DOI:
https://doi.org/10.14483/2322939X.12785Publicado:
2017-12-13Número:
Vol. 14 Núm. 2 (2017)Sección:
Investigación y DesarrolloMVS en la alineación estática de prótesis transtibiales
MVS and Static Alignment of Transtibial Protheses
Palabras clave:
alineación de prótesis, aprendizaje de máquina, modelo de simulación, rehabilitación médica (es).Palabras clave:
machine learning, medical rehabilitation, prosthetic alignment, simulation model (en).Descargas
Resumen (es)
El uso de prótesis es uno de los métodos de rehabilitación más utilizados por personas con amputación. En el caso de un amputado transtibial se hace uso de prótesis transtibial. Para lograr el adecuado ajuste entre la prótesis y la persona, se realiza la alineación de la prótesis, esto permitirá al sujeto amputado tener estabilidad, confort, adecuada distribución de fuerzas y momentos, igualdad ipsi y contralateral, entre otros. La alineación estática tiende a ser subjetiva, es realizada de forma observacional por personal experto en el tema. La presente investigación muestra una propuesta para realizar la alineación estática de forma objetiva, toma como base la distribución de presión sobre la superficie plantar y la ubicación del Centro de Presión (COP). Con el uso de sistemas de aprendizaje de máquina, como la máquina de soporte vectorial (SVM), y las variables biomecánicas nombradas se generó una herramienta computacional que da a conocer si existe alineación de la prótesis. Se obtuvo un rendimiento cercano al 100% con el modelo propuesto. Se comprueba que con el uso de recursos tecnológicos en el área de rehabilitación de amputados se puede realizar de forma objetiva la alineación estática de prótesis transtibialesResumen (en)
The most used rehabilitation methods for people with amputation is the prosthesis. A transtibial prosthesis is an artificial limb that replaces a leg missing below the knee. To achieve the proper fit between the prosthesis and the person, the alignment of the prosthesis is performed, this will allow the amputee subject to have stability, comfort, adequate distribution of forces and moments, ipsi and contralateral equality, among others. Static alignment tends to be subjective, it is performed in an observational manner by experts in the field. The present investigation shows a proposal to perform the static alignment in an objective way, based on the distribution of pressure on the plantar surface and the location of the Pressure Center COP). With the use of machine learning systems, such as the vector support machine (SVM), and the named biomechanical variables, a computational tool was generated that shows if there is alignment of the prosthesis. A yield close to 100% was obtained with the proposed model. It is verified that with the use of technological resources in the area of rehabilitation of amputees can perform objectively the static alignment of transtibial prostheses.
Referencias
Landmine and Cluster Munition. “Colombia Casualties and Victim Assistance”. 2014. [En línea]. Disponible en:http://www.the-monitor.org/en-gb/reports/2014/colombia/casualties-and-victim-assistance.aspx
C. M. Barona, S. F. Calvo, D. Roa y B. González, “Colombia y las minas antipersonal”. Sembrando minas cosechando muerte. Bogotá D. C., 2000.
Dirección Contra Minas, “Víctimas de Minas Antipersonal”. 2016. [En línea]. Disponible en:http://www.accioncontraminas.gov.co/estadisticas/Paginas/victimas-minas-antipersonal.aspx
“AICMA”. 2014. [En línea]. Disponible en:http://www.accioncontraminas.gov.co/Paginas/AICMA.aspx
C. D. Tokuno, D. J. Sanderson, J. T. Inglis y R. Chua, “Postural and Movement Adaptations by Individuals with a Unilateral Below-Knee Amputation During Gait Initiation”, Gait Posture, vol. 18, n° 3, pp. 158-169, December, 2003. https://doi.org/10.1016/S0966-6362(03)00004-3
D. Boone, T. Kobayashi, T. G. Chou, A. K. Arabian, K. L. Coleman, M. S. Orendurff y M. Zhang, “Influence of Malalignment on Socket Reaction Moments During Gait in Amputees with Transtibial Prostheses”, Gait Posture, vol. 37, n° 4, pp. 620-626, November, 2012.
H. Chaudhry, T. Findley, K. S. Quigley, B. Bukiet, Z. Ji, T. Sims y M. Maney, “Measures of postural stability”, Journal of Rehabilitation Research and Development, vol. 41, n° 5, pp. 713-720, 2004. https://doi.org/10.1682/JRRD.2003.09.0140
G. Fernie, “Biomechanics of gait and prosthetic alignment”, en Amputation surgery and rehabilitation. The Toronto experience; Nueva York: Churchill Livingstone, 1981, pp. 259–265.
C. Gauthier-Gagnon, D. Gravel, H. St-Amand, C. Murie y M. Goyette, “Changes in ground reaction forces during prosthetic training of people with transfemoral amputations: A pilot study”, Journal of Prosthetics Orthot., vol 12, issue 3, November 2010, pp. 4–9, 2000.
R. E. Hannah, J. B. Morrison y A. E. Chapman, “Prostheses alignment: effect on gait of persons with below-knee amputations”, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, vol. 65, n° 4, pp. 159–162, 1984.
S. Kapp y D. Cummings, “Transtibial Amputation Prosthetic Management” en Atlas of Limb Prosthetics: Surgical, Prosthetic, and Rehabilitation Principles, 2a ed, H. K. Bowker y J. W. Michael, Eds., Illinois: American Academy of Orthopedic Surgeons, 1992.
J. Mizrahi, Z. Susak, R. Seliktar y T. Najenson, “Alignment procedure for the optimal fitting of lower limb prostheses”, Journal of Biomedical Engineering, vol. 8, n° 3, pp. 229–234, 1986. https://doi.org/10.1016/0141-5425(86)90089-0
E. Murphy, “The fitting of below knee prostheses,” en Human limbs and their substitutes, P. E. Klopsteg y P. D. Wilson, Eds., Nueva York: McGraw-Hill, 1954, pp. 693–702.
M. J. Nederhand, E. H. Van Asseldonk, H. Van Der Kooij y H. S. Rietman, “Dynamic Balance Control (DBC) in lower leg amputee subjects; Contribution of the regulatory activity of the prosthesis side”, Clinical Biomechanics, vol. 27, n° 1, pp. 40–45, 2012.https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2011.07.008
M. S. Pinzur, W. Cox, J. Kaiser, T. Morris, A. Patwardhan y L. Vrbos, “The effect of prosthetic alignment on relative limb loading in persons with trans-tibial amputation: a preliminary report”, Journal of Rehabilitation Research and Development, vol. 32, n° 4, pp. 373-378, 1995.
M. S. Zahedi, W. D. Spence, S. E. Solomonidis y J. P. Paul, “Alignment of lower-limb prostheses”, Journal of Rehabilitation Research and Development, vol. 23, n° 2, pp. 2-19, April 1986.
T. Kobayashi, M. S. Orendurff, M. Zhang y D. Boone, “Effect of transtibial prosthesis alignment changes on out-of-plane socket reaction moments during walking in amputees”, Journal of Biomedical Engineering, vol. 45, n° 15, pp. 2603-9, October 2012. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2012.08.014
H. Chaudhry, B. Bukiet, Z. Ji y T. Findley, “Measurement of balance in computer posturography: Comparison of methods-A brief review”, Journal of Bodywork and Movement Therapies, vol. 15, n° 1, pp. 82-91, 2011. https://doi.org/10.1016/j.jbmt.2008.03.003
G. R. Fernie y P. J. Holliday, “Postural sway in amputees and normal subjects”, The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume, vol. 60, n° 7, pp. 895-898, 1978. https://doi.org/10.2106/00004623-197860070-00003
T. Kobayashi, M. S. Orendurff, M. Zhang y D. Boone, “Effect of alignment changes on sagittal and coronal socket reaction moment interactions in transtibial prostheses”, Journal of Biomedical Engineering, vol. 46, n° 7, pp. 1343–50, abril 2013. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2013.01.026
L. A. Luengas C., M. A. Gutiérrez y E. Camargo, Alineación de prótesis y parámetros biomecánicos de pacientes amputados transtibiales. Bogota D. C.: Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Colombia, 2017.
D. N. Tibarewala y S. Ganguli, “Static weight-bearing patterns of below-knee amputees using patellar-tendon-bearing prostheses”, Journal of Biomedical Engineering, vol. 4, n° 1, pp. 55-61, 1982. https://doi.org/10.1016/0141-5425(82)90027-9
L. A. Luengas C., J. López y G. Sánchez, “Identificación del comportamiento de rangos articulares con la alineación en amputados transtibiales”, En XII Congreso internacional de electrónica, control y telecomunicaciones, Bogotá D. C., septiembre, 2017.
A. K. De la Hoz Manotas, U. J. Martínez-Palacio y F. E. Mendoza-Palechor, “Técnicas de ML en medicina cardiovascular”, Memorias, vol. 11, n° 20, pp. 41-46, 2013.
E. Kellis, “Plantar pressure distribution during barefoot standing, walking and landing in preschool boys”, Gait Posture, vol. 14, pp. 92–97, 2001. https://doi.org/10.1016/S0966-6362(01)00129-1
S. Kimmeskamp y E. M. Hennig, “Heel to toe motion characteristics in Parkinson patients during free walking”, Clinical Biomechanics, vol. 16, n° 9, pp. 806–812, 2001. https://doi.org/10.1016/S0268-0033(01)00069-9
2.png)
