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Diseño y validación de un dispositivo para la cuantificación de la lordosis lumbar basado en sensores inerciales

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Diseño y validación de un dispositivo para la cuantificación de la lordosis lumbar basado en sensores inerciales

dc.contributor.advisor	Pérez Soriano, Pedro
dc.contributor.advisor	Cortell Tormo, Juan Manuel
dc.contributor.author	Fuster Lloret, Vicente
dc.contributor.other	Departament d'Educació Física i Esportiva	es_ES
dc.date.accessioned	2017-07-25T11:27:37Z
dc.date.available	2017-07-26T04:45:06Z
dc.date.issued	2017	es_ES
dc.date.submitted	20-07-2017	es_ES
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10550/59971
dc.description.abstract	Back pain is still a major problem today, and low back pain is one of its most direct and habitual consequences. It can be said that it is a worrisome problem at a global level and we do not know treatment strategies that really are effective. It is the most attended rheumatic disease in health centers and clinics and results in considerable financial, labor and social costs. It has been seen that, although many pathologies have been associated with low back pain, it is often difficult to establish a clear cause or factor to determine the source of that pain in the person. Most of the lumbalgias treated are labeled as "non-specific" because of the uncertainty about the accuracy and validity of another diagnosis. However, lumbar pain is known to be related to motor control of the lower back and the correct execution of the movement and it has been demonstrated that the therapies of preventive and rehabilitation activities, the accomplishment of sports activities and the postural control in activities Of daily life has positive effects on the improvement of movement, posture, pain and, ultimately, the quality of life. Therefore, it is thought that wrong postures, repetitive movements and overexertion are some of the causes of this disability. It is at this point that the need to control the dynamic stability of the rachis plays a key role. It must be taken into account that control is ultimately subject to purely subjective and arbitrary criteria, so that specialists in the prescription of physical activity, doctors or physiotherapists, perform their work with various complications in the absence of a technology Able to assess in a precise, valid and reliable way the dynamic stability of the rachis. Traditionally, observation methods in the treatment of spinal pathologies used goniometers or similar devices. These techniques have been shown to have varying levels of reliability and validity. On the other hand, optical tracking systems provide strong reliability and accuracy, but are limited for use in laboratories. The techniques used for more than 25 years tried to quantify the movements of the lumbar zone in real time with a static position of the user or patient. Many of these studies demonstrate the validity and reliability of biofeedback devices with measurements of spinal movements by connecting several sensors to the spine. In addition, thanks to the development of comfortable intelligent textiles with the ability to react to the external environment to monitor different variables, a great variety of possibilities of development in the scope of integrated sensors are anticipated in front of other technologies. Therefore, it seems appropriate to propose the validation and development of a technological device to measure lumbar curvature with inertial sensors that allows quantification of changes in lumbar lordosis efficiently, effectively and objectively through specific software that allows receiving, processing, Register and view the data generated by the device for further analysis and that this data can also be obtained through mobile telephony and / or other portable devices such as mobile phones or tablets. From the study objective, the first phase was started with the design and development of the device and the software of the same, and integration of the device in the textile was carried out. For the validation and mechanical reliability, pieces with predetermined curves were designed, and the dynamic reliability was performed by performing the Prone corset test, Prone modified corset test: anteversion and the Prone modified corset test : Retroversion. Changes were also monitored with a Pressure Biofeedback Unit. The subjective perception of comfort during the experimental tests was also measured. The mechanical validation phase II also evaluated the technical validity and reliability of the device to measure, in a segmental way, the curvature of the lumbar spine, based on the static measurements made by each of the sensors in the different experimental conditions. The analysis of the results of the tests of validity and absolute and relative reliability proved the mechanical validation of the device, and revealed that the use of inertial sensors is valid and reliable for measurements that provide objective and accurate data on the measurement and quantification of A certain curve of the lumbar spine using the inertial sensors (tri-axial accelerometers and gyroscopes) integrated in the device's textile. In phase III dynamic validation was performed, which evaluated the reliability of the belt. The results of the experimental procedures approved the dynamic reliability of the belt and demonstrated that the belt is capable of reliably recording and quantifying the different changes in the segmental arrangement of the lumbar spine curvature through the use of inertial sensors (Tri-axial accelerometers and gyroscopes) integrated into the device fabric. Finally, the results of the comfort As shown by the results of the comfort test performed by the participants, in all categories obtained quite high comfort sensations in the use of the device. In conclusion, the results presented in the different sections of the thesis demonstrate that the Lumbatex belt is capable of validly and reliably measuring and quantifying a specific curvature of the lumbar spine through the use of inertial sensors (tri-axial accelerometers and Gyroscopes) integrated into the fabric of the device. The results also demonstrate that the device is capable of reliably recording and quantifying the different changes in the segmental arrangement of the lumbar spine curvature through the use of such inertial sensors integrated in the textile. On the other hand, the comfort results show that, during the use of the device to take data of the comfort tests developed in the experimental studies, the participants reported high values of perception of comfort, which proves that the design of the the latest prototype developed was comfortable and suitable for the user of the same.	en_US
dc.description.abstract	El dolor de espalda sigue siendo un problema importante en la actualidad y, la lumbalgia es una de sus consecuencias más directas y habituales. Se puede decir que es un preocupante problema a nivel mundial y no se conocen estrategias de tratamiento que realmente sean eficaces. Es la enfermedad reumática más atendida en centros de salud y clínicas y tiene como resultado un considerable gasto financiero, de mano de obra y de costes sociales. Se ha visto que, si bien numerosas patologías se han asociado al dolor lumbar, a menudo es difícil establecer una causa clara o un factor para determinar el origen de ese dolor en la persona. La mayoría de lumbalgias atendidas se etiquetan como "no específica" debido a la incertidumbre acerca de la exactitud y validez de otro diagnóstico. No obstante, se sabe que el dolor lumbar está relacionado con el control motor de la zona lumbar y la ejecución correcta del movimiento y se ha demostrado que las terapias de actividades preventivas y de readaptación, la realización de actividades deportivas y el control postural en actividades de la vida diaria tiene efectos positivos sobre la mejora del movimiento, la postura, el dolor y, en definitiva, la calidad de vida. Por tanto, se piensa que son las posturas incorrectas, los movimientos repetitivos y sobreesfuerzos alguna de las causas de esta incapacidad. Es en este punto en dónde juega un papel clave la necesidad del control de la estabilidad dinámica del raquis. Se ha de tener en cuenta que el control queda, en última instancia, expenso a criterios puramente subjetivos y arbitrarios, por lo que los especialistas de la prescripción de actividad física, médicos o fisioterapeutas, realizan su trabajo con diversas complicaciones al no existir una tecnología capaz de valorar de una manera precisa, válida y fiable la estabilidad dinámica del raquis. Tradicionalmente, los métodos de observación en el tratamiento de patologías raquídeas utilizaban goniómetros o dispositivos similares. Estas técnicas han demostrado tener variables niveles de fiabilidad y validez. Por otra parte, los sistemas de seguimiento ópticos proporcionan una fuerte fiabilidad y precisión, pero están limitados para su uso en laboratorios. Las técnicas utilizadas desde hace más de 25 años intentaban cuantificar los movimientos de la zona lumbar en tiempo real con una posición estática del usuario o paciente. Muchos de estos estudios demuestran la validez y fiabilidad de los dispositivos de biofeedback con mediciones de los movimientos de la columna vertebral mediante la unión de varios sensores a la columna. Además, gracias al desarrollo de textiles inteligentes confortables con capacidad de reaccionar al medio externo monitorizar distintas variables, se prevé una gran variedad de posibilidades de desarrollo en el ámbito de los sensores integrados frente a otras tecnologías. Por lo tanto, parece apropiado plantear la validación y el desarrollo de un dispositivo tecnológico para medir la curvatura lumbar con sensores inerciales que permita cuantificar los cambios de la lordosis lumbar de forma eficiente, eficaz y objetiva mediante un software específico que permita recibir, procesar, registrar y visualizar los datos generados por el dispositivo para su posterior análisis y, que estos datos se puedan obtener también a través de la telefonía móvil o/y otros dispositivos portátiles como móviles o tablets. A partir del objetivo de estudio, se comenzó la primera fase con el diseño y el desarrollo del dispositivo y del software del mismo, y se llevó a cabo integración del dispositivo en el textil. Para la validación y fiabilidad mecánica se diseñaron unas piezas con curvas predeterminadas, y la fiabilidad dinámica se realizó mediante la realización de los Test de corsé en decúbito prono, Test de corsé en decúbito prono modificado: anteversión y el Test de corsé en decúbito prono modificado: retroversión. Se controlaron además los cambios con una Unidad de Biofeedback de Presión. Por su parte también se midió la percepción subjetiva de confort durante las pruebas experimentales a los participantes. La fase II de validación mecánica evaluó a la vez la validez y fiabilidad técnica del dispositivo para medir, de forma segmentaria, la curvatura del raquis lumbar, a partir de las mediciones estáticas realizadas por cada uno de los sensores en las diferentes condiciones experimentales planteadas. El análisis de los resultados de los test de validez y de fiabilidad absoluta y relativa probaron la validación mecánica del dispositivo, y revelaron que el uso de sensores inerciales es válido y fiable para realizar mediciones que aporten datos objetivos y precisos sobre la medición y cuantificación de una determinada curva del raquis lumbar mediante la utilización de los sensores inerciales (acelerómetros tri-axiales y giroscopios) integrados en el textil del dispositivo. En la fase III se realizó la validación dinámica, que evaluó la fiabilidad del cinturón. Los resultados de los procesos experimentales aprobaron la fiabilidad dinámica del cinturón, y demostraron que el cinturón es capaz de registrar y cuantificar, de forma fiable, los diferentes cambios en la disposición segmentaria de la curvatura del raquis lumbar mediante el uso de los sensores inerciales (acelerómetros tri-axiales y giroscopios) integrados en el textil del dispositivo. Finalmente, los resultados del confort Tal como mostraron los resultados del test de confort realizado por los participantes, en todas las categorías se obtuvieron unas sensaciones de confort bastante elevadas en el uso del dispositivo. En conclusión, los resultados expuestos en los distintos apartados de la tesis demuestran que el cinturón Lumbatex es capaz de medir y cuantificar, de forma válida y fiable, una curvatura específica del raquis lumbar mediante la utilización de los sensores inerciales (acelerómetros tri-axiales y giroscopios) integrados en el textil del dispositivo. Asimismo, los resultados demuestran que el dispositivo es capaz de registrar y cuantificar, de forma fiable, los diferentes cambios en la disposición segmentaria de la curvatura del raquis lumbar mediante el uso de tales sensores inerciales integrados en el textil. Por su parte, los resultados de confort demuestran que, durante el uso del dispositivo para la toma de datos de los test de confort desarrollados en los estudios experimentales, los participantes reportaron unos valores elevados de percepción de confortabilidad, lo cual prueba que el diseño del último prototipo desarrollado resultó cómodo y adecuado para el usuario del mismo.	es_ES
dc.format.extent	200 p.	es_ES
dc.language.iso	es	es_ES
dc.subject	dolor lumbar	es_ES
dc.subject	columna	es_ES
dc.subject	biofeedback	es_ES
dc.subject	ejercicio	es_ES
dc.title	Diseño y validación de un dispositivo para la cuantificación de la lordosis lumbar basado en sensores inerciales	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::PEDAGOGÍA	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES