Utilizando vídeo sincronizado capturado por un par de teléfonos inteligentes, los científicos han creado una aplicación de captura de movimiento de código abierto que recopila datos del movimiento humano y los analiza rápidamente a través de un sistema de inteligencia artificial, que luego se utiliza para rehabilitación clínica, planificación prequirúrgica y diagnóstico de enfermedades por solo el 1% del costo de la tecnología tradicional.
OpenCap, creado por investigadores de Stanford con financiación de los Institutos Nacionales de Salud, utiliza dos iPhones calibrados para trabajar juntos para medir el movimiento humano y los mecanismos musculoesqueléticos subyacentes que impulsan el movimiento. Es más, es más rápido que las técnicas tradicionales utilizadas para recopilar la misma información y cuesta una fracción del equipo de 150.000 dólares utilizado en clínicas especializadas que utiliza alrededor de ocho cámaras de alta tecnología.
"OpenCap democratiza el análisis del movimiento humano", afirmó el autor principal Scott Delp, profesor de bioingeniería e ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford. "Esperamos que esta herramienta, que alguna vez estuvo fuera de su alcance, esté en manos de más personas".
Este análisis puede informar el tratamiento de pacientes con problemas de movimiento, ayudar a los médicos a desarrollar planes quirúrgicos y revisar los efectos de diversos tratamientos. También tiene el potencial de usarse para detectar enfermedades, ya que es posible que los cambios en la marcha o el equilibrio no se observen fácilmente durante un examen físico de rutina.
Realizaron pruebas OpenCap en 100 participantes, grabando videos que luego fueron analizados mediante inteligencia artificial basada en la web para evaluar la activación muscular, la carga articular y el movimiento articular. La recopilación de datos de los 100 participantes tomó menos de 10 horas y los resultados del análisis se obtuvieron en 31 horas. La recopilación de datos tarda unos 10 minutos por persona y el procesamiento comienza automáticamente en una plataforma en la nube que los investigadores pueden utilizar de forma gratuita.
"A los ingenieros expertos les habría tomado días recopilar y procesar los datos biomecánicos que OpenCap proporciona en minutos", dijo Scott Uhlrich, director de investigación del Laboratorio de Rendimiento Humano de Stanford. "Recopilamos datos de 100 personas en menos de 10 horas, lo que antes habría llevado un año".
Los datos examinan los "puntos de referencia" del cuerpo (rodillas, caderas, hombros y otras articulaciones) y cómo se mueven en el espacio tridimensional. Luego utiliza complejos modelos físicos y biológicos del sistema musculoesquelético para evaluar cómo se mueve el cuerpo y qué fuerzas están en juego. Esto proporciona información importante sobre los ángulos y las cargas de las articulaciones, e incluso puede indicarle qué músculos específicos se están activando.
Los investigadores creen que esta recopilación de datos y análisis de aprendizaje profundo marcarán el comienzo de una nueva era de investigación biomecánica.
"El genoma humano ya está disponible, pero en realidad será un genoma en movimiento que capturará cuantitativamente la secuencia completa del movimiento humano", afirmó Delp. "Esperamos que, en el proceso de democratizar el análisis del movimiento humano, OpenCap acelere la incorporación de métricas biomecánicas clave en un número creciente de estudios, ensayos y prácticas clínicas para mejorar los resultados para los pacientes de todo el mundo".
La investigación fue publicada en PLOS Computational Biology. Para obtener más información, mire este vídeo del equipo de Stan Dodd demostrando OpenCap.