VERIFICACIÓN DE LA VALIDEZ DE LOS SISTEMAS DE ANÁLISIS DE LA MARCHA DURANTE LA MARCHA Y LA CARRERA EN CINTA UTILIZANDO EL ALGORITMO DE SEGUIMIENTO DE LA POSTURA HUMANA

M.Ota¹, H. Tateuchi¹, T. Hashiguchi², N.Ichihashi³

Antecedentes: El algoritmo de seguimiento humano llamado OpenPose es un software abierto que puede detectar posiciones conjuntas de forma gratuita excepto para uso comercial. OpenPose es válido y confiable cuando se usa para medir la cinemática en cuclillas. Dentro del dispositivo, la confiabilidad de prueba y repetición fue casi completa, y los valores de OpenPose se asociaron significativamente con los valores de VICON. Sin embargo, aún no se ha aclarado la validez del análisis de la marcha con OpenPose.

Finalidad: El propósito de este estudio fue verificar la validez del análisis de la marcha utilizando OpenPose.

Métodos: Veinticuatro sujetos sanos participaron en este estudio (17 hombres y 7 mujeres; edad: 26.0 ± 4.7 años; altura: 167.6 ± 7.7 cm; masa: 61.1 ± 10.8 kg). El Comité de Ética de la Universidad de Kyoto aprobó este estudio (#R1823). La tarea de movimiento consistía en caminar y correr en una cinta rodante. Cada velocidad se define de la siguiente manera: 2.5, 4.0, 5.5 y 8.5 km/h. Las mediciones cinemáticas mediante sistemas de análisis de movimiento tridimensional se registraron utilizando VICON a una frecuencia de muestreo de 60 Hz y un filtro de paso bajo con un corte de 6 Hz. Simultáneamente, las imágenes se tomaron con una cámara digital desde el lado derecho y posterior con la misma frecuencia de muestreo y filtro de paso bajo que VICON. Después de procesar las imágenes con OpenPose, los ángulos de los segmentos y las articulaciones se midieron a partir de los puntos de articulación estimados. Se midieron los ángulos en el plano frontal para la articulación de la pelvis y la cadera en el lado derecho, y los ángulos en el plano sagital para las articulaciones de la cadera, la rodilla y el tobillo en el lado derecho. Los ángulos máximos se calcularon utilizando OpenPose y VICON, y se calcularon los rangos durante un ciclo de marcha. Se utilizaron los valores medios de cuatro ensayos exitosos para los análisis. Para confirmar la validez, se calcularon el análisis de regresión lineal y los coeficientes de correlación intraclase [ICC (2, 1)] entre los datos obtenidos por OpenPose y VICON. Además, la concordancia entre los datos obtenidos por OpenPose y VICON se evaluó mediante el análisis de Bland-Altman. El nivel de significación se fijó en 0.05.

Resultados: En cuanto a los rangos de flexión-extensión de cadera y la mayoría de los parámetros de rodilla y tobillo, las asociaciones y los ICC (2, 1) fueron significativos y no hubo sesgo proporcional. En particular, las asociaciones y los ICC (2, 1) para los rangos de esas articulaciones fueron moderados o más altos. Sin embargo, con respecto a muchos parámetros de la cadera, excepto los rangos de flexión-extensión, y la mayoría de los parámetros de la pelvis, las asociaciones y los ICC (2, 1) no fueron significativos o fueron insuficientes, y hubo sesgos fijos y proporcionales.

Conclusión (es): La validez del análisis de la marcha en el plano frontal utilizando OpenPose fue insuficiente. Sin embargo, la mayoría de los parámetros en el plano sagital durante la marcha y la carrera, excepto los ángulos de flexión y extensión de la cadera obtenidos por OpenPose y VICON, fueron buenas asociaciones y concordancias. En otras palabras, el análisis de la marcha en el plano sagital usando OpenPose mostró suficiente validez. Se sugirió que debería ser posible medir los ángulos de las extremidades inferiores en el plano sagital usando OpenPose a partir de imágenes capturadas con una cámara digital.    

Trascendencia: OpenPose es una herramienta válida, de bajo costo y fácil de operar que puede facilitar el acceso del médico a los datos cinemáticos.

Financiamiento, agradecimientos: Este estudio fue apoyado por un fondo de investigación conjunto de Smart Health Incorporated.

Keywords: Análisis de la marcha, algoritmo de seguimiento de pose humana, OpenPose

Tema: Tecnología innovadora: robótica

¿Este trabajo requirió aprobación ética? Si

Institución: Universidad de Kyoto

Comité: El Comité de Ética de la Universidad de Kyoto

Número de ética: R1823