¿Alguna vez has imaginado la importancia de medir los ángulos de las articulaciones de tu cuerpo? Puede que este no sea un pensamiento típico para gran parte de la población, pero para quienes trabajamos con rehabilitación física, esta medición representa un dato relevante para el tratamiento de los pacientes. Desarrollar un sistema accesible y de bajo costo capaz de realizar esta estimación para ayudar en la rehabilitación y mejorar el rendimiento físico en fisioterapia fue el objetivo del maestro en Neuroingeniería Túlio de Almeida, de 27 años.

Publicado en la revista científica internacional Sensors con el título “Desarrollo de un sistema de medición de código abierto y bajo costo para la estimación del ángulo de las articulaciones” [“Desarrollo de un sistema de medición de código abierto de bajo costo para la estimación de ángulos articulares”, en traducción libre], los códigos y métodos encontrados por el neuroingeniero para medir ángulos articulares después de dos años de investigación en el Instituto Santos Dumont (ISD), en Macaíba (RN), fueron puestos a disposición de forma gratuita en la plataforma GitHub, una plataforma de alojamiento de códigos y archivos que permite a los usuarios contribuir desde cualquier parte del mundo. “El equipo de referencia disponible actualmente es muy caro, llegando a costar hasta R$50.000. Con nuestra investigación, hemos creado un sistema asequible y eficiente”, afirma el investigador. A diferencia de los dispositivos existentes en el mercado, el desarrollado en ISD tiene un coste medio de R$ 130 (U$ 24).

El sistema, denominado Dispositivo de medición y adquisición de ángulos articulares (JAMA), consta de dos partes: un hardware de bajo costo utilizado para estimar los ángulos y un software abierto para procesar los datos, el Python para la medición y adquisición de ángulos articulares (PyJama). Para comprobar los conceptos aplicados en la construcción del dispositivo y su eficacia, se realizaron dos experimentos: “En el primero, pretendíamos probar tanto el software como el hardware en situaciones controladas”, explica Túlio. Para ello se utilizó Lokomat, un robot utilizado en la rehabilitación de personas que realiza movimientos controlados de flexión y extensión de las extremidades. “Configuramos el robot para un movimiento con una amplitud de 60 grados y logramos encontrar un ángulo de 58,2 grados, lo que es un muy buen resultado para un paso controlado”, añade.

Prueba

El segundo experimento consistió en poner la tecnología a prueba en una situación del mundo real. Queríamos evaluar la articulación de la rodilla de una persona mientras caminaba. Como no contábamos con un dispositivo de referencia para comparar los resultados, utilizamos otro método de evaluación: el video. Con este formato, también obtuvimos buenos resultados, con ángulos compatibles con los de la marcha, afirma Túlio.

Para superar la falta de un dispositivo estándar de oro que pudiera utilizarse para comparar los resultados obtenidos por Jama y el procesamiento de datos realizado por Pyjama, el investigador recurrió a un tercer experimento. Busqué una base de datos en la literatura que tuviera el mismo tipo de datos que usábamos, pero de dispositivos de referencia. Tuvimos un error de 0% en el primer análisis y, para el segundo tipo de análisis, un error promedio de 2%, lo que indica que el software puede procesar estos datos, afirma.

El profesor-investigador del ISD André Dantas, orientador de Túlio durante su maestría y coautor del artículo publicado en la revista Sensors, destaca que la investigación es parte de un proyecto más amplio, que involucra a otros investigadores y tiene como objetivo central desarrollar tecnologías que puedan ayudar en la rehabilitación de pacientes con lesiones de la médula espinal. “Hay varias partes de la investigación que se complementan entre sí y permitirán que exista un sistema accesible y fácil de utilizar para la rehabilitación”, afirma.

Código abierto

El modelo de código abierto, o Código abierto, utilizado por el neuroingeniero para desarrollar el sistema, consiste en el licenciamiento gratuito y redistribución universal de lo desarrollado, sin necesidad de pagar licencias y con la posibilidad de adoptar un modelo de producción intelectual colaborativa. Plataformas como GitHub, que reúne a más de 65 millones de desarrolladores de todo el mundo, permiten la publicación de códigos y métodos.

La decisión de utilizar el modelo de código abierto, según el investigador, surgió cuando durante la investigación se encontró con muchas publicaciones sobre los avances existentes en el área, pero pocas con metodologías que expliquen el camino recorrido para llegar a ellos. “Siempre que se trabaja en este ámbito, hay que retroceder un par de pasos para rehacer algo que ya se ha hecho, y solo entonces se puede empezar la investigación. La idea del código abierto es dejar abierta la forma en que se construye el sistema para que incluso pueda utilizarse como modelo para desarrollar otros métodos, ya que los algoritmos tienen diversas aplicaciones”, destaca Túlio.

Según él, en países como Brasil, donde la inversión en ciencia y tecnología todavía es pequeña en comparación con el potencial nacional, la publicación de códigos abiertos aumenta el acceso de investigadores y desarrolladores a los contenidos y potencia la producción científica.