tomando este dato como referencia, a partir de la Tabla 6.15 se deduce que
el ındice Precision es sensible al cambio en un 55,56 % de los casos. Este dato corresponde
a 5 de los 9 pacientes que han participado en el estudio. Procediendo de igual forma para
136
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Indice PRE POST
(n=9) (n=9)
Precision (P) 73,19 (63,51) 55,41 (51,25)
Agilidad (A) 63,39 (55,80) 52,78 (54,61)
Eficiencia (E) 98,55 (23,93)a 116,46 (12,28)a
Coordinacion (C) 82,43 (17,11) 91,37 (13,08)
Suavidad S1 35,97 (30,54)a 47,74 (42,08)a
Suavidad S2 50,13 (44,01)a 65,06 (41,29)a
Ampl. Articular (Aart) 110,91(22,90) 108,89 (31,26)
Ampl. Hombro (Aarth) 72,13 (25,59) 67,43 (36,63)
Ampl. Codo (Aartc) 138,72 (239,82) 138,67 (130,87)
Ampl. Muneca (Aartm) 263,81 (302,68) 171,56 (181,45)
Ampl. Alcance (Aalc) 77,57 (23,88) 80,46 (21,07)
Tabla 6.15: Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la mediana y el rango intercuartil de los
resultados de los 9 pacientes que han participado en el estudio. La letra a denota significacion estadıstica
p < 0, 05.
P Precision Agilidad Eficiencia Coordinacion Suavidad (S1) Suavidad (S2)
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 85,39 44,18 69,64 34,22 72,92 115,90 80,58 90,79 24,99 23,95 24,16 46,10
2 23,86 52,45 26,62 41,17 66,86 97,77 70,34 66,58 13,62 26,04 25,20 42,75
3 23,97 26,75 18,51 23,29 96,85 121,37 72,23 91,37 21,39 25,12 26,20 32,31
4 102,81 100,39 105,02 104,62 109,99 116,46 98,50 95,81 98,96 104,98 94,40 91,75
5 73,19 96,48 63,39 90,05 102,32 119,74 85,43 98,22 46,42 47,74 53,24 45,36
6 64,55 60,53 56,10 56,52 101,85 114,87 82,43 97,80 58,94 70,14 50,13 76,60
7 82,97 50,19 78,71 47,64 127,05 121,61 87,04 83,90 48,52 60,78 59,22 78,94
8 103,10 104,73 92,22 94,55 98,55 101,68 79,10 83,58 35,97 65,17 78,15 93,63
9 37,20 55,41 32,71 52,78 91,53 117,85 112,96 93,17 26,86 45,87 13,84 65,06
Tabla 6.16: Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos que valoran la destreza y la habilidad
del MS en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por
la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). Abreviaturas: P
(Paciente). En negrita se resaltan los casos en los que los ındices cinematicos han sido sensibles al cambio.
los demas ındices, a partir de las Tablas 6.14 y 6.16, se extrae que el ındice Suavidad S1ha sido sensible al cambio en un 66,67 % de los pacientes; seguido de los ındices Precision,
Agilidad y Eficiencia que han sido sensibles al cambio en 55,56 % de los casos; el ındice
Suavidad S2 ha detectado cambio en el 33,3 % de los participantes y, por ultimo, el ındice
Coordinacion en un 22,22 % de los participantes.
Este procedimiento se aplica a los ındices relacionados con la amplitud del movimiento.
El ındice Amplitud Articular global ha sido sensible al cambio en uno de los pacientes,
concretamente el 5 (Tabla 6.17). Los ındices Amplitud Articular del hombro y Amplitud
137
6.3. Resultados
P Aart Aarth Aartc Aartm AalcPre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 110,91 108,89 73,81 57,65 107,67 95,97 325,96 551,69 77,02 72,74
2 154,26 122,99 87,36 67,43 318,34 231,98 512,63 229,43 110,95 98,57
3 121,78 118,90 72,13 31,94 452,03 368,81 263,81 364,75 48,83 53,87
4 84,74 95,89 71,73 78,6 86,59 173,47 85,54 171,56 88,21 95,44
5 99,06 142,08 80,00 73,14 187,71 133,49 185,65 132,02 45,59 80,73
6 108,19 91,06 53,28 64,37 138,72 86,42 137,20 85,47 82,17 77,49
7 120,17 120,06 104,68 103,51 72,22 138,67 450,67 137,15 73,80 69,88
8 98,64 82,13 62,90 93,27 221,86 100,38 219,40 99,27 81,88 89,33
9 121,72 89,47 48,38 40,96 128,86 226,11 477,54 223,62 77,57 80,46
Tabla 6.17: Comparacion de los resultados de los ındices cinematicos relacionados con la amplitud del
movimiento en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por
la media de las 5 repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). Abreviaturas: P
(Paciente). En negrita se resaltan los casos en los que los ındices han sido sensibles al cambio.
Alcance han sido sensibles al cambio en el 22,22 % de los casos, siendo el cambio en sentido
decreciente en un 50 % de los casos detectados. La Amplitud Articular del codo y de la
muneca ha sido sensible al cambio en el 88,89 y el 44,44 %, respectivamente. El cambio se
produce en sentido decreciente en un 62,5 y un 75 % de los casos detectados, respectiva-
mente.
El procedimiento para analizar la sensibilidad al cambio de los ındices cinematicos se
ha repetido para las escalas clınicas en las evaluaciones pre y post realizadas al paciente.
En las tablas 6.18 y 6.19 se muestran los resultados de las diferencias significativas
encontradas entre las evaluaciones pre y post en las escalas clınicas analizadas en el
grupo total de pacientes analizados. Este analisis ha detectado diferencias entre ambas
evaluaciones en las escalas Indice Motor, Indice de Barthel, SCIM y el ıtem relativo al
cuidado personal, FIM y el ıtem de autocuidado (p < 0, 05). Tambien se ha detectado
significacion en la escala Jebsen-Taylor en la tarea de escritura (p < 0, 05).
138
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Escalas clınicas Pre Post
(n=9) (n=9)
Indice Motor (IM) 16,50 (7,0)a 20,50 (8,0)a
Indice Barthel (IB) 35,00 (44,00)a 55,00 (40,00)a
Alimentacion 5,00 (8,00) 7,50 (9,00)
Lavado 0,00 (4,00) 0,00 (4,00)
Vestido 2,50 (9,00) 7,50 (9,00)
Aseo 2,50 (5,00) 5,00 (4,00)
Autocuidado 12,50 (23,00) 22,50 (20,00)
SCIM 38,00 (32,00)a 52,50 (29,00)a
Alimentacion 1,50 (3,00) 2,50 (3,00)
Bano (sup) 0,50 (1,00) 0,00 (2,00)
Vestido (sup) 2,50 (4,00) 4,00 (3,00)
Acicalarse 3,00 (3,00) 3,00 (2,00)
Cuidado personal 8,50 (3,00)a 13,50 (15,00)a
FIM 73,00 (45,00)b 89,00 (44,00)b
Alimentacion 3,50 (5,00) 5,50 (4,00)
Apariencia 7,00 (4,00) 7,00 (5,00)
Aseo 1,50 (4,00) 1,00 (5,00)
Vestido 4,50 (6,00) 7,00 (5,00)
Bano 1,00 (4,00) 2,50 (5,00)
Autocuidado 20,00 (24,50)a 29,50 (24,25)a
Tabla 6.18: Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Indice Motor, Indice de Barthel, SCIM
y FIM en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la
mediana y el rango intercuartil. La letra a denota significacion estadıstica p < 0, 05.
Escalas clınicas Pre Post
(n=9) (n=9)
Jebsen Taylor Hand Function(JTHF)
Escritura 36,76 (47,53)a 27,28 (5,57)a
Pasar tarjetas 6,50 (15,47) 6,94 (5,57)
Objetos pequenos 14,89 (26,93) 15,78 (15,19)
Simular comer 14,93 (21,37) 11,31 (6,62)
Apilar fichas 11,48 (30,39) 8,07 (13,22)
Objetos ligeros 6,50 (31,19) 5,68 (28,26)
Objetos pesados 5,59 (24,15) 5,01 (29,40)
Nine-Hole Peg Test 67,48 (104,05) 42,38 (34,33)
Tabla 6.19: Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Jebsen-Taylor Hand Function y Nine-
Hole Peg Test en las evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados
por la mediana y el rango intercuartil. La letra a denota significacion estadıstica p < 0, 05.
En este estudio la muestra analizada es muy heterogenea en cuanto a las caracterısticas
funcionales del MS. Debido a esto es posible que el analisis de global de los 9 pacientes
139
6.3. Resultados
no resulte el mas adecuado para detectar posibles diferencias entre ambas evaluaciones
clınicas. Igual que para los ındices cinematicos, se ha optado por presentar los datos indi-
viduales en las escalas clınicas.
En la tabla 6.20 se muestran los resultados del Indice Motor y el Indice de Barthel
en cada paciente del estudio. El ındice Motor es sensible al cambio fundamentalmente en
el 33,33 % de los casos (pacientes 4, 8 y 9). Los resultados del ındice de Barthel se han
mostrado para el total de la escala (0-100) puntos, el ıtem relacionado con la alimentacion
y el vestido que se pueden puntuar entre 0 (dependencia total en esa tarea), 5 (necesita
alguna ayuda) o 10 (independencia total). Tambien se muestra la puntuacion total de los
ıtems relacionados con el autocuidado. La puntuacion global de la escala tiene varias cla-
sificaciones: < 20 significa dependencia total; 20-35 dependencia grave; 40-55 dependencia
moderada; ≥ 60 dependencia leve y 100 independencia total. Los ıtems de alimentacion y
vestido son sensibles al cambio en un 33,33 % de los casos y el total de autocuidado y el
total de Barthel es sensible en un 44,44 % de los participantes entre las evaluaciones pre y
post.
P Indice Motor Indice Barthel
Total Alimentacion Vestido Autocuidado
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 16 17 20 15 5 0 0 0 5 0
2 14 13 20 25 5 5 0 0 5 5
3 13 14 25 25 5 5 0 0 5 5
4 20 22 40 60 10 10 5 10 20 25
5 13 13 10 25 0 5 0 5 0 10
6 10 10 25 30 5 5 0 0 5 5
7 13 14 65 65 5 5 10 10 25 25
8 19 24 30 50 5 10 0 5 5 20
9 14 19 10 15 0 0 0 0 0 0
Tabla 6.20: Comparacion de los resultados de las escalas clınicas Indice Motor e Indice de Barthel en las
evaluaciones PRE y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5
repeticiones del movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). En negrita se resaltan los casos en que
las escalas han sido sensibles al cambio.
En la escala FIM (Functional Independence Measure) cada ıtem se puntua entre 1 y
7: las puntuaciones 1 y 2 corresponden a dependencia completa; de 3 a 5 dependencia
modificada; y 6,7 independencia. La escala FIM es sensible en el 33,33 % de los casos. La
tabla 6.21 muestra los resultados de esta escala para cada paciente en cada evaluacion. El
ıtem mas sensible ha sido el relacionado con la alimentacion. En este ıtem se ha detectado
cambio en el 55,56 % de los pacientes, sensibilidad mayor que la escala global.
En la tabla 6.22 se muestran los resultados de la escala SCIM, especıfica para valora-
cion de la LM, y los ıtems en los que interviene el MS (alimentacion, bano, vestido parte
superior, acicalarse) y el total relativo al cuidado de la apariencia. Cada ıtem se puntua
140
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
P Functional Independence Measure (FIM)
Total Alimentacion Apariencia Aseo Vestido Bano Cuidado
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 58 59 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 8 7
2 63 65 3 6 4 1 1 3 2 2 1 1 12 14
3 59 60 3 4 1 1 1 1 1 1 1 1 8 9
4 75 95 7 7 7 7 1 1 7 7 1 4 24 33
5 54 57 1 3 1 2 1 1 1 2 1 1 6 10
6 65 66 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 11 11
7 112 114 4 4 7 7 6 7 7 7 6 6 37 38
8 71 83 3 7 7 7 2 1 2 7 1 1 16 26
9 53 59 1 3 2 1 1 1 1 1 1 1 7 8
Tabla 6.21: Comparacion de los resultados de la escala clınica FIM en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del movimiento
realizadas en cada sesion (Pre y Post). En negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles
al cambio.
desde 0 (requiere asistencia total) hasta 3 (independiente con alguna adaptacion) o 4 (in-
dependiente). La escala global es sensible en el 55,56 % frente al 33,33 % de la escala FIM
(Tabla 6.21). En cuanto a los ıtems individuales de la escala SCIM, el ıtem total relativo al
cuidado es sensible en un 55,56 %; los ıtems de alimentacion, bano y vestido son sensibles
en un 33,33 % y acicalarse en un 11,11 %.
P Spinal Cord Independence Measure (SCIM)
Total Alimentacion Bano Vestido Acicalarse Cuidado
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 21 19 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1
2 25 26 1 1 0 1 0 0 1 1 2 3
3 22 30 1 1 0 0 0 1 0 0 1 2
4 35 58 3 3 0 0 4 4 3 3 11 14
5 21 27 0 1 0 0 0 1 0 1 0 3
6 29 31 1 2 0 0 0 0 1 1 2 3
7 63 66 2 2 1 3 4 4 3 3 17 19
8 41 47 1 3 1 0 1 4 3 3 6 13
9 23 31 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabla 6.22: Comparacion de los resultados de la escala clınica SCIM en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del movimiento
realizadas en cada sesion (Pre y Post) para cada uno de los participantes en el estudio. En negrita se
resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles al cambio.
141
6.3. Resultados
Por ultimo, las escalas Jebsen-Taylor y Nine-Hole valoran la funcion del MS en cuanto
a la destreza en la realizacion de determinadas tareas valorando el tiempo (s) requerido
para realizarlas (Tablas 6.23 y 6.24). Las tareas de la escala Jebsen correspondientes a la
escritura, coger objetos pequenos y simular comer son sensibles en un 44,44 % de los casos.
La actividad de pasar fichas y la escala Nine-Hole han sido sensibles en un 55,56 % de los
participantes.
P Jebsen-Taylor Jebsen-Taylor Jebsen-Taylor Jebsen-Taylor
Escritura Tarjetas Objetos Comer
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 - - 16,1 19,6 - - 28,9 71,1
2 - - 24,5 51,3 250,6 110,7 85,9 22
3 - - - 10,8 - 62,6 - -
4 37,03 30,06 6,13 7,44 10,03 12,13 14,21 10,93
5 43,28 13,91 18,15 95,72 62,53 21,35 19,97 18,51
6 88,34 76,6 10,32 9,97 32,59 27,75 55,59 41,16
7 87,88 57,22 24,53 11,5 41,63 27,19 39,68 16,91
8 24,68 19,59 4,16 4,41 8,96 9,37 11,4 8,34
9 36,5 24,5 6,88 6,44 19,75 19,43 15,65 11,69
Tabla 6.23: Comparacion de los resultados de la escala clınica Jebsen Taylor Hand Function (actividades
escritura, pasar tarjetas, coger objetos pequenos y simular comer) en las evaluaciones PRE y POST
espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del movimiento
realizadas en cada sesion (Pre y Post). En negrita se resaltan los casos en que las escalas han sido sensibles
al cambio.
P Jebsen-Taylor Jebsen-Taylor Jebsen-Taylor Nine-Hole
Fichas Latas Ligeras latas Pesadas Nine-Hole
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
1 62,20 85,20 14,20 15,40 25,30 - - 165,80
2 101,70 63,30 29,00 13,50 - 11,00 108,20 234,90
3 72,10 15,70 14,00 8,60 25,30 - - -
4 7,00 7,50 5,16 5,21 5,00 4,13 35,34 26,91
5 20,34 22,16 10,16 16,97 14,56 16,25 159,65 121,78
6 19,71 14,47 8,85 8,60 11,81 8,00 - -
7 42,66 22,06 44,63 41,69 36,66 43,28 99,62 57,85
8 5,13 4,82 3,94 4,32 4,85 4,94 25,84 24,97
9 15,97 8,65 7,85 6,15 6,19 5,09 143,15 60,43
Tabla 6.24: Comparacion de los resultados de las escalas Jebsen Taylor Hand Function (actividades coger
fichas, mover objetos grandes ligeros y grandes pesados) y Nine-Hole Peg Test en las evaluaciones PRE
y POST espaciadas 6 semanas. Los resultados vienen expresados por la media de las 5 repeticiones del
movimiento realizadas en cada sesion (Pre y Post). En negrita se resaltan los casos en que las escalas han
sido sensibles al cambio.
142
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Las Figura 6.13(a) y 6.13(b) muestra los diagramas de caja de las actividades del test
Jebsen-Taylor y Nine-Hole en las evaluaciones pre y post. En general, la amplitud de los
diagramas de caja es mas pequena en la evaluacion post debido a que los pacientes han
necesitado menos tiempo para completar las actividades y la dispersion es menor que en
la evaluacion pre.
(a) Evaluacion Pre
(b) Evaluacion Post
Figura 6.13: Diagrama de caja con los resultados de la escala Jebsen Taylor en la evaluacion clınica Pre
y Post
143
6.4. Discusion
6.4. Discusion
Los hallazgos encontrados en los estudios mostrados en este capıtulo permiten afirmar
que los ındices cinematicos parecen utiles para evaluar y cuantificar la funcion del MS.
En este capıtulo, se ha analizado la capacidad de los ındices cinematicos propuestos
como herramientas de evaluacion con idea de que puedan llegar a aplicarse en el entorno
clınico, como complemento a las evaluaciones clınicas. Para que un instrumento de medida
sea util con propositos de evaluacion, ha de cumplir las propiedades de ser valido, repro-
ducible y sensible al cambio. Estos tres aspectos se han analizado en esta investigacion.
Como resultado, se han detectado indicios que permiten afirmar que los ındices cinemati-
cos pueden llegar a ser utiles como instrumentos de evaluacion y valoracion de la destreza
y la habilidad del MS.
El primer aspecto analizado ha sido la validez de los ındices cinematicos. El analisis se
ha abordado desde dos perspectivas. La primera ha sido realizar desviaciones adrede en
las fases de alcance y retorno de la AVD entorno al patron de movimiento bien ejecutado.
Para ello se ha pedido participacion a una persona con LM cervical usuario habitual de
silla de ruedas pero sin afectacion del MS. Se ha confirmado la hipotesis de partida. Se han
observado peores resultados en practicamente todos los ındices. Se pensaba que los ındices
cinematicos Precision y Agilidad podıan ser redundantes por calcularse la Agilidad a partir
de la Precision. Sin embargo, al hacer este analisis de la validez, se han analizado patrones
de movimiento en los que la Agilidad ha sido menor que la Precision (patrones 2, 3, 4 y
6); otros patrones en los que la Agilidad del movimiento ha sido mayor que la Precision
(patron 1) y otro en que han sido practicamente similares (patron 5). Estos resultados
sugieren que ambos ındices son necesarios para informar acerca del desempeno motor del
sujeto durante la AVD de beber. Concretamente, en el patron 6 se le ha pedido a la per-
sona que realice el movimiento siguiendo el patron bien ejecutado pero a velocidad muy
lenta. En los resultados se ha observado un incremento en el ındice Precision acompanado
de un decremento en Agilidad con respecto al patron 1, al disminuir la velocidad dando
idea del compromiso entre velocidad y precision que requiere la ejecucion de una tarea [50].
El otro aspecto de la validez, se ha analizado introduciendo instrumentos de medida
externos, usados habitualmente en el entorno clınico. Estos instrumentos son validos para
su uso porque previamente han sido validados y estandarizados en muestras muy grandes
de pacientes. En este caso la validez se estudia mediante el analisis de regresion que analiza
la correlacion de los ındices cinematicos con las escalas clınicas Indice Motor, Indice de
Barthel, FIM, SCIM, Jebsen-Taylor y Nine-Hole. Algunas de ellas han mostrado correla-
cion elevada y significativa, visible en el diagrama de dispersion lineal. Se tiene evidencia
de estudios que han analizado la correlacion entre medidas cinematicas y clınicas. Colom-
bo analizo la correlacion entre 7 medidas cinematicas con las escalas clınicas Fugl-Meyer
Assessment y Motor Power Score, entre otras [45]. Solo 5 medidas cinematicas mostraron
correlacion significativa con las escalas clınicas. Sin embargo, las correlaciones encontradas
fueron debiles o moderadas entre (r=0,36 y 0,58) [45]. Chang realizo un estudio en el que
analizo el movimiento de alcance en personas con ACV, utilizando un sistema de fotogra-
144
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
metrıa, para calcular una serie de variables cinematicas a partir de los datos medidos [119].
Como en el estudio realizado por Colombo, encontraron correlaciones debiles o moderadas
entre dos escalas clınicas y 4 variables cinematicas (picos del perfil de velocidad, velocidad
media, tiempo de movimiento y jerk). Ellos concluyeron que el hecho de encontrar corre-
laciones moderadas, podıa deberse a que las variables cinematicas no tenıan la capacidad
suficiente de expresar informacion relativa a los deficits que presentaban los sujetos. Un
estudio mas reciente analizo la correlacion entre escalas y variables cinematicas con el
objetivo de desarrollar modelos de regresion lineal para predecir la puntuacion en deter-
minadas escalas clınicas a partir de medidas cinematicas [54]. Cacho encontro correlacion
elevada y negativa entre la escala FIM y el numero de picos del perfil de velocidad [28].
En esta investigacion, se ha analizado la correlacion entre los ındices cinematicos y escalas
clınicas obteniendo bastantes correlaciones significativas con resultados buenos o elevados
(r= 0,68-0,86). La correlacion entre el ındice de Barthel y el ındice Eficiencia fue buena
(r=0,68 p < 0, 05). Tambien la correlacion entre la escala FIM y los ındices Agilidad, Efi-
ciencia y Suavidad S1 y S2 fue buena o elevada, siendo mayores aun entre los ındices y la
escala SCIM. La escala SCIM mostro correlacion elevada con Eficiencia (r=0,71 p < 0, 05);
el ıtem relativo al vestido mostro correlacion buena con Suavidad S1 a partir del numero
de picos de velocidad (r=0,69 p < 0, 05) y elevada con Eficiencia (r=0,71 p < 0, 05); y el
ıtem de acicalarse mostro correlacion elevada con los ındices Agilidad (r=0,77 p < 0, 05) y
Suavidad S2 a partir del analisis de Fourier (r=0,86 p < 0, 01). De la misma forma, buena
y elevada fue la correlacion de los ındices Precision y Agilidad con la escala Nine-Hole
(r=-0,68 y r=-0,73 respectivamente). Ademas, estas correlaciones fueron negativas debido
a que mayor puntuacion en los ındices cinematicos se corresponden con menor tiempo en
completar la tarea que propone la escala. La fuerza de estas ultimas correlaciones sugieren
que los ındices Precision y Agilidad muestran capacidad suficiente para valorar destreza
del MS como la escala Nine-Hole.
Se ha analizado la reproducibilidad de las medidas entre dos sesiones cinematicas den-
tro de la evaluacion 1 (pre). Para el caso de variables cuantitativas es frecuente que el
analisis de la reproducibilidad se aborde mediante tecnicas estadısticas inapropiadas. El
coeficiente de correlacion lineal de Pearson valora la tendencia entre dos mediciones. Sin
embargo, este coeficiente no resulta una medida adecuada del grado de acuerdo entre dos
mediciones, ya que si dos medidas miden cantidades distintas de forma sistematica, es
posible que entre ellas haya una correlacion perfecta aunque la concordancia sea nula.
Desde el punto de vista matematico, el ındice mas apropiado para cuantificar la re-
producibilidad entre diferentes medidas de una variable es el Coeficiente de Correlacion
Intraclase (ICC) [118]. Este coeficiente estima la media de todas las correlaciones entre
todos los pares de observaciones posibles. No obstante, tambien presenta ciertas limita-
ciones en su calculo. Una limitacion se debe a que se trata de un metodo parametrico, y
su uso queda condicionado a aquellos casos en los que la muestra analizada cumpla las
condiciones de una distribucion normal. Pese a las limitaciones de uso, se tiene evidencia
de un estudio que analiza el movimiento de alcance de un objetivo en el que han partici-
pado 14 personas que han padecido ACV [27]. El tamano muestral no permite asegurar
que los datos sigan una distribucion normal y el ICC se ha aplicado. La otra limitacion
145
6.4. Discusion
que posee el ICC radica en la forma de calculo. La formula empleada depende del diseno
del estudio [120]. La forma mas habitual es a partir de una tabla ANOVA de medidas
repetidas o directamente con programas estadısticos como el SPSS [115]. La idea es que la
variabilidad total de las mediciones se puede descomponer en dos componentes: (i) la va-
riabilidad debida a las diferencias entre los sujetos que han participado en el estudio y, (ii)
la variabilidad debida a las diferencias entre las medidas repetidas dentro de cada sujeto,
que a su vez depende de la variabilidad entre las 5 repeticiones y de la variabilidad residual
o aleatoria asociada al error de medicion. En el contexto de esta investigacion el ICC se
ha aplicado en una muestra de 9 personas con LM cervical incompleta motora, por ser
el ındice de correlacion apropiado para valorar el nivel de acuerdo entre medidas repetidas.
La interpretacion del cambio en la medida es un aspecto clave antes de analizar la sen-
sibilidad al cambio [37]. Su conocimiento es particularmente importante para la propuesta
de nuevas medidas evaluadoras, como es el caso de esta investigacion, o cuando el signifi-
cado del cambio en el sistema de puntuacion de la medida no es facilmente interpretable.
Se tiene evidencia de tres estudios previos que han analizado el MDC (Minimal Detectable
Change) en una serie de medidas cinematicas [27, 121]. El primero de ellos analiza el ICC y
el MDC en movimientos de alcance realizados a distintas velocidades y a diferentes alturas
en personas que han padecido un ACV. Obtienen que los ICC son variables dentro del
mismo movimiento siendo mayores y el MDC menor en aquellos movimientos realizados a
velocidad libre y a una altura comoda [27]. En otro estudio se obtienen, para las variables
cinematicas analizadas, valores pequenos para el MDC con excepcion del desplazamiento
de tronco en el que este valor fue mas elevado [121]. Merlo en su estudio realizo un analisis
de regresion analizando la correlacion entre varias medidas cinematicas obtenidas con el
Armeo en un grupo de sujetos sanos, sugiriendo que proximos pasos estarıan centrados
en el analisis de la reproducibilidad de las medidas en un grupo de pacientes [46]. Actual-
mente no se tiene evidencia de que ese estudio se haya realizado. En el contexto de esta
investigacion la AVD de beber se ha realizado a velocidad libre. Los valores obtenidos pa-
ra el ICC han sido elevados para practicamente todos los ındices cinematicos propuestos.
Posteriormente con la desviacion estandar entre las repeticiones del movimiento realizadas
entre las sesiones 1 y 2 en dıas distintos se ha obtenido el MDC. El MDC aporta conoci-
miento sobre la cantidad de cambio necesaria en el ındice en cuestion para que pueda ser
atribuido a un cambio en el desempeno motor del sujeto y no a un cambio en la medida.
Pero el MDC no se puede confundir con el cambio clınicamente significativo para lo cual es
necesario incorporar el juicio clınico. Los valores del MDC son pequenos en el caso de ındi-
ces como la Suavidad, Precision y Agilidad y mas elevados en el caso de la Coordinacion.
Contrastar los resultados de esta investigacion es complicado, practicamente imposible,
porque los estudios encontrados en la literatura no analizan ındices cinematicos como los
que se proponen en esta investigacion que tratan de evaluar la destreza y la habilidad del
miembro superior durante una AVD completa y ofreciendo resultados comparativos con
respecto a un patron de referencia medido previamente.
El ultimo aspecto analizado para comprobar la idoneidad de los ındices como herra-
mientas de evaluacion es la sensibilidad al cambio. Se tiene evidencia de un estudio que ha
hecho este analisis en pacientes con ACV entre dos evaluaciones espaciadas 3 meses [37].
146
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
Para comprobar la validez clınica se han comparado los resultados con la escala clınica
ARAT (Action Research Arm Test) [20]. El estudio realizado por Murphy sugiere que los
cambios encontrados en las variables cinematicas (desplazamiento de tronco, picos del per-
fil de velocidad y tiempo de movimiento) se corresponden con cambio en la escala ARAT
determinando que esos cambios son clınicamente significativos en personas con afectacion
del MS tras sufrir un ACV [37].
En esta investigacion, los ındices cinematicos se han comparado con los resultados de
las escalas Indice Motor, Indice de Barthel, FIM, SCIM, Jebsen-Taylor y Nine-Hole. Este
trabajo aporta conocimiento acerca de los cambios longitudinales en las medidas cinemati-
cas del MS con respecto a los cambios en la evaluacion clınica del individuo. El criterio
de inclusion de los participantes fue que tuviesen LM cervical incompleta motora y que
pudiesen realizar el movimiento solicitado por la AVD de beber con ayudas tecnicas pero
sin asistencia o ayuda de una persona. Se hizo un tanteo del grupo completo de parti-
cipantes con idea de buscar diferencias entre las evaluaciones pre y post realizadas a los
pacientes. La heterogeneidad de la muestra considerada hace que se tengan que analizar
los resultados individuales de cada participante. En general, los ındices cinematicos han
mostrado mas sensibilidad al cambio que el conjunto de las escalas clınicas. De los ındices
cinematicos relacionados con la destreza y la habilidad del MS, el mas sensible ha sido
el ındice Suavidad S1 (66,67 %), seguido de Precision, Agilidad y Eficiencia (55,56 %); el
ındice Suavidad S2 fue sensible en un 33,33 % y la Coordinacion en un 22,22 %. Con res-
pecto a los ındices que informan acerca de la amplitud del movimiento, el mas sensible
fue la Amplitud Articular del codo y de la muneca (88,89 % y 44,44 % respectivamente).
De los cambios observados en estos dos ındices, el 62,5 y el 75 %, respectivamente se pro-
dujeron en sentido decreciente aproximandose mas al desempeno del patron de referencia.
En cuanto a las escalas clınicas, la escala SCIM, especıfica de LM, parece ser mas sensible
que la escala FIM que se trata de una escala general. Pero incluso dentro de las escalas
clınicas utilizadas para evaluar al paciente, es necesario distinguir entre aquellas que basan
su sistema de puntuacion en una escala ordinal (Indice Motor, Indice de Barthel, FIM,
SCIM) y que, en general, poseen una elevada componente subjetiva dependiendo de la
persona que evalua el test [28] y las que valoran ciertas tareas funcionales del miembro
superior valorando el tiempo requerido para realizarlas. Estas dos escalas, Jebsen Taylor
y Nine-Hole son escalas clınicas objetivas que han mostrado mas sensibilidad que las an-
teriores.
Analizando un caso de estudio, por ejemplo el paciente 1, se trata de una mujer con un
SLM a nivel de la 3a vertebra cervical, con clasificacion D en la escala ASIA (lesion incom-
pleta motora e incompleta sensitiva) de etiologıa no traumatica tras operacion quirurgica.
En el momento de la inclusion en el estudio, habıan transcurrido 7 meses desde la lesion.
A este paciente se le han realizado las dos evaluaciones completas espaciadas 6 semanas.
Cada una de ellas consta de una baterıa de escalas clınicas y una prueba cinematica que
valora la AVD de beber. Los resultados de los ındices cinematicos en la primera evalua-
cion realizada el 10 de abril de 2014 se muestran en la Figura 6.14 con trazado rojo. Estos
resultados se comparan con el hexagono regular correspondiente al patron de referencia
medido previamente. Posteriormente, con el transcurso del tiempo el paciente tenıa una
147
6.4. Discusion
percepcion subjetiva de empeoramiento a nivel motor que pudo ser contrastado con los
resultados en la segunda evaluacion clınica. El resultado del Indice Motor no mostro cam-
bio importante (16 puntos en la evaluacion pre y 17 en la post para el brazo valorado). El
Indice de Barthel detecto regresion funcional, pasando la valoracion global de dependencia
grave (20 puntos) a dependencia completa (15 puntos). El ıtem relativo a la alimentacion
paso de 5 puntos (necesita ayuda) a 0 puntos (dependencia completa). La escala FIM y
SCIM no experimento cambio en los resultados entre la evaluacion pre y post realizadas a
este paciente. En cambio, la escala Jebsen-Taylor mostro mayor tiempo de ejecucion de la
tarea simular comer y coger fichas en la evaluacion post. Sin embargo, el paciente no pudo
realizar el Nine-Hole en la evaluacion pre y sı en la evaluacion post, aunque tardo mucho
tiempo en realizarlo (165,80 s). La percepcion del paciente con respecto a su estado de
salud quedo tambien reflejada en los resultados de los ındices cinematicos en la segunda
evaluacion realizada el 23 de mayo de 2014 (Figura 6.14 trazado verde). En la segunda
evaluacion el paciente obtuvo peores resultados en los ındices Precision y Agilidad acom-
panados de una mejorıa en Eficiencia debido a la realizacion de una trayectoria mas corta,
por una menor movilidad del hombro. En cuanto a la Coordinacion y Suavidad no se pudo
afirmar que las diferencias observadas entre ambas evaluaciones se debiesen a un cambio en
su estado funcional debido a que la magnitud del cambio fue menor que el MDC obtenido
para esos ındices. Por tanto, en este caso el paciente experimento una regresion que fue
detectada tanto por los ındices cinematicos como por las escalas clınicas. No obstante, este
comportamiento no es el habitual, es decir, los pacientes reciben tratamiento y lo normal
es que experimenten una evolucion positiva en el estado de salud que se traduzca en una
mejorıa en el comportamiento motor y funcional del MS.
Se puede apreciar que existe una correspondencia entre los cambios longitudinales
detectados por los ındices cinematicos y las escalas clınicas, hallando indicios de mas sen-
sibilidad en los ındices cinematicos.
No se tiene evidencia de estudios similares que hayan probado conjuntamente los
aspectos de validez, reproducibilidad y sensibilidad al cambio de un conjunto de ındices
cinematicos como los propuestos en esta investigacion.
148
Capıtulo 6. Analisis de la capacidad evaluadora de los ındices
0
20
40
60
80
100
120Eficiencia
Precisión
Agilidad
Coordinación
Suavidad 1
Suavidad 2
MÉTRICAS DE VALORACIÓN FUNCIONAL
PATRÓN
P024B1: 10Abril2014
P024B2: 23May2014
Figura 6.14: Grafico de la evolucion experimentada en el sujeto con respecto a los ındices cinematicos
relacionados con destreza y habilidad del MS.
6.5. Conclusion
En este capıtulo se han identificado y analizado los aspectos que ha de cumplir una
medida, para que resulte util como herramienta de evaluacion en el entorno clınico, en res-
puesta a la pregunta P9 propuesta en el Capıtulo 1. En esta investigacion, los aspectos de
validez, reproducibilidad y sensibilidad al cambio se han analizado para todos los ındices
cinematicos propuestos, relacionados con la amplitud del movimiento y con la destreza y
habilidad del MS.
En respuesta a la pregunta P10 (Capıtulo 1), se ha podido cuantificar el mınimo cam-
bio necesario en los ındices para poder atribuir el cambio a uno real en el sujeto. Ademas,
el analisis de la correlacion de los ındices con las escalas clınicas y el analisis de la sen-
sibilidad al cambio muestra indicios sobre la utilidad de los ındices para monitorizar la
evolucion de pacientes en distintas evaluaciones (pregunta P11 Capıtulo 1).
Aunque los resultados obtenidos resultan motivadores para seguir trabajando en esta
direccion, es necesario ser cauto con la interpretacion de los mismos. El potencial clınico
de los ındices cinematicos queda visible con los resultados obtenidos pero, para que estos
cambios sean clınicamente significativos, es necesario acompanarlos de un juicio clınico.
Por tanto, se resalta la necesidad del perfil multidisciplinar que ha de estar presente en
149
6.5. Conclusion
este trabajo. Por otro lado, aunque 9 participantes sean bastantes tratandose de LM que
es una patologıa del SNC con menor prevalencia en la poblacion que, por ejemplo, el ACV,
se tiene intencion de seguir ampliando la muestra con idea de que los indicios detectados
se conviertan en conclusiones mas solidas que permitan confirmar la idoneidad de los
ındices cinematicos propuestos para evaluar la funcion del MS como complemento a las
evaluaciones por medio de escalas clınicas.
150
Capıtulo 7
Aplicacion de los ındices
cinematicos a otras patologıas del
Sistema Nervioso Central: un caso
de estudio
En este capıtulo se muestra un caso clınico. El objetivo es analizar el desempeno
motor del sujeto, en distintos instantes de tiempo, en terminos de los ındices cinematicos
descritos en esta investigacion. Se trata de un paciente que padece afectacion neurologica,
distinta a la Lesion Medular, que no ha participado en los estudios experimentales
presentados en el desarrollo de esta investigacion. Al paciente se le han realizado dos
valoraciones, que han sido prescritas por el medico facultativo del Hospital Nacional de
Paraplejicos (HNP) que le atiende. Como resultado, se muestran los valores de los ındices,
en ambas valoraciones cinematicas, relativos al patron de referencia. Los resultados
obtenidos sugieren que las valoraciones por medio la tecnica presentada, sirven para
evaluar la eficacia de tratamientos y para monitorizar los cambios en la funcion del
miembro superior (MS) del paciente.
7.1. Cuadro clınico
Se trata de un paciente de 16 anos que padece una lesion neurologica distinta a la LM.
El paciente tiene diagnosticada una tetraparesia coreodistonica. El sındrome de corea,
como la LM, produce entre sus consecuencias trastornos del movimiento de los MS. Los
movimientos coreicos son movimientos irregulares, no predictibles, de duracion breve, que
cambian de una zona corporal a otra sin una secuencia definida [122].
En febrero de 2014 le implantaron un estimulador electrico para controlar los movi-
mientos coreicos. La tecnica consiste en la implantacion en el cerebro de dos cables muy
finos con cuatro puntos de estimulacion en el extremo. Los dos electrodos se conectan a la
baterıa mediante un cable muy fino y aislado que va por debajo de la piel. La baterıa es
un dispositivo parecido a un marcapasos, que emite los impulsos electricos para la estimu-
lacion. Se implanta por debajo de la piel, debajo de la clavıcula, mediante una pequena
151
7.2. Valoraciones cinematicas
incision quirurgica.
Despues de la intervencion, periodicamente, el medico ajusta el estımulo electrico a las
necesidades individuales del paciente.
7.2. Valoraciones cinematicas
El objetivo de este caso fue valorar el cambio funcional del paciente tras la aplicacion
de una terapia consistente en la modificacion de los parametros electricos del estimulador.
Los ajustes del estimulador se traducen en cambios en el desempeno motor del MS del
paciente que es necesario cuantificar.
Para lograr este objetivo, se hicieron dos valoraciones cinematicas con los ındices
propuestos, realizadas antes y despues de la intervencion. Se ha valorado el desempeno
motor del MS durante la realizacion de la AVD de beber de un vaso.
Las dos valoraciones cinematicas fueron prescritas por el medico facultativo que le tra-
ta en el HNP y se realizaron en octubre de 2014 y marzo de 2015 respectivamente.
Entre ambas valoraciones cinematicas, al paciente le han ajustado los parametros
electricos del estimulador, que se traduce en un desempeno motor de los MS distinto.
Como consecuencia, el paciente ha experimentado una cierta mejorıa en el desempeno de
las AVD, aunque con una percepcion subjetiva de rigidez en el MS.
7.3. Resultados de las valoraciones cinematicas
7.3.1. Indices relacionados con la amplitud del movimiento
En la tabla 7.1 se muestran los resultados de las dos valoraciones cinematicas realizadas
al paciente, para los ındices de amplitud del movimiento.
Los resultados de los ındices de Amplitud Articular se expresan en grados (o); en
porcentaje respecto a la amplitud articular total del MS que ha realizado el sujeto, para
conocer la contribucion de cada articulacion al movimiento global del brazo; y, en porcen-
taje respecto a la amplitud articular media calculada para el patron de referencia formado
por el grupo de sujetos sanos (Capıtulo 3).
El paciente ha realizado un patron de movimiento distinto en las valoraciones 1 y 2.
En la segunda, se ha realizado la AVD de beber con mayor desplazamiento articular del
hombro y del codo, y menor de la muneca.
Si se analizan los resultados de los ındices relativos al patron de referencia (Tabla 7.1),
entre ambas valoraciones, el patron de movimiento experimenta una evolucion pareciendo-
se mas al patron sano. Ademas, el cambio mas importante se produce en la articulacion
de la muneca. La amplitud del movimiento pasa de un 280,37 % a un 110,76 % relativa al
152
Capıtulo 7. Aplicacion de los ındices cinematicos a otras patologıas del Sistema NerviosoCentral: un caso de estudio
Indice 1a VALORACION 2a VALORACION
Unidades: o
Ampl. Articular (Aart) 277,62 290,42
Ampl. Hombro (Aarth) 95,77 118,33
Ampl. Codo (Aartc) 115,62 145,93
Ampl. Muneca (Aartm) 66,22 26,16
Unidades: % Amp. Articular Total
Ampl. Articular (Aart) 100 100
Ampl. Hombro (Aarth) 34,50 40,75
Ampl. Codo (Aartc) 41,65 50,25
Ampl. Muneca (Aartm) 23,85 9,01
Unidades: % Patron referencia
Ampl. Articular (Aart) 101,80 106,49
Ampl. Hombro (Aarth) 75,44 93,22
Ampl. Codo (Aartc) 94,46 111,99
Ampl. Muneca (Aartm) 280,37 110,76
Ampl. Alcance (Aalc)
cm 36,21 50,99
%Patron referencia 66,81 94,07
Tabla 7.1: Resultados de los ındices cinematicos relativos a la amplitud del movimiento en las dos
valoraciones realizadas al paciente. Los resultados corresponden a la media de 5 repeticiones de la AVD de
beber.
patron de referencia.
Esta evolucion favorable se refleja tambien en la amplitud de alcance calculada a partir
de la trayectoria de la mano durante el movimiento. La amplitud de alcance es del 66,81 %
y 94,07 % en las valoraciones 1 y 2, respectivamente, relativa al patron de referencia.
7.3.2. Indices relacionados con la destreza y la habilidad del MS
En la tabla 7.2 se muestran los resultados de las dos valoraciones cinematicas realizadas
al paciente, antes y despues del tratamiento, para los ındices relacionados con la destreza
y la habilidad del MS.
Entre ambas evaluaciones, el paciente ha experimentado evolucion en los ındices Preci-
sion y Agilidad. En la segunda evaluacion, el paciente ha obtenido una puntuacion un 13 %
mayor que en la valoracion 1 para el ındice Precision. Sin embargo, aunque la puntuacion
del ındice Agilidad tambien ha sido mayor, la evolucion (un 7 %) no ha sido tan grande
con respecto a la valoracion 1.
En cambio, la puntuacion en Eficiencia ha sido menor, un 78,33 %, debido a la realiza-
153
7.3. Resultados de las valoraciones cinematicas
cion de una trayectoria mas larga, que se evidencia por una mayor Amplitud de Alcance
y mayor amplitud de la articulacion del hombro (Tabla 7.1).
Los ındices cinematicos Suavidad 1 (a partir del numero de picos) y 2 (a partir del
analisis de Fourier), y Coordinacion experimentan un cambio de pequena magnitud, relati-
vas al patron de referencia, entre ambas valoraciones. Sin embargo, el ındice Coordinacion
merece mayor atencion. La coordinacion del movimiento, expresada en % del coeficiente de
correlacion de Pearson, para cada fase de la AVD, ha sido mayor en la segunda valoracion.
La coordinacion ha sido moderada en la fase de alcance (C=58,96 %) y elevada (C > 70 %)
en el resto de las fases (Tabla 7.2).
Indice 1a VALORACION 2a VALORACION
% Patron referencia
Precision (P) 39,56 52,07
Agilidad (A) 36,69 43,57
Eficiencia (E) 101,68 78,33
Suavidad S1 28,88 24,06
Suavidad S2 52,02 53,45
Coordinacion (C) 83,64 87,52
% Coeficiente Pearson
Calcance 47,86 58,96
Ctproximal 75,45 74,27
Ctdistal 55,51 75,28
Cretorno 88,03 77,49
CAVD 65,72 71,24
Tabla 7.2: Resultados de los ındices cinematicos relacionados con la destreza del MS en las dos
valoraciones realizadas al paciente. Los resultados corresponden a la media de 5 repeticiones de la AVD de
beber.
La evolucion experimentada en los ındices, relacionados con la destreza y la habilidad
del MS, queda expresada graficamente en la Figura 7.1. En la figura, el hexagono regular
corresponde al desempeno motor del patron de referencia.
154
Capıtulo 7. Aplicacion de los ındices cinematicos a otras patologıas del Sistema NerviosoCentral: un caso de estudio
0
20
40
60
80
100
120
Eficiencia
Precisión
Agilidad
Coordinación
Suavidad 1
Suavidad 2
ÍNDICES DE VALORACIÓN FUNCIONAL
PATRÓN
P032B2: 2ªValoración
P032B1:1ªValoración
Figura 7.1: Resultado grafico de los ındices relacionados con la destreza y habilidad del MS. Los trazos
rojo y verde corresponden a la primera y segunda valoracion del paciente, respectivamente. Los resultados
se muestran relativos al patron de referencia (trazo azul).
7.4. Conclusiones
En este capıtulo se ha presentado un caso de estudio. La aplicacion de los ındices en
un entorno clınico-asistencial ha permitido evaluar la eficacia del tratamiento que recibe
el paciente, en cuanto a la evolucion experimentada en la funcion del MS.
En este caso de estudio, los ındices cinematicos se han aplicado a una patologıa distinta
a la Lesion Medular, con afectacion de los MS, con un resultado satisfactorio. El resultado
grafico de ambas valoraciones ha permitido mostrar, de forma objetiva, la evolucion del
paciente en terminos de los ındices cinematicos descritos.
No obstante, la interpretacion de los resultados obtenidos requiere un juicio clınico
en funcion del cuadro clınico del paciente. A este respecto, queda visible la necesidad de
perfiles multidisciplinares para llevar a cabo estos estudios.
Proximas lıneas de actuacion consisten en incorporar mas casos de estudio por medio
de esta tecnica.
155
7.4. Conclusiones
156
Capıtulo 8
Resumen, conclusiones y trabajo
futuro
En personas que padecen una Lesion Medular cervical, la funcion de los miembros
superiores se ve afectada en mayor o menor medida, dependiendo fundamentalmente del
nivel de la lesion y de la severidad de la misma. El deficit en la funcion del miembro supe-
rior hace que la autonomıa e independencia de las personas se vea reducida en la ejecucion
de Actividades de la Vida Diaria.
En el entorno clınico, la valoracion de la funcion del miembro superior se realiza prin-
cipalmente con escalas clınicas. Algunas de ellas valoran el nivel de dependencia o inde-
pendencia en la ejecucion de Actividades de la Vida Diaria, como, por ejemplo, el Indice
de Barthel y la escala FIM (Medida de la Independencia Funcional). Otras escalas, como
Jebsen-Taylor Hand Function, miden la funcion del miembro superior valorando la des-
treza y la habilidad en la ejecucion de determinadas tareas funcionales. Estas escalas son
generales, es decir, se pueden aplicar a distintas poblaciones de sujetos y a la presencia de
distintas patologıas. Sin embargo, existen otras escalas, llamadas especıficas, porque valo-
ran una patologıa en concreto. Es el caso de la escala SCIM (Spinal Cord Independence
Measure), equivalente a la escala FIM para valoracion de la Lesion Medular.
Las escalas clınicas son instrumentos de medida estandarizados, validos para su uso en
el entorno clınico porque se han validado en muestras grandes de pacientes. No obstante,
suelen poseer una elevada componente de subjetividad que depende principalmente de la
persona que puntua el test. Otro aspecto a tener en cuenta, es la sensibilidad de las escalas
fundamentalmente a cambios groseros en el estado de salud o en la funcion del miembro
superior, de forma que cambios sutiles en el sujeto pueden no ser detectados. Ademas, en
ocasiones, poseen saturaciones en el sistema de puntuacion, de forma que mejorıas que se
puedan producir por encima de un determinado umbral no son detectadas. En definitiva,
estas limitaciones hacen que las escalas clınicas no sean suficientes, por sı mismas, para
realizar una valoracion completa del paciente, siendo necesaria la busqueda de instrumen-
tos de medida que aporten objetividad, complementen las valoraciones y, al mismo tiempo,
intenten solventar las limitaciones que poseen las escalas.
157
Los estudios biomecanicos son ejemplos de metodos objetivos, en los que diversas tec-
nologıas se pueden utilizar para recoger informacion de los sujetos. Una concrecion de
estos estudios son los estudios cinematicos. Mediante tecnologıa optoelectronica, inercial o
electromagnetica, estos estudios proporcionan informacion objetiva acerca del movimiento
realizado por los sujetos, durante la ejecucion de tareas concretas. Estos sistemas de me-
dida proporcionan grandes masas de datos que carecen de una interpretacion inmediata.
Estos datos necesariamente deben ser tratados y reducidos a un conjunto de variables que,
a priori, posean una interpretacion mas sencilla para su uso en la practica clınica.
Estas han sido las principales motivaciones de esta investigacion. El objetivo principal
fue proponer un conjunto de ındices cinematicos que, de forma objetiva, valoren la funcion
del miembro superior y validar los ındices propuestos en poblaciones con Lesion Medular,
para su uso como instrumentos de valoracion en el entorno clınico.
En el capıtulo 1 se presenta una introduccion a la Lesion Medular y sus consecuencias
en la salud. Se detallan los objetivos y el contexto de realizacion de esta investigacion.
El analisis del estado del arte en metricas cinematicas ha proporcionado informacion
respecto a los requisitos de definicion de los ındices y los retos especıficos que se tratan
en esta investigacion (Capıtulo 2). A partir de este analisis, se establecieron los criterios o
propiedades que han de cumplir los ındices para ser utiles como herramientas de evalua-
cion en el entorno clınico.
La naturaleza no cıclica de los movimientos del miembro superior obliga a estandarizar
los movimientos analizados. En el Capıtulo 3 se ha propuesto un protocolo experimental
que estandariza la AVD de beber de un vaso. El seguimiento de este protocolo, junto con
la aplicacion del modelo biomecanico desarrollado, ha proporcionado informacion respec-
to a los requisitos biomecanicos de la AVD, analizada en sujetos sanos y dos grupos de
personas con lesion medular cervical completa motora. Las caracterısticas funcionales de
las poblaciones con lesion medular cervical se identificaron desde una perspectiva clınica.
Las mismas poblaciones de sujetos han participado en la propuesta de los ındices
cinematicos presentada en el Capıtulo 4. Los ındices cinematicos propuestos valoran la
amplitud del movimiento, como son los ındices Amplitud Articular y Amplitud de Alcan-
ce, y la destreza y la habilidad del MS, como los ındices Precision, Agilidad, Eficiencia,
Coordinacion y Suavidad. Los ındices cinematicos se han disenado con el objetivo principal
de que sean instrumentos discriminantes, capaces de detectar alteraciones en la funcion
del miembro superior entre las tres poblaciones de sujetos. Asimismo, en el Capıtulo 5 se
muestra el analisis de la capacidad discriminativa de los ındices propuestos.
La idoneidad de los ındices como instrumentos de evaluacion, que puedan ser utiles en
el entorno clınico, se ha analizado en el Capıtulo 6. Este estudio se ha realizado en otra
poblacion diferente de personas con Lesion Medular. En este caso se trata de personas
que padecen una lesion cervical incompleta desde el punto de vista motor, que presentan
pronostico de experimentar cambios en su estado funcional. A cada paciente se le han
158
Capıtulo 8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro
realizado dos valoraciones cinematicas espaciadas 6 semanas. Los resultados computados
para los ındices cinematicos se han contrastado con los resultados de las valoraciones por
medio de las escalas clınicas utilizadas en esta investigacion.
En el Capıtulo 7 se presenta un caso de estudio. Se trata de un paciente que padece
Sındrome de Corea, una afectacion neurologica que, entre sus secuelas, produce trastor-
nos del movimiento del MS. Al paciente se le han realizado dos valoraciones cinematicas,
que han sido prescritas por el medico facultativo que le trata en el Hospital Nacional de
Paraplejicos.
Indice Capacidad Discriminativa
Patron referencia LM C6 LM C7
(n=7) (n=7) (n=4)
Precision (P) Sı
x x x
Agilidad (A) Sı
x x x
Eficiencia (E) Sı
x x
Coordinacion (C) Sı
x x
Suavidad S1 Sı
x x x
Suavidad S2 Sı
x x x
Ampl. Articular (Aart) Sı
x x
Ampl. Hombro (Aarth) No
Ampl. Codo (Aartc) No
Ampl. Muneca (Aartm) Sı
x x x
Ampl. Alcance (Aalc) No
Tabla 8.1: Resumen de los resultados encontrados en el analisis de la capacidad discriminativa de los
ındices cinematicos.
En la Tabla 8.1 se muestra el resumen del analisis de la capacidad discriminativa de
los ındices cinematicos propuestos. Por ejemplo, el ındice Precision mostro capacidad para
detectar un patron de comportamiento distinto entre los sujetos sanos y las poblaciones
con LM cervical completa motora. Ademas, fue capaz de detectar distinto nivel de se-
veridad en la afectacion del miembro superior (LM C6 y LM C7). Resultados similares
se han obtenido en los ındices Agilidad y Suavidad. Sin embargo, los ındices Eficiencia
y Coordinacion detectaron distinto comportamiento motor entre los sujetos sanos y los
pacientes con LM C6, no mostrando capacidad para diferenciar entre los sujetos sanos y
159
las personas con LM C7, entre las que existen diferencias funcionales. Con respecto a los
ındices relacionados con la amplitud del movimiento, las diferencias mas importantes se
detectaron en el desplazamiento articular de la muneca (AArtm) entre las tres poblacio-
nes analizadas (Tabla 8.1). En cambio, en las articulaciones del hombro y del codo no se
encontraron distintos patrones de comportamiento entre los sujetos analizados. Lo mis-
mo sucedio con la Amplitud de Alcance (Aalc). Estos resultados sugieren que los ındices
propuestos, a partir de los datos cinematicos, son utiles para detectar diferencias en los
sujetos en cuanto a la destreza y la habilidad del MS.
Indice Capacidad Evaluadora (n=9)
Validez Reproduc. Sensibilidad
(MDC)( %) ( %)
Precision (P) Sı 10 55,56
r=-0,68 Nine-Hole
Agilidad (A) Sı 8 55,56
r=-0,73 Nine-Hole
r=0,77 SCIM (ıtem acicalarse)
Eficiencia (E) Sı 15 55,56
r=0,68 Indice Barthel, FIM
Coordinacion (C) Sı 18 22,22
No corr. con escalas
Suavidad S1 Sı 6 66,67
r=0,69 SCIM vestido
r=0,67 SCIM (ıtem acicalarse)
Suavidad S2 Sı 21 33,30
r=0,86 SCIM (ıtem acicalarse)
Ampl. Articular (Aart) Sı 34 11,11
r=0,80 Jebsen-Taylor Simular comer
r=0,83 Jebsen-Taylor Fichas
Ampl. Hombro (Aarth) Sı 22 22,22
r=0,82 Jebsen-Taylor Pasar Tarjetas
r=0,84 Jebsen-Taylor Objetos Ligeros
Ampl. Codo (Aartc) Sı 22 88,89
r=0,91 Jebsen-Taylor Objetos Pequenos
Ampl. Muneca (Aartm) Sı 140 44,44
r=0,65 Jebsen-Taylor Objetos Ligeros
Ampl. Alcance (Aalc) No 11 22,22
Tabla 8.2: Resumen de los resultados encontrados en el analisis de la capacidad evaluadora de los
ındices cinematicos. Analisis de la validez: Sı (se ha detectado que el ındice es valido tras la realizacion de
desviaciones en los patrones de movimiento, y/o se ha detectado correlacion significativa entre el ındice
cinematico y las escalas clınicas); No (no se ha detectado correlacion entre el ındice cinematico y las escalas
clınicas). Abreviaturas: MDC (Mınimo Cambio Detectable)
160
Capıtulo 8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro
En la Tabla 8.2 se muestra el resumen del analisis de la capacidad evaluadora de los
ındices cinematicos propuestos. Parece que los ındices y su formulacion matematica poseen
validez de concepto, puesto que alterando de forma exagerada el patron de movimiento el
desempeno motor en los ındices propuestos ha sido peor. Ademas, los ındices cinematicos,
a excepcion de Coordinacion y Amplitud de Alcance, mostraron correlaciones significati-
vas con escalas clınicas o algunos ıtems concretos de las mismas. Por ejemplo, los ındices
Precision y Agilidad mostraron correlacion moderada y elevada, respectivamente, con la
escala Nine-Hole Peg Test. Esta escala valora la destreza y la habilidad del MS, de forma
que el hallazgo encontrado sugiere que ambos ındices parecen validos para valorar la des-
treza del MS.
Por otro lado, el analisis de la reproducibilidad de las medidas ha permitido cuantificar
que, por ejemplo, en el ındice Precision, es necesario un cambio de un 10 % para poder
afirmar que el cambio observado se debe a un cambio en el sujeto.
Por ultimo, en la Tabla 8.2 se muestra la sensibilidad al cambio de los ındices
cinematicos cuantificando el porcentaje de casos en los que cada ındice ha detectado cambio
en el sujeto entre las evaluaciones pre y post. Todos los ındices cinematicos han mostrado
sensibilidad en un determinado numero de casos. En concreto el ındice Precision ha sido
sensible en 5 casos que corresponde a un 55,56 % de los casos analizados (n=9).
161
8.1. Conclusiones de la investigacion
8.1. Conclusiones de la investigacion
Las principales conclusiones que se extraen de esta investigacion son las siguientes:
1. El modelo biomecanico desarrollado proporciona una estimacion de los movimientos
basicos del miembro superior en torno a las articulaciones del hombro, codo y
muneca.
2. Se ha definido la formulacion matematica de un conjunto de ındices funcionales,
relacionados con la amplitud del movimiento como, por ejemplo, el ındice Amplitud
Articular y Amplitud de Alcance, y con la destreza y la habilidad del miembro
superior, como los ındices Precision, Agilidad, Eficiencia, Coordinacion y Suavidad.
3. Las valoraciones cinematicas, basadas en el computo de los ındices cinematicos
propuestos, aportan objetividad y complemento a las valoraciones clınicas.
4. Los ındices cinematicos permiten valorar distintas caracterısticas del movimiento
relativas a la precision, la velocidad, la suavidad y la coordinacion.
5. El analisis de la capacidad discriminativa de los ındices ha permitido comprobar
la idoneidad de los mismos para detectar alteraciones en la funcion del miembro
superior, entre sujetos sanos y patologicos y, entre personas con distinto nivel de
afectacion del miembro superior.
6. Los ındices cinematicos son utiles como herramientas evaluadoras en el entorno
clınico.
La correlacion detectada entre los ındices y las escalas clınicas es moderada o
elevada mostrando la validez de los ındices.
El analisis de la reproducibilidad de los resultados de los ındices propuestos
permite el computo del Mınimo Cambio Detectable en cada ındice. Este
parametro permite identificar la cantidad de cambio necesaria para atribuir
un cambio en la funcion del MS a un cambio real en el sujeto.
Los ındices cinematicos son sensibles al cambio en mayor numero de casos que
las escalas clınicas.
7. La aplicacion de estos ındices, realizada en un entorno clınico-asistencial, permite
establecer la tecnica propuesta como nuevo instrumento de valoracion funcional
objetiva de los trastornos motores de los miembros superiores.
8. La utilidad clınica del nuevo instrumento de valoracion funcional propuesto, depende
de la interpretacion de los resultados realizada por personal clınico, quedando
reflejada la necesidad de un equipo multidisciplinar en estas aplicaciones.
162
Capıtulo 8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro
8.2. Contribuciones de la investigacion
La investigacion aporta conocimiento cientıfico en torno a varios aspectos:
Esta investigacion ha proporcionado la primera revision completa en cuanto a
metricas cinematicas, para evaluar la funcion del miembro superior. Se han analizado
las tecnicas empleadas para recoger la informacion del movimiento, el tipo de
movimiento analizado y la patologıa del SNC estudiada.
Los ındices cinematicos propuestos en esta investigacion son los primeros que se
han validado en poblacion con lesion medular cervical para evaluar la funcion del
miembro superior, en el entorno clınico, durante la ejecucion de una AVD completa.
Los ındices cinematicos son novedosos por la capacidad que poseen de ofrecer
resultados relativos a un patron de referencia.
El sistema de puntuacion de los ındices no posee acotaciones en la puntuacion
maxima permitiendo que una persona pueda superar el desempeno motor del patron
de referencia.
Los hallazgos encontrados en el analisis de la validacion clınica ha dejado visible el
potencial que puede alcanzar la aplicacion de estos ındices cinematicos en el entorno
clınico.
Esta tecnica de valoracion se ha aplicado de forma satisfactoria a otra patologıa
neurologica que, entre las secuelas, produce trastornos del movimiento.
8.2.1. Publicaciones
Artıculos cientıficos
A. de los Reyes-Guzman, A. Gil-Agudo, B. Penasco-Martın, M. Solıs-Mozos, A.
del Ama-Espinosa, and E. Perez-Rizo, Kinematic analysis of the daily activity of
drinking from a glass in a population with cervical spinal cord injury, Journal of
neuroengineering and rehabilitation, vol. 7, no. 1, p. 41, 2010.
A. de los Reyes-Guzman, I. Dimbwadyo-Terrer, F. Trincado-Alonso, F. Monasterio-
Huelin, D. Torricelli, A. Gil-Agudo. Quantitative assessment based on kinematic
measures of functional impairments during upper extremity movements: A review.
Clinical Biomechanics, 2014, 29(7), 719-727.
Contribuciones a congresos internacionales
A. de los Reyes-Guzman, A. Gil-Agudo, A. del Ama-Espinosa, B. Penasco-Martın,
M. Solıs-Mozos, E. Perez-Rizo. Kinematic analysis of drinking from a glass in a
population with tetraplegia. Oral presentation in 17th European Congress of Physical
Medicine and Rehabilitation. Venice, Italy. 23-27 May 2010.
A. De los Reyes-Guzman, I. Dimbwadyo-Terrer, S. Perez-Nombela, F. Trincado, D.
Torricelli and A. Gil-Agudo. Objective metrics for functional evaluation of upper limb
163
8.3. Trabajo futuro
during the ADL of drinking: application in SCI. In XIII Mediterranean Conference
on Medical and Biological Engineering and Computing 2013, 2014 January (pp.
1751-1754). Springer International Publishing.
Capıtulos de libro
A. Gil-Agudo, A. Bernal-Sahun, A. de los Reyes-Guzman, A. del Ama-Espinosa and
E. Rocon. Applications of upper limb biomechanical models in spinal cord injury pa-
tients. INTECH Open Access Publisher. 2011 http://cdn.intechopen.com/pdfs/
19655/InTech-Applications_of_upper_limb_biomechanical_models_in_spinal_
cord_injury_patients.pdf
A. de los Reyes-Guzman, S. Perez-Nombela, I. Dimbwadyo-Terrer, D. Torricelli, A.
Gil-Agudo. Functional Upper Limb Evaluation of Activities of Daily Living in people
with Neurological Disorders. In Activities of Daily Living: Performance, Impact on
Life Quality and Assistance. Editors: Jean Baptiste Giroux and Charlotte Vallee,
2013 April, (pp. 55-76). https://www.novapublishers.com/catalog/product_
info.php?products_id=36983&osCsid=f99d2c05615b66b1a36ca5dc2aca8fc8
Otras actividades de difusion
La metodologıa para desarrollar esta investigacion se expuso en la Sesion Clınica
General del Hospital Nacional de Paraplejicos (HNP) el 6 de Marzo de 2014 (Anexo B
Figura B.2). El desarrollo de la investigacion ha contado con el apoyo del personal clınico
del HNP.
8.3. Trabajo futuro
El trabajo presentado en esta investigacion deja abiertas varias lıneas de investigacion
que marcan las proximas acciones:
8.3.1. Difusion cientıfica de los hallazgos encontrados
Es prioritario difundir cientıficamente la nueva propuesta de valoracion presentada,
consistente en los ındices cinematicos, y los principales resultados obtenidos en la
investigacion. Dar a conocer estos resultados a la comunidad cientıfica puede suponer
el inicio de nuevas lıneas de investigacion.
8.3.2. Mejoras en la adquisicion del movimiento
En esta investigacion se ha utilizado un equipo optoelectronico para adquirir el mo-
vimiento del MS. Esta tecnologıa es el gold standard en analisis de movimiento, pero
tambien presenta algunos inconvenientes. Entre ellos, el mas importante es la oclusion de
los marcadores por parte de las camaras cuando hay algun objeto u obstaculo entre ambos.
En los estudios de analisis de la marcha, los resultados son muy satisfactorios con dos
unidades de escaner. La marcha humana es un movimiento cıclico, en el que los cambios
164
Capıtulo 8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro
mas importantes se producen en el plano sagital, en el movimiento de flexion-extension de
las articulaciones involucradas.
En los estudios del movimiento del MS, conseguir una buena tasa de visibilidad de
los marcadores es mas complicado porque el movimiento del MS no es cıclico. La configu-
racion que puede adoptar cada articulacion permite posicionar y orientar la mano en el
espacio de la forma correcta para manipular cualquier objeto. Debido a la complejidad del
movimiento del MS, es comun que la tasa de oclusion de los marcadores sea mas elevada
que en el analisis de la marcha.
Esta investigacion se ha realizado con dos unidades de escaner del equipo de
fotogrametrıa Codamotion. Actualmente, es posible incorporar a estos estudios un tercer
escaner, que mejorarıa sin duda la tasa de visibilidad de los marcadores minimizando los
errores debidos a la tecnica. Incluso, con esta nueva configuracion, se pueden localizar
marcadores en la parte posterior del tronco. De esta forma, se puede investigar en la
mejora del modelo biomecanico, en la parte del complejo articular del hombro, yendo
hacia aproximaciones de modelado biomecanico mas precisas que la mostrada en esta
investigacion.
8.3.3. Estandarizacion de otras AVD
Esta lınea se relaciona con el punto anterior. Mejorando el setup experimental con
un escaner mas, se consigue mejorar la visibilidad de los marcadores incluso cuando la
mano va hacia la parte posterior de la cabeza. De esta forma, el analisis de otras AVD,
relacionadas con el cuidado personal, es viable.
8.3.4. Aplicacion de los ındices a otras tecnicas de adquisicion de
movimiento
Se trata de una lınea de investigacion ya abierta. Los pacientes que han participado
en el estudio experimental propuesto en el Capıtulo 6, han realizado la AVD de beber
en un entorno distinto mediante una aplicacion de Realidad Virtual (RV). La aplicacion
de RV ha sido desarrollada por Vicomtech [123], socio del Proyecto HYPER. Para ad-
quirir el movimiento del MS se utiliza el brazo robotico ARMEO Spring [124] que, a su
vez, sirve como senal de control para manipular el brazo virtual y simular la AVD de beber.
Este nuevo escenario experimental es interesante por varios motivos:
La oportunidad de aplicacion de los ındices cinematicos propuestos en esta
investigacion a un dispositivo comercial, Armeo Spring.
Por otro lado, resulta de interes el analisis de las posibles diferencias entre la
estimacion de los movimientos articulares del MS con el Armeo y con el equipo
de fotogrametrıa Codamotion. Con el Armeo se podrıan estimar desplazamientos
articulares menos precisos y probablemente con mayor desviacion estandar debido a
la no utilizacion de sensores localizados en referencias oseas del miembro superior.
165
8.3. Trabajo futuro
Figura 8.1: Escenario clınico de realizacion de la AVD de beber mediante Armeo Spring y aplicacion de
Realidad Virtual.
En la realizacion de la AVD de beber de forma real, mediante el equipo de
fotogrametrıa Codamotion, el entorno experimental esta mejor controlado. Hay
menos variables influyendo en el desempeno motor del sujeto. Sin embargo, con
la simulacion de la AVD de beber mediante RV, se estan introduciendo variables
adicionales que influyen sobre el sujeto. Se trata de aspectos relacionados con
funciones cognitivas, y con el entendimiento y familiarizacion con entornos virtuales y
tecnologıa en general. Estas diferencias en el entorno se pueden traducir en diferencias
en los resultados cinematicos que pueden no ser apreciables en la ejecucion de la AVD
de forma real.
8.3.5. Inclusion del registro electromiografico en las valoraciones
En las personas que padecen LM cervical se ve afectada en mayor o menor medida
la fuerza de los miembros superiores. Cuanto mas alta sea la lesion a nivel cervical, mas
musculos poseen alterada su funcion. Esto se debe a la interrupcion en la transmision del
166
Capıtulo 8. Resumen, conclusiones y trabajo futuro
impulso nervioso desde el cerebro a las extremidades. Debido a los deficits funcionales, es
comun que los lesionados medulares desarrollen estrategias de compensacion para realizar
las Actividades de la Vida Diaria.
El registro de la actividad muscular mediante EMG de superficie puede proporcionar
informacion fisiologica respecto al desarrollo de estas estrategias. Ademas, la monitoriza-
cion de cambios en la activacion muscular permitirıa estudiar la eficacia de tratamientos.
En definitiva, la definicion y propuesta de nuevos ındices funcionales a partir del
registro electromiografico enriquecerıa los estudios cinematicos actuales.
8.3.6. Ampliacion de la muestra
Los resultados de esta investigacion han detectado indicios acerca del potencial clınico
que la aplicacion de los ındices cinematicos puede tener como instrumentos de evaluacion.
Ası, los primeros pasos de continuidad de esta investigacion estarıan centrados en ampliar
la muestra analizada con el objetivo de poder extraer resultados mas concluyentes. La
ampliacion de la muestra se puede realizar de dos formas:
Incluir en el estudio nuevos pacientes ingresados en HNP con LM cervical incompleta
motora que posean afectacion de miembro superior y presenten pronostico de
experimentar cambios en su estado funcional y desempeno motor.
Realizar un estudio multicentrico, que implicarıa la necesidad de validar los
equipos de analisis de movimiento disponibles en cada centro y aplicar el protocolo
experimental descrito en esta investigacion. El inconveniente de los estudios
multicentricos radica en la dificultad de encontrar financiacion para llevarlos a cabo.
8.3.7. Aplicacion de los ındices a otras patologıas del SNC
La ultima de las futuras lıneas de trabajo, y quizas la mas importante, consiste en
aplicar los ındices cinematicos a valoraciones de pacientes, prescritas por medicos faculta-
tivos del HNP. En el Capıtulo 7 se presento un caso de estudio, de un paciente que padece
patologıa del SNC, distinta a la LM. La idea es ampliar el numero de casos atendidos
segun las peticiones realizadas por medicos del Servicio de Rehabilitacion del hospital.
De la misma forma, se puede ampliar el estudio a otras patologıas con mas incidencia
en la poblacion, como el ACV.
167
8.3. Trabajo futuro
168
Bibliografıa
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Jims, 1981.
[2] A. Castro Sierra and P. Bravo Payno, Paraplejia otra forma de vida. Ed. SANRO
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[3] M. Alcobendas Maestro, Lesion medular. Enfoque multidisciplinario, ch. Conceptos
generales sobre el sındrome de lesion medular, pp. 3–10. Editorial Medica
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[4] H. N. Sapru, Spinal cord medicine, ch. Spinal Cord: Anatomy, Physiology and
Pathophysiology., pp. 5–26. Lippincott Williams & Wilkins, 2002.
[5] F. M. Maynard Jr, M. B. Bracken, G. Creasey, J. F. Ditunno Jr, W. H. Donovan,
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“International standards for neurological and functional classification of spinal cord
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179
Bibliografıa
180
Apendice A
Escalas clınicas tradicionales
utilizadas en esta investigacion
Este anexo incluye una breve descripcion de escalas clınicas tradicionales que
habitualmente se utilizan para evaluar a pacientes con Lesion Medular (LM). Se presentan
clasificadas, segun los aspectos que valoran, en tests de fuerza, tests funcionales y tests de
AVD. A su vez, las escalas funcionales se dividen por la poblacion a la que se dirigen en
escalas generales, dirigidas a la poblacion en general; y especıficas segun esten dirigidas a la
valoracion de una patologıa en concreto, en esta investigacion la LM. Las escalas clınicas
que se incluyen en este anexo son aquellas con las que se ha evaluado clınicamente a los
pacientes para la realizacion de esta investigacion.
A.1. Tests de fuerza
Los tests de fuerza valoran la fuerza de los MS.
A.1.1. Indice Motor
Esta escala valora la fuerza de cinco grupos musculares del miembro superior
puntuando cada uno de ellos segun la escala del Medical Research Council (MRC) entre
0 y 5 puntos (0 (ausencia de funcion)- 5 (funcion completa)) (Tabla A.1), con un total de
25 puntos en cada brazo [25]. Siempre se valoran ambos miembros superiores.
0 - No hay contraccion
1 - Contraccion debil
2 - Movimiento activo a favor de la gravedad
3 - Movimiento activo contra gravedad
4 - Movimiento activo contra gravedad y resistencia
5 - Fuerza normal
Tabla A.1: Escala de puntuacion del MRC
181
A.2. Tests funcionales
A.2. Tests funcionales
A.2.1. Jebsen Taylor Hand Function
El objetivo de esta escala es evaluar la discapacidad de la mano y mejorıas en su fun-
cion despues de ciertos tratamientos terapeuticos [19].
Va dirigida a pacientes con discapacidad en la mano, incluyendo pacientes hemiplejicos
[125], con artritis reumatoide, pacientes con LM C6-C7 [126, 127] y personas con CP [128].
El test se compone de 7 tareas unilaterales como la escritura, pasar tarjetas, simular
comer, coger objetos pequenos, coger objetos grandes ligeros y coger objetos grandes pe-
sados. En sujetos sanos ambas manos se pueden valorar en 15 min.
Figura A.1: Test Jebsen-Taylor Hand Function. Material para realizacion del test.
El metodo de puntuacion es el tiempo de ejecucion de cada una de las tareas.
Se pueden consultar los resultados acerca de la reproducibilidad de las tareas [22].
A.2.2. Nine-Hole Peg Test
La escala Nine-Hole [129] va dirigida a la valoracion de personas con alteracıones en
la destreza y habilidad de la mano.
Consiste en una tarea unilateral en la que 9 clavijas han de ser ubicadas en una tabla
y luego quitadas. La tarea se realiza con ambas manos y el sistema de puntuacion es el
tiempo requerido para completar la tarea.
182
Apendice A. Escalas clınicas tradicionales utilizadas en esta investigacion
Figura A.2: Test Nine-Hole. Material para realizar el test.
A.3. Tests de AVDs
En este tipo de escalas se le pregunta al paciente por el desempeno de determinadas
AVD, normalmente con el objetivo de conocer el nivel de dependencia o independencia en
el desempeno de las mismas.
El inconveniente que poseen estas escalas es que muchas no son apropiadas para valorar
a personas con tetraplejia, puesto que poseen ıtems de valoracion que no pueden ser
realizados por personas con LM cervical, como por ejemplo caminar.
Se describen tres escalas clasificadas en esta categorıa.
A.3.1. El Indice de Barthel (IB)
El Indice de Barthel (IB) [17] mide la independencia funcional en cuidado personal y
movilidad.
Fue creado para observar la evolucion de los pacientes cronicos antes y despues del tra-
tamiento y para cuantificar los cuidados de enfermerıa que se necesitasen. Esta indicado
en pacientes de larga estancia en condiciones de paralisis y ha sido utilizado con individuos
en rehabilitacion para predecir el tiempo de permanencia y anticipar el resultado del alta,
ası como instrumento evaluativo y de pronostico. El Indice de Barthel ha sido criticado
fundamentalmente por su sistema de puntuacion; de hecho, su principal limitacion radica
en la interpretacion de las puntuaciones intermedias de las categorıas de la escala. Analo-
gamente esta limitado en su extension, por lo que no detecta grados bajos de discapacidad.
Consta de 10 ıtems relacionados con: alimentacion (si la comida necesita ser cortada
es sinonimo de ayuda); transferencias; aseo personal (lavarse la cara, peinarse, etc); tareas
183
A.3. Tests de AVDs
domesticas (colgar ropa, limpiar); banarse; caminar por una superficie lisa o inclinada;
subir y bajar escaleras; vestirse (incluye atarse los zapatos) y control de esfınteres. La
figura A.3 muestra el formulario del ındice de Barthel relativo a las tareas del MS.INDICE DE BARTHEL. Actividades básicas de la vida diaria
Parámetro Situación del paciente Puntuación
Total:
Comer
- Totalmente independiente 10
- Necesita ayuda para cortar carne, el pan, etc. 5
- Dependiente 0
Lavarse - Independiente: entra y sale solo del baño 5
- Dependiente 0
Vestirse
- Independiente: capaz de ponerse y de quitarse la ropa, abotonarse,
atarse los zapatos 10
- Necesita ayuda 5
- Dependiente 0
Arreglarse
- Independiente para lavarse la cara, las manos, peinarse, afeitarse,
maquillarse, etc. 5
- Dependiente 0
Deposiciones (valórese la
semana previa)
- Continencia normal 10
- Ocasionalmente algún episodio de incontinencia, o necesita ayuda
para administrarse supositorios o lavativas 5
- Incontinencia 0
Micción (valórese la semana
previa)
- Continencia normal, o es capaz de cuidarse de la sonda si tiene una
puesta 10
- Un episodio diario como máximo de incontinencia, o necesita ayuda
para cuidar de la sonda 5
- Incontinencia 0
Usar el retrete - Independiente para ir al cuarto de aseo, quitarse y ponerse la ropa… 10
Figura A.3: Estudio experimental: Analisis capacidad evaluadora de los ındices cinematicos propuestos
La puntuacion total puede variar entre cero y cien, sumando de cinco en cinco
puntos por categorıa, de tal manera que puntuaciones altas indican un mayor grado de
independencia.
A.3.2. Functional Independence Measure (FIM)
La escala FIM o Medida de la Independencia Funcional [18] surge de la necesidad
de documentar la severidad de las incapacidades de los pacientes y los progresos de la
rehabilitacion medica, con una escala de valoracion fiable y uniforme. A pesar de no ser
especıfica para la valoracion de la lesion medular, es una herramienta util, que se emplea
de forma creciente en las unidades de lesionados medulares. Mide el nivel de independencia
en actividades encuadradas en 6 areas de funcionalidad comunes: autocuidado, control de
esfınteres, factores de movilidad (transferencias), locomocion, comunicacion y reacciones
sociales, puntuando un total de 18 ıtems (Figura A.4).
184
Apendice A. Escalas clınicas tradicionales utilizadas en esta investigacion
En cada una de ellas se valoran 7 niveles de independencia funcional, con una escala
ordinal de 1 (dependencia completa) a 7 (totalmente independiente) (Figura A.5), de tal
forma que el maximo obtenido sera de 126 y el mınimo de 18.
La correlacion entre la escala FIM y el IB ha sido elevada (r=0,84).
185
A.3. Tests de AVDs
A.3.3. The Spinal Cord Independende Measure (SCIM)
La escala SCIM [130], especıfica de LM, se ha desarrollado para hacer las evaluaciones
funcionales mas sensibles a cambios cuando se aplica a la valoracion de la LM.
Valora las areas correspondientes a autocuidado (0-20 puntos); respiracion y control
de esfınteres (0-40 puntos) y movilidad (0-40 puntos). La escala posee una puntuacion
maxima de 100 puntos. En las figuras A.6 y A.7 se muestran los formularios usados para
esta escala. El tiempo necesario para la evaluacion es de 10 min.
186
Apendice A. Escalas clınicas tradicionales utilizadas en esta investigacion
Figura A.4: Formulario escala clınica FIM
187
A.3. Tests de AVDs
Figura A.5: Niveles de puntuacion escala FIM
188
Apendice A. Escalas clınicas tradicionales utilizadas en esta investigacion
Anexo 3. Escala SCIM
SCIM - 2001 APELLIDO Y NOMBRE: EDAD SEXO TOTAL
Autocuidado
Subtotal (0-20)
1) Alimentación
(Cortado, apertura de
recipientes, llevar
comida a la boca,
levantar un vaso con
liquido)
0- Requerimiento de alimentación parenteral, gastrostomía, o
asistencia para la alimentación oral.
1- Come la comida cortada usando diversos dispositivos de
adaptación para la mano y los cubiertos, no puede levantar un
vaso.
2- Come la comida cortada usando solo un dispositivo de
adaptación para la mano. Puede levantar un vaso adaptado.
3- Come la comida cortada sin el uso de adaptaciones. Levanta
un vaso regular y necesita asistencia para abrir recipientes.
4- Independiente en todas las áreas sin adaptaciones.
2) Higiene
(Enjabonado, manejo
de la tapa del inodoro,
lavado)
A-Parte superior del cuerpo
0- Requiere asistencia total.
1- Requiere asistencia parcial.
2-Se lava en forma
independiente pero usando
alguna adaptación ó silla
especial.
3- Se lava en forma
independiente y no requiere
ninguna adaptación ó silla
especial.
B- Parte inferior del cuerpo
0- Requiere asistencia total.
1- Requiere asistencia parcial.
2- Se lava en forma
independiente pero usando
alguna adaptación ó silla
especial.
3- Se lava en forma
independiente y no requiere
ninguna adaptación ó silla
especial.
3) Vestido
(Preparar la ropa,
vestirse, desvestirse)
A-Parte superior del cuerpo
0- Requiere asistencia total.
1- Requiere asistencia parcial.
2- Se viste en forma
independiente con alguna
Figura A.6: Formulario escala clınica SCIM
189
A.3. Tests de AVDs
adaptación ó silla especial.
3- Se viste en forma
independiente sin adaptaciones
ó silla especial.
B- Parte inferior del cuerpo
0- Requiere asistencia total.
1- Requiere asistencia parcial.
2- Se viste en forma
independiente ó requiere silla
especial.
3- Se viste en forma
independiente, no requiere silla
especial.
4) Acicalado
(Lavado de manos y
cara, maquillarse,
arreglarse el pelo,
afeitarse)
0- Requiere asistencia total.
1. Realiza solo una tarea.
2. Realiza alguna tarea usando adaptación, necesita
ayuda para poner ó sacar la adaptación.
3. Independiente con alguna adaptación.
4. Independiente sin adaptación.
Figura A.7: Formulario escala clınica SCIM
190
Apendice B
Documentos adjuntos
B.1. Comite de Etica
Esta seccion recoge la aprobacion del Comite de Etica (Figura B.1) para la realizacion
de los estudios experimentales descritos en esta investigacion entre los Capıtulos 3-6.
191
B.1. Comite de Etica
Figura B.1: Aprobacion del Comite de Etica.
192
Apendice B. Documentos adjuntos
B.2. Acreditacion Sesion Clınica
Esta seccion aporta la acreditacion de la Sesion Clınica general del HNP en la que se
presento la metodologıa para desarrollar esta investigacion (Figura B.2).
193
B.2. Acreditacion Sesion Clınica
Figura B.2: Acreditacion Sesion Clınica General del HNP.
194