Wearable low-cost inertial sensor-based electrogoniometer for measuring joint range of motion

Abstract

El análisis del movimiento humano ha llegado a ser fundamental para una amplia gama de aplicaciones, tales como terapias físicas, neuro-rehabilitación, medicina deportiva, la evaluación de la funcionalidad del sistema motor y la medicina del trabajo. Este artículo se centra en el diseño, implementación y validación de un electrogoniómetro portátil basado en sensores inerciales y magnéticos para la adquisición del rango articular de movimiento. El sistema se compone de dos unidades de medición inercial y un microcontrolador que permite la captura de movimiento humano en tiempo real. El electrogoniómetro se validó tanto en condiciones estáticas como dinámicas, en comparación con un electrogoniómetro estándar comercial para movimientos de la articulación del codo. Para validación estática, el coeficiente de correlación de concordancia (ρC) obtenido fue 0.9605. El ρC obtenido para los movimientos cíclicos de baja velocidad fue 0.9830 y el ρC obtenido para los movimientos cíclicos de velocidad moderada fue 0.9619.

Uso de sensores inerciales en fisioterapia: Una aproximación a procesos de evaluación del movimiento humano

“…A través de la historia los sensores inerciales gracias a su fiabilidad (15,42) y a su poca desviación estándar al momento de arrojar los resultados, trascendieron del mundo de la ingeniería para ser empleados en otras áreas (43) . En el campo de la fisioterapia y afines, su papel radicó en la interpretación y cuantificación del movimiento corporal humano (21) para ser analizados por medio de diferentes protocolos, donde se utilizan puntos anatómicos específicos para su colocación y posterior ejecución del movimiento (16,44) .…”

“…Tereso, et al, 2015 (13) Ruiz-Olaya, et al, 2017 (15) Burns, et al, 2018 (16) Cuantificar las diferencias en la cinemática (15)(16) , la variabilidad del movimiento de las sentadillas (13) , cambios posturales durante ejercicios de resistencia.…”

Arquitectura de un sistema de medición de bioparámetros integrando señales inerciales-magnéticas y electromiográficas

“…Se han realizado pruebas satisfactorias usando Imocap, las cuales están destinadas a la determinación de amplitudes articulares por medio del sistema inercial-magnético [31], así como el rastreo de los movimientos del segmento del brazo y antebrazo para procesos de rehabilitación [32]. En el mismo sentido, se ha utilizado esta arquitectura y específicamente la información EMG para el reconocimiento de patrones [33], análisis preliminares de fatiga muscular y el desarrollo de protocolos de prueba y aplicación de señales EMG en contextos académicos y de laboratorio, como se muestra en la Figura 5.…”

Wearable wireless low-cost electrogoniometer design with Kalman filter for joint range of motion measurement and 3D modeling of joint movements

“…IMU 3D angular measurement has reliable results and acceptable validity, but it has resulted in low accuracy in some shoulder positions. Ruiz-Olaya et al 21 conducted a wearable inertial sensor-based electrogoniometer study and they measured elbow joint range of motion.…”

“…The other IMU-based studies have some drawbacks in accuracy, stability, and practical use. 21 And all the electrogoniometers in the literature are lack of a feedback mechanism that controls the ROM. The study’s main aim is to develop a practical and low-cost electrogoniometer that can be used for clinical studies and even at home during the therapy sessions with high accuracy.…”