Dispositivo de Control postural mediante retroalimentación de sensores elásticos de distancia periférica del tronco corporal.

Dispositivo de Control postural mediante retroalimentación de sensores elásticos de distancia periférica del tronco corporal.

El objeto de nuestra invención es un aparato y un método de control postural mediante retroalimentación de sensores elásticos de distancia. Tiene como objetivo entrenar a adoptar una postura confortable y prevenir o reducir los dolores musculares de espalda. El dispositivo comprende una malla elástica (figura 3) sobre la que se anclan sensores de distancia conectados por cualquier medio a un aparato de biofeedback postural. Una forma de realización del aparato de biofeedback comprende un circuito de adaptación de señales y un microcontrolador programable externamente. Otra forma de realización consta de un transmisor adosado a los sensores que se conecta mediante un protocolo de comunicación a un aparato de pulsera o un Smartphone que contiene la lógica de un sistema de feedback postural. El aparato de biofeedback, en cualquiera de sus realizaciones, contiene un método de entrenamiento que permite recuperar, la postura saludable sin inducir rigidez postural.

5 Dispositivo de Control postural mediante retroalimentación de sensores ela5ticos de distancia periférica del tronco corporal.

Sector de la técnica La invención se encuadra en la sección de ciencias médicas y máS concretamente en aparatos de fISioterapia, relacionados con la medida y el control de los músculos Que controlan la postura utilizando sistemas de retroalimentación biológica (clasificación A61B5/0482.) .

15 Estado de la técnica El problema de salud: La postura corporal, la prevención de los dolores de espalda y las lesiones óseas y musculares.

En un gran número de problemas de la espalda se prOducen fuertes dolores por contracturas musculares debido a las posturas estaticas yforzadas Que las personas adoptan de manera persistente. Aunque la columna óSea permite una gran movilidad corporal, las personas (adultos pero también los adolescentes) permanecen en posturas estéticas durante largos periodos de tiempo lo que reduce la potencia y flexibilidad de los músculos que sostienen el cuerpo.

25 La postura que adopta la persona, esta relacionada con lo que hace y lo que siente. (Figura 1 y 2) Con el tiempo se tiende a posturas inadecuadas debidas a la flacidez y relajación de los músculos implicados en el sostén (figuras lb y 2b) . Ello es debido a: 1) la reducción genera l de actividad frsica: 2) la tendencia a la inactividad y reducción del gasto energético y 3) la persistencia en posiciones inmÓVi les en posturas mórbidas. Ello provoca dificultades de estiramiento y contracción muscular y pérdida general de potencia.

Para mantener una postura erguida tanto de pie como sentado es necesario que la musculatura abdominal se contraiga ayudando a sujetar recta la columna modificando la posición de la cadera (lOl y 201) y Que los músculos pectorales se distiendan para facilitar la rotación de los hombros (102 y 202) . Los músculos implicados en la corrección de la postura varran según la zona y el grado de desviación de la columna.

~ Los problemas derivados de las posturas rrgidas y persistentes derivadas de cualquier actividad y, en general del trabajo, se resuelven individualmente con periodos de descanso y cambiando de postura. Sin embargo Jo idóneo seria ejercitar (estirando y contrayendo) los músculos de sostén del cuerpo. El ejercicio es la recomendación que médicos especializados y fisioterapeutas sugieren cuando, debido a las malas y persistentes posturas, surgen dolores crónicos o cuando debido al debilitamiento muscular se realizan esfuerzos en condiciones inadecuadas

Las personas que llevan a cabo ejercicio f1sico, entrenan y fortalecen sus músculos estén en condiciones de sostenerse adecuadamente, protegiéndose de los posibles problemas de columna. Sin embargo, a pesar de la potencia de sus músculos abdominales de sostén, no adoptan posturas sanas protectoras de los problemas de la columna vertebral y dolores de espalda. Por otro lado mantenerse en posturas rrgidas y persistentes aunque correctas no favorece el fortalecimiento de los músculos implicados en el sostén de la columna.

45 Soluciones propuestas Se han desa rrollado diversos procedimientos terapéuticos para lograr que las vértebras de la columna sostengan el cuerpo, manteniendo recta la columna la mayor parte del tiempo, sin curvaturas excesivas que, con el tiempo, pudieran derivaren desviaciones, lesiones y/o dolores de espalda. Las soluciones preventivas de lesiones o desviaciones, propuestas hasta ahora, han sido: a) entrenamiento muscular dinam ico (fundamentalmente abdominal) para fortalecer la musculatura y proteger la columna vertebral:

b) indicaciones sobre cómo realizar trabajos o mO'vimientos que impidan contracturas y lesiones; c) protección pasiva con prótesis de la columna en zona lumbar o d) programas de entrenam iento conductual para aprender a adoptar posturas correctas en cualquier situación.

Dentro del apartado de entrenamiento para la adopción de posturas correctas se han desarrollado aparatos de biofeedback y procedimientos de aprendizaje automético cuyo objetivo es corregir la postura de la columna vertebral basados en sensores de la posición COI'poral (posición de la cabeza, inclinación del tronco, centro gravedad, distribución del peso, distancia intelV8rt_ebral, EMG) que informan de la magnitud de la desviación de la postura (feedbaCk negativo) y utilizan procedimientos de aprendizaje de condicionamiento de reforzamiento negativo de escape (constantemente, la magnitud (je la señal (sonido) es función del grado de desviación) .

Entre los sistemas (aparatos y métodos) descritos para corregir la postura corporal se pueden citar: La patente espanola nO 626.693 de 29-1 (}1975 ·Un cinturón para mejorar la postura del cuerpo· plantea un dispositivo electromecénico que activa un zumbHdor que avisa cuando se relajan los müsculos abdominales. El procedimiento desarrollado y pUblicado por Barr y Dworkin, Neal e. Miller, Susan Dvvorkin, Niels Birbaumer,

Michael 1. Brines. Saran Jonas, Edwards P. $chwentker, Jacob J. Grahami (1984) : Behavioral method for the treatment ofidiopathic scoliosis. Es un dispositivo de feedback basado en 2 sensores de la distancia perimetral que rodean el tronco en sentido hOrizontal y vertical a partir del cual se han realizado numerosas patentes por los propios autores y diversas publicaciones que (jescriben la tasa de éXito en el tratamiento de las desviaciones de columna como por ejemplo. M. S. wong, A. F. T. Mak, K. D. K. Luk, 1. H. Evans & B. Brown (2001) Effecriveness of audicrbiofeedback in postural training for adolescent idiopathic scoliosis patients. Prosthetics and Orthotics Internalional, 25, 60-70. El sistema de control de M. Dozza, publicado bajo el título ' Biofeedback systems forHuman poswral' mediante un aparato de biofeedback con sensores biaxiales, acelerómetros y giroscopios que informan de la postura en casos de pérdida de habilidad por lesión del sistema vestibular. Mejora el balanceo al caminar también en personas sanas.

El siguiente listado de patentes está estrictamente relacionadas con el control postural, algunas de las cuales estén relacionadas con el tratamiento del dolor de espalda y las desviaciones de la columna: La patente española nO 626.693 de 29·10-1975 ·Un cinturón para mejorar la postura del cuerpo' plantea un dispositivo electrome~nico que activa un zumbador que avisa cuando se relajan los múscu los abdominales. Método para la medición de la postura y del movimiento del cuerpo (1993) de Jürgen Manthey (ES 2 092 717) que usa sensores ultrasónicos o electromagnéticos conectados a un dispositivo de biofeedback en un microprocesador que informa de la magnitud de la desviación respecto a la postura predefinida mediante un sonido u otros sistemas que aumenta en función del grado de desviación.

Biofeedb8ck device (2003) US 6579248, autor: Roberta l. Cascone et al. Que describe un aparato de feedback con un sensor de distancia de hilo enrollado a un tambor cuyo extremo se adhiere a un punto de la espalda entre las escápulas. Posture and body movement measuring system (2007) US 7210240 autor: Ch6stopher P Townsend et al. Que propone un sistema para evaluar la rotación de la columna y determinar la postura adecuada conectado a un aparato de feedback. Spine tiIt monitor with biofeedback (2008) US7458943. Autores: Daniel Hung Kay Chow et al. para evaluar la curvatura de la columna vertebral mediante cualquier transductor electromecénico (acelerómetro, goniómetro,

otros no especificados) asociado a un sistema dE~ feedback que permite informar de la posición de la columna. El problema central de la investigación sobre control postural es: 1) el tipo de sensores para evaluar la postura de 45 manera fiable, que dispongan de un sistema de sensibilidad variable que permitan el entrenamiento mediante su conexión a aparatos de biofeedback portátiles; 2) la ubicación de sensores para que describan la postura del esqueleto óseo en relación a los diferentes tipos de patologra de la espalda. La investigación se focaliza en sensores ysistemas pequeños, fáciles de usar, no invasivosycapacesde estimar la posición precisa de lossensores respecto a los ejes de coordenadas del cuerpo y 3) disei'lar un procedimiento de entrenamiento automatico que 50 induzca la adopción de la postura Correcta sin inducir hieratismo en la postura ni inmovilidad muscular.

La solución al problema planteado en nuestra invención consiste en: a) utilizar un conjunto de sensores situados en los tres ejes corporales, mediante los cuales estimar de manera válida la postura; b) colocar los sensores en diferentes posiciones del tronco para que identifiquen el tipo de corrección que el sujeto necesita para adoptar una postura correcta; c) disef'lar un aparato de biofeedback en un micro controlador que permita...

5 1. Un aparato de control de la postura corporal caracterizado por prevenir los problemas de espalda, corregir las desviaciones de columna y adoptar una postura firme Que comprende un dispositivo Que mide las variaciones de la postura, un sistema de biofeedback Que proporciona información visual, láctil o auditiva y un transmisor de la señal del sistema sensor al aparato de biofeE:dback_

10 2. Un aparato de control de la postura corporal según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo para medir las variaciones de la postura está constituido por una prenda de vestir elástica (camiseta. malla, banda) o en la Que se integra un conjunto de sensores de resistencia variable Que miden la distancia periférica entre diversos puntos del cuerpo, los sensores est~ln compuestos por hilo conductor Que varIa sus propiedades eléctricas en función de su estiramiento y están conectados en sus extremos a un transmisor Que envfa I~ datos al aparato de biofeedback.

15 :20 3. Un aparato de control de la postura corporal según la reivindicación 1, caracterizado por Que el sistema de biofeeback está integrado en un dispositivo electrónico portátil (pulsera, ordenador o teléfono) con un microcontrolador programable externamente Que, mediante una lógica apropiada, autoajusta los parámetros de la señal de entrada inicial a la postura correct;::!; evalúa los cambios de la postura inicial e informa de los mismos mediante procedimientos visuales, auditivos o táctiles; poseer una pantalla y un teclado externo, Que mediante un menú de configuración, permiten: a) el ajuste automático de los sensores en función desu posición de anclaje y el grado de estiramiento inicial; b) graduar la sensibilidad del sistema y c) seleccionar el modo de entrenamiento.

25 4. Un aparato de control de la postura corporal según reivindicación 1, caracterizado por un sistema transmisor de la sel'\al de los sensores de la postura al aparato de biofeedback Que consta de un circuito de adaptación de señales, un convertidor AjO, y un conector directo (Cable) o un transmisor de conexión inalámbrica mediante la utilización de un protocolo de comunicación (bluetooth o wifl) .

30 35 40 5. Un método de entrenamiento caracterizado por una fase inicial de adquisición y otra posterior de consolidación de la postura, Que combina un procedimiento (je condicionamiento operante de reforzamiento negativo (evitación deSidmanjyunode reforza miento positivo, cuya respuesta::;e define por lel frecuenci (:l de adopción o el tiempo de permanencia en la postura correcta; en el Que hay un procedimiento de configuración personalizada y automática de los parámetros de entrenamiento de las sesiones, en función del progreso en el aprendizaje y permite seleccionar los tipos de feedback (visual, auditivo o Uictilj en función del lugar de entrenamiento_ 6. Un método de entrenamiento según reivindicación 5 caracterizado por un procedimiento de adquisición de la postura correcta, basado en la reducción de la frecuencia de disparo de la señal de alarma mediante condicionamiento de evitación, en el Que la alarmi~ se activa cada cierto tiempo y la respuesta predefinida es adoptar la postura inicial correcta. Los parámetros de frecuencia de disparo de la alarma y de permanencia en la postura correcta se configuran automáticamente en función del progreso en cada sesión.

45 7. Un método de entrenamiento según reivindicación 5 caracterizado por un procedimiento de consolidación del aprendizaje, mediante condicionamiento de reforzamiento positivo en el Que la respuesta consiste en permanecer en la postura adecuada y la consecuencia asociada presentar información visual, ttlctil °auditiva del logro alcanzado.