Regional kinematic characterization of motion trajectories to classify gait patterns

Abstract

El análisis cinemático de la marcha es fundamental en el diagnóstico, tratamiento e implementación de métodos de rehabilitación en patologías asociadas con el movimiento. Este análisis se desarrolla principalmente a partir de la descripción cuantitativa de los desplazamientos de los diferentes segmentos del cuerpo. En la rutina clínica, la cuantificación de estas variaciones se realiza típicamente a través del seguimiento de un conjunto de marcadores ubicados en prominencias óseas, que estiman la cinemática general de la estructura musculo-esquelética. Sin embargo, la cuantificación basada en marcadores se realiza utilizando estrictos protocolos de captura, lo que limita el gesto natural de la marcha y la exploración de variables dinámicas que podrían ser altamente descriptivas en ciertas patologías. Este trabajo presenta un descriptor de movimiento regional que permite la cuantificación de las marchas normales y parkinsonianas. La metodología propuesta inicia calculando un conjunto de trayectorias que describe el movimiento de los principales articuladores durante la marcha. Estas trayectorias son agrupadas regionalmente según similitudes espaciales y cinemáticas. Las trayectorias agrupadas en cada región son caracterizadas utilizando un descriptor espacial de movimiento y una tabla de ocurrencia de velocidades. El descriptor es finalmente codificado en una bolsa de palabras y mapeado a una máquina de soporte vectorial para obtener una predicción de la marcha analizada. El método propuesto fue evaluado en un conjunto de 84 videos de la marcha de 7 pacientes control y 7 pacientes diagnosticados con parkinson, obteniendo una exactitud en la clasificación del 92,86%.