Una Unidad de Medición Inercial (IMU) triaxial integrada en un zapato funciona integrando acelerómetros y giroscopios de alta frecuencia de muestreo para capturar el movimiento del pie en tiempo real. Monitorea continuamente los cambios en la aceleración lineal triaxial y la velocidad angular, creando un perfil digital detallado del movimiento del sujeto durante la marcha.
La IMU sirve como el motor central para el análisis cinemático, utilizando datos de movimiento brutos para detectar picos de aceleración específicos. Este proceso permite la identificación precisa de eventos de marcha como el golpe de talón y el despegue del dedo del pie, que son esenciales para calcular la velocidad de marcha y la longitud de la zancada.
La Mecánica de la Recopilación de Datos
Integración y Muestreo de Sensores
La IMU opera combinando dos tipos distintos de sensores: acelerómetros y giroscopios.
Estos componentes funcionan a una alta frecuencia de muestreo, asegurando que incluso los cambios rápidos o sutiles en el movimiento del pie se capturen sin pérdida de datos.
Medición Triaxial
El término "triaxial" se refiere a la capacidad del dispositivo para monitorear el movimiento en tres dimensiones simultáneamente.
El sistema registra la aceleración lineal (qué tan rápido cambia la velocidad a lo largo de una línea recta) y la velocidad angular (la tasa de rotación) para mapear la trayectoria del pie en el espacio 3D.
Transformando Datos Brutos en Métricas de Marcha
Detección de Eventos Críticos de Marcha
Los datos brutos por sí solos no son el producto final; el sistema procesa esta información para encontrar patrones específicos.
Al detectar picos de aceleración a lo largo de los ejes vertical y anteroposterior (de adelante hacia atrás), la IMU identifica fases distintas del ciclo de marcha.
Esta detección de picos es el mecanismo utilizado para identificar con precisión el golpe de talón (cuando el pie toca el suelo) y el despegue del dedo del pie (cuando el pie abandona el suelo).
Cálculo de Parámetros Derivados
Una vez que los eventos de marcha tienen marca de tiempo, el sistema calcula parámetros cinemáticos complejos.
Esta "información cinemática central" bruta se transforma en métricas procesables como la velocidad de marcha, la longitud de la zancada y la variabilidad de la marcha.
En contextos clínicos, estos datos cuantifican características como temblores o lentitud de movimiento, proporcionando una base objetiva para evaluar la eficacia del tratamiento.
Comprendiendo las Compensaciones
Dependencia de Picos de Señal Distintos
La precisión de la IMU depende en gran medida de "picos" claros en los datos de aceleración para identificar eventos de marcha.
Si un sujeto tiene una marcha arrastrada o patrones de movimiento muy irregulares donde los picos de aceleración vertical se atenúan, el sistema puede enfrentar desafíos para definir automáticamente el golpe de talón.
Enfoque Cinemático vs. Cinético
Es importante distinguir lo que mide la IMU: captura cinemática (movimiento en el espacio), no cinética (fuerza).
Si bien proporciona excelentes datos sobre velocidad y variabilidad, no mide directamente la presión física o la fuerza de reacción del suelo aplicada por el usuario.
Tomando la Decisión Correcta para su Objetivo
Para maximizar la utilidad de un sistema de análisis de marcha basado en IMU, alinee las capacidades de datos con sus objetivos específicos.
- Si su enfoque principal es definir las fases de la marcha: Priorice sistemas con altas frecuencias de muestreo para garantizar que los picos de aceleración vertical y anteroposterior se capturen con alta resolución temporal.
- Si su enfoque principal es la evaluación clínica: Mire más allá de los datos brutos y concéntrese en las métricas calculadas, como la variabilidad de la marcha y la lentitud del movimiento, para medir objetivamente el progreso del paciente.
Al traducir el movimiento complejo en métricas cuantificables, la IMU triaxial proporciona la evidencia objetiva necesaria para refinar los protocolos de tratamiento personalizados.
Tabla Resumen:
| Componente/Métrica | Función y Datos Capturados | Impacto en el Análisis de Marcha |
|---|---|---|
| Acelerómetros | Mide la aceleración lineal triaxial | Detecta picos de golpe de talón y despegue del dedo del pie |
| Giroscopios | Mide la velocidad angular | Mapea la trayectoria y rotación del pie en 3D |
| Alta Frecuencia de Muestreo | Ciclos rápidos de captura de datos | Asegura la resolución para cambios sutiles de movimiento |
| Métricas Derivadas | Velocidad, longitud de zancada, variabilidad | Proporciona datos objetivos de evaluación clínica |
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Referencias
- Bohyun Kim, Hyejin Choi. Association of Muscle Mass, Muscle Strength, and Muscle Function with Gait Ability Assessed Using Inertial Measurement Unit Sensors in Older Women. DOI: 10.3390/ijerph19169901
Este artículo también se basa en información técnica de 3515 Base de Conocimientos .
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