SPASTIC HEMIPLEGIA GAIT CHARACTERIZATION USING SUPPORT VECTOR MACHINES: CONTRALATERAL LOWER LIMB / CARACTERIZACIÓN DE LA MARCHA DE HEMIPLEJÍA ESPÁSTICA UTILIZANDO MÁQUINAS DE VECTORES DE SOPORTE:MIEMBRO INFERIOR CONTRALATERAL

Resumen

Spastic Hemiplegia (SH) is a brain motor dysfunction with neuromuscular implications on one side of the body whichleads to gait disorders. The gait of such dysfunction has been described and classified in terms of its affected side lowerlimb (known as ipsilateral limb) measurements using manual analytical methods. It has been assumed that the unaffectedside limb (known as contralateral limb) compensates gait deviations due to the abnormal pattern of the ipsilateral limb. Butin gait, the behavior of both limbs is highly correlated so analysis of the contralateral side should prove useful, althoughthere are a lack of studies regarding contralateral limbs. This study is part of an ongoing effort to analyze the SH gaitpathology in terms of limbs of both sides and it begins with the relationship between ipsilateral SH gait pattern classificationversus contralateral limb compensating pattern. In this work, the focus has been on the kinematics of the unaffectedcontralateral limb of the disorder taking advantage of high profile statistical learning computational methods, such asSupport Vector Machines (SVM) models. Results showed that consistent types of SH kinematics patterns can be found,described and also characterized using a SVM model. Further improvements in the accuracy of SH classification andcharacterization are under way.

RESUMEN

La Hemiplejía Espástica (HE) es una disfunción motora cerebral con implicaciones neuro-musculares en un lado delcuerpo las cuales llevan a alteraciones en marcha. La marcha en dicha disfunción ha sido descrita y clasificada en base amediciones en el lado del miembro inferior afectado (conocido como miembro ipsilateral), utilizando métodos manualesde análisis. Se asume que el lado del miembro no afectado (conocido como miembro contralateral) compensa las desviacionesde la marcha debidas al patrón anormal del miembro ipsilateral. Pero en marcha, el comportamiento de ambos miembroses altamente correlacionado, de modo que el análisis del miembro contralateral podría demostrar ser útil en el estudio dela marcha, sin embargo en la literatura de especialidad no existen estudios que considere el miembro contralateral comoobjeto de estudio. Este trabajo es parte de un esfuerzo por estudiar la marcha patológica secuela de HE en términos deambos miembros, y éste comienza con la relación entre la clasificación del patrón de marcha del miembro ipsilateralversus el patrón compensatorio del miembro contralateral. En este trabajo, el enfoque ha sido el estudio de la cinemáticadel miembro contralateral no afectado en esta patología de marcha aprovechando las ventajas de los métodos computacionalesde aprendizaje estadístico de alto perfil, como los modelos basados en Máquinas de Vectores de Soporte (MVS). Losresultados muestran que se pueden encontrar tipos de patrones de cinemática consistentes de HE, descritos y tambiéncaracterizados utilizando modelos de MVS. Mejoras en la certeza de la clasificación y caracterización de HE se esperanen el futuro.

Palabras Claves: Marcha, Cinemática, Hemiplejía, Reconocimiento de Patrones, Maquinas de Vectores de Soporte.