Método y sistema para el cálculo de corrección de un ejercicio físico Sector de la técnica La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método para el 5 cálculo de corrección de un ejercicio físico, dicho ejercicio físico realizado por un usuario conectado o cercano a unos dispositivos electrónicos de captación que recogen mediciones de distintas variables relacionadas con la ejecución de dicho ejercicio físico, y más concretamente a un método que comprende supervisar dicho ejercicio remotamente mediante el procesado de al menos parte de dichas variables 10 en un dispositivo de computación al que están conectados dichos dispositivos electrónicos de captación, la obtención de dicho cálculo de corrección en función de la distancia medida entre al menos una de dichas variables y valores de corrección previamente establecidos, y la transmisión de al menos dicho cálculo de corrección a un equipo remoto para su supervisión. 15 Un segundo aspecto de la invención concierne a un sistema dispuesto para la implementación del método del primer aspecto. Estado de la técnica anterior 20 La realización de ejercicios físicos y psíquicos es habitual en terapias de rehabilitación, planes de entrenamiento, mantenimiento de la forma física, wellness, etc… Por ello, el soporte que proporcionan las nuevas tecnologías de la información y comunicaciones está creciendo de forma exponencial en los últimos años. Muchas empresas ya están aplicando los dispositivos móviles y los sensores biométricos 25 electrónicos para realizar y controlar sesiones de ejercicios, hacer seguimiento remoto de pacientes y telecontrol de la actividad física y el deporte. La mayoría de estos sistemas basan sus resultados en la consecución de objetivos, como pueden ser: recorrer una distancia determinada, adelgazar un número de kilos, o realizar un ejercicio en un tiempo determinado. En todos estos casos, dicho 30 objetivo es utilizado para evaluar de una forma no subjetiva el resultado de la sesión, indicando o bien un porcentaje de éxito o una puntuación. Utilizar este valor como único método de valoración puede suponer un grave error, ya que se están obviando otros parámetros que pueden afectar directamente a la correcta realización del ejercicio y por tanto en la salud del paciente. Dichos parámetros tales como la postura, 35 P20113184816-11-2011
el eje del movimiento, la fuerza, la velocidad, el tiempo, siendo ignorados pueden dar lugar a lesiones graves, realizaciones incorrectas de terapias, falta de mejoría en terapias de rehabilitación, aparición o aumento de dolor y otros problemas derivados de un mal seguimiento del ejercicio durante su ejecución. Esta consideración cobra aún más relevancia cuando se trata de monitorizar a personas que realizan el ejercicio 5 de forma remota y/o no supervisada. Es por todo esto que se necesita un sistema que permita garantizar que la realización del ejercicio o del entrenamiento es correcta, independientemente de la consecución del objetivo fijado. Además dicha corrección debe ser supervisada por un médico o especialista que pueda tomar decisiones, ajustar parámetros o hablar con el 10 usuario para futuras sesiones. Casos de sistemas y aplicaciones con ejercicios de rehabilitación orientados a objetivos: - Nintendo Wii con WiiFit [1]: El sistema es una consola de videojuegos con un sensor inalámbrico, en este caso una báscula con sensores de presión, donde el 15 objetivo es realizar una serie de iteraciones sobre un ejercicio cuyas instrucciones son mostradas en una animación gráfica en una pantalla de televisión o monitor. Se mide el tiempo empleado en realizar los ejercicios, el número de iteraciones y el valor objetivo conseguido, pero no la corrección del ejercicio. - GestureTek [2]: Sistema basado en reconocimiento de movimiento con 20 cámaras para la realización de ejercicios de rehabilitación física y psíquica. Se realizan juegos utilizando movimientos del cuerpo frente a una o más cámaras conectadas a un ordenador. Se analiza la imagen y se pueden obtener datos biométricos de movimiento del usuario. - Nintendo Wii con Stationary Bike [3]: Sistema de Nintendo que incluye la 25 consola Wii y una bicicleta estática para realizar ejercicios mientras se juega con la consola. Referencias externas que tratan sobre el control de ejercicios de rehabilitación en casa, corrección de los ejercicios y formación específica para la realización de terapias correctamente: 30 - The effects of mode of exercise instruction on correctness of home exercise performance and adherente [4]: Artículo sobre la necesidad de realizar una formación o instrucción previa y durante la realización de ejercicios en casa, y cómo afecta dicha formación en la correcta realización de ejercicios. Se proponen sistemas como cursos, vídeos domésticos, libros, guías, etc… En este artículo se expresa la necesidad de 35 P20113184816-11-2011
controlar la corrección a la hora de realizar ejercicios, pero una vez en casa, no existe supervisión automática o controlada. - Method of exercise prescription and evaluation [5]: Patente sobre la prescripción automática supervisada de protocolos de ejercicios en función de los datos del sujeto. En esta patente se propone un sistema para, según los datos del 5 sujeto, realizar una prescripción de protocolos de ejercicios acordes a sus necesidades. Se trata por tanto de una prescripción automática de objetivos, que luego son modificables por un supervisor, y presentados al cliente en el dispositivo que va a utilizar. No se aborda la evaluación de corrección de ejercicios. - Identifying Exercise Correctness for Home-Based [6]: Este artículo reconoce 10 la necesidad de controlar la corrección en la realización de ejercicios en casa en pacientes de rehabilitación, entrenamiento, etc… en tiempo real mientras se realiza el ejercicio. Para ello propone un sistema inteligente basado en redes neuronales, que mediante un entrenamiento previo del sistema, indica si se está realizando correctamente el ejercicio durante la ejecución del mismo. 15 Otras patentes que abordan el análisis de ejercicios físicos: - US6210301: Se presenta una patente para comparar las señales de sensores mediante análisis matemático o estadístico de señal (redes neuronales por ejemplo). En este caso se utiliza la señal original o procesada comparada con una señal precalculada que representa los valores ideales de la señal. 20 - US006007459A: En esta invención se propone un sistema para comunicar a un paciente de ejercicios fisioterapéuticos con su médico o fisioterapeuta mediante audio, video o data, de forma que el médico puede supervisar dichos valores y notificar de las posibles mejoras o cambios al paciente en tiempo real o a posteriori. - US6682351: se propone algo prácticamente igual a US6210301. En esta 25 ocasión se habla de una unidad específica que se encarga de evaluar los datos de entrada de los sensores y como métodos de cálculo se propone nuevamente redes neuronales o lógica difusa. Las redes neuronales tienen la desventaja de necesitar un entrenamiento específico de cada ejercicio, y de obtener resultados no determinísticos en función de los valores de entrada. Además no proporcionan un feedback preciso 30 para el paciente, sino uno o varios valores de aproximación del ejercicio al ideal. - En EP1195139 se propone un método específico para comprobar la postura de la espalda. - En US20030027118 también se propone un sistema/método para control del ejercicio durante la rehabilitación. Se basa en la adquisición de datos de sensores, sin 35 P20113184816-11-2011
necesidad de supervisión. Se centra fundamentalmente en la adquisición de los datos y en su comparación con unos umbrales predefinidos. - En WO2008010131 se propone un método para calcular la posición 3D del ejercicio a partir de tres sensores localizados en dos partes del cuerpo unidas (codo, rodilla, etc.). Es una invención orientada a la representación gráfica y cálculo de 5 posiciones y ángulos de partes del cuerpo en tiempo real. Las soluciones actuales que pueden encontrarse implementadas en fabricantes, desarrolladores, proveedores de servicios y teleoperadoras basan sus resultados en la consecución de objetivos que se puedan medir mediante sensores, dispositivos electrónicos, encuestas rellenadas por el usuario o la observación de un 10 especialista. Dichos objetivos, tales como distancia, velocidad, tiempo, número de repeticiones, etc… presentan una forma no subjetiva de evaluar el resultado de un ejercicio, sesión o terapia. Esta forma de evaluación persigue informar al usuario sobre si ha alcanzado el objetivo pero no si ha alcanzado el objetivo de “forma correcta”. En este punto hay acuerdo común entre los terapeutas, en muchos casos la realización 15 del ejercicio de forma incorrecta es más perjudicial que beneficioso independientemente de que se haya alcanzado el objetivo terapéutico. El problema con dichas soluciones es que no realizan una evaluación de la corrección en la ejecución del ejercicio durante la realización del mismo. Por tanto el usuario no sabe si está realizando el ejercicio correctamente. Además suelen ser 20 sistemas autónomos, aplicaciones que se ejecutan localmente en el domicilio o en el terminal del cliente, sin la supervisión de un médico, fisioterapeuta o especialista. Existen algunos métodos que se utilizan actualmente para conocer si el ejercicio se realiza o ha sido realizado correctamente. En algunos casos se realiza dicha corrección a posteriori, y se determina 25 frecuentemente mediante encuesta directa al usuario, pero en este caso el problema ya puede haberse presentado en forma de lesión o aumento de dolor. Además cuando dicha evaluación se realiza mediante la realización de tests y/o cuestionarios al usuario, se añade una variable de subjetividad que impide conocer fielmente la correcta realización del ejercicio. 30 Por otra parte, en las soluciones existentes, para una correcta realización del ejercicio se realiza una explicación o instrucción inicial al usuario de la metodología a seguir, se le entregan vídeos explicativos para ser visualizados durante la realización del mismo, o se le entrega un cuestionario al finalizar la sesión, lo cual no garantiza la P20113184816-11-2011
correcta ejecución del ejercicio. No obstante, estas acciones son compatibles y complementarias a la invención propuesta. Es necesario por tanto contar con un sistema de evaluación de la corrección del ejercicio, durante la realización del mismo o al finalizar éste, que presente información en tiempo real o al terminar al usuario y/o a un supervisor externo, que 5 permita la corrección por parte del usuario en el momento de realizar el ejercicio o en sesiones posteriores. Este concepto se ilustra a continuación. En un ejercicio cuyo objetivo es el levantamiento de un peso un número repetido de veces el objetivo clínico es el fortalecimiento de la musculatura de las piernas y el objetivo del ejercicio es alcanzar un número de repeticiones, por ejemplo 10 10. A continuación el usuario realiza el ejercicio pero lo hace en la forma que se indica en la Figura 1, arqueando la espalda. Independientemente del alcance del objetivo, el efecto del ejercicio va a ser más perjudicial para la salud que beneficioso. Por tanto, se precisa que el sistema controle no sólo que se alcanza el objetivo de 10 repeticiones sino que además se 15 alcanza en la forma que ilustra la Figura 2. Respecto a los actuales sistemas: En el caso de los productos WiiFit y Stationary Bike de Nintendo, la realización del ejercicio es controlada mediante una báscula digital electrónica o una bicicleta que envía los datos de forma inalámbrica a la consola. Dichos equipos son capaces de 20 controlar algunos valores como peso, presión, distancia, pero no si el ejercicio se está realizando correctamente, pudiendo hacer presión con la mano en la báscula o tener una postura incorrecta en la bicicleta. Además en ningún caso el sistema es supervisado de forma remota. En las aplicaciones de GestureTek se utiliza tecnología de captura de 25 movimiento basado en visión artificial. Esta técnica permite medir cantidad de movimiento, cambios de color, rotaciones, etc… pero no otorga precisión suficiente para diferenciar partes del cuerpo o movimientos pequeños, por lo que no es posible realizar el seguimiento de corrección necesario para evitar lesiones y usos inadecuados de la aplicación. 30 En “The effects of mode of exercise instruction on correctness of home exercise performance and adherence” se muestra la necesidad de crear guías e instrucciones para la correcta realización de ejercicios de forma independiente por parte del paciente, pero no se utiliza una metodología que permita analizar que el resultado es P20113184816-11-2011
el correcto, por lo que se deja a la interpretación y libertad del paciente dicha corrección. En “Method of exercise prescription and evaluation” se presenta un sistema para la creación de terapias de ejercicios adaptadas a las necesidades de cada paciente. Esto se realiza al inicio del tratamiento y permite una personalización de los 5 objetivos según las características del paciente, pero el seguimiento que realiza y las modificaciones se ejecutan sobre dichos objetivos, y no sobre la forma de realizar los ejercicios. En “Identifying Exercise Correctness for Home-Based” se propone una solución para identificar si un ejercicio se está realizando de forma correcta en casa, alejado del 10 ambiente hospitalario, sin la supervisión de un fisioterapeuta. Es por tanto la única solución encontrada que proporciona un cálculo de corrección en tiempo real, información al usuario y ajuste del ejercicio en el momento de la realización. Sin embargo, para ello se utilizan sensores de actividad y un clasificador basado en entrenamiento, mediante redes neuronales o un sistema de similar 15 características. Esto implica que se realiza el ejercicio de forma correcta varias veces por un especialista, y se entrena un sistema automático. Luego, cuando paciente realiza el ejercicio en casa se analiza la señal proveniente de los sensores y se compara con las ejecuciones correctas que había realizado el especialista, obteniendo un porcentaje de similitud. El sistema es más fiable si además el especialista realiza a 20 propósito algunas ejecuciones incorrectas del ejercicio y entrena por tanto el sistema con ejecuciones positivas y negativas. Los problemas de este sistema son la necesidad de un entrenamiento previo, la subjetividad en la realización del ejercicio, ya que no se tiene en cuenta peso, edad, etc..., la dificultad para añadir nuevos ejercicios y la precisión del sistema, que sólo 25 muestra un porcentaje de corrección del ejercicio, sin dar información específica acerca del movimiento o postura que está ocasionando el problema. Se trata por tanto de un entrenamiento supervisado de ejercicios, donde para mejorar la detección sería necesario realizar un aprendizaje no automático del sistema de las diferentes situaciones de corrección-incorrección en la realización de los ejercicios, siendo casi 30 imposible cubrir todos los posibles escenarios incorrectos de realización. Explicación de la invención P20113184816-11-2011
Es necesario encontrar una alternativa al estado de la técnica que permita suplir las carencias detectadas, particularmente relacionadas a la falta de propuestas que cuenten con un sistema de evaluación de la corrección del ejercicio durante la realización del mismo o al finalizar éste, que presenten información en tiempo real o al terminar al usuario y/o supervisor externo y que permitan la corrección por parte del 5 usuario en el momento de realizar el ejercicio o en sesiones posteriores. Por ello, la presente invención propone, en un primer aspecto, un método para el cálculo de corrección de un ejercicio físico, en el que dicho ejercicio físico es realizado por un usuario conectado o cercano a unos dispositivos electrónicos de captación que recogen mediciones de distintas variables relacionadas con la ejecución 10 de dicho ejercicio físico. Al contrario de las propuestas ya conocidas, el método de la invención, de una forma característica, comprende supervisar dicho ejercicio remotamente mediante la realización de las siguientes acciones: - procesar al menos parte de dichas variables en un dispositivo de computación 15 al que están conectados dichos dispositivos electrónicos de captación; - obtener dicho cálculo de corrección en función de la distancia medida entre al menos una de dichas variables y valores de corrección previamente establecidos; y - transmitir al menos dicho cálculo de corrección a un equipo remoto para su supervisión. 20 Otros aspectos del método del primer aspecto de la invención son descritos según las reivindicaciones adjuntas de la 2 a la 14. La presente invención propone, en un segundo aspecto, un sistema para el cálculo de corrección de un ejercicio físico, en el que dicho ejercicio físico es realizado por un usuario conectado o cercano a unos dispositivos electrónicos de captación que 25 recogen mediciones de distintas variables. El sistema del segundo aspecto de la invención, al contrario de los sistemas ya conocidos, comprende de una forma característica: - un equipo de computación de usuario que recibe y procesa dichas mediciones de dichos dispositivos electrónicos de captación y obtiene dicho cálculo de corrección 30 en función de la distancia medida entre al menos una de dichas mediciones y valores de corrección previamente establecidos; - un aplicativo o un interfaz gráfico entre dicho equipo de computación de usuario y dicho usuario en el que se muestra a dicho usuario indicaciones referentes a dicho ejercicio físico; 35 P20113184816-11-2011
- un equipo de computación remoto que recibe dicho cálculo de corrección de dicho equipo de computación de usuario para la supervisión remota por parte de un supervisor; - un aplicativo o interfaz gráfico entre dicho equipo de computación remoto y dicho supervisor en el que se muestra al menos dicho cálculo de corrección. 5 Otros aspectos del sistema del segundo aspecto de la invención son descritos según las reivindicaciones adjuntas de la 16 a la 17. Breve descripción de los dibujos 10 Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, algunos de los cuales ya se presentaron en la sección del estado de la técnica anterior, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que: 15 La Figura 1 ilustra una realización incorrecta del ejercicio de alzar un peso. La Figura 2 muestra la forma correcta de ejecutar el ejercicio de alzar un peso. La Figura 3 muestra el diagrama del sistema de entrenamiento propuesto en la presente invención. La Figura 4 muestra un ejemplo de interfaz de usuario con un menú de 20 ejercicios para una sesión, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 5 muestra un ejemplo de interfaz de usuario durante la realización de un ejercicio en el que aparecen marcados diferentes elementos de feedback para el usuario, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 6 muestra los diferentes conjuntos de valores para una variable de 25 un sensor, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 7 muestra el conjunto de valores de corrección para una variable de un sensor, dicho conjunto definido como la interpolación de valores extremos, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 8 muestra el cálculo del valor de corrección como la distancia del 30 valor de una medida puntual al punto más cercano del subconjunto de valores de corrección para una variable de un sensor, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 9 muestra un ejemplo numérico de dicho cálculo del valor de corrección. 35 P20113184816-11-2011
La Figura 10 muestra un ejemplo del cálculo del valor de corrección global en el caso de tener que evaluar más de una variable, siendo dicho valor la media aritmética de las distancias calculadas para cada variable, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 11 muestra un ejemplo numérico en el caso de que las variables de 5 corrección sean dependientes, estando dichas variables dependientes agrupadas en un vector, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 12 muestra el caso en el que el tiempo es considerado una variable más del vector que recoge variables dependientes, acorde a una posible realización de la presente invención. 10 La Figura 13 muestra el caso en que se consideran diferentes estados de las variables de corrección en función del tiempo, realizando una interpolación entre dichos estados para conformar el espacio de corrección, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 14 muestra un diagrama de secuencia de los servicios web entre los 15 diferentes componentes del método y sistema, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 15 muestra un ejemplo de configuración de terapias en el servidor, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 16 muestra un ejemplo de interfaz gráfico en el que un usuario puede 20 seleccionar el ejercicio que va a realizar, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 17 muestra un ejemplo de interfaz gráfico en el que se indica, una vez seleccionado el ejercicio, la correcta colocación de los sensores, el número de sensores conectados y el grado de corrección de los sensores, entre otras variables, 25 acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 18 muestra ciertos ángulos de flexión y extensión para un ejercicio concreto de rodilla. La Figura 19 muestra la realización correcta de un ejercicio de rehabilitación de rodilla en el cual se definen dos momentos en el tiempo para cada uno de los cuales el 30 objetivo es diferente, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 20 muestra una realización incorrecta de dicho ejercicio de rehabilitación de rodilla. P20113184816-11-2011
La Figura 21 muestra los conjuntos de valores de ejercicio y de corrección para los sensores asociados a dicho ejercicio de rehabilitación de rodilla, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 22 muestra un ejemplo de cálculo de distancias de un valor medido al conjunto de valores de corrección asociados a los dos sensores utilizados en dicho 5 ejercicio de rehabilitación de rodilla, acorde a una posible realización de la presente invención. La Figura 23 muestra un ejemplo de portal web de supervisión del servidor en el que se recogen los resultados que la aplicación cliente envía de cada usuario, acorde a una posible realización de la presente invención. 10 La Figura 24 muestra un diagrama de flujo del método y sistema en el que se indican los parámetros de entrada y salida para cada módulo, acorde a una posible realización de la presente invención. 15 Descripción detallada de unos ejemplos de realización La presente invención define un método y un sistema para: - La definición de ejercicios, sesiones y terapias acordes a las necesidades del usuario, con unos objetivos y unos parámetros de corrección bien definidos. - La realización de ejercicios de rehabilitación y entrenamiento, ya sean físicos 20 o psíquicos, basados en objetivos, que permita el cálculo del nivel de corrección del ejercicio durante la realización del mismo o al final de la sesión mediante una aplicación informática instalada en un terminal con capacidades de computación (fijo o móvil) sobre el cual opera el usuario. - La obtención y presentación de un valor cuantitativo de corrección del 25 ejercicio al usuario, para permitir corregir la realización del ejercicio en tiempo real o en sesiones posteriores. Dicho valor puede ser presentado de forma gráfica/acústica/vibratoria al usuario. - La transmisión de los resultados relativos a objetivos y parámetros de corrección para la supervisión de dichos cálculos por parte de un especialista de forma 30 local o remota (a través de portal web o aplicativo local/remoto). - La redefinición de los ejercicios y/o los parámetros durante la terapia, tras la valoración del especialista, para actualizar si fuera necesario los ejercicios en el terminal del usuario. P20113184816-11-2011
Los ejercicios se realizan utilizando sensores biométricos (acelerómetros, giróscopos, electrocardiógrafos, tensiómetros, pulsioxímetros, etc…) conectados a un equipo informático fijo o móvil del usuario (mediante bluetooth, infrarrojos, wifi, usb, cable, etc…) con capacidades de procesamiento, audio, vídeo y comunicaciones suficientes (ordenador personal con pantalla táctil, ordenador portátil, teléfono móvil, 5 PDA, sistema empotrado o tablet-PC) conectado a un servidor remoto en Internet mediante una tecnología de red (lan, wifi, gprs, 3g, cable, bluetooth, …) para procesar, almacenar, enviar y supervisar los resultados del ejercicio. Es preciso destacar que la presente invención es independiente del hardware específico que se use y de la conexión a internet. 10 El equipo informático recibe la definición de los ejercicios del usuario, y durante la realización de los mismos recoge y procesa la información que llega de los sensores inalámbricos para el cálculo del objetivo y la corrección del ejercicio. Durante toda la ejecución del ejercicio el usuario puede acceder a la información de dicha corrección, conocer el posible error en la realización y corregirlo en tiempo real hasta que la 15 realización sea satisfactoria. Al terminar las sesiones, los datos son enviados al servidor para la supervisión por parte del especialista. Cada sensor ‘S’ es capaz de captar un número ‘N’ de variables que transmite al equipo informático del usuario. Cada ejercicio define, además del objetivo(s) a cumplir, los conjuntos de valores para las variables que indican cuándo el ejercicio se está 20 realizando correctamente. El equipo procesa dichas variables y calcula el nivel de corrección para el ejercicio que se está realizando, indicando el porcentaje de corrección así como las variables que están afectando a dicha valoración (distancia al conjunto de valores de corrección antes mencionado). El tiempo puede ser considerado como otra variable dentro de las variables de 25 corrección o como un estado diferente en cada momento de la realización del ejercicio. La presente invención describe un método y sistema para la definición y realización de ejercicios de rehabilitación y entrenamiento mediante el uso de sensores multidisciplinares y un equipo informático conectado a Internet donde además del cálculo del objetivo se realiza un cálculo de la corrección de la realización 30 del ejercicio en tiempo real o al finalizar el ejercicio, para informar al usuario y/o a un equipo remoto de los resultados, como se muestra en la Figura 1. Los ejercicios se definen y realizan dentro del marco de una sesión de entrenamiento, que es un conjunto de ejercicios programados para un momento dado (un día, una hora, etc…). El conjunto de sesiones de entrenamiento forman una 35 P20113184816-11-2011
terapia. La terapia de rehabilitación o entrenamiento se define de forma personalizada para cada usuario en función de su condición médica por parte de un terapeuta o especialista El paciente ha de ser instruido sobre qué ejercicios realizar, su intensidad, corrección en la ejecución y objetivos a alcanzar. En la presente invención se asume el empleo de un programa informático para hacer llegar al paciente esta información. 5 Además el programa informático recibe entradas de sensores que captan el estado (movimientos, expresiones, etc) del paciente y muestra al mismo información relevante. Los ejercicios que componen las sesiones de entrenamiento se transmiten hasta el equipo informático del usuario a través de Internet y se almacenan localmente para su ejecución programada. 10 En un ejercicio convencional de rehabilitación o entrenamiento se define como objetivo un valor que normalmente se puede evaluar cuantitativamente y por tanto considerar satisfactoria (o no) la realización del ejercicio (por ejemplo recorrer 10 kilómetros andando). Estos valores son denominados valores objetivo del ejercicio. La corrección se define como la medición (en muchos casos cualitativa) de 15 dicha realización, es decir, de lo bien o mal que se está realizando el ejercicio en función de los parámetros dinámicos que regulan el mismo (velocidad, longitud del paso, tiempos de descanso, etc…). La evaluación de la corrección se puede llevar a cabo independientemente de que se esté alcanzando el objetivo marcado o no. A estos parámetros se les llamará parámetros de corrección del ejercicio. 20 Por tanto, a cada ejercicio se le podrán asociar unos valores objetivo y unos parámetros de corrección. Nótese que la medición de ambos parámetros no tiene porqué realizarse con los mismos dispositivos. Además, el que un parámetro forme parte del conjunto objetivo o corrección depende del ejercicio a realizar. Lo que para un ejercicio es el objetivo, para otro puede ser un parámetro de corrección y viceversa. 25 Con estos valores se pueden calcular e informar a los diferentes usuarios del sistema de valores globales de progreso, valoración y resultados de un ejercicio, sesión o terapia. Para medir el objetivo, pueden utilizarse diversos métodos de captación automática (sensores biométricos, cámaras, etc), feedback directo del usuario 30 (encuestas) o la supervisión de un especialista o familiar. La presente invención puede utilizar cualquiera de estas formas u otras equivalentes para obtener dicha valoración, que se procesará y se enviará al equipo servidor. Para medir la corrección se utilizarán algoritmos y métodos automáticos como sensores biométricos o dispositivos electrónicos con la suficiente precisión para 35 P20113184816-11-2011
garantizar la objetividad en dicha medición. Se define la realización del ejercicio en cada una de sus fases mediante una serie de variables que se pueden medir utilizando los sensores biométricos bien con valores recogidos directamente del sensor o a través de cálculos matemáticos (agregados) sobre los valores sin procesar que provienen de los sensores (cálculo de ángulos a partir de un acelerómetro por 5 ejemplo). Se pueden definir además diferentes valores de los parámetros de corrección en función del tiempo para cada momento del ejercicio (al comienzo, durante el ejercicio, al final, etc..). El cálculo de esta corrección es una parte fundamental de la invención, ya que propone un sistema novedoso y muy preciso para poder informar tanto al paciente 10 como, opcionalmente, a un equipo remoto servidor del nivel de corrección en la realización del ejercicio en tiempo real y/o al finalizar el ejercicio. La primera parte de la invención consiste en la definición de una serie de ejercicios, sesiones y terapias para un usuario concreto en función de su condición médica. La definición de estos ejercicios se puede realizar localmente mediante un 15 aplicativo cliente destinado a este fin o bien remotamente mediante un servidor web o aplicativo remoto. La definición de terapias, sesiones y ejercicios se realiza por parte del supervisor (médico, fisioterapeuta, familiar, etc…) con la ayuda de herramientas de planificación de la terapia. El sistema incluye: - Gestión de usuarios 20 - Gestión de terapias, sesiones y ejercicios - Visualización de resultados de terapias, sesiones y ejercicios La aplicación del cliente, como se muestra en la Figura 4, será ejecutada por el usuario cada vez que tenga que realizar una sesión que tenga programada. Mediante el interfaz que proponga la aplicación (el uso del ratón, pantalla táctil, botones o 25 controlador inalámbrico) el usuario irá seleccionando los ejercicios que tiene programados y los irá realizando. Normalmente los ejercicios constan de series de iteraciones, y pueden incluir un descanso entre series y/o entre ejercicios. Una vez que el usuario seleccione el ejercicio, se presentará la pantalla de ejecución del ejercicio, que contiene información acerca del número de repeticiones, 30 series, postura para realizar el ejercicio, estado de los sensores y colocación correcta de los mismos En la Figura 5 se observa la postura sentada del usuario para realizar el ejercicio, la correcta colocación del sensor por encima de la rodilla, el número de series (1) y repeticiones (10) a realizar, el objetivo del ejercicio (levantar la pierna en 35 P20113184816-11-2011
la dirección de la flecha) y la corrección del ejercicio (flecha verde indica movimiento correcto). La idea es que el usuario imite la postura del avatar pero además el sistema debe proporcionar algún mecanismo para saber si efectivamente el usuario está adoptando la postura indicada. Es muy importante destacar que no se propone una invención capaz de detectar cualquier incorrección. Es imposible controlar de forma 5 automática todas las circunstancias por las cuales un ejercicio se considera mal realizado. Más bien, se trata de añadir mecanismos adicionales de evaluación asumiendo que el usuario quiere, puede y sabe hacer el ejercicio de una forma razonable. El objetivo del ejercicio es conocer el valor que permita saber de manera rápida 10 y objetiva si el usuario ha alcanzado el fin para el cual está realizando el ejercicio. Para medir dicho objetivo en el sistema se podrán utilizar: - los sensores biométricos: definiendo los valores objetivo - a través de encuestas al finalizar el ejercicio. Estas encuestas suelen estar asociadas a escalas de valoración que trasladan una valoración cualitativa y/o 15 subjetiva del usuario en un dato cuantitativo. - utilizando cámaras conectadas al terminal informático del usuario - mediante la supervisión de un terapeuta, familiar, médico, especialista, etc… Una vez que el sistema ha procesado los valores objetivo, los almacena localmente y los envía al servidor remoto para su supervisión. 20 El cálculo de la corrección es la parte fundamental de la invención, y consiste en la medición en tiempo real o al finalizar el ejercicio de los parámetros de corrección a través de dispositivos electrónicos de captación (sensores biométricos o similar) conectados al terminal informático del paciente mediante conexiones cableadas o inalámbricas. 25 Dicho cálculo permite saber en cada momento si la realización del ejercicio es la correcta. Incluso, si se desarrolla el algoritmo adecuado se podría informar al usuario sobre el porqué de la incorrección y la forma de corregirlo. Además de la realización del ejercicio, es muy relevante saber si se cumplen los prerrequisitos antes del ejercicio: colocación de los sensores, postura inicial del paciente, etc. La invención 30 también permite comprobar las precondiciones del ejercicio y saber, por ejemplo, si los sensores están correctamente colocados, mostrando mediante la interfaz gráfica al usuario información sobre el estado de la colocación de los sensores y la postura que el usuario debe tener. P20113184816-11-2011
Para la medición de las variables de corrección a partir de los sensores (acelerómetros, giroscopios electrónicos, sensores de presión, etc…) se colocan dichos dispositivos electrónicos en el cuerpo del paciente, próximos a él (según el tipo) mediante algún método de sujeción (cinchas, bolsillos, etc…), o en el aparato que se necesite para realizar el ejercicio. Estos sensores enviarán los valores captados a un 5 equipo informático fijo o móvil con una conexión cableada (usb, serie o ethernet), inalámbrica (bluetooth, zigbee, wifi, xbee, infrarrojos) o a través de pasarelas de red (router, switch, etc…) para su procesamiento en dicho equipo que puede estar presente de forma local o ser un equipo remoto conectado a Internet o a otra red de computadores. 10 Se define un Conjunto CV (Conjunto de Valores) para cada variable de cada sensor que se utiliza para el cálculo de la corrección y que contiene todos los posibles valores de dicha variable. Se define entonces un subconjunto de CV, llamado CVe (Subconjunto de valores del ejercicio) que contiene aquellos posibles valores que se pueden generar durante la realización de un ejercicio concreto de cada variable. 15 Nótese que cada ejercicio puede tener conjuntos diferentes o coincidentes. Por tanto dentro de CV, se definirán varios conjuntos CVe para una misma variable. Se define al final un nuevo subconjunto CVec de CVe que contiene los valores que son correctos para un ejercicio concreto. Esta agrupación por conjuntos se ilustra en la Figura 6. Esta separación es muy importante porque define dos pasos en el cálculo de la 20 corrección. Para empezar, si un valor se encuentra fuera del conjunto CVe, significa que estará dentro del conjunto CV, pero fuera de los posibles valores del ejercicio, lo que indica un valor imposible para este ejercicio concreto y no se cumple la primera precondición de corrección. Esto puede indicar una mala calibración, mala colocación, errores hardware y/o software del sensor, etc… En cualquier caso, no se debe 25 comenzar/continuar la realización del ejercicio. El segundo paso consiste en la detección de si el valor de la variable en cada momento se encuentra dentro del conjunto de corrección CVec o, aun perteneciendo al conjunto del ejercicio CVe, el valor no es correcto. Un ejemplo de estos conjuntos es la variable peso de una báscula electrónica. 30 El conjunto de valores de la variable peso serán 0-250 (suponiendo 250 el valor máximo que soporta el dispositivo electrónico y que no soporta pesos negativos). Los valores para un ejercicio estarán en el conjunto [50-150] y los valores de corrección [75-95] para un usuario concreto. P20113184816-11-2011
Si el conjunto fuese un conjunto continuo, se puede definir mediante un rango de valores o mediante un estado inicial y un estado final, realizando en ambos casos una interpolación de los valores extremos para poder realizar el cálculo de la corrección. En la Figura 7 se muestra un ejemplo para un conjunto formado por los valores de velocidad comprendidos entre 80 y 120. Este conjunto queda definido 5 mediante un segmento. El valor de corrección en un momento dado se calcula como la distancia del valor puntual a su conjunto de valores de corrección. Dicha distancia puede calcularse de diferentes maneras según el tipo de valor (valor absoluto de la diferencia, módulo, distancia al centro del conjunto, etc…). 10 Dichos valores de corrección se calcularán normalizados entre 0 y 1. Este valor normalizado se obtiene a partir del valor de distancia al conjunto teniendo en cuenta los valores máximos y mínimos para considerar correcto el ejercicio. Cero representa la menor distancia posible y es un valor perfecto de corrección, mientras que 1 representa el valor más alejado, y por tanto la forma más incorrecta de realizar el 15 ejercicio. En la Figura 8 se muestra un ejemplo donde se utiliza el cálculo de la medida al punto más cercano del conjunto. Ejemplo, según la Figura 9, para un conjunto de corrección formado por los valores de velocidad comprendidos entre 80 y 120. En este caso el cálculo utilizado para la distancia es la distancia matemática entre un punto y un segmento. Es decir, 20 se define el valor de corrección como la distancia del valor de la variable al punto más cercano del conjunto CVce. La invención no restringe la fórmula concreta que se emplee para el cálculo de la distancia siendo válida cualquiera de ellas (cuadrática, euclídea, distancia de Manhattan, etc). Supongamos un valor actual de 130. Los valores de corrección (distancia) se normalizarán para que se sitúen en el 25 rango de 0 a 1, entendiéndose que una distancia = 1 significa que el valor está fuera de los valores permitidos para el ejercicio y 0 dentro de los valores permitidos y correctos. Todos los valores de distancia entre 0 y 1 se refieren a valores posibles pero incorrectos, siendo más correctos en tanto en cuanto se acerquen al valor 0. En el caso de tener que evaluar más de una variable para el cálculo de la 30 corrección del ejercicio, habrá para cada variable cada uno de los conjuntos antes definidos, tal y como se muestra en la Figura 10. Durante la evaluación del ejercicio se calculará el valor de corrección (distancia al conjunto de valores correctos) de cada variable de forma independiente. Una vez calculados todos los valores de corrección, se calculará un valor agregado de estos resultados ya que es la única forma de 35 P20113184816-11-2011
obtener un valor único de corrección. Esta agregación puede calcularse utilizando una media ponderada de los valores de corrección, mediana, o cualquier otra fórmula de agregación necesaria que represente lo mejor posible el resultado global. De esta forma se puede presentar la información calculada en dos formatos, uno agregado de alto nivel y uno en detalle con un valor para cada variable que permita conocer en qué 5 grado afecta cada uno a la corrección global. Por último, no siempre se pueden considerar las variables de corrección de forma independiente. Por ejemplo si se tiene en cuenta el tiempo y la distancia como dos variables de corrección, por separado no se puede saber si un valor de tiempo de 10 segundos o un valor de distancia de 5 metros es correcto. En este caso los 10 conjuntos estarán formados por vectores con N componentes, una para cada parámetro. Un vector de dos variables indicará que ambas variables son dependientes. Un vector de tres implica dependencia simultánea entre las tres variables (no dos a dos). El resto del procesamiento (interpolación, cálculo de distancia, etc…) se realiza de forma análoga pero sobre este espacio vectorial. 15 En este caso, se han definido dos estados, tal y como se muestra en la Figura 11, uno inicial de tiempo=0 segundos y distancia = 0 metros y otro final de tiempo = 10 segundos y distancia = 5 metros. Para que el ejercicio fuera correcto, para el tiempo 3s se tendría que haber recorrido 2.5 metros, pero habiendo recorrido 1 metro se obtiene un valor de d=0.25 en la corrección. 20 Dado que un ejercicio puede requerir diferentes valores de corrección u objetivo según el momento de la realización, hay dos formas de tener en cuenta la variable de tiempo en el cálculo. La primera aproximación consistiría en considerar la variable de tiempo un valor más del conjunto de vectores que definen el espacio de corrección, como se muestra en la Figura 12. La segunda alternativa sería considerar 25 diferentes estados según el tiempo y realizar la interpolación entre estados comentada anteriormente, como se muestra en la Figura 13. En este segundo caso el cálculo de distancia se realiza entre la muestra actual y la curva que representa la interpolación entre los estados. Se considera que mientras la muestra pertenezca a la curva se está realizando correctamente el ejercicio. Esto 30 permite calcular además a cuál de los estados del sistema la muestra se encuentra más cerca. • Ejemplo de aplicación: rehabilitación de la rodilla P20113184816-11-2011
Se va a definir una implementación de la invención que permita realizar terapias de rehabilitación de rodilla desde el hogar del paciente, siendo dicha terapia definida y supervisada por un médico o fisioterapeuta desde un hospital, centro de rehabilitación o clínica. Los elementos que forman parte del sistema en este ejemplo (pero la invención 5 no se limita a éstos) son: - Equipo informático servidor conectado a Internet con un portal web de administración - Terminal informático para el usuario conectado a Internet con pantalla táctil o controlador inalámbrico 10 - Dos sensores independientes con acelerómetro y giróscopo conectados de forma inalámbrica al equipo informático del usuario (tecnología XBEE en este caso) y con batería recargable. - Dos cinchas para la sujeción de los sensores en la pierna del usuario. El servidor dispone de un portal web de administración desde el que el 15 supervisor puede acceder, mediante usuario y contraseña, a los datos de sus pacientes. Para generar una terapia para un paciente, puede utilizar unas plantillas predefinidas y crear terapias totalmente nuevas. El servidor dispone además de una serie de servicios web (interfaces para el intercambio de datos vía software) que utilizará el terminal informático del paciente 20 para recoger y enviar los datos relativos a terapias, sesiones, ejercicios, cuestionarios y resultados. En la Figura 14 se puede observar el diagrama de secuencia que ilustra los servicios web (flechas) entre los diferentes componentes de la invención. En este caso la aplicación va a consistir en una terapia que contiene un ejercicio de rehabilitación de rodilla denominado flexo-extensión de rodilla en 25 sedestación. Consiste en la repetición de movimientos de la rodilla, extendiendo y flexionando la pierna mientras se permanece sentado, en posición erguida y manteniendo la zona femoral en posición horizontal. Utilizando la pantalla táctil como interfaz, tal y como se muestra en la Figura 16, el usuario elige Seleccionar para comenzar la realización del ejercicio. En este momento debe colocarse los sensores 30 correctamente (utilizando las cinchas que se le proporcionan) para que la flecha que indica si la posición es correcta se vuelva de color verde. En la Figura 17 se puede observar el número de sensores conectados, condición necesaria para poder comenzar el ejercicio, la posición en la que deberían ir colocados (por encima y por debajo de la rodilla con el sensor en la parte externa de la 35 P20113184816-11-2011
pierna), y un extremo de la flecha de color verde indicando que se encuentran correctamente colocados Nótese que se reporta que los sensores están bien colocados pero no se conoce si los sensores han sido acoplados al cuerpo del paciente. Se presupone que el paciente ha seguido de forma razonable las instrucciones para realizar el ejercicio. Si no fuera así, aparecería de color naranja o 5 rojo. Se quiere medir el objetivo y la corrección en la realización de un ejercicio de rehabilitación de rodilla en la postura sedestación. Se colocan dos sensores (con acelerómetro y giroscopio integrados en cada sensor) en las partes superior e inferior de la rodilla respectivamente y apoyados en la parte exterior de la pierna. En este caso 10 se van a utilizar los mismos sensores para calcular el objetivo y la corrección pero no tiene por qué ser así. Para la realización del ejercicio se realiza un procesamiento sobre los datos que proporcionan los sensores para obtener un valor de más alto nivel, que será el que se utilice para calcular el objetivo y la corrección. La información que se va a inferir de cada sensor es el ángulo absoluto de rotación respecto al eje X de 15 cada uno de ellos. Los movimientos de rodilla se sitúan en el mismo plano (plano XY). Para ello se utiliza un filtro de Kalman sobre el acelerómetro y una calibración sobre el giróscopo. Fusionando ambos valores se obtiene el ángulo. El objetivo será estirar y flexionar la rodilla hasta obtener ciertos ángulos de flexión y extensión, obtenidos como la diferencia entre los ángulos de ambos 20 sensores. El origen de coordenadas lo marca en este caso el propio sensor, y el ángulo calculado es respecto a la gravedad de la tierra. Los ángulos de flexión y extensión de la rodilla se miden respecto a unos ejes cuyo origen de coordenadas está situado en la propia rodilla, siendo 0º la extensíon total, aumentando progresimavemente hacia la flexión (un máximo de 150º). En la Figura 18 se 25 representa esquemáticamente el sistema de medida de ángulos. Al rango o intervalo de ángulos de extensión-flexión que una persona puede realizar se suele denominar balance articular (range of motion). La medida de este rango se realizará a través de los datos obtenidos por dos dispositivos sensores colocados en la pierna del paciente. Los parámetros de corrección son los ángulos por separado de cada sensor en 30 cada momento del ejercicio, para lo cual se definirá un valor en flexión y otro en extensión. 1) Sea S1 el valor reportado para el sensor de la parte superior y S2 el sensor de la parte inferior de la misma pierna, tomando además la variable de tiempo T en dos instantes, T1 en el momento de flexión y T2 en el momento de extensión. Los 35 P20113184816-11-2011
sensores no tienen un valor de referencia absoluto externo a los mismos. Es decir, el eje de coordenadas se sitúa en el centro de cada uno de ellos y los ángulos que se reportan a continuación son medidos en referencia al eje X de dicho centro. Los valores de los sensores para cada instante de tiempo (estados) son: T1: S1=0, S2=90 5 T2: S1=0, S2=0 2) El objetivo del ejercicio es empezar con la rodilla flexionada a 90º y extenderla hasta alcanzar los cero grados, una vez hecho esto, se debe volver a flexionar hasta los 90º. Como puede apreciarse uno de los sensores (S1) se mantiene en la misma posición mientras el otro (S2) es el que cambia su ángulo de posición. El 10 ángulo de flexión se obtiene restando los ángulos absolutos de cada sensor. Este ángulo resultante es el objetivo que se quiere conseguir. El problema que se presenta es que se debe conseguir como valor objetivo un ángulo de noventa grados, luego cero y luego volver a flexionar hasta los noventa grados, pero no se está valorando si se consigue de forma correcta. Para ello se 15 considerará el valor de los ángulos de cada sensor por separado como los parámetros de corrección, y se formarán así dos conjuntos de valores de corrección. En el caso de realizar el ejercicio como se muestra en la Figura 20, se puede conseguir el objetivo de empezar en 90º y alcanzar 0º, pero el ejercicio no se está realizando de forma correcta, ya que ahora los valores del ángulo por separado son: 20 T1: S1=-90, S2 = 0 T2: S1 = -90, S2 = -90 Una realización incorrecta de este tipo puede llevar a problemas como lesiones y/o a una rehabilitación no satisfactoria. 3) Para calcular el conjunto de valores del ejercicio de cada variable a medir, el 25 ángulo de cada sensor en este caso, debe conocerse el rango de valores que puede tomar cada sensor (conjunto CV). En este caso el conjunto CV de cada sensor es el mismo [0º-360º], el subconjunto del ejercicio CVe es [0º-360º] y el de corrección de cada sensor es el rango [0,0] para S1 y el rango [0,90º] para S2, tal y como ilustra la Figura 21. 30 Se puede ver como por interpolación lineal entre los conjuntos de valores de las variables los valores correctos para la realización del ejercicio son aquellos que dejan el valor del Sensor S1 en cero, y los valores del sensor S2 entre 0º y 90º. Se han definido dos estados del ejercicio que queremos valorar, el estado E1 en el momento de la flexión y el Estado E2 en el momento de la extensión. Por tanto, 35 P20113184816-11-2011
los valores que definen si el ejercicio es correcto son aquellos que se encuentran entre ambos estados, incluidos estos, obtenidos por interpolación, dando lugar a dos segmentos, uno para cada variable. Se propone el uso de técnicas de interpolación para construir la curva o hiperplano que conecta los valores esperados de corrección a lo largo de sucesivos estados. La forma de cálculo de los valores de corrección en un 5 estado E (no especificado previamente) es usando esta función de interpolación. Ante un nuevo valor obtenido de los sensores, se comprueba si el valor pertenece a la curva interpolada mediante el cálculo de la distancia del valor al punto más cercano de dicha curva. Si pertenece significa que el valor es correcto y además podemos estimar el intervalo de estados donde este valor ha de situarse. 10 En este caso las variables son independientes, por lo que se puede calcular el valor de corrección de cada una por separado. En el caso de tomar un valor de realización del ejercicio en un momento dado T se obtienen, por ejemplo, los siguientes valores: S1=5º y S2=100º. Las distancias independientes son D1= 0.05 y D2 = 0.10, tal y como se ilustra 15 en la Figura 22. El agregado de ambos valores utilizando como fórmula de agregación la media aritmética sería D = 0.075 que es el valor de corrección para este momento del ejercicio. Para que el ejercicio estuviera perfectamente realizado la distancia d debería ser muy próxima a cero. En este caso, si se analizan por separado las variables, se 20 observa que se está cometiendo un error del 0.05% en el sensor S1 y un error de 0.10% en el sensor S2 respecto al ejercicio correcto. En el ejemplo de implementación de la invención el último componente es el portal web de supervisión del servidor. En él se recogen todos los resultados que la aplicación cliente envía de cada usuario, para poder realizar el seguimiento de objetivo 25 y corrección, actualización de terapias y toma de decisiones. Al igual que en el caso de administración, se utiliza un usuario y contraseña para acceder a los datos por parte del supervisor. Se muestra para cada paciente: datos personales del paciente, alarmas recibidas, terapias, sesiones, ejercicios, cuestionarios y resultados. 30 Por último en la Figura 24 se muestra un diagrama de flujo del método y sistema, indicando los parámetros de entrada y salida de la invención propuesta, en el que se supone que ya están calculados todos los parámetros necesarios para la ejecución: - Variables de los sensores ya procesadas (o algoritmos conocidos) 35 P20113184816-11-2011
- Preanálisis del ejercicio, con el espacio de variables de corrección - Valores de tiempo, iteraciones, etc… necesarias. Ventajas de la invención - Método y sistema de definición y supervisión remota de terapias, sesiones y 5 ejercicios. Seguimiento en tiempo real de pacientes y usuarios. - Método y sistema automático para la medición de la corrección en la realización de ejercicios que no requiere supervisión humana externa ni entrenamiento. Puede ser utilizado por el paciente directamente una vez definido el ejercicio. 10 - Control en tiempo real de los valores que definen la corrección del ejercicio. - Definición de variables que afectan a la corrección de un ejercicio e identificación de cuál de los valores se produce un resultado incorrecto. - Información inmediata al usuario de la corrección de su ejercicio, con indicación de los valores incorrectos en tiempo real, y la posibilidad de supervisión por 15 personal especializado. - Información resumen de los valores objetivo, parámetros de corrección y evolución de la terapia durante y al finalizar la misma. - Separación entre objetivo de un ejercicio y corrección en la realización del mismo. 20 - Aplicaciones en juegos para rehabilitación que permiten incluir más variables en el desarrollo del ejercicio y un mejor feedback para el paciente. Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está 25 definido en las reivindicaciones adjuntas. REFERENCIAS 30 [1] http://es.wikipedia.org/wiki/Wii_Fit [2] http://www.gesturetekhealth.com/ 35 P20113184816-11-2011
[3] http://www.bikerumor.com/2009/10/14/nintendo-wii-stationary-bike-controller/ [4] http://www.crd.york.ac.uk/CRDWeb/ShowRecord.asp?View=Full&ID=120040052 29 5 [5] http://www.freepatentsonline.com/6626800.html [6] http://sciencestage.com/d/637208/identifying-exercise-correctness-for-home-based.html. P20113184816-11-2011