La biomecánica es una ciencia que se apoya en los principios y las leyes de la física, que puede ayudar a la compresión de los mecanismos biológicos, es una ciencia donde intervienen diferentes disciplinas como la fisiología y la anatomía, la mecánica, las matemáticas y la ingeniería, que pretende explicar el comportamiento de los sistemas vivos, así como resolver los problemas generados por las distintas situaciones a las que se ven sometidos.

ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO

El análisis del movimiento requiere registros de los movimientos corporales, en el deporte se ha constituido como herramienta fundamental para el desempeño y con fines para el alto rendimiento del atleta, en el caso de Body Tech Medellín se considero importante analizar los movimientos que se ejecutan en las diferentes maquinas del centro medico deportivo con el objeto de desarrollar con el grupo de instructores una serie de conceptos del movimiento corporal humano que se correlacionen con la valoración clínica y así inferir con otras posibilidades en análisis de programas de ejercicio y su ejecución.

Constituirnos en pioneros en el análisis biomecánico para centros de acondicionamiento físico y deporte en Colombia, es para el grupo de profesionales un reto que ya esta en marcha, para ello se cuenta con Jorge Mario Vélez Gutiérrez valorador de la sede Vegas Medellín que cuenta con la experiencia como docente en biomecánica en las diferentes facultades de la ciudad, y participando en proyectos de investigación en esta área, es así como siendo director en el trabajo de grado “Diseño y construcción de un dispositivo para el análisis de la marcha” de la Escuela de Ingeniería de Antioquia y el CES, considero la importancia de analizar el movimiento humano con un software que los estudiantes de ingeniería.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Para el movimiento del brazo durante los dos ejercicios desarrollados se usaron 3 marcadores ubicados en 3 prominencias óseas del brazo y antebrazo. Se observa que se manejaron el brazo y el antebrazo como dos segmentos corporales rígidos durante el análisis del movimiento. Los marcadores en material reflectivo para mejorar la visibilidad en la imagen. Tras la adquisición de las imágenes por medio de una cámara de video se divido en frames o cuadros, por ser una cámara análoga la frecuencia de muestreo de la cámara era de 30 cuadros por segundo. Posteriormente se desarrollo un software para procesar los datos y otro para graficarlos y filtrarlos. El software para procesar los datos y determinar el ángulo articular desarrollado en Visual Basic 6.0, y para ello se uso la teoría general de pendientes, útil en nuestro este caso por ser una análisis bidimensional.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Para el movimiento del brazo durante los dos ejercicios desarrollados se usaron 3 marcadores ubicados en 3 prominencias óseas del brazo y antebrazo. Como podemos observar se manejaron el brazo y el antebrazo como dos segmentos corporales rígidos durante el análisis del movimiento. Los marcadores fueron fabricados con un recubrimiento en material reflectivo para mejorar la visibilidad en la imagen. Tras la adquisición de las imágenes por medio de una cámara de video análoga se digitalizo el video y se divido en frames o cuadros, por ser una cámara análoga la frecuencia de muestreo de la cámara era de 30 cuadros por segundo. Posteriormente se desarrollo un software para procesar los datos y otro para graficarlos y filtrarlos. El software para procesar los datos y determinar el ángulo articular fue desarrollado en Visual Basic 6.0, y para ello se uso la teoría general de pendientes, útil en nuestro caso por ser una análisis bidimensional. A continuación se explicara un caso particular del algoritmo usado para determinar el ángulo articular:

En el caso del hombro se halla la pendiente M1 de los dos puntos que determinan el segmento corporal del brazo, posteriormente se halla el ángulo de dicha pendiente con la horizontal llamado q1 , formando el triangulo que se puede ver en la figura inferior podemos hallar el ángulo de interés dado por 90 - q1 . Hay que recordar que el ángulo de flexión y extensión del hombro se mide con respecto a la vertical que pasa por el punto 1.


En el caso del ángulo del codo se usaron tres puntos como los indica la siguiente imagen. Se tienen en cuenta las pendientes de las dos rectas determinadas por esos tres puntos, M1 y M2, a partir de ellas se determinan los dos ángulos con la horizontal q1 y q2. En este caso en particular el ángulo de flexión-extensión del codo esta determinado por 180 - q1 + q2 .


De esta forma se determina los ángulos del codo y el hombro para cada frame. Todos estos datos son guardados en un vector y enviados a MATLAB. En MATLAB se realiza el filtrado y suavizado de las curvas de los ángulos. Tambien se determinan los vectores de velocidad. Para suavizar la curva se usa una interpolación cúbica del vector original, posteriormente para filtrar las altas frecuencias producto de la vibración de los marcadores se usa un filtro pasabajas de 6Hz.

ANÁLISIS BIOMECÁNICO DE FLEXIÓN Y EXTENSIÓN DEL ANTEBRAZO

Ubicados los marcadores reflectivos en el hombro, codo y muñeca se le pide que realice el movimiento de extensión del antebrazo polea alta (Figura 1) partiendo de flexión se toman varios cuadros para determinar el ángulo del movimiento analizado (figura 1- A) este para la flexión y extensión del antebrazo.

ANÁLISIS

  • Tiempo de recorrido completo 2 segundos
  • Tiempo de extensión de antebrazo 800 milisegundos, fase concéntrica.
  • Tiempo de flexión de antebrazo 1100 milisegundos, fase excéntrica.
  • Fase de acoplamiento, tiempo necesario para la invertir la dirección del movimiento donde se realiza la contracción isométrica y se alcanza a los 900 milisegundos y dura aproximadamente 100 ms.
  • Contracción Anisométrica.
  • Se observa que el hombro genera rotación en la extensión del antebrazo.
  • Déficit de preactivación de musculatura periescapular.
  • En el momento de inicio de la extensión del antebrazo realiza ligera flexión de tronco con hombros hacia delante.
  • El hombro realiza un desplazamientos antero posteriores figura 1 (B)
  • Se comprueba que la contracción muscular dinámica no genera igual tensión y velocidad constante a nivel de codo y hombro en este tipo de maquinas. Figura 1 (C - D).
  • El eje de rotación del hombro es policéntrico ya que su radio de curvatura a nivel glenohumeral presenta diferencias anatómicas siendo su relación geométrica diferente.
  • Esto es un análisis general desde la cinemática partiendo de la descripción geométrica.
  • Aplicación útil para la rehabilitación de hombro y codo.
  • Palanca de primer genero para la extensión y flexión del antebrazo en el ejercicio de extensión polea alta esta es de ínter apoyo donde la potencia (músculo) la realiza el tríceps braquial.
  • La porción larga del tríceps es estabilizadora en la componente X del hombro.
  • La porción larga del tríceps es una palanca de segundo genero para el hombro.
  • Velocidad media en la ejecución del movimiento 0,3 m/seg
  • Trabajo mecánico = mgh = 60 lb. x 9,81m/seg. x 0,3 m = 176.58 julios
  • Potencia media = 176 J / 2 seg = 88 watios

AUTOR:
JORGE MARIO VÉLEZ G
EDUCADOR FÍSICO
FISIOTERAPEUTA
EST EN INGENIERIA BIOMÉDICA
DOCENTE UdeA FACULTAD DE MEDICINA PREGRADO
DOCENTE POLITÉCNICO JAIME ISAZA CADAVID
DECENTE DE BIOMECANICA
MEDELLIN- COLOMBIA

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