Els estudis biomecànics que ofereixen els centres de podologia necessiten cada vegada més el suport de dispositius tecnològics que complementen la valoració física del pacient i objectiven l’ull clínic del professional. Equipar una consulta podològica amb tecnologia avançada de valoració biomecànica ha suposat sempre una gran inversió – moltes vegades només a l’abast de grans empreses i centres – , però l’evolució i popularització tecnològica, cada vegada més present al nostre entorn (smartphones, entreteniment, automoció…) ha suposat una democratització i una reducció molt significativa del seu cost. Aquest fet, juntament amb la creixent professionalització i especialització dels centres de podologia, fa que un bon equipament tecnològic sigui cada vegada més habitual.
Repassem alguns dels sistemes i tecnologia d’anàlisi biomecànica més presents en consultes i centres de podologia
BAROSENSORS
Els dispositius equipats amb sensors de pressió són dels més habituals a les consultes. Aquests sensors mesuren la pressió que incideix el peu contra terra (força de reacció del terra contra el peu per unitat de superfície), tant estàticament com durant la marxa o la carrera. Aquesta capacitat s’obté gràcies al comportament dels materials que conformen els sensors, que quan es veuen sotmesos a un estrès mecànic (en aquest cas una compressió) produeixen un petit potencial elèctric (sensors piezo-elèctrics) o canvien la seva resistència elèctrica (sensors piezo-resistius).
- Plataformes de pressions (figura 1)
Plataforma de pressions SENSOR MEDICAL
Són dispositius equipats amb barosensors (generalment de 2 a 4 per cm2), molt útils ens estudis estàtics, dinàmics i de la postura. Capten les pressions que exerceix el peu contra el terra, però només indicant-nos la component vertical d’aquesta força. Les més habituals són les plataformes de pressions quadrades amb una superfície de 40x40cm. Les rectangulars, de longitud superior (120cm, 160cm o més), faciliten els estudis dinàmics, ja que el pacient es despreocupa d’haver “d’encertar” el pas dins de la plataforma (target effect) i fa que la petjada sigui més natural i similar a l’habitual.
- Plataformes de forces (figura 2)
Plataforma de forces AMTI
Útils en els estudis dinàmics, a diferència de les plataformes de pressions, aquestes ens informen de les tres components espacials del vector força. És a dir, no només ens indica la magnitud de la força vertical, sinó que també ens quantifica la component antero-posterior i la lateral durant l’impacte del peu.
- Plantilles instrumentades (figura 3)
Plantilles instrumentades F-SCAN
Les plataformes de pressions presenten una clara limitació. El pacient desenvolupa la seva marxa o carrera en un entorn limitat, condicionat, i habitualment ho fa descalç. Les plantilles instrumentades són dispositius que s’insereixen dins del calçat del pacient i estan proveïdes de barosensors que es connecten generalment per Bluetooth al PC. Els dos grans avantatges d’aquestes plantilles són la completa autonomia de marxa i carrera (connexió sense fils) que ofereixen durant l’estudi i que les dades s’obtenen amb el calçat propi del pacient. Per tant, en reproduir la situació (activitat i espai) i les condicions quotidianes o específiques (calçat i superfície), les dades obtingudes es consideren més reals i fiables. No obstant, la resolució (nombre de sensors per unitat de superfície) respecte les plataformes de pressions és menor i la vida útil dels sensors, inferior.
- Tapís rodant sensoritzat
Les plataformes de pressions no permeten estudis de carrera amb una captació continuada del contacte dels peus. Una bona solució és la d’incorporar els barosensors per sota d’un tapís rodant (cinta de córrer). D’aquesta forma s’obtenen estudis baropodomètrics en carrera de molta qualitat, sempre que el pacient estigui habituat a córrer en aquestes condicions.
ANÀLISI DEL MOVIMENT
- Càmeres d’alta velocitat (figura 4)
Càmera d’alta velocitat Casio Exilim FH20
Les gravacions de vídeo convencionals es realitzen generalment a 30fps (fotogrames per segon). És a dir, cada segon de vídeo està format per una seqüència de 30 imatges correlatives que el nostre cervell, en processar-les, converteix en un moviment continu. Els estudis biomecànics analitzen habitualment accions i moviments que es produeixen a gran velocitat i que han de ser visionats a càmera lenta, sobretot estructures específiques de petites dimensions com el peu. Per aquest motiu, els 30fps d’una gravació convencional serien insuficients per poder realitzar un anàlisi detallat del moviment, sent necessàries velocitats superiors (de 240fps a 480fps). La gran evolució, popularitat i quotidianitat dels smartphones fan que molts d’aquests, sobretot els de gama mitja-alta, incorporin càmeres amb possibilitat de gravació de vídeo a alta velocitat. De totes maneres, al mercat hi ha una bona oferta de càmeres d’alta velocitat, i més específiques per aquest tipus de gravació.
- Anàlisi de vídeo (figura 5)
Anàlisi de vídeo a alta velocitat amb KINOVEA
La simple visualització d’un vídeo (convencional o d’alta velocitat) que ha captat una marxa o un gest esportiu pot resultar insuficient per a un estudi biomecànic. Per aquest motiu existeixen nombrosos softwares de pagament i gratuïts que ens permeten una anàlisi detallada del moviment. Un dels més populars, per les bones prestacions que ofereix de manera gratuïta, és Kinovea®. Amb aquesta eina podem quantificar una gran quantitat de paràmetres espai-temporals; cronometrar fases del moviment, mesurar distàncies, determinar valors angulars tant de manera estàtica com dinàmica o fer seguiment dinàmic de punts amb traçat de trajectòries, entre d’altres funcions.
- Anàlisi del moviment amb multicàmera (figura 6)
Anàlisis de moviment multicàmera. Sistema VICON
L’anàlisi s’obté a través de la captació del moviment amb múltiples càmeres que envolten l’escenari. En aquest cas, el pacient o individu ha de ser instrumentalitzat amb la col·locació de múltiples marcadors reflectants o lluminosos que seran captats per les càmeres. Durant l’estudi, la captació dels marcadors permet a un potent software transformar l’individu en un model virtual i analitzar amb gran fiabilitat el seu moviment.
Un dels sistemes més populars que utilitza aquesta tecnologia és VICON®, considerat per molts el Gold Standard de l’anàlisi del moviment. Aquest sistema és tan fiable com poc accessible en termes econòmics per a la major part de centres podològics. No obstant això, estan emergint altres sistemes més accessibles i que es basen en la mateixa tecnologia.
SISTEMES OPTOELECTRÒNICS
Hi ha sistemes d’anàlisi biomecànica que es basen en el funcionament de cèl·lules fotoelèctriques que detecten el pas o la interrupció d’un feix lluminós. Un dels sistemes més coneguts que es basen en aquest principi és Optogait® (figura 7). Aquest és un dispositiu que consta de dues fileres de llums leds (emissor-receptor) encarades entre sí i connectades al PC. El pacient es col·loca entre ambdues barres, i a mesura que realitza moviments o camina, va interrompent alternativament el feix lumínic de determinats leds. El software del sistema capta aquestes interrupcions i les interpreta com a temps de contacte i distància entre contactes. Les barres poden estar muntades als laterals d’un tapís rodant o poden acoblar-se entre sí per formar un llarg passadís de captació. Aquest, és un sistema molt senzill, útil i fiable per determinar variables espai-temporals durant la marxa i carrera del pacient o la realització de tests i protocols específics.
SENSORS INERCIALS
Una tecnologia molt habitual, també incorporada de manera genèrica als smartphones (gir automàtic de pantalla, brúixola…) podòmetres i smartwatches, és la derivada dels sensors inercials. Aquests són sensors capaços de captar els canvis de la seva posició de referència en l’espai i les forces (moviment accelerat) a les quals estan sotmesos. Es col·loquen en determinats punts del pacient durant l’estudi biomecànic i ens informen del moviment i l’acceleració dels diferents segments corporals. El moviment informat pot ser l’absolut d’un sensor en referència amb l’espai, o pot ser relatiu en referència a un altre sensor. La connexió dels sensors al software i PC es realitza sense fils (normalment per Bluetooth) de manera que la llibertat de moviments del pacient és completa.
Existeixen al mercat múltiples sistemes que utilitzen aquesta tecnologia. Des dels més genèrics a nivell de moviment corporal (Bioval® (figura 8)) com aquells més específics per paràmetres podològics i de carrera (Run Scribe® (figura 9), Stryd®).
SENSORS DE PROFUNDITAT
Una tecnologia que es va fer popular gràcies a la industria dels videojocs és la que utilitza sensors de profunditat (Wii® de Nintendo® i Kinect® de Microsoft®). El funcionament d’aquests dispositius es basa en la projecció d’un feix de llum infraroja (figura 10), que després de rebotar en l’objecte és captat per un sensor d’aquest tipus de llum. D’aquesta forma, el software interpreta les distància amb l’objecte i digitalitza la seva superfície en tres dimensions.
Actualment, els dispositius proveïts de sensors de profunditat s’estan fent servir de manera cada vegada més habitual en el sector podològic per a la digitalització directa o de motlles dels peus i d’altres parts de l’extremitat inferior (Structure®) (figura 11).
En els estudis biomecànics, aquests sensors poden ser utilitzats en un anàlisi del moviment a temps real sense que sigui necessària l’aplicació de marcadors sobre l’individu, tal com fa el sistema Motion Metrix® (figura 12). Aquest sistema utilitza dues càmeres amb sensors de profunditat, que després d’un ràpid calibratge, genera un avatar digital durant la captació que fa servir per realitzar càlculs cinemàtics i una aproximació a càlculs cinètics derivats del pes del pacient prèviament informat.
ELECTROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE
Sense ser un sistema relacionat amb l’estudi del moviment, conèixer l’activitat muscular durant l’anàlisi biomecànica és un gran valor afegit. Aquests sensors, incorporats normalment a unes malles (figura 13), capten en superfície (sobre la pell) l’activitat elèctrica de grups musculars de l’extremitat inferior com els glutis, els isquio-tibials, el quàdriceps i el tríceps sural, i van transferint les dades al PC de manera simultània i sense fils.
La monitorització de l’activitat de certs músculs, simultàniament a l’estudi del moviment, pot detectar patrons de desequilibri o disfunció muscular relacionats amb alteracions biomecàniques.
La utilització de les noves tecnologies representa una gran ajuda i un enorme salt qualitatiu en els estudis biomecànics, tant a nivell clínic com en l’àmbit de la recerca. No obstant això, la seva aplicació sempre estarà indicada per un professional qualificat que serà qui interpretarà i donarà un sentit clínic adequat a la gran quantitat de dades obtingudes.
Xavier Ruiz Tarrazo, professor dels Grau en Podologia UManresa i coordinador del servei de podologia de la Clínica Universitària