Computación
Plantillas Inteligentes Desbloquean el Futuro del Seguimiento de Salud Basado en la Marcha
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Una de las actividades que todos realizamos a diario es caminar. Aunque puede que no prestes mucha atención a la forma en que tú o cualquier otra persona camina, la marcha puede revelar mucho sobre su salud.
Esto se debe a que el sistema nervioso central está involucrado en el control del movimiento de nuestras extremidades y en el mantenimiento de la postura mientras el cuerpo está en movimiento.
Los movimientos y la marcha deteriorados son en realidad el resultado de daño neurológico, trastornos musculoesqueléticos y patologías degenerativas. Tradicionalmente, estas condiciones son diagnosticadas por los médicos basándose en exámenes físicos y médicos, y el análisis de la marcha se realiza solo en hospitales avanzados y en un número limitado de pacientes.
Muchos científicos argumentan que el análisis de la marcha debería realizarse en todos los pacientes con riesgo de estas enfermedades, así como en aquellos que requieren rehabilitación a largo plazo. Esto tiene sentido por varias razones.
Por un lado, alrededor del 7 % de la población de EE. UU. sufre dificultades ambulatorias graves, que se refieren a problemas para caminar, correr, moverse o subir escaleras. Estas dificultades son una característica común y significativa de muchos trastornos neurocognitivos como la demencia y la enfermedad de Parkinson (EP), que están en aumento.
La EP, en particular, provoca problemas para controlar el movimiento muscular, lo que se manifiesta como inestabilidad postural y congelación de la marcha. El accidente cerebrovascular también causa movimientos asimétricos de las extremidades.
Luego está el enorme costo asociado a estas enfermedades. Por ejemplo, los trastornos del movimiento cuestan aproximadamente el 5 % del PIB de EE. UU. Además, muchas de estas enfermedades se definen por el deterioro del control motor, como una marcha irregular y una irregularidad al caminar.
Estos cambios en los signos motores pueden detectarse mucho antes de que se diagnostique la enfermedad y pueden ayudar en el tratamiento. Por ejemplo, en la EP, cuando se cumplen los criterios diagnósticos clínicos, la mayoría de las neuronas del paciente ya se han degenerado.
Por lo tanto, hay una clara necesidad de monitorizar la marcha y la presión plantar durante las actividades diarias para ayudar en la detección temprana de varios trastornos, permitiendo una intervención precoz que potencialmente pueda prevenir y ralentizar la progresión de la enfermedad.
Identificar irregularidades en la marcha en una etapa temprana permite a los profesionales de la salud adoptar enfoques terapéuticos personalizados y mejorar los resultados generales del paciente.
Además de diagnosticar y manejar condiciones específicas, el análisis de la marcha en la población anciana ofrece un método no invasivo y rentable para mantener la salud y la independencia en general.
Aquí, tecnologías como los teléfonos inteligentes, los sensores y los tejidos sensores son algunas de las opciones de bajo costo y fácilmente disponibles para monitorizar las actividades de las personas. Los dispositivos portátiles son otra herramienta importante que puede desempeñar un papel crucial, proporcionando vigilancia diaria de la marcha.
En particular, integrar sensores en los zapatos para crear dispositivos electrónicos portátiles ofrece una estrategia prometedora que supera el problema de las plataformas de detección de presión actualmente usadas en la práctica médica para medir la distribución de la presión plantar.
El uso de estas plataformas está limitado por restricciones temporales y espaciales. Un nuevo estudio, por lo tanto, construyó un sistema de plantilla inteligente inalámbrico para el monitoreo espacialmente resuelto de la presión plantar, que se refiere a la distribución de la fuerza a través de la suela durante actividades de carga, como caminar. Este sistema totalmente integrado y autoalimentado permite la visualización de la marcha en tiempo real en múltiples modos.
Monitoreo en Tiempo Real de la Marcha a través de una Red de Sensores Integrada
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han diseñado una nueva plantilla inteligente portátil que monitoriza cómo te paras, caminas y corres en tiempo real. Este sistema puede ayudar a los usuarios no solo a mejorar su postura, sino también a proporcionar alertas tempranas para condiciones que van desde una fascitis plantar simple, una causa común de dolor en el talón, hasta condiciones más graves como la enfermedad de Parkinson.
Este dispositivo portátil se construyó utilizando veintidós pequeños sensores de presión (CNT/ACET/PDMS) y, en la parte superior de los zapatos, se emplearon pequeños paneles solares para la energía.
Para alimentar todo el sistema de manera eficaz y sostenible, se diseñó una célula solar de perovskita flexible (FPSC) con alta densidad de potencia, alta eficiencia de conversión y suficiente flexibilidad para soportar tensiones mecánicas durante su uso.
El sistema ofrece un seguimiento de salud en tiempo real basado en cómo camina una persona, un proceso tan único como sus huellas dactilares.
Los datos de detección de presión se recogen y transmiten vía Bluetooth a un teléfono inteligente para un análisis rápido y detallado. Los datos se transmiten en tiempo real, lo que permite al usuario visualizar la distribución de la presión plantar en tres modos diferentes en la aplicación del teléfono.
According to study co-author Jinghua Li, who’s an assistant professor of materials science and engineering at Ohio State:
“Nuestros cuerpos llevan mucha información útil de la que ni siquiera somos conscientes. Estos estados también cambian con el tiempo, por lo que nuestro objetivo es usar la electrónica para extraer y decodificar esas señales y fomentar mejores autoexámenes de salud.”
Este, por supuesto, no es el primer intento de este tipo, ya que los dispositivos portátiles han despertado un interés creciente en los últimos años. Sin embargo, los prototipos anteriores enfrentaron limitaciones de energía baja y rendimiento inestable.
Por lo tanto, el equipo debe garantizar que su dispositivo portátil sea duradero, pueda proporcionar energía constante y fiable, y pueda recopilar y analizar datos con un alto grado de precisión.
“Nuestro dispositivo es innovador en términos de alta resolución, detección espacial, capacidad de autoalimentación y su habilidad para combinarse con algoritmos de aprendizaje automático. Creemos que esta investigación puede avanzar aún más basándose en los éxitos pioneros de este campo.”
– Qi Wang, autor principal del estudio, estudiante de doctorado en ciencia de materiales e ingeniería en Ohio State
Publicado en la revista Science Advances1, el estudio detalla el desarrollo del sistema inteligente totalmente autoalimentado.
La plantilla está compuesta por capas de encapsulado de poliamida (PI), electrodos, nanotubos de carbono/acetileno negro/polidimetilsiloxano (CNT/ACET/PDMS) y una capa de PDMS. El PDMS es conocido por su biocompatibilidad, flexibilidad y capacidad para moldearse en diversas formas.
Los sensores están densamente integrados en la capa de PDMS, donde convierten las señales de presión en señales eléctricas. Las señales son recogidas por el convertidor analógico-digital (ADC) en la placa de circuito impreso (PCB) y transmitidas a un dispositivo móvil.
El uso del PDMS como material estructural del sensor y la incorporación de los sensores en la capa de PDMS permite que la plantilla sea altamente duradera, dándole la capacidad de resistir estiramiento, torsión y plegado.
Reconocimiento de Movimiento impulsado por IA y Solución de Energía Sostenible
Además del diseño y desarrollo de los sensores de presión CNT/ACET/PDMS, el sistema de plantilla inteligente inalámbrico totalmente integrado también logró dos importantes avances, que incluyen garantizar un suministro de energía sostenible y el uso de IA para capturar y reconocer con precisión los estados de movimiento.
El equipo incorporó el modelo de aprendizaje de máquinas de vectores de soporte (SVM) en el sistema de plantilla inteligente para clasificar y reconocer diferentes estados de movimiento humano.
En comparación con los modelos de aprendizaje profundo, este modelo de aprendizaje automático ofrece ventajas como una velocidad de entrenamiento más rápida, independencia de grandes conjuntos de datos, límites de decisión bien definidos y objetivos de optimización claros, lo que lo hace adecuado para este estudio.
El modelo se entrenó con datos recopilados bajo ocho diferentes estados de movimiento. El conjunto de datos incluyó un total de 1275 muestras etiquetadas, de las cuales el 80 % se utilizó para entrenamiento y el resto para validación.
Una vez entrenado, el modelo SVM pudo categorizar los datos de entrada y generar resultados de reconocimiento, los cuales el estudio señaló como 100 % para todos los estados entrenados.
Utilizando este modelo avanzado, el sistema pudo identificar ocho diferentes estados de movimiento. Esto incluye movimientos estáticos como sentarse y ponerse de pie, hasta otros más dinámicos como hacer cuclillas y correr. También cubre estar de pie sobre una sola pierna, caminar y subir y bajar escaleras.
La distribución de los sensores desde los dedos hasta el talón, a su vez, permite a los investigadores observar cómo la presión en distintas partes del pie varía con diferentes actividades, como caminar versus correr.
Debido a los patrones de presión complejos observados en las regiones de los dedos y el talón, se colocó un mayor número de sensores allí, mientras que solo dos se encuentran en la zona del arco. Esta estrategia de diseño asegura que, incluso con un número limitado de sensores, la información esencial de presión del pie se capture eficazmente.
Como era de esperarse, durante la marcha la presión se aplica secuencialmente desde el talón hasta los dedos, en contraste con la carrera, donde casi todos los sensores están sujetos a presión simultáneamente. Además, el tiempo de aplicación de presión durante la marcha representa solo alrededor de la mitad del tiempo total, y solo aproximadamente una cuarta parte durante la carrera.
En cuanto a la seguridad, el equipo garantiza que su dispositivo sea de bajo riesgo al usar materiales flexibles y seguros para las plantillas.
Para uso continuo, el equipo ha instalado pequeñas baterías de litio que alimentan el sistema portátil. Los módulos solares de perovskita flexibles (FPSMs) convierten la luz solar en energía, que luego se almacena en estas baterías, permitiendo un suministro de energía autosuficiente. Estas baterías, integradas en la zona del arco de la plantilla para mejorar la comodidad, conveniencia y estabilidad, no afectan las actividades diarias del usuario ni causan ningún daño.
Hacia una Atención Sanitaria Personalizada, Preventiva y Predictiva
En cuanto al rendimiento, las plantillas inteligentes creadas por los investigadores mostraron resultados impresionantes. No presentaron deterioro notable incluso después de 180 000 ciclos de compresión y descompresión, lo que demuestra su estabilidad y durabilidad a largo plazo.
“La interfaz es flexible y bastante delgada, por lo que incluso durante deformaciones repetitivas puede mantenerse funcional. La combinación de software y hardware significa que no está tan limitada.”
– Li
Así, con sus plantillas inteligentes, los investigadores buscan apoyar el análisis de la marcha para detectar anomalías tempranas asociadas con condiciones neurológicas, como la enfermedad de Parkinson, trastornos musculoesqueléticos y condiciones relacionadas con la presión del pie, como úlceras del pie diabético.
El bajo costo del sistema, junto con su robustez mecánica y facilidad de fabricación, permite diseños personalizados y ergonómicos para pacientes con arcos altos o pies planos.
Además, el uso de IA en el nuevo sistema hace posible proporcionar atención sanitaria adaptada a las necesidades y estilo de vida específicos de cada individuo. Esto significa que los usuarios pueden incluso usarlo para corregir su postura, prevenir lesiones y monitorizar la rehabilitación.
Pero esto no es todo; los investigadores también creen que su sistema puede adaptarse para la optimización del movimiento, predicción de fatiga y entrenamiento físico personalizado en el futuro. El estudio señaló:
“En conjunto, la plantilla inteligente integrada sirve como una solución viable para revolucionar las prácticas de atención sanitaria de próxima generación y el internet de las cosas. El concepto que involucra la sinergia de materiales, dispositivos, hardware y software puede expandirse a campos alternativos, abriendo oportunidades emocionantes para la interacción digital entre humanos y el mundo.”
Ahora, si te preguntas cuándo podrás obtener estos dispositivos portátiles, los investigadores esperan que la tecnología esté disponible comercialmente dentro de los próximos tres a cinco años.
Por ahora, los investigadores están trabajando en mejorar aún más la capacidad del sistema para reconocer gestos, lo que requerirá pruebas en poblaciones más diversas. Según Li:
“Tenemos tantas variaciones entre individuos, que demostrar y entrenar estas capacidades fantásticas en diferentes poblaciones es algo a lo que debemos prestar mayor atención.”
Empresas Innovadoras
Nike Inc.
En el mundo de los dispositivos portátiles, los gigantes tecnológicos Apple (AAPL ) y Alphabet Inc. (GOOG ) (GOOGL ) han capturado una participación de mercado significativa. Apple lidera en tecnología de salud portátil a través de su Apple Watch, mientras que Google deja su huella con el rastreador de fitness Fitbit.
Pero hoy, cubriremos al gigante del calzado Nike, que ha estado expandiendo constantemente sus ofertas de salud digital y ropa inteligente.
En el mercado de los dispositivos portátiles, Nike ha ofrecido múltiples productos a lo largo de los años, incluidos dispositivos de muñeca como relojes deportivos y bandas de seguimiento de actividad.
El verano pasado, Nike lanzó su zapatilla de baloncesto de autoajuste Adapt BB, que, como su nombre indica, se adapta en tiempo real a la forma de tu pie para una sensación óptima. Un motor y tren de engranajes personalizados en la zapatilla detectan el espacio alrededor del pie y ajustan posteriormente para proporcionar un ajuste ceñido.
Nike Adapt BB es un producto de rendimiento continuamente actualizado que viene con una aplicación y un avanzado sistema de cordones automáticos. La compañía ha elegido el baloncesto como el punto de debut de su zapatilla, con el sistema FitAdapt que se aplicará a otros deportes y productos de estilo de vida en el futuro una vez que se perfeccione para ofrecer el ajuste de calidad óptimo en baloncesto.
Nike también anunció una asociación con el proveedor de tecnología de recuperación Hyperice para desarrollar botas habilitadas por tecnología llamadas Hyperboot. El objetivo de la colaboración es desarrollar tecnología portátil para el atleta que mejore su rendimiento y recuperación.
Estas botas altas alimentadas por batería están diseñadas para beneficiar tanto el calentamiento como la recuperación. Las botas ofrecen masaje de calor y compresión de aire dinámico, que se puede ajustar hasta tres niveles simplemente presionando un botón.
“El Hyperboot ayuda a preparar el cuerpo para la actividad, ya sea que estés compitiendo por un título o pases mucho tiempo de pie en el trabajo.”
– Tobie Hatfield, director senior de Nike Athlete Innovation
Esta asociación también está trabajando en un chaleco versátil que utiliza refrigeradores termoeléctricos para proporcionar calefacción y refrigeración instantáneas, permitiendo a los atletas controlar el entorno que no pueden regular. Los sensores de los módulos térmicos en el chaleco monitorizan y mantienen de forma autónoma la temperatura corporal.
NVDA Gráfico de precios
Con una capitalización de mercado de 84,5 mil millones de dólares, las acciones de Nike cotizan actualmente a 57,23 $, con una caída del 24,5 % en lo que va del año. Tiene un EPS (TTM) de 3,01, un P/E (TTM) de 19,04 y un ROE (TTM) de 31,93 %. Nike también paga un rendimiento de dividendo del 2,80 %.
En cuanto a los resultados financieros de la compañía, en marzo de 2025, Nike informó los resultados del tercer trimestre que terminó el 28 de febrero de 2025, durante el cual tuvo 11,3 mil millones de dólares en ingresos, una disminución del 9 % respecto al año anterior, mientras que el margen bruto disminuyó al 41,5 %, y las ganancias diluidas por acción fueron de 0,54 $, lo que representó una caída del 30 %.
El efectivo y equivalentes y las inversiones a corto plazo al final del trimestre fueron de 10,4 mil millones de dólares, mientras que Nike devolvió 1,1 mil millones de dólares a los accionistas mediante 594 millones de dólares en dividendos y 499 millones de dólares en recompras de acciones.
“Lo alentador es que NIKE tuvo un impacto este trimestre, liderando el deporte a través de la narración de historias de atletas, productos de rendimiento y grandes momentos deportivos. El entorno operativo es dinámico, pero lo que más importa para NIKE es servir a los atletas con nueva innovación de productos y reavivar el impulso de la marca a través del deporte.”
– CEO Elliott Hill
Para el cuarto trimestre, la compañía pronostica una caída más pronunciada de lo esperado. Curiosamente, este año, Nike lanzó su primer anuncio del Super Bowl en casi tres décadas. Actualmente la empresa enfrenta la amenaza de los aranceles recíprocos del presidente Donald Trump, que afectan su cadena de suministro, particularmente en Vietnam, Indonesia y China.
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Conclusión
Con la población mundial envejeciendo rápidamente, mantener la función física y la independencia se vuelve extremadamente importante para su bienestar general. Aquí, el monitoreo de la marcha es clave para proporcionar una forma rentable de evaluar diversas condiciones relacionadas con la edad que afectan el sistema neurológico y ofrecer valiosas ideas sobre la salud y posibles limitaciones de movilidad de las generaciones mayores. El análisis de la marcha también ofrece una herramienta diagnóstica temprana prometedora para detectar anomalías antes de que se vuelvan crónicas o incapacitantes.
El último sistema autoalimentado con su análisis de marcha en tiempo real muestra un enorme potencial en la salud preventiva. Su integración con IA y aplicaciones móviles podría hacer que la corrección de postura, la prevención de lesiones e incluso la detección de caídas sean accesibles para las masas, promoviendo una población más saludable y un futuro mejor.
Estudios Referenciados:
1. Wang, Q., Guan, H., Wang, C., Lei, P., Sheng, H., Bi, H., Hu, J., Guo, C., Mao, Y., Yuan, J., Shao, M., Jin, Z., Li, J., & Lan, W. (2025). Una plantilla inalámbrica autoalimentada para el monitoreo de la marcha y el reconocimiento mediante detección de presión sinérgica no lineal. Science Advances, 11(16). https://doi.org/10.1126/sciadv.adu1598
