Un enfoque de redes neuronales para la alineación de prótesis transtibiales
A neural network approach to the alignment of transtibial prostheses
Barra lateral del artículo
PDF
FLIP
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0).
Contenido principal del artículo
Introducción: La presencia de enfermedades o alteraciones musculo-esqueléticas, así como trauma por accidentes tienen como posible consecuencia amputaciones, en Colombia se adiciona como causa el conflicto armado, ya que ha generado un grupo poblacional con discapacidad debido a los artefactos explosivos no identificados, donde amputaciones en extremidades inferiores son altamente frecuentes. La prótesis se emplea para que el amputado pueda adaptarse a su condición y reincorporarse en las actividades cotidianas, su uso se da luego de la alineación de la prótesis. La alineación tiende a ser un proceso subjetivo, donde el conocimiento y la práctica son esenciales en el momento de realizarla, no se tienen sistemas que reconozcan el impacto de este proceso sobre variables biomecánicas del sujeto con amputación. Por ello se propuso realizar una red neuronal que muestre la incidencia de la variación angular del socket de la prótesis en rangos articulares, la disposición de peso corporal y el centro de presión.
Método: Se realizó un estudio descriptivo donde el socket de la prótesis de un amputado transtibial se colocó en siete posiciones angulares diferentes, en cada posición se midieron parámetros biomecánicos, con estos datos se programó una red neuronal de regresión generalizada (GRNN) para predecir datos biomecánicos a partir de la ubicación del socket y se generó una interfaz gráfica para visualizar los cambios de los parámetros.
Resultados: La red neuronal permitió predecir el comportamiento de los ángulos de cadera, rodilla y tobillo, la ubicación del centro de presión y el peso corporal soportado tanto en ipsilateral (amputado) como en contralateral (no amputado); y en la interfaz gráfica se pudo mostrar la afectación.
Conclusión: El uso de herramientas tecnológicas permite construir sistemas de apoyo al personal médico, en este caso al protesista, con el fin de hacer mejoras en el procedimiento de ajuste de la prótesis en los sujetos con amputación transtibial.
Descargas
Detalles del artículo
Biometrics Ltd. (2020). Twin-Axis Goniometers for Dynamic Joint Movement Analysis. Biometrics Ltd. https://www.biometricsltd.com/goniometer.htm
Blumentritt, S., Schmalz, T., & Jarasch, R. (2001). Significance of static prosthesis alignment for standing and walking of patients with lower limb amputation. Der Orthopade, 30(3), 161–168. DOI: https://doi.org/10.1007/s001320050590
Boone, D. A., Kobayashi, T., Chou, T. G., Arabian, A. K., Coleman, K. L., Orendurff, M. S., & Zhang, M. (2012). Influence of malalignment on socket reaction moments during gait in amputees with transtibial prostheses. Gait & Posture, 37(4), 620–626. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2012.10.002
https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2012.10.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2012.10.002
Clemente, Y. M., & Roque, D. M. (2013). Segmentación de imágenes cerebrales de Resonancia Magnética basada en Redes Neuronales de Regresión Generalizada. Revista Cubana de Informática Médica, 5(1), 82–90.
Dávila-Cervantes, A. (2014). Simulación en Educación Médica. Inv Ed Med, 3(10), 100–105. https://doi.org/10.1016/S2007-5057(14)72733-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S2007-5057(14)72733-4
Dirección Contra Minas. (2020). Víctimas de minas antipersonal y municiones sin explosionar. Presidencia de La República de Colombia. http://www.accioncontraminas.gov.co/Estadisticas/Paginas/Estadisticas-de-Victimas.aspx
Findlow, A., Goulermas, J. Y., Nester, C., Howard, D., & Kenney, L. P. J. (2008). Predicting lower limb joint kinematics using wearable motion sensors. Gait & Posture, 28(1), 120–126. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2007.11.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2007.11.001
Heinrichs, B., & Eickhoff, S. B. (2020). Your evidence? Machine learning algorithms for medical diagnosis and prediction. Human Brain Mapping, 41(6), 1435–1444. https://doi.org/10.1002/hbm.24886 DOI: https://doi.org/10.1002/hbm.24886
Isakov, E., Mizrahi, J., Ring, H., Susak, Z., & Hakim, N. (1992). Standing sway and weight-bearing distribution in people with below-knee amputations. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 73(2), 174–178. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1543414
Isakov, E., Mizrahi, J., Susak, Z., Ona, I., & Hakim, N. (1994). Influence of prosthesis alignment on the standing balance of below-knee amputees. Clinical Biomechanics, 9(4), 258–262. https://doi.org/10.1016/0268-0033(94)90008-6 DOI: https://doi.org/10.1016/0268-0033(94)90008-6
Kobayashi, T., Orendurff, M. S., & Boone, D. A. (2014). Dynamic alignment of transtibial prostheses through visualization of socket reaction moments. Prosthetics and Orthotics International, Online, 1–5. https://doi.org/10.1177/0309364614545421 DOI: https://doi.org/10.1177/0309364614545421
López, J. G., & Spirko, L. V. (2007). Simulación, herramienta para la educación médica. Salud Uninorte, 23(1), 79–95.
Luengas C., L. A., Gutierrez, M. A., & Camargo, E. (2017). Alineación de prótesis y parámetros biomecánicos de pacientes amputados transtibiales. UD Editorial.
Luengas C., L. A., & Toloza, D. C. (2019). Análisis de estabilidad en amputados transtibiales unilaterales. UD Editorial.
Novel.de. (2019). The pedar® system. Novel GmbH. http://www.novel.de/novelcontent/pedar
Paráková, B., Míková, M., & Janura, M. (2007). The influence of prostheses and prosthetic foot alignment on postural behavior in transtibial amputees. Acta Universitatis Palackianae Olomucensis. Gymnica, 37(4), 37–44.
Samitier, C. B., Guirao, L., Pleguezuelos, E., Pérez Mesquida, M. E., Reverón, G., & Costea, M. (2011). Evaluation of mobility in patients with a lower limb amputation. Rehabilitacion, 45(1), 61–66. https://doi.org/10.1016/j.rh.2010.09.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rh.2010.09.006
Tafti, N., Hemmati, F., Safari, R., Karimi, M. T., Farmani, F., Khalaf, A., & Mardani, M. A. (2018). A systematic review of variables used to assess clinically acceptable alignment of unilateral transtibial amputees in the literature. Journal of Engineering in Medicine Manuscript, 232(8), 826–840. https://doi.org/10.1177/0954411918789450 DOI: https://doi.org/10.1177/0954411918789450
Xiaohong, J., Xiaobing, L., Peng, D., & Ming, Z. (2005). The Influence of Dynamic Trans-tibial Prosthetic Alignment on Standing Plantar Foot Pressure. Conference Proceedings : ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference, 7, 6916–6918. https://doi.org/10.1109/IEMBS.2005.1616096 DOI: https://doi.org/10.1109/IEMBS.2005.1616096
