Determinación de la orientación del hombro de acuerdo con los criterios de la ISB a partir del registro con sensores inerciales

Abstract

[ES] El hombro es una articulación compleja formada por cuatro subarticulaciones: esterno-clavicular, escápulo-torácica, clavículo-escapular y gleno-humeral. Ésta última es la que se considera más importante, aunque todas juegan un papel importante en el movimiento del brazo con respecto al tórax. Es, precisamente, la orientación del brazo con respecto al tórax la utilizada para determinar la orientación del hombro. La ISB define la orientación del hombro como un conjunto de ángulos de Euler con la transformación YXY, donde el primero define el ángulo sobre el que se realiza la elevación, el segundo la elevación y el tercero la rotación. Esta definición, se suele utilizar en los modelos biomecánicos de miembro superior más comunes y tiene la dificultad de que, al haber dos ángulos definidos como rotaciones sucesivas sobre el mismo eje, están muy acoplados entre ellos y lleva a definiciones incongruentes. Por otra parte, los sensores inerciales son cada vez más utilizados en el registro de movimientos humanos, sobre todo, cuando los análisis se realizan en condiciones reales. El presente trabajo muestra una metodología para la estimación robusta de la orientación del hombro con respecto a los estándares de la ISB a partir del registro mediante sensores inerciales. La metodología se ha demostrado con el análisis del movimiento de trabajadores de factoría medidos en condiciones de trabajo reales realizando movimientos por encima de la cabeza.

[EN] The shoulder is a complex joint composed by four sub-joints: sternum-clavicular, scapulum-thoracic, clavicle-scapular and gleno-humeral. This last one is considered the most important. Although they all play an important role in the movement of the arm with respect to the thorax. It is precisely the orientation of the arm with respect to the thorax that is used to determine the orientation of the shoulder. The ISB defines the orientation of the shoulder as a combination of Euler angles with the YXY transformation, where the first defines the elevation angle, the second the shoulder elevation and the third the rotation. This definition is usually used in the most common biomechanical upper limb models and has the difficulty that, as there are two angles defined as successive rotations on the same axis, they are closely coupled together and lead to inconsistent definitions. On the other hand, inertial sensors are increasingly used in the recording of human movements, especially when the analyses are performed under real conditions. The present project shows a methodology for the robust estimation of the shoulder orientation according to the ISB standards from inertial sensor recording. The methodology has been demonstrated with the analysis of the movement of factory workers measured in real working conditions by performing overhead movements.