ES2591035A1

ES2591035A1 - Dispositivo de monitorización articular de un paciente

Info

Publication number: ES2591035A1
Application number: ES201631037A
Authority: ES
Inventors: Francisco Javier Molina Ortega; Javier TAPIA AMORES; Joaquín Darío GÓMEZ VILLÉN; Julio BELTRÁN ORTEGA; Jaime RUIZ CANALES
Original assignee: Universidad de Jaen
Current assignee: Universidad de Jaen
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: ES2591035B1

Abstract

La invención describe un dispositivo (1) de monitorización de una o varias articulaciones de un paciente, que comprende: al menos dos unidades (2) articuladas configuradas para fijarse a la piel (101) del paciente sobre dos elementos óseos (100) de la articulación que se va a monitorizar, de tal modo que los movimientos de dichas dos unidades (2) articuladas corresponden esencialmente a los movimientos de dichos elementos óseos (100); al menos un sensor (3) conectado a las dos unidades (2) articuladas para detectar el ángulo que forman dichas dos unidades (2) articuladas entre sí; y un medio de alarma configurado para emitir una señal de aviso en caso de que el ángulo detectado supere un umbral máximo. La invención puede comprender un medio (4) de interfaz para ajustar el umbral máximo del ángulo detectado.

Description

5

10

15

20

25

30

35

Dispositivo de monitorizacion articular de un paciente OBJETO DE LA INVENCION

La presente invencion pertenece de manera general al campo de la medicina, y mas concretamente a la prevencion y tratamiento de afecciones relacionadas con las alteraciones del funcionamiento del sistema musculo-esqueletico, como por ejemplo lumbalgias.

El objeto de la presente invencion es un nuevo dispositivo disenado para monitorizar la posicion relativa de una o varias articulaciones y para avisar al usuario en caso de que la posicion relativa no este dentro de unos determinados limites considerados adecuados por un profesional sanitario.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La lumbalgia es la patologia musculo-esqueletica que mayores costes provoca a los sistemas de sanidad en los paises industrializados. Se trata una dolencia que se caracteriza principalmente por un dolor de espalda localizado entre la primera vertebra lumbar y la lmea de la articulacion sacro-coccigea pudiendo llegar hasta la region pubica. Su incidencia es del 80% en la poblacion general. Solo el 20% de las lumbalgias tienen un origen organico definido que se puede poner en evidencia por pruebas de imagen (hernias, estenosis de canal, artrosis avanzada, cambios MODIC, etc.). El 80% restante se denominan lumbalgias inespedficas porque no tienen una etiologia definida que se pueda poner de manifiesto con pruebas de imagen. Distintos estudios han analizado estos casos de lumbalgias inespedficas llegando a la conclusion de que el dolor se origina por la sobrecarga de los sistemas pasivos de contencion de la columna (capsulas, ligamentos, carillas articulares).

Estos sistemas pasivos se van a ver constantemente estresados mecanicamente para mantener la posicion de la region lumbar porque los sistemas activos (musculos lumbares) no son capaces de situar la columna en una posicion donde no se vean sobrecargados. Esta posicion optima se denomina zona neutra. Es importante tener en cuenta que la sobrecarga del tejido conlleva la generacion de dolor y que este dolor puede producir la inactivacion muscular en areas circundantes a la zona que origina el dolor. Este hecho se ha

2

5

10

15

20

25

30

35

comprobado en personas con lumbalgia al observar que tras un periodo de dolor la activacion de la musculatura lumbar es menor y menos precisa que en sujetos sanos haciendo que constantemente la region lumbar se posicione fuera de su zona neutra. Esta podria ser la causa de que reaparezcan crisis de lumbalgia en el 40-80% de los pacientes y que tienda a cronificarse en un 45% de casos.

Por tanto, es un objetivo fundamental reeducar al paciente concienciandolo de cual es la posicion optima de su columna lumbar para evitar posibles danos futuros y conseguir una mejor rehabilitation en el caso de que ya se haya instaurado el dolor lumbar. Actualmente, existen diversos dispositivos destinados a monitorizar de forma continua la posicion de la columna lumbar con el proposito de ayudar al paciente a que adquiera habitos posturales saludables.

El documento ES2364172 describe un sistema de indication y supervision en tiempo real de la columna vertebral formado por un conjunto de sensores de tipo acelerometros o giroscopos.

El documento US20070169364 describe un sistema similar al anterior para medir la posicion de la columna vertebral de un usuario que comprende al menos un sensor capaz de medir la inclinacion de la columna vertebral del usuario.

Los dispositivos conocidos tienen el inconveniente de que unicamente son capaces de detectar la inclination absoluta en un punto particular de la columna. Esta information es claramente insuficiente, ya que unicamente la inclinacion de un punto de la columna no implica de manera univoca una postura inadecuada de la columna del paciente. Por ejemplo, es posible que la postura adoptada por cada vertebra de la columna del paciente con relation a las vertebras adyacentes sea adecuada, pero que el paciente se encuentre inclinado, tumbado, o en general este en alguna posicion que provoque que el angulo absoluto de la columna en el punto en concreto en que se encuentra el sensor de inclinacion se salga del margen considerado aceptable por el dispositivo. Por este motivo, estos sistemas solo funcionan correctamente cuando el usuario se encuentra en una postura donde el tronco esta en posicion vertical, normalmente cuando el paciente esta sentado o de pie.

Otro inconveniente de los dispositivos actualmente conocidos es que unicamente obtienen informacion acerca de la posicion en un pequeno segmento particular de la columna del

3

5

10

15

20

25

30

35

paciente, ignorando la posicion de todo el resto de la longitud de la columna. Por ese motivo, la columna del paciente puede adoptar una posicion insana en la mayor parte de su longitud sin que el dispositivo actual lo detecte siempre que el pequeno segmento monitorizado este en una posicion adecuada.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invention resuelve los problemas anteriores gracias a un dispositivo que, en lugar de medir la inclination u orientation en un punto determinado de la articulation de un paciente, mide el angulo formado por al menos un par de elementos oseos que conforman dicha articulacion. Como consecuencia, los resultados son mas idoneos que los obtenidos mediante los dispositivos actualmente conocidos, ya que el dispositivo de la invencion detecta de manera directa el angulo formado por los elementos oseos de la articulacion. Gracias a esto, el dispositivo de la invencion proporciona resultados precisos independientemente de los movimientos que el usuario realiza debido a actividad que esta llevando a cabo en cada momento. Ademas, al detectarse directamente el angulo formado por los elementos oseos de la articulacion, este dispositivo puede utilizarse para monitorizar la posicion relativa de otras articulaciones que serian imposibles de monitorizar con los dispositivos actualmente conocidos, como por ejemplo la muneca, la rodilla, el codo, u otros. Una ventaja adicional es que la presente invencion puede medir el angulo formado por varias parejas de articulaciones consecutivas, como por ejemplo las vertebras de la columna de un paciente, de manera que permite tener en cuenta la relation entre diferentes grupos de articulaciones.

La presente invencion describe un dispositivo de monitorizacion de una articulacion de un paciente que comprende fundamentalmente: al menos dos unidades articuladas, al menos un sensor, y un medio de alarma. A continuation, se describe con mayor detalle cada uno de estos elementos.

a) Unidades articuladas

El dispositivo comprende al menos dos unidades articuladas configuradas para fijarse a la piel del paciente sobre dos elementos oseos de la articulacion que se va a monitorizar, de tal modo que los movimientos de dichas dos unidades articuladas corresponden esencialmente a los movimientos de dichos elementos oseos.

5

10

15

20

25

30

35

Las unidades articuladas son un par de elementos normalmente pianos configurados para su fijacion sobre la piel del paciente, y que estan conectados entre s^ mediante una union articulada que permite que varie la orientacion relativa de una unidad con relacion a otra. La union articulada presenta una cierta elasticidad que esta configurada para permitir variaciones en la orientacion relativa de las unidades articuladas unicamente en direction longitudinal, o bien para permitir variaciones en la orientacion relativa de las unidades articuladas segun cualquier direccion. Por ejemplo, en el caso de monitorizar si un paciente mantiene la columna vertebral correctamente erguida, pueden utilizarse unidades articuladas de tal modo que solo se permitan variaciones de orientacion en una direccion longitudinal coincidente con la direccion de la columna.

Las unidades articuladas pueden estar constituidas por placas sin bordes afilados cuyo tamano depende de la articulation que se va a monitorizar. Opcionalmente, con el proposito de facilitar la operation de fijacion de las unidades articuladas sobre la piel, estas pueden tener una cierta curvatura o una zona rehundida de una forma complementaria con relacion a la protuberancia del elemento oseo sobre el que se van a fijar. Para la fijacion de las unidades articuladas a la piel del paciente pueden utilizarse adhesivos biocompatibles.

En este documento, el termino “elemento oseo” corresponde generalmente a una pieza osea o hueso de la articulacion que se va a monitorizar, como por ejemplo a una vertebra. Sin embargo, en algunos casos un elemento oseo puede estar formado por mas de un hueso propiamente dicho, por ejemplo cuando se trata de varios huesos que se mueven en conjunto esencialmente como si formasen una unica unidad. Esto puede ocurrir, por ejemplo, en el caso de la muneca, donde el elemento oseo ubicado en la zona de la base de la mano esta formado por una pluralidad de huesos.

b) Sensor

El dispositivo comprende al menos un sensor conectado a las dos unidades

articuladas para detectar el angulo que forman dichas dos unidades articuladas

entre si. El sensor puede en principio ser de cualquier tipo siempre que permita

detectar el angulo formado por cada par de unidades articuladas, ya sea de manera

directa (por ejemplo, mediante un unico sensor conectado a ambas unidades) o de

5

10

15

20

25

30

35

manera indirecta (por ejemplo, usando dos sensores conectados respectivamente a cada una de las piezas y realizando las operaciones de calculo necesarias), aunque preferentemente se utiliza un sensor de deformacion o un sensor de orientacion. Mas preferentemente, puede utilizarse una galga extensiometrica, un par de acelerometros, un par de giroscopos, un sensor de extension, flexion o torsion fotonico, un sensor de resonancia piezoelectrico, o una combination de los mismos

En el caso de utilizarse sensores de deformacion, se fijarfa un sensor a cada pareja de unidades articuladas de manera que, cuando varia la orientacion relativa de una unidad con relation a la otra, se produce una flexion o torsion que es detectada por el sensor a traves de la medida de cualquier variable fisica adecuada. Por lo tanto, en caso de que el dispositivo estuviese formado por una pluralidad n de unidades articuladas, por ejemplo para detectar la position de la columna, el numero de sensores de deformacion necesarios seria de (n-1). Puede utilizarse en general cualquier sensor capaz de detectar este tipo de deformacion, como por ejemplo una galga extensiometrica.

En el caso de utilizarse sensores de orientacion, se fijarfa un sensor a cada una de las unidades articuladas. Es decir, para cada pareja de unidades articuladas harian falta dos sensores de orientacion capaces de determinar la posicion de cada una de las unidades. Posteriormente, un sencillo calculo permite determinar cual es el angulo que forman las dos unidades entre si y de que modo ha variado como consecuencia del movimiento de la articulation. Por tanto, en caso de que el dispositivo estuviese formado por una pluralidad n de unidades articuladas, por ejemplo para detectar la posicion de la columna, el numero de sensores de deformacion necesarios seria tambien de n. Puede utilizarse en general cualquier tipo de sensor capaz de detectar la orientacion relativa de cada pareja de unidades articuladas, como por ejemplo un par de acelerometros, o un par de giroscopos.

c) Medio de alarma

El dispositivo comprende un medio de alarma configurado para emitir una serial de aviso en caso de que el angulo detectado supere un umbral maximo. El medio de alarma puede comprender medios de emision sonora, visual, vibratoria o termica para indicar al usuario que la articulacion monitorizada esta adoptando una posicion no recomendable.

5

10

15

20

25

30

35

En el caso de un dispositivo formado por una unica pareja de unidades articuladas, el umbral maximo corresponded al angulo maximo recomendable para la articulacion que se esta monitorizando. En el caso de un dispositivo formado por una pluralidad de unidades articuladas, la senal de aviso puede emitirse cuando un determinado numero de parejas de unidades articuladas supera unos umbrales angulares determinados como recomendables.

El medio de alarma puede estar fisicamente conectado a las unidades articuladas. Alternativamente, el medio de alarma puede estar fisicamente separado de las unidades articuladas y configurado para comunicarse de manera inalambrica con un medio de comunicacion conectado al sensor. De ese modo, en funcion del angulo detectado por el sensor el dispositivo, se determinara si es necesario activar la senal de aviso y, en caso afirmativo, el medio de comunicacion se lo indicara al medio de alarma por via inalambrica. En este caso, el medio de alarma puede estar constituido por una pulsera, telefono movil, tableta o similar.

En una realizacion preferida de la invention, el dispositivo comprende ademas un medio de interfaz para ajustar el umbral maximo del angulo detectado. En caso de que el dispositivo tenga una pluralidad de unidades articuladas, el medio de interfaz permitira tambien configurar la condition de activation de la alarma en funcion de cuantas, o cuales, de las parejas de unidades articuladas superan el umbral considerado recomendable. Por ejemplo, el dispositivo de la invencion puede estar en comunicacion con un medio de interfaz externo dotado de una pantalla que permite al profesional sanitario establecer el angulo umbral maximo de la articulacion. Tambien seria posible establecer varios umbrales asociados a alarmas de diferente tipo, por ejemplo una primera alarma de aviso con un primer tono o volumen y una segunda alarma de peligro con un segundo tono o volumen mas alto. Toda esta information se enviaria desde el medio de interfaz a un medio de procesamiento conectado a los sensores para el control de las alarmas.

En otra realizacion preferida, el dispositivo de la invencion ademas comprende un medio de almacenamiento configurado para almacenar los datos obtenidos por el sensor y/o la informacion sobre la activacion del medio de alarma. Estos datos podran ser posteriormente extraidos o comunicados al exterior para su uso y estudio por parte del personal sanitario.

5

10

15

20

25

30

35

Hasta ahora, el dispositivo se ha descrito en su version mas simple formada por dos unidades articuladas para la monitorizacion de una articulacion formada por dos elementos oseos, como la muneca, la rodilla, el codo, etc. Sin embargo, tambien es posible utilizar este dispositivo para monitorizar una articulacion formada por una pluralidad de elementos oseos como puede ser la columna vertebral. En este caso, el dispositivo preferentemente comprende una pluralidad de unidades articuladas y una pluralidad de sensores. Las unidades articuladas estan configuradas para acoplarse a la piel del paciente sobre una correspondiente pluralidad de elementos oseos de la articulacion que se va a monitorizar, de tal modo que los movimientos de dichas unidades articuladas corresponden esencialmente a los movimientos de dichos elementos oseos. La pluralidad de sensores estan conectados a cada par de unidades articuladas para detectar el angulo que forma cada par de unidades articuladas entre si. Asi, este medio de alarma esta configurado para emitir una senal de aviso en caso de que al menos uno de los angulos detectado supere dicho umbral.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 muestra una vista esquematica del dispositivo de la invention.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

La Fig. 1 muestra una vista esquematica del dispositivo (1) de la invencion configurado para monitorizar la position de la columna vertebral de un paciente, y mas concretamente para monitorizar la posicion de cinco vertebras (100) de la columna vertebral del paciente.

El dispositivo (1) de este ejemplo presenta cinco unidades (2) articuladas fijadas sobre la piel (101) del paciente justo sobre cada una de las vertebras (100). La fijacion se ha realizado con ayuda de adhesivos biocompatibles. Cada unidad (2) articulada puede estar ademas conformada con un rehundido u otra forma complementaria con la forma de la piel (101) en la zona de las vertebras (100). Fijados a cada par de unidades (2) articuladas se disponen unos sensores (3) que detectan el angulo (a1, a2, a3, a4) formado por cada par de vertebras (100). En este ejemplo, los sensores (3) detectan unicamente el angulo formado por las vertebras (100) en direction longitudinal. En este ejemplo, los sensores (3) estan en comunicacion con un medio (4) de interfaz que puede ser manipulado por un profesional sanitario para establecer los umbrales correspondientes a cada angulo (a1, a2, a3, a4).

El dispositivo (1) tambien comprende un medio de alarma que puede configurarse de

8

5

10

15

20

25

diferentes modos. Por ejemplo, el medio de alarma puede estar integrado en las propias unidades (2) articuladas en forma de vibrador, de modo que cuando alguno de angulos (a1, a2, a3, a4) supera el valor umbral el paciente note de manera inmediata que la postura que ha adoptado no es correcta. Este tipo de medio de alarma presenta la ventaja de que solo lo nota el propio paciente y no las personas que se encuentran a su alrededor. Alternativamente, el medio de alarma puede ser acustico o visual, y en este caso preferentemente estaria integrado con el propio medio (4) de interfaz, de modo que este emitiria dichas senales, como se ha representado esquematicamente en la Fig. 1. Alternativamente, o adicionalmente, el medio de alarma puede estar constituido por un elemento fisicamente separado de las unidades (2) articuladas. En este caso, el dispositivo comprendera un medio de comunicacion capaz de comunicarse de manera inalambrica con el medio de alarma para provocar la activacion de la senal de aviso. Por ejemplo, el medio de alarma puede estar implementado a modo de pulsera que lleva el usuario.

De este modo, una vez el dispositivo (1) se ha fijado en la posicion deseada sobre la columna vertebral del paciente y esta activado, se monitoriza de manera continua el angulo que forma cada par de vertebras (100). Cuando el paciente adopta una postura inadecuada, el angulo formado por menos uno de los pares de vertebras (100) supera el valor umbral establecido por el profesional sanitario, y como consecuencia el medio de alarma avisa al usuario. El usuario entonces debe modificar su postura hasta que el angulo formado por todos los pares de vertebras (100) esta dentro de los intervalos admitidos. En caso contrario, la alarma, ya sea vibratoria, acustica o visual, continua activa hasta la correccion por parte del paciente.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

1. Dispositivo (1) de monitorizacion de una articulacion de un paciente, caracterizado por que comprende:

al menos dos unidades (2) articuladas configuradas para fijarse a la piel (101) del paciente sobre dos elementos oseos (100) de la articulacion que se va a monitorizar, de tal modo que los movimientos de dichas dos unidades (2) articuladas corresponden esencialmente a los movimientos de dichos elementos oseos (100);

al menos un sensor (3) conectado a las dos unidades (2) articuladas para detectar el angulo que forman dichas dos unidades (2) articuladas entre si; y

un medio de alarma configurado para emitir una senal de aviso en caso de que el angulo detectado supere un umbral maximo.
2. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la union articulada entre las al menos dos unidades (2) articuladas permite variaciones en la orientacion relativa de dichas unidades (2) articuladas unicamente en direction longitudinal.
3. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las unidades (2) articuladas comprenden una zona rehundida que tiene una forma complementaria con relation al elemento oseo (100) sobre el que se van a fijar.
4. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sensor (3) es un sensor de deformation o un sensor de orientacion.
5. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicacion 4, donde el sensor (3) se elige de entre una galga extensiometrica, un par de acelerometros, un par de giroscopos, un sensor de extension, flexion o torsion fotonico, un sensor de resonancia piezoelectrico, o una combination de los mismos.
6. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende un medio (4) de interfaz para ajustar el umbral maximo del angulo detectado.
7. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de alarma esta fisicamente conectado a las unidades (2) articuladas.

5

10

15

20

25
8. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde el medio de alarma esta fisicamente separado de las unidades (2) articuladas y configurado para comunicarse de manera inalambrica con un medio de comunicacion conectado al sensor (3).
9. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, donde el medio de alarma esta formado por una pulsera, un telefono movil, o una tableta.
10. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de alarma comprende medios de emision sonora, visual, vibratoria o termica.
11. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende un medio de almacenamiento configurado para almacenar los datos obtenidos por el sensor y/o la information sobre la activation del medio de alarma.
12. Dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de unidades (2) articuladas configuradas para acoplarse a la piel (101) del paciente sobre una correspondiente pluralidad de elementos oseos (100) de la articulation que se va a monitorizar, de tal modo que los movimientos de dichas unidades (2) articuladas corresponden esencialmente a los movimientos de dichos elementos oseos (100), y una pluralidad de sensores (3) conectados a cada par de unidades (2) articuladas para detectar el angulo que forma cada par de unidades (2) articuladas entre si, donde el medio de alarma esta configurado para emitir una senal de aviso en caso de que al menos uno de los angulos detectado supere dicho umbral.