Valoración del equilibrio y la marcha mediante sistemas de bajo coste en sujetos con ictus

Abstract

[ES] Los desórdenes del equilibrio y la marcha se encuentran entre los déficits motores más frecuentes entre aquellos individuos que han sufrido un ictus. En la clínica, estas habilidades son comúnmente evaluadas mediante herramientas clínicas que, pese a ser generalmente fáciles y rápidas de administrar, adolecen de poca precisión y estar sesgadas. Los sistemas instrumentados de laboratorio existentes para valorar la postura y la marcha resuelven potencialmente estas limitaciones a costa de requerir una preparación previa por parte de los evaluadores, un amplio espacio reservado en la clínica, un elevado tiempo de realización, y tener un coste muy elevado. El desarrollo tecnológico del sector del entretenimiento ha dado lugar en la última década a periféricos, como plataformas de presión y sensores de profundidad, que permiten la interacción mediante movimientos corporales manteniendo un bajo coste y una gran portabilidad y accesibilidad. Estudios iniciales han mostrado un rendimiento de estos dispositivos muy prometedor, y a veces comparable al de sistemas de laboratorio. Sin embargo, la falta de acceso a los sistemas desarrollados, la escasa investigación en personas con ictus y el desconocimiento de las propiedades psicométricas de las pruebas basadas en estos dispositivos en esta población comprometen la relevancia clínica que podrían tener estos sistemas. La hipótesis principal de este trabajo es que plataformas de fuerzas y sensores de profundidad de bajo coste, como la Nintendo Wii Balance Board y la Microsoft Kinect v2, respectivamente, pueden proporcionar información válida para cuantificar y evaluar la postura y la marcha de sujetos que han sufrido un ictus. Durante la presente tesis doctoral, por tanto, se ha llevado a cabo el desarrollo de herramientas de valoración de la postura y la marcha mediante los dispositivos nombrados, se ha posibilitado su acceso libre, se han determinado los valores normativos de las pruebas incluidas en las herramientas desarrolladas, y, finalmente, se ha investigado su sensibilidad, su validez convergente con herramientas clínicas estandarizadas y su fiabilidad inter e intraevaluador. Los resultados obtenidos de la participación de un total de 544 sujetos sanos y 173 sujetos con ictus en los cinco estudios que comprenden este trabajo evidencian que las herramientas desarrolladas permiten caracterizar satisfactoriamente la postura y la marcha de sujetos con ictus con respecto a la de sujetos sanos, poseen una validez convergente con instrumentos variables y coherente, y tienen una fiabilidad inter e intraevaluador excelente para casi todas las pruebas incluidas. Estos hallazgos sugieren que, pese a las limitaciones existentes, las herramientas desarrolladas podrían ser potencialmente usadas como una alternativa de bajo coste a los sistemas de laboratorio existentes para complementar la valoración de la postura y la marcha de sujetos con ictus.

[CA] Els desordres de l'equilibri i la marxa es troben entre els dèficits motors més freqüents entre aquells individus que han patit un ictus. A la clínica, aquestes habilitats són comunament avaluades mitjançant instruments clínics que, tot i ser generalment fàcils i ràpids d'administrar, poden tindre poca precisió i solen estar esbiaixades. Els sistemes instrumentats de laboratori existents per avaluar la postura i la marxa permeten resoldre aquestes limitacions, però requereixen una preparació prèvia per part dels avaluadors, un ampli espai reservat a la clínica, un elevat temps per realitzar cada prova i tenen un cost molt elevat. El desenvolupament tecnològic del sector de l'entreteniment ha donat lloc a plataformes de pressió i sensors de profunditat de baix cost, gran portabilitat i accessibilitat, que permeten la interacció amb entorns virtuals mitjançant moviments corporals. Estudis preliminars han mostrat un rendiment d'aquests dispositius molt prometedor i, de vegades, comparable al de sistemes de laboratori. No obstant això, la falta d'accés a les aplicacions desenvolupades, l'escassa investigació en persones amb ictus i el desconeixement de les propietats psicomètriques de les proves basades en aquests dispositius en aquesta població comprometen la rellevància clínica dels resultats obtinguts. La hipòtesi principal d'aquest treball és que plataformes de forces i sensors de profunditat de baix cost, com la Nintendo Wii Balance Board i la Microsoft Kinect v2, respectivament, poden proporcionar informació vàlida per quantificar i avaluar la postura i la marxa de subjectes amb ictus. Durant la present tesi doctoral, per tant, s'han desenvolupat eines de valoració de la postura i la marxa mitjançant els dispositius anomenats, s'ha possibilitat el seu accés lliure, s'han determinat els valors normatius de les proves incloses en les eines desenvolupades, i, finalment, s'ha investigat la seva sensibilitat, la seva validesa convergent amb instruments clínics estandarditzats i la seua fiabilitat inter i intraavaluador. Els resultats obtinguts de la participació d'un total de 544 subjectes sans i 173 subjectes amb ictus en els cinc estudis que comprenen aquest treball evidencien que les eines desenvolupades permeten caracteritzar satisfactòriament la postura i la marxa de subjectes amb ictus respecte a la de subjectes sans, tenen una validesa convergent amb instruments variable i coherent, i tenen una fiabilitat inter i intraavaluador excel·lent en gairebé totes les proves incloses. Aquestes troballes suggereixen que, tot i les limitacions existents, les aplicacions desenvolupades podrien ser potencialment usades com una alternativa de baix cost als sistemes de laboratori existents per complementar la valoració de la postura i la marxa de subjectes amb ictus.

[EN] Balance and gait disorders are common after stroke. In the clinical setting, these skills are usually assessed using clinical instruments that, despite being generally quick and easy to administer, may have limited accuracy and be biased. Instrumented laboratory-grade systems aimed at assessing posture and gait can potentially overcome these limitations. However, they require specific training to be operated and a long time to perform the assessments, and are usually bulky and expensive. In the last decade, the technological advances in the gaming industry have given rise to low-cost, portable and off-the-shelf devices, such as pressure platforms and depth sensors, which enable interaction with videogames through body movements. Previous research on the performance of these devices has shown promising results, and suggests that some measures could have comparable accuracy to those estimated by laboratory-grade systems. However, the lack of access to the software used in the experiments, the limited research in stroke patients, and the absence of knowledge about the psychometric properties of the assemment tests based on these devices, could limit the clinical relevance of the preliminary findings. The main hypothesis of this thesis is that low-cost force platforms and depth sensors, such as the Nintendo Wii Balance Board and the Microsoft Kinect v2, can provide sensitive, valid and reliable information to quantify and asses the postural control and gait of individuals with stroke, respectively. This work describes the development of two customized applications to assess posture and gait using the devices mentioned above, their publication on a dedicated website, the exploration of the normative values of tests included in the assessment, and, finally, the investigation of the sensitivity, convergent validity with standardized clinical instruments, and their inter- and intra-rater reliability. A total of 544 healthy subjects and 173 individuals with stroke have participated in the five studies that encompass this thesis. The results of these studies showed good sensitivity to motor impairment, variable and consistent convergent validity with clinical instruments, and excellent inter- and intra-rater reliability for almost all the tests examined. All these findings suggest that, despite their limitations, the developed applications interfaced with low-cost force platforms and depth sensors, could be potentially used as a low-cost alternative to instrumented laboratory-grade systems to complement the clinical assessment of the posture and gait of individuals with stroke.