Deep Learning, Análisis del Movimiento y Neurociencia

A partir de toda esta información, junto con los datos clínicos se puede crear un perfil de marcha de un grupo de pacientes; definimos los rangos de las variables y los patrones de marcha del grupo específico. Esto nos permite poder realizar análisis comparativos entre los distintos grupos de estudio, por ejemplo SANOS vs. ENFERMOS o TRATAMIENTO A vs. TRATAMIENTO B. La información es poder y más cuando el número de pacientes es elevado. Cuanto mayor sea el tamaño muestral, mayor será el poder estadístico que tendrán los test que apliquemos.

Y como ejemplo práctico final, os resumo lo que hemos estado investigando este último año. Existe una condición llamada marcha idiopática de puntillas o “idiopathic toe walking” que afecta principalmente a niños de temprana edad y provoca una alteración en su marcha que hace que caminen de puntillas. A día de hoy, su diagnóstico se realiza por exclusión de otras condiciones neurológicas en las que se ve alterada la marcha, como la parálisis cerebral, hasta que finalmente se encaja bajo el término de idiopático. Con la idea de facilitar la diferenciación entre la marcha idiopática y otras enfermedades neurológicas, apuntando en la dirección del diagnóstico precoz, decidimos estudiar la información de marcha con una de las herramientas más potentes de clasificación: el Deep Learning. Los resultados provisionales son prometedores ya que somos capaces de distinguir con más de un 90% de precisión, tanto entre los grupos de pacientes como con el grupo control.

De forma breve y lo más amena posible me gustaría compartir con vosotros el día a día de alguien que trabaja en un laboratorio de análisis del movimiento y de cómo los resultados obtenidos pueden llegar a mejorar la calidad de vida de los pacientes.

Desde tiempos de Aristóteles hasta Honoré de Balzac, con su Teoría del andar, ya se analizaba el caminar humano a simple vista, sin complejos aparatos (lo que nosotros entendemos por “complejos”) ni en lugares específicos para su estudio. Sin embargo, a día de hoy un laboratorio de análisis del movimiento resulta imprescindible en el estudio riguroso de la marcha.

¿Y qué es un laboratorio de análisis del movimiento? Ver imagen.

Aunque el nombre ya indique qué se va a hacer ahí, no dejemos todo a la imaginación. Tanto el laboratorio en el que trabajo de forma presencial en Madrid como el que estuve en Dublín durante una estancia de investigación, comparten varios elementos comunes:

• Un pasillo o pasarela de marcha.
• Unos marcadores o sensores que se colocan en el sujeto.
• Unas cámaras que captan los movimientos de los marcadores; es decir, del sujeto.
• Una plataforma de fuerzas (opcional).

Con estos elementos se puede reconstruir lo que sería un análisis de marcha, que explicado de forma sencilla consiste en lo siguiente: tras comenzar una fase de reclutamiento (¡ojo que lo tiene que aprobar un comité de ética!) llega una persona sana o bien un paciente diagnosticado con una enfermedad neurológica, se le realizan una serie de medidas anatómicas del tronco y las extremidades inferiores y se colocan los marcadores. Después, se le pide caminar por la pasarela de marcha mientras se graba su movimiento y se recoge la información de la fuerza de su pisada, a través de la plataforma intercalada en el pasillo de marcha. Tras unas cuantas idas y venidas se finaliza la prueba y comienza el análisis de los datos.

Realmente la parte del análisis de los datos nos la podemos ahorrar.

Entonces, de todos estos paseos, ¿qué sacamos?

Pues dos grandes conjuntos de datos: la cinemática y la cinética de la cadera, rodilla y tobillo. La cinemática se refiere a los ángulos de las articulaciones; flexión y extensión de la rodilla, rotación de la cadera, etc., mientras que la cinética abarca las fuerzas y sus derivados (momentos y potencias articulares).

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