Evaluación clinimétrica de los sensores inerciales de movimiento de la columna cervical en pacientes con trastornos motores neurológicos pediátricosvalidez, fiabilidad y patrones de comportamiento

Resumen

1. introducción o motivación de la tesis Para los profesionales sanitarios es de gran importancia la obtención de datos clínicos válidos y fiables, para establecer unos objetivos de tratamiento adecuados a las necesidades específicas de cada paciente y para poder valorar su efectividad (1,2). Los sensores inerciales de movimiento (IMU) representan un gran avance para medir la cinemática de los segmentos corporales (3), aplicable al ámbito sanitario (4,5), y muestran una buena fiabilidad en la medición del Rango de movimiento articular (ROM) en humanos (6) y validez en la columna cervical en adultos (7,8). Por otro lado, un problema común en la Parálisis Cerebral (PC) es la demora o déficit en el Control Cefálico (CC) (9), considerado un hito motor básico, que condiciona el desarrollo y adquisición progresiva de los niveles motrices (10). Además, el CC se encarga de garantizar una adecuada y segura alimentación (11), así como, permitir desarrollar adaptaciones posturales para relacionarse, adaptarse al entorno y sus exigencias (12–14). Así, esta tesis doctoral se propone como un estudio de las propiedades métricas, en términos de validez y fiabilidad, de los IMU, como herramienta de medida del ROM y el CC en sujetos con PC. Para ello, se analiza la movilidad cervical determinada sincrónicamente con el instrumento Cervical Range of Motion (CROM) y con IMU, así como se describe el diseño y desarrollo de una nueva prueba para la evaluación del ROM y el CC cervical en la población infantil con PC. En ambos casos, además del análisis de un grupo de sujetos con PC, se ha estudiado una muestra de sujetos control. 2.contenido de la investigación Frente a este contexto, en la primera publicación, se abordó como objetivo principal determinar las propiedades clinimétricas en términos de validez y fiabilidad de los IMU en la medición del ROM cervical en niños con PC. Para ello se diseñó un protocolo de evaluación, una hoja informativa junto con un consentimiento informado y un documento para el registro de los datos. Se emplearon un IMU y un dispositivo CROM de forma simultánea. El ROM cervical se midió mediante la realización de 3 repeticiones de cada movimiento cervical, que se reprodujeron pasados 5 minutos para valorar la fiabilidad intradía. De igual forma, la medición se repitió a los 3-5 días para la estimación de la fiabilidad interdías. Los datos se anotaron en la hoja de registro, se tomaron los valores máximos y se procedió a su análisis estadístico e interpretación. Con objeto de evaluar la validez concurrente se aplicó el coeficiente de correlación de Pearson, la prueba t pareada y se construyeron gráficos de Bland-Altman para cada ROM. Asimismo, para analizar la fiabilidad relativa se determinó calculando el Coeficiente de Correlación Intraclase (CCI) para la fiabilidad intra e interdía. Y, por último, para la fiabilidad absoluta se calculó el error estándar de medida (SEM) y el cambio mínimo detectable (MDC). Por otra parte, herramientas como las escalas y pruebas que habitualmente se utilizan para la valoración funcional de los sujetos con PC, suelen ser subjetivas y en ocasiones difíciles de aplicar en población infantil. Su desarrollo en la práctica asistencial también depende de la destreza y experiencia de cada examinador. Para tratar de ofrecer una herramienta, que potencialmente presente datos de calidad más objetivos, en un segundo artículo, se diseña una nueva prueba para determinar la postura cervical y su control motor en la población infantil con PC, basada en la tecnología inercial, con un enfoque de suficiente validez y fiabilidad para analizar el movimiento humano, con bajo coste económico, gran versatilidad, portabilidad y capacidad para adaptarse a la morfología corporal. Primero se realizó una revisión de la literatura y dos pruebas de concepto, hasta lograr la versión final de la prueba. Posteriormente, se llevó a cabo un estudio de medición clínica que evaluó su validez de constructo y de contenido, así como la fiabilidad interdías. Durante el protocolo, se empleó una silla estable que se adaptó a las características antropométricas de cada individuo, una mesa y un ordenador. Fue utilizado un IMU colocado en la frente con una cinta flexible y ajustable. El sensor capturó los movimientos en los tres planos, mientras el sujeto observaba un vídeo durante 2 minutos. Para el registro y procesamiento de los datos brutos, se conectó vía bluetooth el sensor con la aplicación móvil iUCOTRACK ©. Se repitió la prueba a los 3-5 días, siguiendo el mismo protocolo, con objetivo de estudio de la fiabilidad. Para obtener un mejor feed-back de los datos obtenidos, además de las características del movimiento, en términos de longitud del desplazamiento, velocidad y aceleración, se diseñó una elipse con los movimientos cefálicos en los planos sagital y transversal, evaluando su área y sus dimensiones anteroposterior y lateral, como variables principales. Para evaluar el estado funcional de los niños con PC, se aplicó la GMFM-88 y la PEDI. La validez de constructo se estimó determinando la capacidad discriminante del nuevo test e identificando asociaciones entre las medidas funcionales y los resultados de la nueva prueba. Para ello, se aplicaron la prueba t de Student no pareada, una curva de características operativas del receptor (ROC, en sus siglas en inglés) y el test U de Mann-Whitney para comparar subgrupos de sujetos con PC. Para la validez concurrente en el grupo PC, se calculó el coeficiente de correlación de Pearson entre los datos sociodemográficos y los resultados obtenidos el primer día, y los dominios y puntuaciones totales de las escalas GMFM-88 y PEDI. Para la obtención de la fiabilidad relativa se determinó el CCI en el test-retest en ambos grupos. Y, por último, se evaluó la fiabilidad absoluta con el cálculo del SEM y el MDC. 3.conclusión Los resultados obtenidos en la primera publicación mostraron altas correlaciones entre el CROM y el IMU y en ambos grupos (PC y controles), salvo en el plano trasversal. Por otra parte, los gráficos de Bland-Altman indicaron un sesgo por debajo de 5° entre ambos sistemas de medición, menos en la rotación en el grupo PC que fue de 8,2°. Los CCI fueron superiores a 0,8 entre métodos y grupos. En la fiabilidad absoluta, el SEM obtuvo valores inferiores a 8,5° y el MDC valores superiores a 20° en el movimiento rotacional en la medición entredías. En la segunda publicación, la nueva prueba para determinar la postura cervical y su control motor en niños con PC mostró una alta capacidad discriminante en el área de la elipse (Área Bajo la Curva = 0.8) y en ambas dimensiones. Las variables de la nueva prueba se asociaron de moderada a fuerte con las medidas funcionales. Los CCI fueron superiores a 0,8 para los individuos del grupo PC. El SEM para ambos grupos fue aceptablemente bajo, en los movimientos angulares por debajo de 4° para ambos grupos, y en las variables de la elipse fue mayor en el grupo PC. La gran variabilidad entre individuos reveló un MDC alto, principalmente en el grupo con PC. Concluimos que los resultados obtenidos en ambas publicaciones sugieren que los IMU son válidos y fiables para medir el ROM, así como para evaluar la postura y el control motor de la columna cervical en los niños con PC. Si bien la aplicabilidad de los hallazgos, del protocolo y de la nueva prueba se limita a muestras y procedimientos similares. Por consiguiente, se plantea la necesidad de estudios futuros con el fin de estandarizar los procedimientos y determinar datos normativos del ROM cervical en diferentes poblaciones. 4. bibliografía 1. International classification of functioning, disability and health children and youth version : ICF-CY. Geneva: World Health Organization; 2007. 322 p. 2. Chaler J, Jacinto J, Aguiar Branco C, Garreta R. La importancia de los test biomecánicos y funcionales en la rehabilitación del siglo XXI. Rehabilitacion. 2017;51(2):71-2. 3. Cuesta-Vargas AI, Galán-Mercant A, Williams JM. The use of inertial sensors system for human motion analysis. Phys Ther Rev. 2010;15(6):462-73. 4. Anoro-Hervera A, Lafuente-Pérez A, Navarro-Fernández G, Muñoz-García D, Lerma-Lara S, Beltran-Alacreu H. Intra-rater and inter-rater reliability of cervical active range of movement in young asymptomatic adults using inertial sensors. Expert Rev Med Devices. 2019;16(12):1071-7. 5. Iosa M, Picerno P, Paolucci S, Morone G. Wearable inertial sensors for human movement analysis. Expert Rev Med Devices. 2016;13(7):641-59. 6. Poitras I, Dupuis F, Bielmann M, Campeau-Lecours A, Mercier C, Bouyer L, et al. Validity and Reliability of Wearable Sensors for Joint Angle Estimation: A Systematic Review. Sensors. 2019;19:1555. 7. Li X, González Navas C, Garrido-Castro JL. Fiabilidad y validez de la medida de la movilidad cervical en pacientes con espondiloartritis axial utilizando un sensor inercial. Rehabilitación. 2017;51(1):17-21. 8. Aranda-Valera IC, Cuesta-Vargas A, Garrido-Castro JL, Gardiner P V., López-Medina C, Machado PM, et al. Measuring Spinal Mobility Using an Inertial Measurement Unit System: A Validation Study in Axial Spondyloarthritis. Diagnostics. 2020;10(6):426. 9. Sánchez MB, Loram I, Darby J, Holmes P, Butler PB. A video based method to quantify posture of the head and trunk in sitting. Gait Posture. 2017;51:181-7. 10. Goodway J, Ozmun J, Gallahue D. Understanding Motor Development: Infants, Children, Adolescents, Adults. 8o edition. United States of America: Jones and Bartlett Learning; 2019. 550 p. 11. Redstone F, West JF. The importance of postural control for feeding. Pediatr Nurs. 2004;30(2):97-100. 12. da Costa CSN, Saavedra SL, Rocha NACF, Woollacott MH. Effect of Biomechanical Constraints on Neural Control of Head Stability in Children With Moderate to Severe Cerebral Palsy. Phys Ther. 2017;97(3):374-85. 13. Dan B, Bouillot E, Bengoetxea A, Noël P, Kahn A, Cheron G. Head stability during whole body movements in spastic diplegia. Brain Dev. 2000;22(2):99-101. 14. Raya R, Rocon E, Ceres R, Harlaar J, Geytenbeek J. Characterizing head motor disorders to create novel interfaces for people with cerebral palsy: Creating an alternative communication channel by head motion. IEEE Int Conf Rehabil Robot. 2011;2011:5975409.