A continuaci´on se presentan los resultados de la evaluaci´on del dise˜no del modelo propues- to en este trabajo. Las caracter´ısticas necesarias para el m´etodo predictor son: amplitud de aceleraci´on (ejes: X, Y, Z), velocidad de desplazamiento, ox´ıgeno demandado, y ox´ıgeno con- sumido, obtenidos a partir de las lecturas del aceler´ometro y GPS que se realizaron mediante tel´efonos celulares, como se describen en este apartado.
3.7.1. Configuraci´on
Como dispositivo para obtener el ground-truth se utiliz´o un lector de pulsos el´ectricos Zephy2 que monitoriz´o la frecuencia cardiaca con taza de lectura de 1 Hz (ground truth), para la recolecci´on de datos, se utiliz´o un tel´efono Samsung Google Nexus S GT-I9020T3 con aceler´ometro de 3 ejes KR3DM con taza de lectura de 50 Hz (Figura 18). Cada sujeto utiliz´o el lector de pulsos el´ectricos sobre el pectoral y el tel´efono celular sobre la cintura; de tal forma que los ejes se asemejan a la Figura 19.
Los criterios de selecci´on de participantes consistieron en completar el Cuestionario de Pre- paraci´on de Actividad F´ısica (Physical Activity Readiness Questionnaire, PAR-Q) (Thomas
et al., 1992) as´ı como cumplir los criterios para evitar comportamiento at´ıpico cardiovascular en los participantes (e.g., no haber ingerido caf´e, medicamento, alcohol; antes de la prueba) (Compheret al., 2006).
3.7.2. Recolecci´on de datos
Los participantes consistieron de 3 estudiantes de posgrado del Departamento de Ciencias de la Computaci´on del CICESE, con edad media de 28.66 a˜nos (σ= 2.35 a˜nos). Para colectar datos, se les solicit´o a los sujetos caminar durante 6 minutos en los pasillos de las instalaciones del Departamento. El ´area consiste de caracter´ısticas controladas como por ejemplo gradiente 0, adicionalmente fue acondicionado de acuerdo a las especificaciones de la prueba de marcha 6MWT (Enright, 2003). Para realizar el procesamiento correspondiente al m´etodo propuesto
2http://www.zephyranywhere.com/products/hxm-bluetooth-heart-rate-monitor/ 3http://www.samsung.com
Figura 18: A la izquierda se puede observar el equipo de sensado que consiste de una bolsa portable dentro de la que se coloca el tel´efono celular, y un par de celulares. A la derecha se encuentra el equipo correspondiente al ground-truth que consiste de un dispositivo y banda para capturar los pulsos de contracci´on del coraz´on.
Figura 19: a) Posici´on de la banda sobre el pectoral. b) Orientaci´on del tel´efono celular. c) Posici´on del tel´efono celular (i.e., cadera derecha).
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Figura 20: De izquierda a derecha se pueden observar un par de conos para limitar el ´area de marcha, una cinta m´etrica, una escala Borg, y una cinta para definir el ´area de desplazamiento de los participantes.
(descrito en la Secci´on 3.6), se utilizaron ventanas de 24 segundos sobrepuestas al 50 %. En la Figura 20 se muestra el equipo utilizado para realizar las pruebas de 6MWT, y en la Figura 21 se presenta el ´area en la que se realiz´o esta prueba.
Los participantes realizaron 7 pruebas de marcha en un periodo de 2 meses (8, 28 de febrero, y 1, 4 de marzo de 2014). En promedio caminaron un total de 42 minutos, sin manifestar ninguna molestia f´ısica.
3.7.3. Normalizaci´on
Los resultados fueron sometidos al m´etodo previamente descrito (Secci´on 3.6.4) y poste- riormente normalizados. Las Figuras 22, 23, 24 muestran el comportamiento de la predicci´on y normalizaci´on de 3 muestras aleatorias de los participantes. Los resultados post-normalizados presentan una mejora del 50.47 %, 63.23 %, y 74.98 %; respectivamente, en comparaci´on son su predicci´on pre-normalizada. En las Figuras se puede observar que en esta etapa de norma- lizaci´on, algunos resultados parecen tener comportamiento adverso al ground-truth (Figura 23), mientras que para otros, el comportamiento es altamente preciso (Figura 24). Los de- talles e interpretaci´on del comportamiento se profundizan en la Secci´on 4.2.3 del Cap´ıtulo 4.
Figura 21: Sujeto realizando la prueba de marcha de 6 minutos en el ´area controlada. El pasillo dispone de una amplitud de 1.70 metros y longitud libre de obst´aculos mayor a 40 metros.
Figura 22: Comparaci´on entre la lecturaground-truth, predicci´on, y normalizaci´on para la Sujeto 1; se entren´o con las pruebas 1 y 5 para predecir la prueba 2.
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Figura 23: Comparaci´on entre la lecturaground-truth, predicci´on, y normalizaci´on para la Sujeto 6; se entren´o con las pruebas 1 y 2 para predecir la prueba 4.
Figura 24: Comparaci´on entre la lecturaground-truth, predicci´on, y normalizaci´on para la Sujeto 2; se entren´o con las pruebas 1 y 3 para predecir la prueba 7.
Tabla 7: Clasificaci´on de fatiga con base en la intensidad de esfuerzo calculada de la frecuencia cardiaca del Sujeto 1. Esta tabla ilustra la alta precisi´on (i.e., 91.66 %) en la clasificaci´on de fatiga al comparar la lectura base (ground-truth; GT*) con la predicci´on post-normalizada.
GT* PREDICCI ´ON FATIGA* % FCmax* FATIGA % FCmax 7 122.808 109.179 Light 65 Very light 58
8 123.84 108.605 Light 65 Very light 57
9 123.192 108.4 Light 65 Very light 57
10 124.52 109.457 Light 66 Very light 58
11 126.385 109.51 Light 67 Very light 58
12 127.36 108.141 Light 67 Very light 57
13 126.44 108.95 Light 67 Very light 58
14 126.231 108.58 Light 67 Very light 57
15 127 109.355 Light 67 Very light 58
16 126.923 109.322 Light 67 Very light 58
17 126.92 107.199 Light 67 Very light 57
18 126.08 107.612 Light 67 Very light 57
19 125.28 108.384 Light 66 Very light 57
20 125.64 108.125 Light 66 Very light 57
21 125.885 109.608 Light 67 Very light 58
22 125.708 111.546 Light 66 Very light 59
23 125.2 109.398 Light 66 Very light 58
24 124.8 107.869 Light 66 Very light 57
25 125.08 108.856 Light 66 Very light 58
26 125.24 111.142 Light 66 Very light 59
27 124.08 112.533 Light 66 Light 60
28 124.385 111.197 Light 66 Very light 59
29 126.12 109.783 Light 67 Very light 49
30 125.84 114.625 Light 67 Light 61
3.7.4. Inferencia de fatiga
Finalmente, se utiliz´o la clasificaci´on por zona Workout mediante el porcentaje de es- fuerzo m´aximo realizado por los participantes. Las Tablas 7, 8, 9 muestra que el margen de error oscila en el 8 % (i.e., precisi´on del 91.66 %, 100 %, y 91.66 %) al comparar la lectura base con la predicci´on post-normalizada para las 3 muestras aleatorias de los Sujetos 1,2,6; respectivamente.
3.7.5. Resultados
Los experimentos realizados en este trabajo revelan que es necesario entrenar el modelo predictor con 2 pruebas de marcha del participante (6 minutos c/u), y omitir los primeros 7 periodos (1 min 24 s) de la lectura (punto de normalizaci´on), con el objetivo de estabilizar la predicci´on del modelo.
El m´etodo propuesto utiliza una MSV. Su dise˜no ha sido validado mediante un estudio de usuarios de 3 sujetos; 7 pruebas de marcha c/u, con una media de 28.66 a˜nos (σ = 2.35 a˜nos) obteniendo un margen de error para la predicci´on de la frecuencia cardiaca de 3.820
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Tabla 8: Clasificaci´on de fatiga con base en la intensidad de esfuerzo calculada de la frecuencia cardiaca del Sujeto 2. Esta tabla ilustra la alta precisi´on (i.e., 100 %) en la clasificaci´on de fatiga al comparar la lectura base (ground-truth; GT*) con la predicci´on post-normalizada.
GT* PREDICCI ´ON FATIGA* % FCmax* FATIGA % FCmax 7 98 98 Very light 52 Very light 52
8 97.44 99.651 Very light 52 Very light 53
9 98.4 99.442 Very light 52 Very light 53
10 98.56 99.312 Very light 52 Very light 53
11 98.08 99.732 Very light 52 Very light 53
12 98.76 98.101 Very light 52 Very light 52
13 99.08 98.383 Very light 52 Very light 52
14 98.12 98.357 Very light 52 Very light 52
15 97.24 97.788 Very light 51 Very light 52
16 97.16 99.519 Very light 51 Very light 53
17 98.2 99.906 Very light 52 Very light 53
18 99.92 98.773 Very light 53 Very light 52
19 101.16 96.778 Very light 53 Very light 51
20 100.44 95.995 Very light 53 Very light 51
21 99 98.118 Very light 52 Very light 52
22 98.12 98.195 Very light 52 Very light 52
23 98.36 98.576 Very light 52 Very light 52
24 99.52 98.927 Very light 53 Very light 52
25 99.44 97.563 Very light 53 Very light 52
26 98.96 99.255 Very light 52 Very light 52
27 99.6 99.501 Very light 53 Very light 53
28 100.92 98.741 Very light 53 Very light 52
29 101.08 92.614 Very light 53 Very light 49
30 99.88 98.582 Very light 53 Very light 52
Tabla 9: Clasificaci´on de fatiga con base en la intensidad de esfuerzo calculada de la frecuencia cardiaca del Sujeto 6; Esta tabla ilustra la alta precisi´on (i.e., 91.66 %) en la clasificaci´on de fatiga al comparar la lectura base (ground-truth; GT*) con la predicci´on post-normalizada.
GT* PREDICCI ´ON FATIGA* % FCmax* FATIGA % FCmax 7 102.96 Very light 54 Very light 58
8 102.92 Very light 54 Very light 57
9 102.84 Very light 54 Very light 57
10 103.68 Very light 55 Very light 58
11 104.6 Very light 55 Very light 58
12 106.4 Very light 56 Very light 57
13 107.8 Very light 57 Very light 58
14 106.56 Very light 56 Very light 57
15 104.52 Very light 55 Very light 58
16 104.92 Very light 55 Very light 58
17 106.04 Very light 56 Very light 57
18 105.72 Very light 56 Very light 57
19 106 Very light 56 Very light 57
20 106.36 Very light 56 Very light 57
21 105.24 Very light 56 Very light 58
22 104.48 Very light 55 Very light 59
23 105.24 Very light 56 Very light 58
24 105.52 Very light 56 Very light 57
25 105.32 Very light 56 Very light 58
26 104.96 Very light 56 Very light 59
27 104.36 Very light 55 Light 60
28 103.32 Very light 55 Very light 59
29 101.64 Very light 54 Very light 49
l.p.m., y con una precisi´on superior al 90 % en la clasificaci´on de fatiga al comparar la lectura base con la predicci´on post-normalizada.