ES2956524T3 - Método para determinar la fatiga muscular - Google Patents

Método para determinar la fatiga muscular Download PDF

Info

Publication number
ES2956524T3
ES2956524T3 ES21801137T ES21801137T ES2956524T3 ES 2956524 T3 ES2956524 T3 ES 2956524T3 ES 21801137 T ES21801137 T ES 21801137T ES 21801137 T ES21801137 T ES 21801137T ES 2956524 T3 ES2956524 T3 ES 2956524T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
muscle
frequency
stage
forces
electrostimulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES21801137T
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Rigaux
Jean-Yves Mignolet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Myocene
Original Assignee
Myocene
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from BE20205792A external-priority patent/BE1028775B1/fr
Priority claimed from US17/091,468 external-priority patent/US11864898B2/en
Priority claimed from US17/342,924 external-priority patent/US20220142509A1/en
Priority claimed from US17/342,903 external-priority patent/US20220142508A1/en
Application filed by Myocene filed Critical Myocene
Application granted granted Critical
Publication of ES2956524T3 publication Critical patent/ES2956524T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224—Measuring muscular strength
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1107—Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4519—Muscles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6828—Leg
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6835—Supports or holders, e.g., articulated arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/002—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices isometric or isokinetic, i.e. substantial force variation without substantial muscle motion or wherein the speed of the motion is independent of the force applied by the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/10—Athletes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00—Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/09—Rehabilitation or training
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261—Strain gauges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6891—Furniture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/70—Means for positioning the patient in relation to the detecting, measuring or recording means
    • A61B5/702—Posture restraints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/0404—Electrodes for external use
    • A61N1/0408—Use-related aspects
    • A61N1/0452—Specially adapted for transcutaneous muscle stimulation [TMS]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36003—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of motor muscles, e.g. for walking assistance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014—External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603—Control systems
    • A61N1/36034—Control systems specified by the stimulation parameters

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Un método para determinar la fatiga muscular de un músculo incluye la etapa de electroestimular el músculo con una carga eléctrica determinada a diferentes frecuencias. El método incluye además los pasos de determinar las fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones y determinar la fatiga muscular en base a las fuerzas. Los pasos se repiten varias veces con una carga eléctrica creciente, en donde la carga eléctrica aumenta en una carga. paso entre dos apariciones del paso de electroestimulación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para determinar la fatiga muscular
Campo técnico
La presente descripción se refiere a un método para la determinación de la fatiga muscular.
Antecedentes
Las actividades animales, en particular las actividades humanas, inducen “fatiga”. Dicha fatiga puede ser nerviosa (es decir, inducida por actividades intelectuales o psíquicas) o físicas (es decir, inducidas por trabajo físico). Una fatiga física también se denomina una “fatiga muscular” porque resulta de un trabajo muscular y lleva a una disminución en la fuerza que puede proporcionarse por el (los) músculo(s) afectado(s). En particular, la fatiga muscular puede dar por resultado una incapacidad para mantener y/o repetir un esfuerzo físico. Como consecuencia, la identificación, medida y/o monitorización de la fatiga muscular juegan un papel importante, por ejemplo, en prácticas deportivas (p. ej., con el fin de la optimización de la eficacia del entrenamiento, prevención de lesiones, concepción de un programa de entrenamiento deportivo individual, disposición muscular,...), o en fisioterapia para la rehabilitación muscular (p. ej., con el fin de monitorización del ejercicio, optimización del tratamiento, prevención del tratamiento excesivo,.), y más generalmente en medicina.
Un método conocido para evaluar la fatiga muscular de un sujeto es realizar una prueba que requiere la máxima contracción voluntaria de dicho músculo (p. ej., mediante movimientos voluntarios), repetida varias veces. Se considera que se ha identificado la fatiga muscular si no puede alcanzarse una fuerza muscular máxima predeterminada que corresponde a unos datos monitorizados (tiempo, velocidad, fuerza, potencia, aceleración,.). La motivación del sujeto para alcanzar una contracción máxima puede afectar sin embargo a la evaluación de dicha fatiga muscular. Además, como esta prueba induce en sí misma una importante fatiga muscular, afecta de por sí a los resultados obtenidos por el método: no puede reproducirse varias veces típicamente, y no puede realizarse después de un intenso trabajo muscular (p. ej., después de una competición deportiva). Además, este método tiene el inconveniente de poner al sujeto en riesgo de lesión.
Las publicaciones científicas:
• Martin V. et al., “Assessment of low-frequency fatigue with two methods of electrical stimulation”, Journal of applied physiology, vol. 97, núm. 5, 1 de noviembre de 2004 (2004-11-01), páginas 1923-1929 (XP55814641);
• Ruggiero Luca et al., “Prolonged low-frequency force depression is underestimated when assessed with doublets compared with tetani in the dorsiflexors”, Journal of applied physiology, vol. 126, núm. 5, 1 de mayo de 2019 (2019-05-01), páginas 1352-1359 (XP55878946); y
• Edwards RH T et al., “Fatigue of long duration in human skeletal muscle after exercise”, J. Physiol, vol. 272, 1 de enero de 1977 (1977-01-01), páginas 769-778 (XP55878657);
describen observaciones del experimento para fatiga muscular que implican electroestimulaciones a frecuencias diferentes. Un método preciso de determinación de fatiga muscular puede sin embargo no derivarse a partir de estas observaciones.
En vista de la técnica anterior mencionada anteriormente, es entonces deseable desarrollar un método mejorado para la determinación de la fatiga muscular.
Compendio
Un objeto de la materia descrita es proporcionar un método más eficaz, seguro y flexible para determinar una fatiga muscular. En particular, un objeto de la materia descrita es proporcionar un método que permita la determinación de una fatiga muscular sin inducir por sí mismo la fatiga muscular, independientemente de la voluntad del sujeto, en cualquier momento, sin poner al sujeto en riesgo de lesión.
Para este fin, la materia descrita proporciona un método de determinación de una fatiga muscular de un músculo, que comprende las siguientes etapas:
(i) electroestimular el músculo a una carga eléctrica dada a diferentes frecuencias;
(ii) determinar las fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones de la etapa (i);
(iii) determinar una fatiga muscular en base a las fuerzas determinadas en la etapa (ii);
(iv) repetir las etapas (i), (ii) y (iii), un número de veces con carga eléctrica creciente
aumentándose la carga eléctrica en la etapa (i) mediante una etapa de carga entre dos ocurrencias de la etapa (i) .
La electroestimulación comprende típicamente, en cada frecuencia, una repetición de pulsos.
El método según la presente descripción es más eficaz, seguro y flexible para determinar la fatiga muscular que el método descrito en la técnica anterior. De hecho, el uso de las electroestimulaciones en las etapas (i) permite estimular el músculo cualquiera que sea su fatiga y hace que el músculo desarrolle una fuerza involuntaria en respuesta a las electroestimulaciones. Esta etapa puede entonces realizarse en cualquier momento, también después de un entrenamiento deportivo, sin poner al sujeto en riesgo de lesión, y no es dependiente de la voluntad del sujeto para instar a una máxima contracción del músculo. Esta etapa (i) además no induce a la fatiga muscular dado que el número de electroestimulaciones están preferiblemente limitadas y se realizan bruscamente, para observar las reacciones musculares y para determinar las fuerzas en la etapa (ii) . La fatiga muscular antes y después de la ejecución del método de determinación ventajosamente es sustancialmente la misma.
Este método de determinación permite determinar la fatiga muscular de forma eficaz. De hecho, los inventores notaron que, como la fatiga muscular deforma de manera no uniforme la curva de la fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una electroestimulación a una frecuencia como una función de esta frecuencia, fue posible determinar la fatiga muscular en la etapa (iii) en base a una determinación de esta fuerza para frecuencias diferentes, por ejemplo, comparando las fuerzas desarrolladas por el músculo. Esto tiene la principal ventaja de ser independiente del contexto de ejecución del método de determinación. En particular, no se necesitan la comparación a dicha curva estándar conocida al resto del sujeto, ni medidas preliminares, ni condiciones de ejecución específicas.
La etapa (iv) permite obtener un intervalo de determinaciones (p. ej., medidas) de la fatiga muscular y después asegurar que la fatiga muscular está determinada de forma correcta con un margen de error ventajoso extremadamente bajo. Sin embargo, esta realización hace necesario tratar con otro fenómeno como se introduce a continuación.
Esta realización de la presente descripción mitiga o incluso evita un fenómeno fisiológico muscular conocido denominado “potenciación” (o potenciación posterior a la activación, o fenómeno en escalera, o potenciación postetánica) descrito en la bibliografía científica en la fisiología muscular. Este fenómeno se define como el efecto de la actividad muscular anterior en la mejora de la contracción muscular posterior. Por consiguiente, la actividad muscular produce fatiga muscular y además potenciación, que es el fenómeno contrario a la fatiga muscular periférica. La potenciación coexiste por lo tanto con la fatiga muscular y puede más o menos compensarse por ella. Este fenómeno de potenciación se obtiene con todos los tipos de actividad muscular. Por lo tanto, cuando se realiza la electroestimulación muscular para determinar la fatiga muscular, la contracción muscular electroinducida genera una potenciación de las fibras musculares estimuladas que enmascara la fatiga muscular y altera su determinación. Esta alteración es lo más importante ya que los pulsos de estimulación eléctrica son numerosos y repetidos en un determinado periodo de tiempo. Por lo tanto, aumentar la carga eléctrica en la etapa (i) mediante una etapa de carga entre dos ocurrencias de la etapa (i) según la presente descripción hace posible realizar series de electroestimulaciones (es decir, dos o más ocurrencias de la etapa (i)) a diferentes frecuencias en capas (o estratos) de fibras musculares que no son siempre las mismas en cada ocurrencia de la etapa (i). Cada ocurrencia de la etapa (i) hace posible implicar nuevas fibras que no están aún potenciadas mediante episodios de estimulación anteriores.
Durante una aplicación dada de la etapa (i), que hace posible tener la relación de dos o más fuerzas máximas, las fibras sometidas a las electroestimulaciones a diferentes frecuencias no están aún potenciadas. Entonces, una mayor carga eléctrica a una ocurrencia posterior de la etapa (i) recluta una capa adicional de fibras musculares que por lo tanto no están potenciadas por la ocurrencia anterior de la etapa (i). Por consiguiente, aumentando la carga eléctrica en cada ocurrencia de la etapa (i), el reclutamiento espacial de las fibras musculares se modifica, y se involucran nuevas fibras que no están aún potenciadas por las ocurrencias anteriores de la etapa (i).
El método de determinación según la presente descripción es conveniente para un amplio intervalo de aplicaciones, en particular para determinar la fatiga muscular de profesionales deportivos antes, durante o después de un entrenamiento o una competición, además de fatiga muscular de gente lesionada y/o anciana durante la rehabilitación muscular.
El método de determinación según la presente descripción es particularmente conveniente para planear entrenamientos deportivos. El método según la presente descripción típicamente no está planeado para aplicarse con un fin curativo y no pretende identificar o descubrir una patología.
A este respecto, la realización de la materia descrita puede leerse como sigue:
Un método para planear una actividad deportiva, que comprende las siguientes etapas:
(0) identificar un músculo a estimular durante la actividad deportiva;
(1) electroestimular el músculo realizado a una carga eléctrica dada a diferentes frecuencias,
(ii) determinar las fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones de la etapa (i);
(iii) determinar al menos una información de los datos musculares en base a las fuerzas determinadas en la etapa (ii);
(iv) repetir las etapas (i), (ii) y (iii), un número de veces con la carga eléctrica creciente, Aumentándose la carga eléctrica en la etapa (i) mediante una etapa de carga entre dos ocurrencias de la etapa (i).
(v) planear la actividad deportiva en base a la información de los datos musculares.
Preferiblemente, toda, cualquiera, parte o al menos una de las informaciones de los datos musculares determinados en las ocurrencias de la etapa (iii) se utilizan en la etapa (v) para planear la actividad deportiva. Preferiblemente, la actividad deportiva es un entrenamiento deportivo. Preferiblemente, la información de los datos musculares comprende (u opcionalmente consiste en) una fatiga muscular (datos). El método para planear una actividad deportiva es no curativa y/o no médica y/o no terapéutica. En particular, el diagnóstico no curativo se deriva de una etapa (v), siendo la última estrictamente de una naturaleza de planificación. Preferiblemente, la etapa (v) comprende (u opcionalmente consiste en) determinar un dato temporal que depende de la información de los datos musculares.
Cuando la información de los datos musculares comprende (u opcionalmente consiste en) unos (datos) de fatiga muscular, este método de planificación de actividad deportiva puede parafrasearse como que comprende las siguientes etapas:
(0) identificar un músculo a estimular durante la actividad deportiva;
(1) ejecutar el método de determinación según la presente descripción para determinar una fatiga muscular (o información de los datos de fatiga muscular) del músculo identificado en la etapa (0),
(v) planear la actividad deportiva en base a la fatiga muscular determinada en la etapa (1).
En otras palabras, la etapa (1) corresponde a las etapas anteriores (i) a (iv) que incluye el aumento de la carga eléctrica entre dos ocurrencias de la etapa (i) como se menciona anteriormente. La fatiga muscular (información de los datos) determinada en la etapa (1) se obtiene preferiblemente de todas, cualquiera, parte o al menos una de las fatigas musculares (datos) determinadas en las diferentes ocurrencias de la etapa (iii), más preferiblemente, mediante un promedio de todas las fatigas musculares (datos).
Más generalmente, el método de determinación según la presente descripción, puede consistir también en un método de determinación no curativo y/o no médico y/o no terapéutico de una fatiga muscular de un músculo, que comprende las etapas (i) a (iv) que incluyen el aumento de la carga eléctrica entre dos ocurrencias de la etapa (i) como se menciona anteriormente. Preferiblemente, en este caso, no se deriva un diagnóstico curativo de la etapa (iii) y/o, en otras palabras, cualquier etapa de deducción diagnóstica curativa de la fatiga muscular determinada en la etapa (iii) se excluye del método.
Cualquiera de las siguientes realizaciones y ventajas del método de determinación según la presente descripción como se indica genéricamente al comienzo de la presente descripción se aplica mutatis mutandis al caso específico particular del método descrito anteriormente, en particular a los métodos de planificación de la actividad deportiva y cualquier realización no curativa.
Otra ventaja del método de determinación de la presente descripción es que permite una determinación de fatigas musculares específicas. De hecho, la fatiga muscular depende de muchos factores fisiológicos. En particular, la fatiga muscular puede estar provocada por una deficiencia de un control neurológico neuromuscular cuando el último no puede estimular las fibras musculares a un potencial máximo (que lleva a una denominada “fatiga muscular central”), o mediante la alteración de la fuerza de contracción a nivel directo de las fibras musculares (que lleva a una denominada “fatiga muscular periférica”). En el marco de la presente descripción, el método de determinación permite determinar directamente en la etapa (iii) la fatiga muscular periférica dado que las electroestimulaciones de la etapa (i) afectan directamente a las fibras musculares periféricas, independientemente del control neurológico central de la contracción muscular. La etapa (iii) puede sin embargo comprender también opcionalmente una subetapa de determinación de fatiga muscular central por eliminación de la fatiga muscular periférica determinada a partir de otra medida de fatiga global. Esta determinación de fatiga muscular distintiva es nueva con respecto a los métodos de la técnica anterior.
Además, la fatiga muscular periférica comprende en sí misma dos clases de fatigas musculares dependiendo de cuánto tiempo afecta la fatiga muscular al músculo: la denominada “fatiga muscular periférica de corta duración” que está esencialmente relacionada con factores energéticos y/o metabólicos, de la cual puede recuperarse rápidamente (algunos minutos), y la denominada “fatiga muscular periférica de larga duración” que persiste durante varias horas e incluso varios días (p. ej. después de un esfuerzo físico). La fatiga muscular periférica determinada en la etapa (iii) es preferiblemente y más específicamente una fatiga muscular periférica de larga duración. Opcionalmente, una fatiga muscular periférica de corta duración puede determinarse también en la etapa (iii) mediante la determinación adicional de la fatiga muscular en un intervalo de tiempo siguiendo el método de la presente descripción, y la resta de los resultados obtenidos.
En el marco de la presente descripción, el término “electroestimulación” y cualquiera de sus variantes se refieren preferiblemente a la estimulación eléctrica neuromuscular o cualquier clase de estimulación de las neuronas motoras del músculo probado. Dicha estimulación se realiza preferiblemente mediante un estimulador que comprende un generador de pulsos eléctricos y electrodos adaptados para colocarse en la piel del sujeto, cerca de y/o al lado del músculo, y conectarse al generador de tal manera que una corriente puede transmitirse a los músculos mediante electrodos. La intensidad y la frecuencia de los pulsos eléctricos pueden ajustarse. Dicho generador y electrodos son bien conocidos por un experto.
Preferiblemente, la carga eléctrica está definida por la intensidad eléctrica de los pulsos, y/o por la duración de pulso (individual). En la siguiente descripción de la materia descrita, se define solo preferiblemente por la intensidad eléctrica de los pulsos. Sin embargo, no excluye otra clase de “carga eléctrica” a partir del alcance de la materia descrita.
Según una realización, la intensidad eléctrica para una duración de pulso constante se aumenta entre 10 y 100 mA, y/o el número de veces están comprendidas entre 5 a 30, y/o la etapa de carga correspondiente a una intensidad creciente comprendida entre 0,1 y 10 mA. Preferiblemente, estas “y/o” son “y”.
En este caso, el pulso constante aumenta desde un valor más bajo a un valor más alto, ambos entre 10 y 100 mA. Preferiblemente, el valor más bajo está comprendido entre 10 y 40 mA, más preferiblemente, es aproximadamente 25 mA, para tener una primera sensación de electroestimulación muy suave para el sujeto. Preferiblemente, el valor más alto está entre 30 y 60 mA, más preferiblemente, es aproximadamente 40 mA, para evitar una tensión demasiado alta para el músculo. Preferiblemente, el número de veces está comprendido entre 10 y 20, más preferiblemente de nuevo es aproximadamente 15, para obtener suficientes determinaciones (p. ej. medidas) de la fatiga muscular y después para tener un margen de error muy bajo del método. Preferiblemente, la etapa de carga es una intensidad creciente entre 0,5 y 5 mA, más preferiblemente es aproximadamente 1 mA, siendo dichos valores de etapa suficientes para electroestimular suficientes fibras musculares diferentes a partir de una ocurrencia de las etapas (i), (ii) y (iii) a la otra.
Preferiblemente, la intensidad eléctrica se aumenta de 25 a 40 mA con 15 etapas de carga de 1 mA. Dicho aumento en la intensidad hace posible reclutar cada vez una nueva capa de fibras musculares que no está afectada por las electroestimulaciones de la ocurrencia anterior de la etapa (i) y por lo tanto no está potenciada. Esto vuelve al método de determinación incluso más preciso y fácil de implementar.
Un aumento similar en el voltaje tiene el mismo efecto, o un aumento en la anchura de pulso para una corriente eléctrica fija.
Según una realización representativa de la presente descripción, un primer periodo de descanso, que está comprendido preferiblemente entre 100 ms y 10 s, ocurre entre dos electroestimulaciones a diferentes frecuencias en la etapa (i). Preferiblemente, el primer periodo de descanso está comprendido entre 115 ms y 5 s, más preferiblemente de nuevo entre 300 ms y 1 s incluidos.
Un periodo de descanso entre dos electroestimulaciones a diferentes frecuencias en la etapa (i) hace posible mitigar o incluso evitar la alteración de una electroestimulación a otra electroestimulación, que puede deberse por ejemplo a una tetanización muscular.
El límite superior de 10 s permite una duración razonable del tiempo de aplicación total del método. Preferiblemente, el límite superior de 5 s hace posible realizar rápidamente el método. Finalmente, el límite superior de 1 s es un equilibrio entre la duración del periodo de descanso eficaz y una duración de aplicación total del método.
El límite inferior comprendido entre 100 ms y 115 ms hace posible medir unos datos de fuerza a una electroestimulación a otra frecuencia en la etapa (i) que está suficientemente poco afectada por la electroestimulación a una frecuencia anterior para deducir y/o determinar una fuerza máxima correspondiente en la etapa (ii) con un cierto margen de error.
El límite inferior comprendido entre 115 ms y 300 ms es preferible porque permite el tiempo suficiente para que el músculo vuelva a las condiciones normales o relajadas (en particular, sin ninguna contracción o fuerza residual desarrollada) entre la electroestimulación a dos frecuencias diferentes en la etapa (i). Esto permite determinar directamente la fuerza (máxima) desarrollada por el músculo a cada una de estas frecuencias sin alteraciones de la determinación. En particular, no se necesitarían deducciones con un margen de error significativo ni medidas y/o cálculos intermedios como para un primer periodo de descanso por debajo de 115 ms.
Cuando el músculo tiene un cierto nivel de fatiga muscular, puede tener lugar un fenómeno descrito como “ralentización de la relajación”. Cuando está presente, este fenómeno prolonga la respuesta muscular desde una electroestimulación a una frecuencia a otra electroestimulación a otra frecuencia en la etapa (i) y por lo tanto altera la medida de la respuesta muscular a dicha otra electroestimulación a otra frecuencia durante la etapa (i). Ventajosamente, incluso si ocurre este fenómeno, un primer periodo de descanso mayor de 115 ms permite determinar correctamente la fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a cada una de las electroestimulaciones aplicando cualquier tratamiento apropiado matemático o implementado por ordenador configurado para eliminar la alteración por “ralentización de la relajación”. De hecho, como se conoce este fenómeno, es predecible en una medida determinada y puede tenerse en cuenta en la etapa (ii). Un tratamiento ejemplar a implementar sería simplemente una interpolación lineal de la alteración esperada y su eliminación a partir de una fuerza medida.
El límite inferior que es mayor que 300 ms se prefiere sin embargo porque siempre permite una vuelta completa a las condiciones normales y/o relajadas para el músculo entre dos electroestimulaciones consecutivas en la etapa (i). En este caso, ninguna alteración afecta a la medida de la respuesta muscular desencadenada por dicha electroestimulación a otra frecuencia.
Se prefieren valores como 1/2, 3/5, 4/5, 1, 6/5, 7/5, 8/5, 9/5 de segundo para el primer periodo de descanso porque:
- por un lado son suficientes a partir de cualquiera de los otros límites inferiores, evitando entonces definitivamente cualquier alteración potencial de la determinación de la fuerza en la etapa (ii) entre dos electroestimulaciones consecutivas en la etapa (i),
- y por otro lado, son lo suficientemente cortos (en la escala de la percepción humana) como para hacer al todo el método suficientemente corto y fácilmente aplicable en un corto periodo de tiempo total.
Según una realización, un segundo periodo de descanso se da entre dos ocurrencias de la etapa (i). Gracias al segundo periodo de descanso, la potenciación se mitiga o evita incluso más porque el número de impulsos eléctricos por unidad de tiempo se reduce cuando las ocurrencias de la etapa (i) están temporalmente separadas. Por consiguiente, cuanto mayor es la duración de tiempo entre episodios repetidos de estimulación, menor es la potenciación en las fibras musculares reclutadas por los episodios de estimulación. Sin embargo, de forma similar al primer periodo de descanso, el segundo periodo de descanso no debería durar demasiado para evitar volver la ejecución del método demasiado lenta e inaplicable.
Los inventores han determinado un buen compromiso entre estas dos limitaciones contrarias para la definición del segundo periodo de descanso entre dos ocurrencias de la etapa (i). Preferiblemente, este periodo está comprendido entre 100 ms y 5 minutos, incluidos, que permite limitar la potenciación y el tiempo de ejecución del método. Se dan mejores intervalos más preferiblemente mediante un segundo periodo de descanso comprendido entre 145 ms y 10 s, preferiblemente entre 330 ms y 5 s incluidos. La magnitud de la potenciación depende del número de pulsos eléctricos administrados en un periodo definido de tiempo, la materia descrita es ventajosa para limitar la potenciación reduciendo el número de pulsos por unidad de tiempo cuando se repite la etapa.
El segundo periodo de descanso que dura entre 145 y 330 ms da tiempo suficiente para que el músculo vuelva a condiciones normales o relajadas (entonces, sin contracción o fuerza residual desarrollada) entre dos ocurrencias de la etapa (i). Esto permite determinar directamente la fuerza (máxima) desarrollada por el músculo en respuesta a cada electroestimulación sin alteraciones. En particular, no se necesitaría deducción con un margen de error significativo ni medidas y/o cálculos intermedios, lo cual no es el caso durante un segundo periodo de descanso entre 100 y 145 ms. Incluso si un fenómeno de ralentización de la relajación del músculo ocurre, un segundo periodo de descanso mayor de 145 ms permite determinar correctamente la fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a cada una de las electroestimulaciones aplicando cualquier tratamiento apropiado matemático o implementado por ordenador configurado para eliminar la alteración por “ralentización de la relajación”, como se trata anteriormente con respecto al primer periodo de descanso. Por supuesto, en ambos casos, dicho tratamiento es preferiblemente parte de la etapa (ii).
Un segundo periodo de descanso mayor de 330 ms se prefiere sin embargo porque siempre permite una vuelta completa a las condiciones normales y/o relajadas para el músculo entre el final de una ocurrencia de la etapa (i) y el comienzo de la siguiente ocurrencia de la etapa (i) a través de la etapa (iv). En este caso, ninguna alteración afecta a la medida del músculo en respuesta a las electroestimulaciones.
Valores tales como 1, 2, 3, 4 o 5 segundos para el segundo periodo de descanso se prefieren mucho porque, por un lado, están lo suficientemente lejos de cualquiera de los valores inferiores mencionados anteriormente, y entonces evitan indudablemente las alteraciones de la determinación de la fuerza en la etapa (ii) entre dos ocurrencias consecutivas de la etapa (i), y por otro lado, son lo suficientemente cortos (en la escala de la percepción humana) para hacer la ejecución del método total suficientemente rápida y fácilmente aplicable. En resumen, estas realizaciones de la materia descrita minimizan la potenciación de manera que la medida de la fatiga muscular es exacta y no alterada o infraestimada debido a la potenciación provocada por la electroestimulación. Esta potenciación es lo más importante ya que las estimulaciones se repiten y el número de pulsos es alto.
Preferiblemente, un primer periodo de descanso ocurre entre dos electroestimulaciones a diferentes frecuencias en la etapa (i), siendo el primer periodo de descanso menor que un segundo periodo de descanso que ocurre entre dos ocurrencias de la etapa (i). La segunda frecuencia es preferiblemente mayor que la primera frecuencia, siendo el nivel de respuesta muscular también mayor en la segunda frecuencia. Por lo tanto, es preferible esperar un mayor tiempo después de la aplicación de la electroestimulación a la segunda frecuencia para asegurar la mitigación o incluso la extinción de la respuesta muscular después de la última electroestimulación. Por ejemplo, el primer periodo de descanso es aproximadamente 1 segundo, y el segundo periodo de descanso es aproximadamente 5 segundos.
En una realización, en la etapa (i), la electroestimulación comprende, en cada frecuencia, una repetición de pulsos durante un periodo de tiempo menor de 5 s. El periodo de tiempo limitado durante el cual los pulsos se repiten mitiga el riesgo de alteración voluntaria o refleja del sujeto que puede, por otro lado, o aumentar la fuerza tomando parte con la contracción electroinducida, o por el contrario disminuirla contrayendo el músculo antagonista al músculo electroestimulado. Esto vuelve al método más preciso y eficaz.
Preferiblemente, el periodo de tiempo de repetición de pulsos es menor de 500 ms. Este periodo de tiempo más corto hace posible, además de las ventajas mencionadas anteriormente, reducir el tiempo total de aplicación del método. Esto mitiga incluso más el riesgo de alteración voluntaria o refleja del sujeto. El periodo de tiempo de repetición de pulsos es preferiblemente menor que 250 ms y más preferiblemente, el periodo de tiempo está entre 100 ms y 250 ms, incluidos. Preferiblemente, el periodo de tiempo está entre 150 y 250 ms, más preferiblemente, es aproximadamente 150 x ms, para un número entero x comprendido entre 0 y 100, p. ej., 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240 o 250 ms.
Cualquiera de los periodos de tiempo mencionado anteriormente que es menor que 250 ms hace posible, además:
- por un lado, alcanzar una fuerza máxima generada por la contracción electroinducida, y,
- por otro lado, que esta fuerza máxima es exclusivamente debida a la contracción electroinducida sin ninguna alteración unida a la reacción voluntaria o refleja del sujeto.
La ausencia de alteración voluntaria o refleja hace posible obtener la medida precisa de la fuerza que resulta solamente de la contracción electroinducida. Esta exactitud de la fuerza grabada permite por lo tanto una buena medida de fatiga muscular.
En otras palabras, estos periodos ventajosos de tiempo permiten proporcionar un número de pulsos a cada frecuencia (seleccionada) a los músculos que permite alcanzar la fuerza máxima desarrollada por los músculos en respuesta a los pulsos a esta frecuencia (y determinarla en la etapa (ii)) en un periodo de tiempo suficientemente corto evitando incurrir en fatiga muscular y/o para que el paciente proporcione cualquier fuerza voluntaria.
Estos periodos de tiempo descubiertos por los inventores son entonces un buen compromiso entre estas dos limitaciones contradictorias; la primera que induce una necesidad de un periodo suficientemente largo de tiempo y la segunda que induce una necesidad de un periodo suficientemente corto de tiempo.
Puede señalarse que un dato de periodo de tiempo exacto T (en segundos) es equivalente a un número exacto N de datos de pulsos a una frecuencia dada p (en Hz). Esos números están satisfaciendo de hecho la fórmula T = N/p.
Preferiblemente, para cada frecuencia, los pulsos se repiten entre 2 y 50 veces y, más preferiblemente, para cada frecuencia, los pulsos se repiten entre 5 y 20 veces, incluidos. Este intervalo de repeticiones del pulso eléctrico estimulante hace posible alcanzar la máxima fuerza. La fuerza grabada es máxima y por lo tanto permite una medida correcta y precisa del estado de la fatiga muscular.
Según una realización, el método de determinación comprende, antes de la etapa (i), una etapa electroestimulante preliminar del músculo con un pulso aislado, y en donde un tercer periodo de descanso comprendido entre 100 ms y 10 s se da entre esta etapa electroestimulante preliminar y la etapa (i).
Este pulso aislado opcional es ventajoso para medir los informaciones de datos musculares tales como una amplitud de la respuesta muscular inicial al pulso, y/o una velocidad de contracción, y/o datos preliminares de potenciación,... esto puede usarse, por ejemplo, para adaptar la intensidad eléctrica del pulso al sujeto (o al músculo), o generalmente, para proporcionar una ejecución más personal del método al sujeto.
Preferiblemente, mientras se aplica la repetición de la etapa (iv), la etapa electroestimulante preliminar se repite antes de cada ejecución de la etapa (i). Esto permite recoger dicha información de datos musculares de forma continua durante la ejecución del método y/o para adaptar potencialmente esta ejecución. De forma alternativa, esta etapa electroestimulante preliminar puede ejecutarse solo una vez al principio de una ejecución total del método.
El tercer periodo de descanso es preferiblemente similar a cualquiera de los periodos primero y segundo de descanso. La discusión anterior para cualquiera de estos periodos de descanso puede aplicarse al tercer periodo de descanso. En particular, el último es preferiblemente aproximadamente 1 segundo.
En el marco de este documento, el uso del artículo indefinido “un”, “una” o el artículo definido “el/la” para introducir un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de estos elementos. En este documento, los términos “primero”, “segundo”, “tercero” y similares se usan únicamente para diferenciar elementos y no implican ningún orden en estos elementos. En este documento, los términos “a nivel de” y “al nivel de” se usan de forma equivalente. En el marco de este documento, los términos “en base a” y “en la base de” se usan de forma equivalente. Los últimos no son limitantes: el hecho de que se determine una primera cantidad en base a una segunda cantidad no excluyen que la primera cantidad pueda también determinarse en base a una tercera cantidad junto con la primera cantidad.
En el marco del presente documento, los términos “menor que” o “inferior que”, y “mayor que” o “superior que” se van a interpretar como los símbolos matemáticos “≤” y “>” respectivamente. Adicionalmente, el uso de los verbos “comprender”, “incluir”, “implicar” o cualquier otra variante similar, además de sus formas conjugadas, no pueden excluir la presencia de elementos distintos de los mencionados anteriormente. Cuando el verbo “comprender” se utiliza para definir un intervalo mediante los términos “comprendido entre” dos valores, no debería interpretarse que estos dos valores están excluidos del intervalo.
En el marco de este documento, el uso de los términos “preferible”, “preferiblemente”, “preferido”, y similares no debe considerarse como limitante con respecto al alcance de la materia descrita o respecto a la interpretación de las reivindicaciones. Más específicamente, la inclusión de una limitación o realización “preferida” en la descripción no pretende limitar el alcance de la materia reivindicada a la inclusión solo de las realizaciones "preferidas". A este respecto, la inclusión de realizaciones “preferidas” no debería interpretarse como una señal de abandono de la materia no identificada como tal.
Preferiblemente, las frecuencias están comprendidas entre 0 y 1000 Hz, más preferiblemente menos que 500 Hz, más preferiblemente, menos que 200 Hz. Las frecuencias pueden estar comprendidas entre 5 y 150 Hz. Dichos límites permiten evitar la inducción de fatiga muscular mediante la ejecución del método de determinación.
Según una realización representativa del método de determinación, las frecuencias de la etapa (i) están comprendidas entre 0 y 500 Hz, preferiblemente, entre 0 y 200 Hz, y comprenden (y opcionalmente, consisten en):
- una primera frecuencia, y
- una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia,
Difiriendo la primera frecuencia desde al menos 10% de la segunda frecuencia (en el sentido de que: si |U1 y |U2 son las frecuencias primera y segunda, P2 -M1 > M2/ 10).
En este caso las fuerzas determinadas en la etapa (ii) comprenden una primera fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación de la etapa (i) a la primera frecuencia, y una segunda fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación de la etapa (i) a la segunda frecuencia. Cada una de estas fuerzas corresponde preferiblemente a una fuerza máxima desarrollada en respuesta a una repetición completa de pulsos a la frecuencia correspondiente (constituyendo esta repetición entonces una electroestimulación a esta frecuencia). La diferencia de al menos 10% entre la primera y segunda frecuencias es ventajosa para asegurar que al menos dos puntos (frecuencia utilizada en la etapa (i), fuerza determinada en la etapa (ii)) en la curva mencionada anteriormente están suficientemente espaciadas la una de la otra para realizar la etapa (iii) de forma más eficaz. Esto permite tomar toda la ventaja de una no uniformidad y no linealidad de la deformación de la curva en función de una fatiga muscular preexistente dado que las fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones a bajas frecuencias, p. ej., entre 0 a 50 Hz, están más afectadas por esta fatiga muscular que las fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a electroestimulaciones a mayores frecuencias, como se ilustra en la Figura 2 introducida a continuación.
En particular, la diferencia mencionada anteriormente es preferiblemente al menos 20%, más preferiblemente al menos 50%. Preferiblemente, la primera frecuencia está comprendida entre 0 y 50 Hz y/o la segunda frecuencia está comprendida entre 50 y 200 Hz. Preferiblemente, la primera frecuencia es aproximadamente 20 Hz y/o la segunda frecuencia es aproximadamente 120 Hz. Cualquier otra pareja similar de valores para la primera y segunda frecuencias puede utilizarse, por ejemplo: 10 y 50 Hz, 30 y 80 Hz, 50 y 150 Hz, etc.
Más preferiblemente, según la realización mencionada anteriormente, las diferentes frecuencias de la etapa (i) consisten en la primera y segunda frecuencias y las fuerzas determinadas en la etapa (ii) consisten en la primera y segunda fuerzas. Ventajosamente, es posible determinar la fatiga muscular en la etapa (iii) solo considerando estas dos fuerzas (máximas). Se explicará más adelante.
La ventaja es evitar la inducción de fatiga muscular limitando las electroestimulaciones en la etapa (i) en número y frecuencia. Otra ventaja es facilitar la ejecución de la etapa (iii) considerando solo un número limitado de datos. La materia descrita sin embargo no está limitada a diferentes frecuencias que consisten solo en la primera y segunda frecuencias. Pueden considerarse otros números diferentes de dos frecuencias. Como ejemplo, las diferentes frecuencias (y fuerzas asociadas determinadas en la etapa (ii) pueden ser tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez o más frecuencias, y esas pueden ser también equidistantes en un intervalo de frecuencia, como los definidos anteriormente.
Según un ejemplo de una realización representativa de la presente descripción, el método de determinación comprende en la etapa (i)
- electroestimular el músculo con una repetición de 3, 4, 5 o 6 pulsos a la primera frecuencia de aproximadamente 10, 15, 20 o 25 Hz;
- electroestimular el músculo con una repetición de 16, 17, 18 o 19 pulsos a la segunda frecuencia de aproximadamente 100, 110, 120 o 130 Hz;
durante el periodo de tiempo comprendido entre 100 y 250 ms. Esto es ventajoso para tener un número de repeticiones de los pulsos eléctricos que hace posible, por un lado, alcanzar (y determinar) la fuerza máxima generada por la contracción electroinducida, y, por otro lado, que esta fuerza máxima sea exclusivamente debida a la contracción electroinducida sin ninguna alteración relacionada con una reacción voluntaria o refleja del sujeto. Al mismo tiempo, esto produce poca o casi ninguna potenciación de las fibras musculares del músculo probado (estimulándose diferentes capas de músculo) y hace posible medir la fatiga muscular de forma eficaz.
Preferiblemente, en el contexto de una primera frecuencia y una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia, la etapa (iii) comprende un cálculo de una relación de la primera fuerza a la segunda fuerza, determinándose la fatiga muscular en base a esta relación. Más específicamente y preferiblemente, la etapa (iii) también comprende una comparación de la relación calculada a un umbral, y una determinación de la fatiga muscular basada en esta comparación de la relación calculada al umbral. Esta implementación de la etapa (iii) es muy sencilla y permite un cálculo rápido y de baja complejidad para determinar la fatiga muscular. También es muy eficaz. De hecho, como se explica anteriormente, como la primera frecuencia difiere desde al menos 10% de la segunda frecuencia, la relación está totalmente afectada por la no uniformidad de la deformación de la curva en función de la fatiga muscular. Como consecuencia, cuando la comparación mencionada anteriormente permite identificar una diferencia entre la relación calculada y un umbral que corresponde a una relación esperada para un músculo no fatigado, dicha diferencia expresa una fatiga muscular que puede determinarse al menos implícitamente y preferiblemente explícitamente.
Esta realización de la presente descripción, y el término “en base a” no excluye una etapa (iii) que tendría también en cuenta otra información o cálculos derivados de las fuerzas determinadas en la etapa (ii). Por ejemplo, al menos otro cálculo en otras fuerzas determinadas en la etapa (ii) puede utilizarse para determinar la fatiga muscular, y la etapa (iii) puede comprender una subetapa para promediar la fatiga muscular determinada de esta forma, y mediante la comparación de la relación calculada al umbral, que permite una determinación más precisa y eficaz de la fatiga muscular como un promedio de dichas determinaciones. Por ejemplo, este al menos otro cálculo puede comprender una relación de cálculo de una tercera fuerza a una cuarta fuerza entre las fuerzas determinadas a la etapa (ii).
Como una generalización de las realizaciones precedentes de la presente descripción, la etapa (iii) preferiblemente comprende una comparación de las fuerzas determinadas en la etapa (ii), y una determinación de la fatiga muscular basada en esta comparación de las fuerzas.
El umbral mencionado anteriormente al que se compara una relación de la primera fuerza a la segunda fuerza, consiste preferiblemente en un número F(p)/F(p’), donde:
• F es una función regular creciente independiente del ser humano que expresa una fuerza desarrollada por un músculo no fatigado en respuesta a una electroestimulación como una función de una frecuencia de esta electroestimulación;
• g y g’ son respectivamente la primera y segunda frecuencias.
En otras palabras, en este caso, F es preferiblemente una función teórica conocida por un experto, que sustenta una familia de umbrales de la forma F(g)/F(g’) que puede utilizarse para definir el umbral.
Expresar la relación de esta forma es ventajoso porque es independiente del ser humano y se da de forma indirecta a través de la función F para cualquier pareja de la primera y segunda frecuencias. Esta realización no es limitante del alcance de la materia descrita. No es necesario considerar una función completa F para la realización mencionada anteriormente que implique solo la primera y segunda frecuencias, ya que un número correspondiente a estas frecuencias es suficiente.
En el contexto de calcular una relación entre frecuencias y compararla a un umbral:
• la primera frecuencia está comprendida preferiblemente entre 10 y 40 Hz; y/o
• la segunda frecuencia está comprendida preferiblemente entre 90 y 130 Hz.
En este caso, el umbral está comprendido preferiblemente entre 40 y 90%. Más preferiblemente, la primera frecuencia es aproximadamente 20 Hz, la segunda frecuencia es aproximadamente 120 Hz, y el umbral es aproximadamente 60%, o 65%, o 70%, o 75%, u 80%. Dicha combinación de valores hace muy fácil y eficaz implementar el método de determinación de la materia descrita en el contexto de una primera frecuencia y una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia. Obviamente no limita el alcance de la materia descrita, y otro valores pueden considerarse.
En el marco del presente documento, los términos “que determina”, “determinar”, “determinación” y cualquier otra variante corresponden preferiblemente a los términos “que cuantifica”, “cuantificar” y “cuantificación” en el sentido de que la fatiga muscular no solo se identifica preferiblemente, sino que se mide explícitamente y/o se calcula. Por ejemplo, en las realizaciones precedentes, una medida y/o cálculo explícito puede derivarse de la comparación de la relación calculada al umbral y/o del promedio de la fatiga muscular determinada. El alcance de la etapa (iii) sin embargo no excluye preferiblemente una determinación de la fatiga muscular basada en otras cantidades físicas al menos parcialmente derivadas de las fuerzas determinadas en la etapa (ii), como, por ejemplo, pares de fuerza asociadas. De forma recíproca, el alcance de la etapa (ii) preferiblemente no excluye una determinación de las fuerzas basadas en cantidades físicas intermedias relacionadas con las fuerzas que pueden medirse en respuesta a las electroestimulaciones de la etapa (i), como, por ejemplo, desplazamientos, aceleraciones y/o pares de fuerza.
Según otra realización del método de determinación descrito actualmente, las frecuencias comprenden una frecuencia mínima más pequeña que 50 Hz, y una familia de frecuencias más pequeña que 200 Hz y un número entero múltiplo de la frecuencia mínima. Esta familia comprende más preferiblemente todas las frecuencias más pequeñas que 150 Hz y un número entero múltiplo de la frecuencia mínima. En otras palabras, en este caso, las frecuencias de esta familia son equidistantes. Aunque esta realización requiere más electroestimulaciones en la etapa (i), es ventajosa porque permite adquirir más datos entre los que al menos algunos sustentan una amplia variedad de puntos (frecuencia utilizada en la etapa (i), fuerza determinada en la etapa (ii)) al menos localmente, preferiblemente globalmente, distribuidos uniformemente en la curva mencionada anteriormente para realizar de forma eficaz y precisa la etapa (iii). Dicha familia puede consistir por ejemplo en {5n Hz | 1 ≤ n ≤ 30, n número entero} = {5 Hz, 10 Hz, 15 Hz,..., 150 Hz} siendo 5 Hz la frecuencia mínima, o {30 Hz, 60 Hz, 90 Hz, 120 Hz} siendo 30 Hz la frecuencia mínima. La familia puede ser también por ejemplo {10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 100 Hz, 110 Hz, 120 Hz, 130 Hz} siendo 10 Hz la frecuencia mínima, no estando entonces todas las frecuencias múltiplos del número entero de 10 Hz comprendidas en la familia.
Preferiblemente, según la realización precedente del método, la etapa (iii) comprende:
- un cálculo de una integral discreta de una función (discreta) que asocia, a cada frecuencia de la familia, una fuerza determinada en la etapa (ii) desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación de la etapa (i) a esta frecuencia;
- una determinación de la fatiga muscular en base a la integral discreta calculada.
Esta integral discreta corresponde típicamente a una suma Riemann. Se realiza preferiblemente de forma eficaz cuando la familia comprende todos los múltiplos de número entero de la frecuencia mínima más pequeña que 150 Hz, siendo la última preferiblemente más pequeña que 20 Hz, más preferiblemente más pequeña que 10 Hz, para una buena precisión de cálculo. Preferiblemente, la etapa (iii) comprende una comparación de la integral discreta calculada a un valor de área, y una determinación de la fatiga muscular basada en esta comparación de la integral discreta calculada al valor del área. Este valor del área es preferiblemente un valor del área bajo el gráfico de la función F mencionada anteriormente. Como se sabe bien en el cálculo discreto, la comparación permite evaluar una diferencia entre esta área teórica para un músculo no fatigado y sus aproximaciones mediante una suma de Riemann para el músculo, y para determinar la fatiga muscular en esta base de una forma precisa debido al número y repartición uniforme global preferida de las frecuencias de la familia. Opcionalmente, las diferentes frecuencias consisten en esta familia de frecuencias.
Las realizaciones de los párrafos precedentes son compatibles con varias de las demás realizaciones precedentes. En particular, como se explica, es posible considerar una determinación de fatiga muscular en la etapa (iii) basada en una relación calculada entre la primera y la segunda frecuencias y en una integral discreta calculada mencionada anteriormente, por ejemplo mediante una comparación promediada de la relación calculada y la integral discreta calculada a valores normales esperados independientes del ser humano para un músculo no fatigado. En este caso, la primera y segunda frecuencias pueden también pertenecer a la familia.
Según otra realización descrita del método, las fuerzas se determinan en las etapas (ii) mediante medidas directas de fuerza, preferiblemente por medio de un extensómetro o un dinamómetro. En particular, la determinación de las fuerzas en la etapa (ii) se hace directamente, midiendo las fuerzas (en Newton), mediante tecnologías apropiadas y no mediante medidas y/u observaciones intermedias o indirectas (como por electromiografía) ni deducción o estimación que induce un riesgo de error en la etapa (ii). Estas medidas de fuerza directas se llevan a cabo preferiblemente mediante un nuevo y dedicado dispositivo introducido en adelante como parte de un sistema.
Preferiblemente, el músculo implicado consiste en un músculo de una extremidad inferior de un ser humano. Preferiblemente, este músculo consiste en los cuádriceps o los músculos isquiotibiales. En cualquiera de estos casos, según una realización representativa de la presente descripción, el método comprende las siguientes etapas antes de la etapa (i):
(a) proporcionar un dispositivo que comprende:
• un asiento para soportar al ser humano en una posición sentada, y adaptado para colocarse en un soporte horizontal;
• un elemento de apoyo para la pierna acoplado mecánicamente al asiento, y adaptado para soportar al menos parte de una pierna de la extremidad inferior;
• un instrumento para medir las fuerzas (mencionadas anteriormente) al nivel del elemento de apoyo para la pierna;
(b) colocar el asiento en un soporte horizontal;
(c) colocar al ser humano en el asiento, en una posición sentada; y
(d) colocar al menos parte de la pierna en el elemento de apoyo para la pierna.
Preferiblemente, las fuerzas se determinan en la etapa (ii) por medio de este instrumento. Este dispositivo es ventajosamente muy sencillo y fácil de mover, mientras permite determinar de forma precisa las fuerzas en la etapa (ii). El proceso para ejecutar la etapa (i) también es muy sencillo ya que el ser humano está sentado en el asiento, estando su pierna colocada en el elemento de apoyo para la pierna, que permite mantenerla en una posición estable. Preferiblemente, el peso del ser humano ejercido a nivel del asiento permite de forma sencilla que el dispositivo permanezca sustancialmente estacionario con respecto al soporte horizontal durante una ejecución de las etapas (i) y (ii). En particular, no se necesita una estructura compleja para soportar al ser humano y ejecutar el método. Un plano sencillo acoplado al elemento de apoyo para la pierna puede utilizarse como asiento y colocarse en un soporte horizontal como una mesa u otro asiento, en cualquier sitio. El dispositivo se detalla completamente en adelante como parte de un sistema de determinación de la fatiga muscular.
Preferiblemente, las etapas (c) y (d) mencionadas anteriormente son tales que:
• un pie de la extremidad inferior cuelga en el aire; y/o, preferiblemente y,
• todo el muslo de la extremidad inferior está en el asiento; y/o, preferiblemente y,
• la parte trasera de una rodilla de la extremidad inferior está en contacto con una parte lateral del asiento. Ventajosamente, el asiento es el único punto de contacto de la extremidad inferior (al nivel de una superficie frontal del asiento para el muslo y al nivel de una superficie lateral del asiento para la rodilla) que permite saber perfectamente las condiciones de medida de las fuerzas en la etapa (ii) y para evitar cualquier alteración de medida que pudiera inducirse por una fuerza ejercida por el pie en un soporte, por ejemplo en el suelo. Preferiblemente, el ser humano está colocado en las etapas (b) y (c) de manera que su espalda está recta y forma un ángulo sustancialmente recto con el muslo de la extremidad inferior. Gracias a la sencilla estructura del dispositivo y la fácil colocación del ser humano, las medidas de las fuerzas mediante el instrumento son reproducibles. Esto es muy ventajoso para el propósito de las aplicaciones del método de determinación descrito dado que la fatiga muscular determinada en la etapa (iii) puede compararse de un día para el otro, cuando y donde sea, con tal que el asiento pueda colocarse en un soporte horizontal, sin la necesidad de realizar el método de determinación en el mismo lugar y en las mismas condiciones, y sin preocuparse de una multiplicidad de parámetros de colocación del ser humano.
Es preferible implementar el método de determinación según la presente descripción en un sistema que haga posible determinar de forma eficaz una fatiga muscular sin inducir él mismo la fatiga muscular, independientemente de la voluntad del sujeto, en cualquier momento, sin poner al sujeto en riesgo de lesión. Con este fin, dicho sistema para la implementación del método de determinación de la fatiga muscular de un músculo, comprende preferiblemente:
• un aparato para generar una electroestimulación del músculo en un intervalo de frecuencias, y que comprende un controlador para seleccionar:
o cualquier frecuencia de electroestimulación en el intervalo de frecuencias, y/o
o cualquier carga eléctrica, preferiblemente la intensidad eléctrica de los pulsos, y/o
o cualquier número de pulsos, y/o
o cualquier repetición de pulsos durante un periodo de tiempo, o cualquier periodo de tiempo, y/o o cualquier primero y/o segundo y/o tercero periodos de descanso
respectivamente entre electroestimulaciones a diferentes frecuencias en la etapa (i), y/o entre ocurrencias consecutivas de la etapa (i), y/o entre una etapa de electroestimulación preliminar y la etapa (i)
como se describe anteriormente en relación al método;
• un dispositivo para determinar una fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una electroestimulación generada por el aparato;
• una unidad lógica conectada al dispositivo, y configurada para determinar una fatiga muscular en base a las fuerzas determinadas por el dispositivo como fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones generadas por el aparato a diferentes frecuencias del intervalo de frecuencias.
El aparato, y más específicamente el controlador, también se configura preferiblemente para seleccionar y/o modificar (en particular, aumentar) la carga eléctrica, preferiblemente la intensidad eléctrica de los pulsos, entre dos ocurrencias de la etapa (i), con determinada etapa de carga como se describe anteriormente. Según las realizaciones del método relevantes descritas anteriormente, el controlador permite preferiblemente una selección de cualquier parámetro relacionado con la carga eléctrica como: la intensidad eléctrica del pulso, y/o la duración del pulso, y/o el número de repeticiones de las etapas (i) a (iii) implementado en la etapa (iv), y/o la etapa de carga entre dos ocurrencias de la etapa (i). Más preferiblemente, el controlador puede programarse para implementar un programa de carga eléctrica relacionado con el método para reproducir el aumento progresivo de la carga eléctrica asociada con las electroestimulaciones como se describe anteriormente, y/o la selección de frecuencias.
El sistema mencionado anteriormente permite la ejecución del método de determinación según la presente descripción. Preferiblemente, la etapa (i) se implementa mediante el aparato, la etapa (ii) se implementa mediante el dispositivo, y/o la etapa (iii) se implementa mediante la unidad lógica.
Todas las realizaciones del método de determinación según la presente descripción y las ventajas de estas realizaciones se aplican mutatis mutandis al sistema actual según la presente descripción. En particular, el sistema es eficaz, seguro y flexible para determinar la fatiga muscular.
Preferiblemente, el intervalo de frecuencias se extiende al menos en cualquiera de los intervalos de frecuencia mencionados anteriormente. Preferiblemente, se extiende de 0 a 200 Hz. Según una realización representativa del sistema, la unidad lógica se configura para:
• realizar un cálculo en al menos alguna de las fuerzas, entre la que:
- una primera fuerza determinada por el dispositivo como una fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una primera electroestimulación generada por el aparato a una primera frecuencia en el intervalo de frecuencias, y
- una segunda fuerza determinada por el dispositivo como una fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una segunda electroestimulación generada por el aparato a una segunda frecuencia del intervalo de frecuencias,
siendo la primera frecuencia menor que la segunda frecuencia y difiriendo en al menos 10% de la última; • determinar la fatiga muscular basada en este cálculo.
Dicho cálculo y determinación de la fatiga muscular puede realizarse como se describe anteriormente.
Según una realización del sistema, el dispositivo comprende al menos un extensómetro o un dinamómetro para medir de forma directa la fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una electroestimulación generada por el aparato. De forma ventajosa, el dispositivo permite entonces una determinación de las fuerzas de forma directa, midiendo directamente estas fuerzas (en Newton) por medio de un instrumento apropiado y no mediante medidas y/u observaciones intermedias o indirectas ni deducción o estimación que inducen un mayor riesgo de error en la determinación de fuerzas.
Según una realización representativa del sistema adaptado a un músculo de una extremidad inferior de un ser humano como es el músculo, el dispositivo es en sí mismo un dispositivo nuevo y dedicado para determinar cualquier fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a una electroestimulación generada por el aparato. Este dispositivo se describió ya parcialmente. Comprende:
• un asiento para soportar al ser humano en una posición sentada, y adaptado para colocarse en un soporte horizontal;
• un elemento de apoyo para la pierna acoplado mecánicamente al asiento, y adaptado para soportar al menos parte de una pierna de la extremidad inferior; y
• un instrumento para medir una fuerza desarrollada por el músculo al nivel del elemento de apoyo para la pierna, en respuesta a una electroestimulación generada por el aparato.
El dispositivo está configurado para permanecer sustancialmente estacionario con respecto al soporte horizontal cuando se desarrollan fuerzas por el músculo al nivel del elemento de apoyo para la pierna, en respuesta a las electroestimulaciones generadas por el aparato a las diferentes frecuencias, gracias a un peso del ser humano ejercido al nivel del asiento.
Las ventajas de esta realización del sistema se trataron anteriormente. Este dispositivo está diseñado para utilizarse sin un operador de supervisión y tiene una estructura estable y rígida de manera que las medidas de las fuerzas son precisas y reproducibles. En particular, el dispositivo es sencillo y ligero. El dispositivo no comprende preferiblemente que la espalda o la pierna estén asociadas con el asiento, de manera que el asiento es sustancialmente plano y puede colocarse en cualquier soporte horizontal como una mesa u otro asiento. El dispositivo es entonces fácilmente transportable y permite hacer medidas de las fuerzas sin necesidad de equipo o estructura adicional, en donde sea que esté el ser humano. En particular, el ser humano no tiene que ir a un centro médico o deportivo particular para determinar la fatiga muscular. El asiento es suficientemente ancho para tener totalmente sentada a una persona en él. Se extiende de forma continua preferiblemente al menos 40 cm, preferiblemente al menos 50 cm o al menos 60 cm, a lo largo de dos ejes perpendiculares.
Al soportar, y no simplemente sostener la parte de la pierna, el elemento de apoyo para la pierna permite mantener la parte de la pierna en posición, asegurando medidas precisas y reproducibles de la fuerza, por ejemplo como se describió. El elemento de apoyo para la pierna comprende preferiblemente una parte hueca semicilíndrica para conformar la curvatura de la parte de una pierna mientras se inmoviliza lateralmente esta parte de la pierna. El elemento de apoyo para la pierna puede comprender también una correa para inmovilizar mejor la parte de la pierna.
El instrumento se une preferiblemente (sin intermediarios, o en otras palabras, directamente) a una pieza (dispuesta para alinearse) alineada con la dirección de dicha fuerza, en particular en una configuración de uso del dispositivo. El instrumento se alinea preferiblemente con el elemento de apoyo de la pierna. En ambos casos, permite una medida de la fuerza sencilla, directa y muy precisa. Puede ser preferiblemente parte de una única pieza con el elemento de apoyo para la pierna, o en otras palabras, está fijo preferiblemente con el elemento de apoyo para la pierna. El instrumento puede consistir en un extensómetro o un dinamómetro como se describe anteriormente, que puede estar colocado en el dispositivo para trabajar en tracción o en compresión, de manera que puedan realizarse medidas reproducibles, directas y precisas de las fuerzas. Preferiblemente, el elemento de apoyo para la pierna del dispositivo está (mecánicamente) acoplado al asiento mediante un brazo mecánico o una estructura mecánica. Preferiblemente, lo último comprende un miembro de conexión al instrumento o al nivel del asiento o al nivel del elemento de apoyo para la pierna. De forma ventajosa, la estructura del dispositivo es entonces muy sencilla y ligera. El brazo o la estructura puede tener una forma sencilla, por ejemplo, una forma proyectada en “I”, “L”, “T”, “U”, “S” o “Z” en al menos un plano ortogonal al asiento, y que comprende preferiblemente al menos una extremidad alta acoplada con (o fija al) el asiento, y al menos una extremidad baja acoplada con (o fija al) el elemento de apoyo para la pierna.
Opcionalmente, el dispositivo también comprende al menos un elemento de ajuste de la posición para modificar al menos una de entre:
- una posición y/o una orientación del brazo mecánico o la estructura mecánica con respecto al asiento, - una posición y/o una orientación del elemento de apoyo para la pierna con respecto al brazo mecánico o la estructura mecánica.
Dicho elemento de ajuste de la posición puede comprender cualquier elemento mecánico bien conocido por un experto en la técnica tal como un tornillo, un perno, un alfiler, un muelle, etc., configurado preferiblemente para cooperar con el brazo o estructura mecánica, por ejemplo, en las cavidades. Preferiblemente, cuando el brazo o estructura mecánica es un brazo mecánico de una forma sencilla, comprende un elemento de ajuste de la posición de manera que oriente el elemento de apoyo para la pierna en uno de los dos sentidos opuestos a lo largo de una dirección (o línea) perpendicular al brazo mecánico, adaptándose uno de estos sentidos a la orientación del elemento de apoyo para la pierna de forma adecuada para soportar la parte de la pierna de la extremidad inferior derecha humana, y adaptándose el otro de estos sentidos para la orientación del elemento de apoyo para la pierna de forma adecuada para soportar la parte de la pierna de la extremidad inferior izquierda humana. Cuando el brazo o estructura mecánica es una estructura, comprende preferiblemente un elemento de ajuste de la posición de manera que se coloca el elemento de apoyo para la pierna a lo largo de un lado de la estructura de forma adecuada para soportar la parte de la pierna de la extremidad inferior derecha o izquierda humana. La estructura del dispositivo es entonces sencilla mientras que se adapta a la extremidad inferior a la que pertenece el músculo del cual se va a determinar la fatiga muscular.
Más específicamente, el dispositivo del sistema consiste preferiblemente solo en el asiento, el elemento de apoyo para la pierna, el instrumento, el brazo mecánico o la estructura mecánica, y cualquier elemento de ajuste de la posición que pueda comprender. Se reduce entonces a una forma muy sencilla y práctica, mientras permite implementar la etapa (ii) del método de determinación de una forma muy satisfactoria para determinar la fatiga muscular.
Descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la materia descrita aparecerán en la lectura de la siguiente descripción detallada, para cuya comprensión, se hace referencia a las figuras anexas donde:
- la Figura 1 ilustra un diagrama de flujo del método de determinación según una realización representativa de la presente descripción;
- la Figura 2 ilustra las curvas de la fuerza (global y/o máxima) desarrollada por un músculo en respuesta a una electroestimulación a una frecuencia dada como una función de esta frecuencia;
- la Figura 3 ilustra un dispositivo de un sistema para implementar una realización representativa del método de determinación de la fatiga muscular descrito;
- la Figura 4 ilustra las curvas experimentales esquemáticas de fuerzas medidas en función del tiempo durante una ejecución del método según una realización representativa de la presente descripción.
Los dibujos en las figuras no están a escala. Se pueden asignar elementos similares mediante referencias similares en las figuras. En el marco del presente documento, los elementos idénticos o análogos pueden tener las mismas referencias. La presencia de números de referencia en los dibujos no puede considerarse como limitante, en particular si estos números están indicados en las reivindicaciones.
Descripción detallada
La descripción de realizaciones representativas de la materia descrita se describe en adelante con referencias a las figuras, pero la presente descripción no está limitada por estas referencias. En particular, los dibujos o figuras descritas a continuación son solo esquemáticos y no limitantes de ninguna manera.
Como se muestra en la Figura 1, el método de determinación de la fatiga muscular ilustrado propone electroestimular un músculo a diferentes frecuencias p1, |U2, |U3,..., |Jn, para un número de electroestimulaciones n, por ejemplo 2 ≤ n ≤ 50, preferiblemente 2 ≤ n ≤ 5, para determinar, preferiblemente para medir, las respectivas fuerzas (máximas) F1, F2 , F3 ,..., Fn desarrolladas por el músculo en respuesta a cada una de las electroestimulaciones respectivamente a cada una de las frecuencias P1 , |U2, |U3,..., |Jn, y para determinar una fatiga muscular del músculo en base a las fuerzas F1, F2 , F3 ,..., Fn así determinadas. Dicha determinación puede realizarse por ejemplo mediante cálculo de la relación de dos fuerzas y/o cálculo integral discreto, y la comparación de al menos uno de estos cálculos a al menos un valor esperado, como se explica completamente más arriba.
La Figura 2 ilustra gráficos de la fuerza (máxima) desarrollada por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones como una función de la frecuencia. La fuerza se lee en el eje 82 vertical (en Newton), y la frecuencia se lee en el eje 81 horizontal (en Hercios). La curva 61 corresponde al gráfico de una función F esperada teórica que expresa una fuerza desarrollada por un músculo no fatigado en respuesta a dichas electroestimulaciones como una función de las frecuencias de electroestimulación. La curva 62 representa una extensión continua y regular de nube de puntos que corresponden a los puntos (M1 , F1), (M2 , F2), (M3, F3).....(Mn, Fn) como se miden para un músculo fatigado. Se ve que el espacio entre las dos curvas 61 y 62 es mayor para bajas frecuencias (p. ej. entre 10 y 40 Hz), que para altas frecuencias (p. ej. más de 90 Hz). Este espacio corresponde a las diferencias 71 y 72 entre las fuerzas medidas para el músculo y las fuerzas esperadas a partir de la función F para un músculo no fatigado respectivamente a bajas y altas frecuencias. En particular, la diferencia 72 es tan pequeña que puede asumirse que las dos curvas 61 y 62 son sustancialmente iguales para altas frecuencias.
Si se asume que la relación F(20)/F(120) se sabe que es aproximadamente 65%, entonces es suficiente medir las fuerzas F1 y F2 desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones a M1 = 20 Hz y M2 = 120 Hz respectivamente para determinar la fatiga muscular, ventajosamente sin la necesidad de conocer una curva específica dependiente del ser humano para el mismo músculo pero no fatigado.
De hecho, como F2 corresponde sustancialmente a F(120), la medida de F2 corresponde en algún sentido a una medida de referencia mientras que la medida de F1 permite resaltar una divergencia con el valor esperado en términos de relación a F2.
En particular, cuando la relación F1/F2 difiere significativamente de 65%, se considera que una fatiga muscular se determina según el método, y puede cuantificarse. Este valor de aproximadamente 65% para la relación es indicativo y no limitante. Otros valores como aproximadamente 60%, o aproximadamente 70% o aproximadamente 80% pueden ser convenientes dependiendo de la función F considerada. De manera similar, estos valores de M1 y M2 son completamente no limitantes. Por ejemplo, se puede suscitar una discusión idéntica con M2 = 100 Hz en lugar de 120 Hz.
Un dispositivo 1 ventajoso para medir las fuerzas F1, F2 , F3 ,..., Fn para el músculo de una extremidad inferior se ilustra en la Figura 3. El dispositivo es ventajoso para implementar el método de determinación de la fatiga muscular. El dispositivo 1 comprende un asiento 10 que comprende una parte lisa 11 para soportar al ser humano en una posición sentada, una estructura 12 de rigidez para la parte lisa 11, y miembros 13 inferiores de colocación para la colocación extraíble del asiento en un soporte horizontal. La estructura 12 de rigidez contribuye a la rigidez del asiento, en particular al nivel de la parte lisa 11 que puede estar hecha de un material flexible y/o acolchado para la comodidad del ser humano. Los miembros 13 inferiores de colocación pueden ser ajustables en altura de 0 a 1/20 metros por debajo de la parte lisa 11 para mejorar la estabilidad del asiento 10 en el soporte horizontal. Pueden ser copas de succión. Pueden tener extremidades protegidas. No están planeados para estar colocados en el suelo porque otra parte del dispositivo 1 se extiende más abajo que ellos.
El dispositivo 1 comprende un elemento 3 de apoyo para la pierna fijado al asiento 10 por medio de una estructura mecánica 2 como se ilustra. El elemento 3 de apoyo para la pierna incluye una parte hueca semicilíndrica para soportar y al menos inmovilizar parcialmente una parte inferior de la pierna de la extremidad inferior. Integra un instrumento 4 para medir una fuerza desarrollada por el músculo al nivel del elemento 3 de apoyo para la pierna, en particular en respuesta a las electroestimulaciones. La estructura mecánica 2 comprende un miembro 5 de conexión al instrumento 4 al nivel del elemento de apoyo para la pierna. En particular, en la configuración ilustrada de la Figura 3, el instrumento 4 es un extensómetro fijado a lo largo de una primera dirección intercalado entre el elemento 3 de apoyo para la pierna y el miembro 5 de conexión. El extensómetro comprende una extremidad 41 de conexión para conectar el dispositivo 1 con una unidad lógica no representada del sistema de determinación descrito. El último está configurado para determinar una fatiga muscular en base a al menos alguna de las fuerzas F1 , F2 , F3,...,Fn determinadas por el dispositivo 1 en respuesta a las electroestimulaciones a cada una de las frecuencias M1, M2 , M3,--, Mn.
El miembro 5 de conexión también comprende un elemento 51 de ajuste de la posición para cambiar la posición del elemento 3 de apoyo para la pierna y el instrumento 4 con respecto a la estructura mecánica 2, a lo largo de una segunda dirección d que es perpendicular a la primera dirección mencionada anteriormente.
La ejecución del método según realizaciones representativas de la materia descrita comprende las siguientes etapas:
Para una intensidad eléctrica inicial dada I0 comprendida entre 10 y 50 mA, preferiblemente de (aproximadamente) 25 mA,
Para una etapa de carga dada S comprendida entre 0,1 y 10 mA, preferiblemente de (aproximadamente) 1 mA,
y sucesivamente para cada número entero k entre 0 y K (el denominado “número de veces”), estando K comprendido entre 5 y 30, preferiblemente de (aproximadamente) 15:
- electroestimular el músculo a una primera frecuencia pi (preferentemente de (aproximadamente) 20 Hz), con una repetición de Ni pulsos durante un periodo de tiempo Ti menor de 250 ms,
teniendo los pulsos una duración constante y una intensidad de I0 + k S;
- determinar una fuerza (máxima) Fi desarrollada por el músculo en respuesta a esta electroestimulación; - esperar durante un primer periodo de descanso Ri comprendido entre 300 ms y 5 s, preferiblemente de (aproximadamente) i segundo;
- electroestimular el músculo a una segunda frecuencia p2 (preferentemente de (aproximadamente) 120 Hz), con una repetición de N2 pulsos durante un periodo de tiempo T2 menor de 250 ms,
teniendo los pulsos una duración constante y una intensidad de I0 + k S;
- determinar una fuerza (máxima) F2 desarrollada por el músculo en respuesta a esta última electroestimulación;
- determinar al menos un información de los datos del músculo, preferiblemente una fatiga muscular del músculo, en base a las fuerzas determinadas Fi y F2 ;
- esperar durante un segundo periodo de descanso R2 comprendido entre 330 ms y i0 s, preferiblemente de (aproximadamente) 5 segundos.
Puede verse que la fórmula Ti = Ni/pi y T2 = N2/M2 hace la conexión entre el número de pulsos, la duración en tiempo de una electroestimulación y la frecuencia de electroestimulación. En particular, preferiblemente, Ni es (aproximadamente) 5 para pi que es (aproximadamente) 20 Hz y N2 es (aproximadamente) i8 para p2 que es (aproximadamente) 120 Hz. Estos números de pulsos permiten alcanzar las fuerzas máximas Fi y F2 mientras permiten que los tiempos de electroestimulación Ti y T2 estén delimitados a 250 ms para evitar la alteración voluntaria de las medidas de las fuerzas. Por ejemplo, si se considera que N2 es 25, T2 está aún por debajo de 250 ms, pero la fuerza (máxima) F2 permanecerá sustancialmente sin cambios en comparación a aquella en que N2 es 18. Estos valores de Ni y N2 en particular se derivaron experimentalmente por parte de los inventores como una realización adecuada de la presente descripción asociada a los valores mencionados anteriormente de pi y p2.
La Figura 4 ilustra una curva 63 puramente esquemática de fuerzas (de contracción) desarrolladas por un músculo de la extremidad inferior del ser humano en función del tiempo durante parte de una ejecución del método según una realización representativa de la presente descripción. En particular, esta figura ilustró los efectos de electroestimulación para una k arbitraria, que comprende entonces una ejecución completa de la etapa (i). Puede derivarse fácilmente que la curva se repite de manera similar después del segundo periodo de descanso R2 para cada ocurrencia de la etapa (i), es decir, para cada k. Las notaciones Ti, R1, Fi, T2 , R2 , F2 introducidas anteriormente se aplican de manera similar a la Figura 4.
El gráfico de la Figura 4 es distinto del de la Figura 2 que expresa solo la fuerza máxima determinada en la etapa (ii) para cada frecuencia. La curva 63 está basada en medidas experimentales y está reproducida de forma esquemática. La fuerza medida (p. ej., mediante un extensómetro) se lee aún en el eje 82 vertical (en Newton), pero el eje 83 horizontal indica ahora el tiempo. La Figura 4 es esquemática y no representa datos experimentales explícitos. Los ejes no están dotados necesariamente de una escala lineal. En particular, en nombre de la claridad los números Ni y N2 que corresponden a la ilustración de la Figura 4 son respectivamente 3 y 5, y los periodos de tiempo Ti, Ri, T2 y R2 anotados en el eje 83 no están proporcionalmente a escala. Es visible en la Figura 4 que el músculo está electroestimulado a la primera frecuencia pi, con una repetición de 3 pulsos durante un periodo de tiempo Ti menor que 250 ms, teniendo los pulsos una duración constante y una intensidad de I0 + k S. Cada generación de pulsos corresponde a una barra 84 en el eje 83 del tiempo. El efecto de los pulsos en la curva 63 se anota por 64 y es claramente visible como una contracción del músculo, y después un aumento progresivo de la fuerza desarrollada por el músculo mediante un proceso tetánico muscular. En otras palabras, como los pulsos 84 generados están suficientemente cercanos, se observa una clase de fusión del efecto muscular de cada pulso individual a lo largo del periodo de tiempo Ti, proporcionando entonces dicha parte en forma de escalera de la curva 63 por encima del periodo de tiempo Ti.
La misma discusión se aplica para la electroestimulación del músculo en la etapa (i) a la segunda frecuencia p2 > pi, con una repetición de 5 pulsos durante un periodo de tiempo T2 menor que 250 ms, teniendo los pulsos la misma duración constante e intensidad de I0 + k S.
Cada una de estas electroestimulaciones a las frecuencias pi y p2 durante los respectivos periodos de tiempo Ti y T2 permite alcanzar y determinar una fuerza máxima, respectivamente Fi y F2 , desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación, como es visible en el eje 82 de la Figura 4, y consecutivamente determinar una fatiga muscular en la etapa (iii). Como es visible en la Figura 4, el primer y segundo periodos de descanso R1 y R2 son suficientemente largos para permitir al músculo volver a las condiciones “normales” y/o “relajadas”, sin ninguna contracción o fuerza residual desarrollada debido a la electroestimulación precedente, y esto antes del comienzo de la siguiente electroestimulación. En otras palabras, los periodos de descanso R1 y R2 permiten a la curva 63 volver a una línea de referencia. El periodo de descanso R1 ocurre entre las electroestimulaciones a las frecuencias |U1 y |U2 con la misma intensidad de pulso de la forma lo k S. El periodo de descanso R2 ocurre entre la electroestimulación a la frecuencia |U2 con una intensidad de pulso lo k S y la electroestimulación a la frecuencia |U1 con una intensidad de pulso lo (k+1) S.
Como se explica ampliamente en la presente descripción, este método es conveniente para evitar efectos de alteración en la determinación de las fuerzas F1 y F2. La Figura 4 ilustra también en líneas de puntos ejemplos de los efectos de dichas alteraciones 91, 92 y 93 en las curvas 63. Aquellas son puramente ficticias ya que el método está concebido específicamente para evitarlas.
La alteración 91 muestra un ejemplo de un efecto tetánico en la curva 63 debido a un incumplimiento de los límites inferiores tratados anteriormente para el primer periodo de descanso R1. Si este periodo no dura suficiente, el músculo está aún contraído y no está relajado cuando comienza la siguiente electroestimulación, que afecta a la medida de F2 por ser demasiado alta debido a la fusión (tetánica) parcial del efecto de las electroestimulaciones a las frecuencias P1 y |U2. Si la fusión es parcial y muy limitada (es decir, para R1 mayor que 115 ms), es posible sin embargo aplicar un tratamiento matemático directo (p. ej., mediante interpolación lineal) para determinar la fuerza F2 a partir de la curva 91 alterada observada. Una discusión similar puede aplicarse obviamente para el segundo periodo de descanso R2.
La alteración 92 muestra un ejemplo de un efecto de potenciación en la curva 63, por encima del periodo de tiempo T1 (pero el experto entendería fácilmente que dicho efecto no está limitado por encima de este periodo de tiempo). No aumentando la intensidad del pulso mediante una etapa de carga S entre ocurrencias consecutivas de la etapa (i), el músculo se potencia, y entonces la fuerza F1 real se altera, en particular más de lo que debería, debido a una clase de entrenamiento de las fibras musculares. El aumento de la intensidad entre las ocurrencias consecutivas de la etapa (i) según la presente descripción permite evitar dicho efecto de potenciación.
Finalmente, la alteración 93 muestra un ejemplo de una contracción muscular voluntaria y/o refleja por el sujeto en paralelo a una electroestimulación. El sujeto aumenta la fuerza a una generación del pulso y la disminuye entre o después de los pulsos. Ventajosamente, dicha alteración no puede ocurrir dado que los periodos de tiempo T1 y T2 son tan cortos (como mucho 250 ms) que el sujeto no puede reaccionar por sí mismo durante una electroestimulación.
Se entenderá fácilmente por el experto que el número n de electroestimulaciones para la clase de realizaciones es igual a 2, pero que estas realizaciones pueden generalizarse fácilmente a cualquier número n > 1.
En otras palabras, la presente descripción se refiere a un método de determinación de una fatiga muscular basada en la información que surge de fuerzas desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones del último a diferentes frecuencias, repitiéndose las etapas del método y acompañándose con un aumento de la carga eléctrica de la electroestimulación.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Un método para determinar una fatiga muscular de un músculo, comprendiendo el método las siguientes etapas:
(i) electroestimular el músculo a una carga eléctrica dada a diferentes frecuencias (pi, |U2 ,..., |Un);
(ii) determinar las fuerzas (Fi, F2 Fn) desarrolladas por el músculo en respuesta a las electroestimulaciones de la etapa (i);
(iii) determinar una fatiga muscular en base a las fuerzas (Fi, F2 Fn) determinadas en la etapa (ii); caracterizadas por que el método comprende además la etapa:
(iv) repetir las etapas (i), (ii) y (iii), un número de veces con carga eléctrica creciente,
aumentándose la carga eléctrica en la etapa (i) mediante una etapa de carga entre dos ocurrencias de la etapa (i).
2. El método según la reivindicación 1, en donde la electroestimulación comprende, a cada frecuencia, una repetición de pulsos, y en donde la carga eléctrica se define mediante una de intensidad eléctrica de los pulsos y duración de los pulsos.
3. El método según la reivindicación 2, en donde la intensidad eléctrica para una duración constante del pulso se aumenta entre 10 y 100 mA, siendo el número de veces entre 5 y 30, y la etapa de carga aumentándose en intensidad entre 0,1 y 10 mA.
4. El método según la reivindicación 3, en donde la intensidad eléctrica se aumenta de 25 a 40 mA con 15 etapas de carga de 1 mA.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde un primer periodo de descanso comprendido entre 100 ms y 10 s ocurre entre dos electroestimulaciones a diferentes frecuencias en la etapa (i).
6. El método según la reivindicación 5, en donde una duración del primer periodo de descanso está entre 115 ms y 5 s.
7. El método según la reivindicación 5 o 6, en donde un segundo periodo de descanso ocurre entre dos ocurrencias de la etapa (i), siendo la duración del primer periodo de descanso menor que una duración del segundo periodo de descanso.
8. El método según la reivindicación 7, en donde la duración del segundo periodo de descanso está entre 100 ms y 5 minutos.
9. El método según la reivindicación 8, en donde la duración del segundo periodo de descanso está entre 145 ms y 10 s.
10. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la electroestimulación comprende, a cada frecuencia, la repetición de pulsos durante un periodo de tiempo menor que 5 s.
11. El método según la reivindicación 10, en donde el periodo de tiempo es menor que 500 ms.
12. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la electroestimulación comprende, a cada frecuencia, pulsos repetidos entre 2 y 50 veces.
13. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, antes de la etapa (i), una etapa electroestimulante del músculo preliminar con un pulso aislado, en donde un tercer periodo de descanso que tiene una duración entre 100 ms y 10 s ocurre entre esta etapa electroestimulante preliminar y la etapa (i).
14. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde:
las frecuencias de la etapa (i) están entre 0 y 500 Hz y comprenden:
una primera frecuencia, y
una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia,
en donde la primera frecuencia difiere en al menos 10% de la segunda frecuencia, y las fuerzas comprenden una primera fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación de la etapa (i) a la primera frecuencia, y una segunda fuerza desarrollada por el músculo en respuesta a la electroestimulación de la etapa (i) a la segunda frecuencia.
15. El método según la reivindicación 14, en donde la primera frecuencia está entre 0 y 50 Hz y la segunda frecuencia está entre 50 y 200 Hz.
16. El método según la reivindicación 15, en donde la etapa (i) comprende:
- electroestimular el músculo con una repetición de 3, 4, 5 o 6 pulsos a la primera frecuencia de aproximadamente 10, 15, 20 o 25 Hz; y
- electroestimular el músculo con una repetición de 16, 17, 18 o 19 pulsos a la segunda frecuencia de aproximadamente 100, 110, 120 o 130 Hz;
durante el periodo de tiempo entre 100 y 250 ms.
17. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la etapa (iii) comprende una comparación de las fuerzas determinadas en la etapa (ii), y una determinación de la fatiga muscular basada en la comparación de las fuerzas.
18. El método según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en donde la etapa (iii) comprende un cálculo de una relación de la primera fuerza a la segunda fuerza, una comparación de la relación calculada a un umbral y una determinación de la fatiga muscular basada en esta comparación de la relación calculada al umbral.
19. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las fuerzas se determinan en las etapas (ii) mediante medidas directas de fuerza mediante al menos uno de un extensómetro y un dinamómetro.
20. El método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, antes de la etapa (i): (a) proporcionar un dispositivo (1) que comprende:
un asiento (10) configurado para soportar al ser humano en una posición sentada y adaptado para colocarse en un soporte horizontal;
un elemento (3) de apoyo para la pierna acoplado mecánicamente al asiento (10) y adaptado para soportar al menos parte de una pierna de una extremidad inferior; y
un instrumento (4) configurado para medir las fuerzas al nivel del elemento (3) de apoyo para la pierna; (b) colocar el asiento (10) en el soporte horizontal;
(c) colocar al ser humano en el asiento (10), en una posición sentada; y
(d) colocar al menos parte de la pierna en el elemento (3) de apoyo para la pierna,
en donde las fuerzas se determinan en la etapa (ii) mediante el instrumento (4), y en donde el dispositivo (1) permanece sustancialmente estacionario con respecto al soporte horizontal durante una ejecución de las etapas (i) y (ii) en respuesta a un peso del ser humano ejercido al nivel del asiento (10).
21. Un método para planear una actividad deportiva, que comprende las siguientes etapas:
(0) identificar un músculo a estimular durante la actividad deportiva;
(1) ejecutar el método de determinación según cualquiera de las reivindicaciones precedentes para determinar una fatiga muscular del músculo identificado en la etapa (0); y
(v) planear la actividad deportiva en base a la fatiga muscular determinada en la etapa (1).
ES21801137T 2020-11-06 2021-11-03 Método para determinar la fatiga muscular Active ES2956524T3 (es)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20205792A BE1028775B1 (fr) 2020-11-06 2020-11-06 Dispositif et procede de mesure d'une force musculaire d'un patient
US17/091,468 US11864898B2 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Muscle fatigue determination method and system
US17/342,924 US20220142509A1 (en) 2020-11-06 2021-06-09 Muscle fatigue determination method
US17/342,903 US20220142508A1 (en) 2020-11-06 2021-06-09 Muscle fatigue determination method
PCT/EP2021/080458 WO2022096482A1 (en) 2020-11-06 2021-11-03 Muscle fatigue determination method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2956524T3 true ES2956524T3 (es) 2023-12-22

Family

ID=86283224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21801137T Active ES2956524T3 (es) 2020-11-06 2021-11-03 Método para determinar la fatiga muscular

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4192352B1 (es)
JP (1) JP2023553584A (es)
KR (1) KR20230104600A (es)
AU (1) AU2021375261A1 (es)
ES (1) ES2956524T3 (es)

Also Published As

Publication number Publication date
AU2021375261A9 (en) 2024-05-23
KR20230104600A (ko) 2023-07-10
AU2021375261A1 (en) 2023-05-25
JP2023553584A (ja) 2023-12-25
EP4192352B1 (en) 2023-09-06
EP4192352A1 (en) 2023-06-14
EP4192352C0 (en) 2023-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tillin et al. Maximal and explosive strength training elicit distinct neuromuscular adaptations, specific to the training stimulus
You et al. Cortical reorganization induced by virtual reality therapy in a child with hemiparetic cerebral palsy
Mahmood et al. Special exercises for some physical, kinetic and electrical abilities accompanied by symmetrical electrical stimulation in the rehabilitation of the muscles of the legs for patients with simple hemiplegic cerebral palsy
Moustafa et al. The effect of adding forward head posture corrective exercises in the management of lumbosacral radiculopathy: a randomized controlled study
Rijntjes et al. Activation changes in sensorimotor cortex during improvement due to CIMT in chronic stroke
Brauer et al. The efficacy of SMART Arm training early after stroke for stroke survivors withsevere upper limb disability: a protocol for a randomised controlled trial
Brusco et al. The effects of 6 weeks of constant-angle muscle stretching training on flexibility and muscle function in men with limited hamstrings’ flexibility
Rukavishnikov et al. Effects of gravitational unloading on back muscles tone
Fujitani et al. Effect of standing postural deviations on trunk and hip muscle activity
ES2956524T3 (es) Método para determinar la fatiga muscular
Ritzmann et al. No neuromuscular side-effects of scopolamine in sensorimotor control and force-generating capacity among parabolic fliers
US20220142509A1 (en) Muscle fatigue determination method
US20220142508A1 (en) Muscle fatigue determination method
Yu et al. The effects of an 8-weeks training on postural control for the elderly
US11864898B2 (en) Muscle fatigue determination method and system
AU2021373992A1 (en) Muscle fatigue determination method
US20220142538A1 (en) Muscle fatigue determination method
RU2675017C2 (ru) Способ и устройство коррекции нарушений равновесия и ходьбы у больных с вестибуло-атактическим синдромом
Haddad Development and validation of a fatigue-modified, EMG-assisted biomechanical model of the lumbar region
WO2022258263A1 (en) Muscle fatigue determination method
EP4333707A1 (en) Muscle fatigue determination method
Cho et al. Effects of the Shock Wave Therapy Based on Stretching Exercises on Muscle Tone and Neck Range of Motion of Upper Trapezius and Sternocleidomastoid in People with Forward Head Posture.
Barr et al. Evaluation of the effects of functional electrical stimulation on muscle power and spasticity in spinal cord injury patients
Capobianco Characterizing Sensory-mediated Changes in Human Movement: Studies on Flexibility and Joint-related Pain
Lu et al. Effects of Vibration Frequency and Knee Flexion on Lower Extremity Muscle Loads