PRESENTACION (1)• Ingeniero Biomédico.• Est. Maestría en Ingenierías con énfasis en informática.• Candidato Doctorado Univ...
PRESENTACION (2)• Proyectos Realizados.   –Plantillas instrumentadas.   –Plataforma dinamométrica.   –Sistema Análisis de ...
PRESENTACION (3)• Áreas de interés   – Entrenamiento quirúrgico.   – Ambiente virtuales remotos.   – Análisis de movimient...
BIOMECANICA DE LA MARCHA        HUMANA  •Teoría General.  • Análisis, Simulación y modelación.  • Equipos para el análisis...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Definición.    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.   ...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Definición.    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.   ...
DEFINICIÓN (1)La marcha humana es un proceso de locomoción en elcual el cuerpo humano, en posición erguida, se muevehacia ...
DEFINICIÓN (2)La marcha humana es un proceso individual pero queobedece leyes y patrones generales.Esto lo hace adecuado p...
DEFINICIÓN (3)La marcha humana es un fenómeno complejo queinvolucra:    Procesos neurológicos para la activación muscular ...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Definición.    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.   ...
MECANISMOS DE                           OPTIMIZACIONUna marcha ideal seria aquella en que el movimiento delcentro de grave...
Transferencia de                              energía (1)Durante la marcha humana tienen lugar dos formas deintercambio de...
Transferencia de                                energía (2)Winter et al. (1976) observo que había una transferenciaenergét...
Minimización del                     desplazamiento del CG (1)Hay cuatro mecanismos de optimización de la marchahumana que...
Minimización del                     desplazamiento del CG (2)Rotación Pélvica: Minimiza la flexo-extensión de lacadera, l...
Minimización del                      desplazamiento del CG (3)Caída Pélvica: Reduce las oscilaciones verticales debidasal...
Minimización del                      desplazamiento del CG (4)Coordinación Cadera-Rodilla-Tobillo: Persiguen laadaptación...
Minimización del                      desplazamiento del CG (5)Valgo fisiológico de la rodilla: persigue la reducción deld...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Definición.    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.   ...
DIVISIONES DEL                        CICLO DE LA MARCHA (1)  La marcha es un patrón cíclico que esta marcado poracontecim...
DIVISIONES DEL                    CICLO DE LA MARCHA (2)   Algunas de las etapas anteriores pueden desvirtuarse, oincluso ...
DIVISIONES DEL                            CICLO DE LA MARCHA (3)                                                 Perry 199...
DIVISIONES DELCICLO DE LA MARCHA (4)                     Christian Andrés Díaz León, IBM                 Laboratorio de Bi...
Contacto Inicial  Conlleva un objetivo claro el posicionamiento delmiembro para iniciar el apoyo.                         ...
Apoyo inicial (1)  Su propósito principal es el mantenimiento de unprogresión suave, mediante el rodillo de talón, al tiem...
Apoyo inicial (2)Se genera un momento flexor debido al rodillo de talón y a lainercia del cuerpo.                         ...
Apoyo inicial (3)La estabilidad de la cadera en esta fase se ve afectada por tresfactores: una flexión de 30°, el momento ...
Apoyo Medio (1)  Su comienzo viene marcado por el despegue de losdedos del miembro contralateral. Su objetivo es laprogres...
Apoyo Medio (2)El cuerpo se encuentra en apoyo monopodal. La FR crea unmomento dorsiflexor en el tobillo y momentos extens...
Apoyo Final (1)Los objetivos fundamentales de la misma sonproporcionar aceleración y asegurar una longitud dezancada adecu...
Apoyo Final (2)Cuando la FR sobrepasa el apoyo producido en las cabezasmetatarsales se produce una acción inestable que so...
Apoyo Final (3)La rodilla llega a la extensión debido a la acción de dosmecanismos: A) Potente flexión plantar B) Desplaza...
Previa a la oscilaciónEl propósito principal es preparar al miembro para laoscilación. El contacto inicial del miembro opu...
Inicial de la OscilaciónLos objetivos básicos de esta fase son conseguir unaseparación pie-suelo suficiente así como alcan...
Media de la OscilaciónLa finalidad de esta fase es mantener la separación entre elpie y el suelo. Al inicio de la fase el ...
Final de la OscilaciónLos objetivos de esta fase son desacelerar la pierna yposicionar correctamente el pie para establece...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Definición.    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.   ...
ARTICULACIONES                        DURANTE LA MARCHA  Cada articulación juega un papel fundamental durante lamarcha, y ...
Cadera (1)Constituye el punto de unión entre el cuerpo del sujeto y susistema de locomoción.                              ...
Cadera (2)La Fuerza de frenadoanteroposterior inclina lafuerza de reacción.                             En la fase final d...
Cadera (3)C1 y C3 presentan generación de energía por parte de los extensoresy C2 es la absorción de la energía correspond...
Rodilla (1)En la rodilla la estabilidad y movilidad son factores de granimportancia durante la marcha.                    ...
Rodilla (2)Generación de un momento deextensión para contrarrestar elmomento de flexión creado por laFR.                  ...
Rodilla (3)La única zona de generación (área R2), corresponde a la recuperación de laextensión a cargo del cuadriceps, tra...
Tobillo (1)El papel del tobillo es esencial para la progresión y absorción del impacto enla fase de apoyo, y facilita el a...
Tobillo (2)Se presenta un considerable momentode flexión plantar con el fin de suavizarel apoyo del pie y la caída del cen...
Tobillo (3)El área T1 corresponde a la absorción de energía a cargo del tibial anterior, yel área T2 igualmente correspond...
TEORIA GENERAL DE LA      MARCHA    •Mecanismos de Optimización.    •Divisiones del Ciclo de la marcha.    •Articulaciones...
Mecanismos                          patológicosLas alteraciones básicas de la marcha pueden seclasificadas como:• Deformid...
Deformidad (1)Esta presente cuando los tejidos no permiten una movilidadpasiva suficiente en los pacientes, que les permit...
Deformidad (2)Contractura en flexión plantar     Contractura en flexión de lade tobillo.                        rodilla.  ...
Debilidad MuscularEs debida a una atrofia muscular por desuso, a lesionesneurológicas y a miopatias.Cuando la causo es una...
DolorLa causa principal de dolor durante la locomoción correspondea una excesiva tracción tisular.Las reacciones fisiológi...
Control neurológico                            deficitario (1)Son patologías a nivel del sistema nervioso periférico o cen...
Control neurológico                         deficitario (2)La espasticidad dificulta la actuación excéntrica de losmúsculo...
Control neurológico                             deficitario (3)Las alteraciones de la secuencia de actuación muscular sond...
Control neurológico                            deficitario (4)Las lesiones de propiocepcion dificultan la marcha, porquepr...
Las combinación de los cuatro mecanismos patológicosmencionados anteriormente son los que dan lugar a diferentetipos de en...
Christian Andrés Díaz León, IBM      Laboratorio de Biomecánica EIA-CESbmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
TEXTOS DE CONSULTA• Sánchez, J. (1999) Biomecánica de la marcha humananormal y patológica. Editorial IBV.• Inman, V., Rals...
Análisis, Simulación y     Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación.    – Dinámica Directa.    – Din...
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APROXIMACIONES                        GENERALES (1)El análisis del movimiento humano tienen como principalobjetivo obtener...
APROXIMACIONES                         GENERALES (2)Aplicaciones del estudio del movimiento humano:• Comprender y tratar p...
APROXIMACIONES                         GENERALES (3)El numero de Froude, que relaciona las fuerzas de inerciacon las fuerz...
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DINÁMICA                            DIRECTA (DD)Esta aproximación realiza el análisis biomecánico delsistema músculoesquel...
Se necesita modelar el movimiento humanodesde el impulso neural hasta la generación defuerzas y momentos de parte de los m...
Creación de un                                modelo DD (1)Aquí, los elementos del sistema neuromusculoesqueleticoson mode...
Creación de un                                             modelo DD (2)Activación Dinámica del Músculo:                  ...
Creación de un                                    modelo DD (3)Dinámica de la contracción musculotendon:                  ...
Creación de un                          modelo DD (4)Cuando las fuerzas del complejo músculo tendón sonaplicadas, esto pro...
Creación de un                                       modelo DD (5)  Dinámica multiarticular del cuerpo:           →  → ...
Análisis, Simulación y     Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación.    – Dinámica Directa.    – Din...
DINÁMICA                                INVERSA (DI)La aproximación de dinámica inversa, aborda el problemadesde el lado t...
FORMULEMOS EL METODO DE DINAMICA   INVERSA         I don’t                     Christian Andrés Díaz León, IBM            ...
Representación por                       segmentos (1)Necesitamos         modelar        el     sistemamúsculoesquelético ...
Representación por                      segmentos (2)Representar el cuerpo como una cadenacinemática compuesta por varios ...
Representación por                         segmentos (3)Cada segmento corporal esta compuesto poruna porción no-deformable...
Representación por                              segmentos (4)Además, cada segmento óseo esta conectado a otro por mediode ...
Grados de LibertadEl numero de parámetros independientes (piezasde información) que únicamente definen lalocalización de u...
ConclusiónDefinimos que para nuestro segmento corporal nohay interacciones (deformación) entre partículas,es decir yo pued...
CinemáticaLa cinemática es el estudio de los cuerpos en movimiento sinconsiderar las causas del movimiento. Este se intere...
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Sistemas de                               Coordenadas (2)Dos sistemas de coordenadas son definidos cuando se realiza unaná...
Sistemas de                                    Coordenadas (3)Ejes de coordenadas globales:• Del sistema videogrametrico.•...
Sistemas de                                  Coordenadas (4)Sistema de Coordenadas Local: El LCS es un sistema de referenc...
Sistemas de                                        MarcadoresDebe ser claro que cuando se intenta medir la cinemática de u...
Determinando el LCS                                   →          →           →             → →         p i = xi I + y i ...
Procedimiento de                                     Calibración (1)El siguiente procedimiento de calibración, basado en l...
Procedimiento de                                  Calibración (2)- Se calcula matriz inversa de CalCS.- Se calcula la matr...
Procedimiento de                               Calibración (2)Durante cada ith instante de tiempo (es decir cada frame) de...
Cinemática Articular                                                          Euler/Cardan?                               ...
Paréntesis (1)Transformaciones entre sistemas de referenciaLas descripciones de un cuerpo o segmento moviéndose en elespac...
Paréntesis (2)Transformaciones de traslación→    Vx         →     →       →V = V y        P =V + P                    ...
Paréntesis (3)Transformaciones de rotación                                →                                              ...
Euler/Cardan (1)…Los    ángulos   proyección    estánformados por las proyecciones de losvectores de un sistema coordenado...
Euler/Cardan (2)Hay 12 secuencias de rotaciones. Sin embargo estas rotaciones conservanun mismo orden:1- La primera rotaci...
Euler/Cardan (3)Los ángulos de Euler y los ángulos Cardan describen la orientación de unsistema de coordenadas relativo a ...
Euler/Cardan (4)La matriz de rotacion para la secuencia Xyz puede ser descrita como:    [R ] = [Rz ][R y ][Rx ]           ...
Euler/Cardan (5)   Realizando la operación matricial obtenemos la siguiente matriz:       cos β cos γ           cos γ sin...
Euler/Cardan (6)Los tres ángulos Cardan/Euler puede ser usados para representar laacciones de las articulaciones anatómica...
Euler/Cardan (7)El ángulo para la segunda rotación β                          R31(abducion - adducion)                 β =...
Euler/Cardan (8)El ángulo para la tercera rotación γ                        R21(rotación interna – externa)               ...
Método Dinámica                                   Inversa 2D (1)La dinámica inversa en la rama especializada de la mecánic...
Método Dinámica                                   Inversa 2D (2)Debido a la complejidad del complejode movimiento humano h...
Método Dinámica Inversa 2D (3)                 Christian Andrés Díaz León, IBM             Laboratorio de Biomecánica EIA-...
Método Dinámica Inversa 2D (4)                 Christian Andrés Díaz León, IBM             Laboratorio de Biomecánica EIA-...
Método Dinámica Inversa 2D (5)                 Christian Andrés Díaz León, IBM             Laboratorio de Biomecánica EIA-...
Método Dinámica                                     Inversa 3D (1)Se conoce:                                              ...
Metodo Dinamica                                          Inversa 3D (2)                                                   ...
Método Dinámica                      Inversa 3D (3)                                                            MA         ...
Análisis, Simulación y     Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación.    – Dinámica Directa.    – Din...
Ventajas y Desventajas                             de los métodos (1)Dinámica Directa:• Esta requiere de estimados de la a...
Ventajas y Desventajas                             de los métodos (2)Dinámica Inversa:• Con el propósito de estimar los mo...
Ventajas y Desventajas                          de los métodos (3)                  ¿Cuál método debe ser usado?Esto depen...
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MODELACIÓN DE                       TEJIDOS BLANDOSEn general los modelos de los tejidos blandos pretendensimular las defo...
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  • excelente presentación con enfoque mecánico del movimiento
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Microsoft power point clases biomecanica.ppt [modo de compatibili

  1. 1. PRESENTACION (1)• Ingeniero Biomédico.• Est. Maestría en Ingenierías con énfasis en informática.• Candidato Doctorado Universidad EAFIT.• Laboratorio Biomecánica EIA-CES• Laboratorio de Realidad Virtual Universidad EAFIT• Proyectos Realizados. –Plantillas instrumentadas. –Plataforma dinamométrica. –Sistema Análisis de movimiento amputados. –Simulación quirúrgica. –Software análisis dolor lumbar. –Software análisis de la huella plantar. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  2. 2. PRESENTACION (2)• Proyectos Realizados. –Plantillas instrumentadas. –Plataforma dinamométrica. –Sistema Análisis de movimiento amputados. –Simulación quirúrgica. –Software análisis dolor lumbar. –Software análisis de la huella plantar. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  3. 3. PRESENTACION (3)• Áreas de interés – Entrenamiento quirúrgico. – Ambiente virtuales remotos. – Análisis de movimiento. – Programación!!! Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  4. 4. BIOMECANICA DE LA MARCHA HUMANA •Teoría General. • Análisis, Simulación y modelación. • Equipos para el análisis Cinético de la marcha. • Proyectos Laboratorio
  5. 5. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Definición. •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Marcha Patológica.
  6. 6. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Definición. •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Marcha Patológica.
  7. 7. DEFINICIÓN (1)La marcha humana es un proceso de locomoción en elcual el cuerpo humano, en posición erguida, se muevehacia delante, siendo su peso soportado, alternativamente,por ambas piernas (Inman et al. 1981). Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  8. 8. DEFINICIÓN (2)La marcha humana es un proceso individual pero queobedece leyes y patrones generales.Esto lo hace adecuado para la determinación desituaciones patológicas o anormales. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  9. 9. DEFINICIÓN (3)La marcha humana es un fenómeno complejo queinvolucra: Procesos neurológicos para la activación muscular sincrónica y procesos sensoriales. Mecanismos de optimización energética. Generación de un patrón progresivo a partir de movimientos cíclicos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  10. 10. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Definición. •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Marcha Patológica y rehabilitada.
  11. 11. MECANISMOS DE OPTIMIZACIONUna marcha ideal seria aquella en que el movimiento delcentro de gravedad fuera rectilíneo es decir si nosdesplazáramos sobre ruedas. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  12. 12. Transferencia de energía (1)Durante la marcha humana tienen lugar dos formas deintercambio de energía: conversiones entre energíacinética y potencial y trasferencias entre segmentos. E p ↔ Ec Ejemplo: rotación en contrafase de la pelvis y la cintura escapular. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  13. 13. Transferencia de energía (2)Winter et al. (1976) observo que había una transferenciaenergética entre segmentos. Dicha transferencia seproduce a través de los músculos, que actúan comobandas elásticas, y de las propias estructuras articulares. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  14. 14. Minimización del desplazamiento del CG (1)Hay cuatro mecanismos de optimización de la marchahumana que tienen el objetivo de reducir la oscilacionesdel centro de gravedad (son también llamadosdeterminantes de la marcha):•Rotación Pélvica.•Caída Pélvica.•Valgo fisiológico de la rodilla.•Coordinación de los mecanismos de cadera, rodilla, ytobillo. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  15. 15. Minimización del desplazamiento del CG (2)Rotación Pélvica: Minimiza la flexo-extensión de lacadera, lo que su vez minimiza el desplazamiento verticaldel CG. Reduce la dureza del impacto con el suelo, suavizando la caída del CG. Figura Adaptada Inman et al 1981 Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  16. 16. Minimización del desplazamiento del CG (3)Caída Pélvica: Reduce las oscilaciones verticales debidasal arco de flexo-extensión de la pierna de apoyo. Este mecanismo resultaría inviable si no fuera acompañado de un acortamiento de la longitud efectiva del miembro oscilante. Figura Adaptada Inman et al 1981 Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  17. 17. Minimización del desplazamiento del CG (4)Coordinación Cadera-Rodilla-Tobillo: Persiguen laadaptación dinámica de la longitud efectiva de la piernadurante el apoyo, en el sentido de mantener, en lo posible,constante la altura de la cadera. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  18. 18. Minimización del desplazamiento del CG (5)Valgo fisiológico de la rodilla: persigue la reducción deldesplazamiento lateral del centro de gravedad. Figura Adaptada Inman et al 1981 Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  19. 19. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Definición. •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Marcha Patológica.
  20. 20. DIVISIONES DEL CICLO DE LA MARCHA (1) La marcha es un patrón cíclico que esta marcado poracontecimientos característicos: •Contacto del talón con el suelo. •Apoyo completo de la planta del pie. •Despegue del talón o del retropié. •Despegue de los dedos o del antepié. •Oscilación del miembro. •Siguiente contacto de talón. ¿Qué problema le ven a esta aproximación? Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  21. 21. DIVISIONES DEL CICLO DE LA MARCHA (2) Algunas de las etapas anteriores pueden desvirtuarse, oincluso no existir en determinadas alteraciones de lamarcha. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  22. 22. DIVISIONES DEL CICLO DE LA MARCHA (3) Perry 1992 Winter 1991 - Fase de contacto inicial (CI) 0-2 %•Fase de recepción de la carga. - Fase inicial de apoyo o de•Fase media del apoyo. respuesta a la carga (AI) 0-10 %•Fase de despegue. - Fase media del apoyo (AM) 10-30 %•Fase inicial de la oscilación. - Fase final del apoyo (AF) 30-50 %•Fase final de la oscilación. - Fase previa a la oscilación (OP) 50-60 % - Fase inicial de la oscilación (OI) 60-73 % - Fase media de la oscilación (OM) 73-87 % - Fase final de la oscilación (OF) 87-100 % Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  23. 23. DIVISIONES DELCICLO DE LA MARCHA (4) Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  24. 24. Contacto Inicial Conlleva un objetivo claro el posicionamiento delmiembro para iniciar el apoyo. Rodillo de talón Flexores dorsales, isquiotibiales, extensores de la cadera. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  25. 25. Apoyo inicial (1) Su propósito principal es el mantenimiento de unprogresión suave, mediante el rodillo de talón, al tiempoque el descenso del cuerpo se amortigua. Se genera un momento flexor plantar rápido, controlado por la musculatura pretibial. Amortiguación y progresión. (musculatura y rodillo de talón) Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  26. 26. Apoyo inicial (2)Se genera un momento flexor debido al rodillo de talón y a lainercia del cuerpo. La pequeña flexión sufrida por la rodilla gracias a la acción del cuadriceps es un importante mecanismo de amortiguación. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  27. 27. Apoyo inicial (3)La estabilidad de la cadera en esta fase se ve afectada por tresfactores: una flexión de 30°, el momento de flexión producido porla fuerza de reacción y la velocidad hacia delante del tronco. Al final de la fase se genera un momento extensor externo. Glúteo Mayor Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  28. 28. Apoyo Medio (1) Su comienzo viene marcado por el despegue de losdedos del miembro contralateral. Su objetivo es laprogresión del cuerpo mientras se mantiene la estabilidadde los miembros inferiores. Se desarrolla el rodillo de tobillo el cual permite la progresión del cuerpo manteniendo la estabilidad. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  29. 29. Apoyo Medio (2)El cuerpo se encuentra en apoyo monopodal. La FR crea unmomento dorsiflexor en el tobillo y momentos extensores enla rodilla y la cadera. La acción del soleo frenando la Tibia, hace desplazar el CG Anteriormente cesando la actividad del glúteo mayor y del Cuadriceps. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  30. 30. Apoyo Final (1)Los objetivos fundamentales de la misma sonproporcionar aceleración y asegurar una longitud dezancada adecuada. La acción del soleo, los gemelos y sobretodo el triceps sural bloquean la articulación del tobillo elevando el talón. Esto da inicio al rodillo del Antepie. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  31. 31. Apoyo Final (2)Cuando la FR sobrepasa el apoyo producido en las cabezasmetatarsales se produce una acción inestable que solo puede sercontrarrestada por el apoyo del miembro contralateral. Roll off – push off Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  32. 32. Apoyo Final (3)La rodilla llega a la extensión debido a la acción de dosmecanismos: A) Potente flexión plantar B) Desplazamiento anteriorde la FR. La ubicación posterior de la FR con respecto a la articulación de la cadera produce una hiperextensión de esta. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  33. 33. Previa a la oscilaciónEl propósito principal es preparar al miembro para laoscilación. El contacto inicial del miembro opuesto marcasu inicio, así como el comienzo de la fase de doble apoyo. Transferencia de peso al miembro contralateral lo que ocasiona la disminución del momento dorsiflexor y un momento flexor de rodilla y cadera. Recto anterior Gemelos Triceps Sural Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  34. 34. Inicial de la OscilaciónLos objetivos básicos de esta fase son conseguir unaseparación pie-suelo suficiente así como alcanzar lacadencia deseada. La fase inicial de la oscilación comienzacon el despegue del antepié. En esta fase los músculos deben contrarrestar los momentos generados por las fuerzas inerciales y gravitatorias. Tibial anterior Psoasiliaco Porción del bíceps crural Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  35. 35. Media de la OscilaciónLa finalidad de esta fase es mantener la separación entre elpie y el suelo. Al inicio de la fase el muslo esta en posiciónvertical al final de la fase la pierna esta en posición vertical. Los momentos flexores de cadera y extensores de rodilla se deben a las fuerzas inerciales de cada segmento. Para evitar la caída del pie por la gravedad Actúa el tibial anterior. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  36. 36. Final de la OscilaciónLos objetivos de esta fase son desacelerar la pierna yposicionar correctamente el pie para establecer contactocon el suelo. Los isquiotibiales desaceleran el muslo y la pierna para evitar una hiperextensión de rodilla. Extensores de cadera Cuadriceps (0.1 s) Tibial anterior Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  37. 37. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Definición. •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Marcha Patológica.
  38. 38. ARTICULACIONES DURANTE LA MARCHA Cada articulación juega un papel fundamental durante lamarcha, y algún malfuncionamiento de cualquiera de ellasconvierte el patrón cíclico del caminar en un patrón erráticoque requiere de un alto coste energético. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  39. 39. Cadera (1)Constituye el punto de unión entre el cuerpo del sujeto y susistema de locomoción. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  40. 40. Cadera (2)La Fuerza de frenadoanteroposterior inclina lafuerza de reacción. En la fase final del apoyo la fuerza de reacción pasa a ser posterior. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  41. 41. Cadera (3)C1 y C3 presentan generación de energía por parte de los extensoresy C2 es la absorción de la energía correspondiente al resto delapoyo. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  42. 42. Rodilla (1)En la rodilla la estabilidad y movilidad son factores de granimportancia durante la marcha. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  43. 43. Rodilla (2)Generación de un momento deextensión para contrarrestar elmomento de flexión creado por laFR. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  44. 44. Rodilla (3)La única zona de generación (área R2), corresponde a la recuperación de laextensión a cargo del cuadriceps, tras la absorción (flexión de rodilla) de lacaída del cuerpo en la fase inicial del apoyo Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  45. 45. Tobillo (1)El papel del tobillo es esencial para la progresión y absorción del impacto enla fase de apoyo, y facilita el avance del miembro durante la oscilación. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  46. 46. Tobillo (2)Se presenta un considerable momentode flexión plantar con el fin de suavizarel apoyo del pie y la caída del centrode gravedad. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  47. 47. Tobillo (3)El área T1 corresponde a la absorción de energía a cargo del tibial anterior, yel área T2 igualmente corresponde a una fase de generación de potenciarealizada por el triceps sural. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  48. 48. TEORIA GENERAL DE LA MARCHA •Mecanismos de Optimización. •Divisiones del Ciclo de la marcha. •Articulaciones durante el ciclo. •Definición. •Marcha Patológica.
  49. 49. Mecanismos patológicosLas alteraciones básicas de la marcha pueden seclasificadas como:• Deformidad.• Debilidad Muscular.• Dolor.• Control Neurológico deficitario. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  50. 50. Deformidad (1)Esta presente cuando los tejidos no permiten una movilidadpasiva suficiente en los pacientes, que les permita adoptarposturas y rangos normales de movimiento. Elástica ¿Cómo es cada una en el ciclo deContractura la marcha? Rígida Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  51. 51. Deformidad (2)Contractura en flexión plantar Contractura en flexión de lade tobillo. rodilla. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  52. 52. Debilidad MuscularEs debida a una atrofia muscular por desuso, a lesionesneurológicas y a miopatias.Cuando la causo es una lesión de neurona motora inferior o unpatología muscular los pacientes poseen gran capacidad desustitución. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  53. 53. DolorLa causa principal de dolor durante la locomoción correspondea una excesiva tracción tisular.Las reacciones fisiológicas al dolor son las que introducenelementos que alteran la marcha (deformidad y debilidadmuscular). Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  54. 54. Control neurológico deficitario (1)Son patologías a nivel del sistema nervioso periférico o central.Hay cinco alteraciones básicas de este tipo:• Espasticidad.• Alteraciones de coordinación.• Alteraciones de la secuencia de actuación muscular.• Alteraciones de la propiocepcion. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  55. 55. Control neurológico deficitario (2)La espasticidad dificulta la actuación excéntrica de losmúsculos durante la fase de apoyo. Espasticidad del Flexión plantar persistenteSoleo y los gemelos Espasticidad de Flexión persistente de la rodilla los isquiotibialesLas alteraciones de la coordinación impiden al pacientecontrolar el tiempo y la intensidad de la acción muscular. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  56. 56. Control neurológico deficitario (3)Las alteraciones de la secuencia de actuación muscular sondebidas a la espasticidad y deficiencias de la coordinación. Alargada Retrasada Acortada Acción muscular Adelantada Continua Ausente Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  57. 57. Control neurológico deficitario (4)Las lesiones de propiocepcion dificultan la marcha, porqueprivan a la persona de la información sobre la velocidad,posición y aceleración de la cadera, rodilla, tobillo y pie. PIE DIABETICO Es muy difícil tratar a un paciente que tiene una lesión sensitiva Y motora, por medio de una sustitución mecánica. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  58. 58. Las combinación de los cuatro mecanismos patológicosmencionados anteriormente son los que dan lugar a diferentetipos de enfermedades de la marcha. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  59. 59. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CESbmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  60. 60. TEXTOS DE CONSULTA• Sánchez, J. (1999) Biomecánica de la marcha humananormal y patológica. Editorial IBV.• Inman, V., Ralston, H. y Todd, F. (1989) Human Walking.• Winter, David A. (1990) Biomechanics and motor controlof human movement. Editorial Wiley. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  61. 61. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  62. 62. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  63. 63. APROXIMACIONES GENERALES (1)El análisis del movimiento humano tienen como principalobjetivo obtener información acerca de la mecánica delsistema músculoesquelético durante la ejecución de unatarea motora. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  64. 64. APROXIMACIONES GENERALES (2)Aplicaciones del estudio del movimiento humano:• Comprender y tratar patologías.• El estudio del desempeño atlético.• Animaciones que aplican una cinemática fiel delmovimiento humano.• Estudio de la Ergonomía y los factores humanos.• Investigación sobre el control del movimiento humano. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  65. 65. APROXIMACIONES GENERALES (3)El numero de Froude, que relaciona las fuerzas de inerciacon las fuerzas gravitatorias. mv 2 Fi = mai = h Fg = mg Fi v2 = = Froude 2 Fg gh Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  66. 66. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  67. 67. DINÁMICA DIRECTA (DD)Esta aproximación realiza el análisis biomecánico delsistema músculoesquelético, tomando como partida elimpulso neural. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  68. 68. Se necesita modelar el movimiento humanodesde el impulso neural hasta la generación defuerzas y momentos de parte de los músculos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  69. 69. Creación de un modelo DD (1)Aquí, los elementos del sistema neuromusculoesqueleticoson modelados por un conjunto de ecuacionesdiferenciales que describen:• Activación dinámica del músculo.• Contracción dinámica del músculo y el tendón.• Geometría músculoesquelética.• Dinámica esquelética. Determina el comportamiento dependiente del tiempo del SM en respuesta a la activación neuromuscular. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  70. 70. Creación de un modelo DD (2)Activación Dinámica del Músculo: . (u 2 − ua ) (u − a ) a= + τ act τ deact . a Velocidad de cambio de la activación muscular. a Activación muscular (0 - 1). u Excitación muscular (0 - 1).τ deact τ act Constantes de tiempo de activación y desactivación muscular. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  71. 71. Creación de un modelo DD (3)Dinámica de la contracción musculotendon: . . f M = f (lMT , l MT , a ) . f M La rata de cambio de la fuerza muscular.lMT Longitud de músculo y tendón..l MT Velocidad de acortamiento de músculo y tendón. a Activación muscular Esta función caracteriza las propiedades fuerza-longitud-velocidad Del músculo y la propiedades longitud-fuerza del tendón. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  72. 72. Creación de un modelo DD (4)Cuando las fuerzas del complejo músculo tendón sonaplicadas, esto produce la aceleración de los segmentoscorporales involucrados. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  73. 73. Creación de un modelo DD (5) Dinámica multiarticular del cuerpo:  →  →  →  →  → →  ↔ →  → →→ → .. . . ↔ M  q  − G  q  − C  q, q  − R g  ⋅ f M − F  q, q  = 0           ↔       M Matriz de masas del sistema (Masa y propiedades inerciales del segmento).→ C Longitud de músculo y tendón. →↔ G Vector de fuerzas de coriolisis y centrifugas (rotaciones de los segmentos).R Matriz con los brazos de palanca de los músculos.→f Vector de fuerzas musculares.→MF E Vector de fuerzas externas que caracteriza la interacción con el ambiente. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  74. 74. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  75. 75. DINÁMICA INVERSA (DI)La aproximación de dinámica inversa, aborda el problemadesde el lado totalmente opuesto. Se comienza midiendo latrayectoria del movimiento y las fuerzas que están actuandosobre el cuerpo. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  76. 76. FORMULEMOS EL METODO DE DINAMICA INVERSA I don’t Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  77. 77. Representación por segmentos (1)Necesitamos modelar el sistemamúsculoesquelético para poder rastrear sutrayectoria (Cinemática) y determinar susfuerzas limites (Cinética) y aplicar el método dedinámica inversa. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  78. 78. Representación por segmentos (2)Representar el cuerpo como una cadenacinemática compuesta por varios eslabones,donde cada eslabón representa una porción delcuerpo humano referida como segmentocorporal. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  79. 79. Representación por segmentos (3)Cada segmento corporal esta compuesto poruna porción no-deformable (hueso) y unaporción deformable (tejidos blandos). Mecánica Clásica Mecánica del medio continuo Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  80. 80. Representación por segmentos (4)Además, cada segmento óseo esta conectado a otro por mediode articulaciones con 1-5 grados de libertad.El numero de segmentos óseos ylimitaciones impuestas a lasarticulaciones contribuye adeterminar el numero de gradosde libertad del modelo y sufidelidad estructural con respectoa la realidad. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  81. 81. Grados de LibertadEl numero de parámetros independientes (piezasde información) que únicamente definen lalocalización de un punto o cuerpo es sonconocidas como los grados de libertad del objeto(DOF). Entonces, un punto tiene tres DOFmientras que un cuerpo rígido tiene seis.Caso Bidimensional: X, Y y θ.Caso tridimensional: X, Y, Z, α, β y φ. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  82. 82. ConclusiónDefinimos que para nuestro segmento corporal nohay interacciones (deformación) entre partículas,es decir yo puedo representar tal segmentotomando solo unos puntos de referencia. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  83. 83. CinemáticaLa cinemática es el estudio de los cuerpos en movimiento sinconsiderar las causas del movimiento. Este se interesa pordescribir y cuantificar las posiciones lineal y angular de cuerposy sus derivadas en el tiempo.La cinemática es la herramienta analítica preferida para losinvestigadores interesados en preguntas tales como, ¿Quien esel mas rápido?, Cual es el rango de movimiento de unaarticulación? y ¿De que forma dos patrones de movimientodifieren?. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  84. 84. Sistemas de Coordenadas (1)Pero para representar geométricamente un punto yanalizar cinematicamente el movimiento necesitodeterminar el eje de coordenadas con respecto al cualserá representado.La descripción del movimiento del sistemamúsculoesquelético involucra la definición de un conjuntoespecífico de sistema de coordenadas globales o locales. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  85. 85. Sistemas de Coordenadas (2)Dos sistemas de coordenadas son definidos cuando se realiza unanálisis 3D. Estos son el sistema de coordenadas global o dellaboratorio (CGS) y el sistema de coordenadas local (LSC).Sistema de Coordenadas Global: define el sistema decoordenadas fijado en el laboratorio desde el cual las posicionesson finalmente referenciadas. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  86. 86. Sistemas de Coordenadas (3)Ejes de coordenadas globales:• Del sistema videogrametrico.• De la tarea motora (Primario).• De la plataforma de fuerza.Además, el eje X apunta en la dirección medial-lateral,el eje Y anteroposteriormente, y el eje Z axialmente. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  87. 87. Sistemas de Coordenadas (4)Sistema de Coordenadas Local: El LCS es un sistema de referenciaque esta fijo al cuerpo o segmento y se mueve con el cuerpo osegmento. Con el GCS, el LCS es también un sistema de mano derecha,ortogonal y con origen generalmente ubicado en el centro de masa delcuerpo o segmento.El LCS esta orientadode tal manera que el ejex del LCS apuntamediolateralmente, eleje y apuntaanteroposteriormente yel eje Z apuntaaxialmente. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  88. 88. Sistemas de MarcadoresDebe ser claro que cuando se intenta medir la cinemática de un cuerpo osegmento, se están intentando determinar las acciones de estructurasesqueléticas. Por lo menos tres marcadores no colineales deben serubicados en cada segmento, estos marcadores pueden ser ubicados yorientados en un segmento en múltiples configuraciones.1) Marcadores montados en pines óseos2) Mascadores montados en la piel en protuberancias óseas especificas en el segmento,3) Arreglos de marcadores en una superficie rígida que esta conectada al cuerpo4) Una combinación. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  89. 89. Determinando el LCS → → → → → p i = xi I + y i J + z i K →  p2 − p1 Eje Z k =  → →  p2 − p1 → → →  p3 − p1 Eje X i =  → →  p3 − p1 → → →Eje Y j = i ×k Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  90. 90. Procedimiento de Calibración (1)El siguiente procedimiento de calibración, basado en la técnicapresentada por Aneblad et al. (1990). Para este método se necesitaque el LCS y el GCS este alineados en la imagen de calibración.Pasos:- Se toma una imagen del sujeto con los marcadores (ejealineados).- Se determinan las coordenadas 3D de los marcadores.- Se determina el LCS de cada segmento.- Se determina la matriz de calibración del sistema de coordenadas. i x jx kx  [CalCS ] = i y  jy  ky  iz j z k z    Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  91. 91. Procedimiento de Calibración (2)- Se calcula matriz inversa de CalCS.- Se calcula la matriz de transformación rotacional como: 1 0 0 [RTM ] = [CalCS ] 0 1 0 −1   0 0 1   Se debe tener en cuenta que: [CalCS ]T = [CalCS ]−1El [RTM] es usado para definir la orientación cero del segmento relativoal GCS y entonces es usado en cada ensayo de movimiento. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  92. 92. Procedimiento de Calibración (2)Durante cada ith instante de tiempo (es decir cada frame) delmovimiento siendo estudiado, el LCS para el segmento es calculadoy designado como el sistema de coordenadas provisional en el ithframe [PCS]. El [RTM] es entonces multiplicado por el [PCS], encada frame para generar un sistema de coordenadas del segmentocomo sigue: [SCS ] i = [PCS ] i [RTM ] Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  93. 93. Cinemática Articular Euler/Cardan? Helico…? Ouch!!!Existen varios métodos diferentes quepueden ser usados para determinar laorientación relativa de dos sistemascoordenados o ángulos articulares:• Euler/Cardan.• Sistema de coordenadas articular.• Ángulos helicoidales. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  94. 94. Paréntesis (1)Transformaciones entre sistemas de referenciaLas descripciones de un cuerpo o segmento moviéndose en elespacio pueden ser transformadas en diferentes ejes de referencia.La transformación convierte las coordenadas expresadas en unsistema de referencia a esas expresadas en otro sistema decoordenadas. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  95. 95. Paréntesis (2)Transformaciones de traslación→ Vx  → → →V = V y  P =V + P   Vz     x  Vx   x         y  = V y  +  y   z  Vz   z        Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  96. 96. Paréntesis (3)Transformaciones de rotación → → →   ix i i  → → → y z  → → →  TP i j k [TP ] =  jx jy jz → → →  → → →  k x k y k  z TD i jk    → → →  [TR ] = [TD ][TP ]T  ix i y i  z  → → →   → → → → → → [TD ] =  jx j y j  z  ix • ix i •i y y i •i  z z  → → →   → → → → → → k x k k [TR ] =  jx • jx y z j •j y y j•j z z    → → → → → → k x • k x k •k k •k  y y z z   Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  97. 97. Euler/Cardan (1)…Los ángulos proyección estánformados por las proyecciones de losvectores de un sistema coordenadoen los planos ortogonales de otrosistema coordenado.9 ángulos de proyección puedenSer determinados, sin embargoSolo tres de estos son linealmenteIndependientes. 3DOF.Las rotaciones deben ser realizadasen un orden especifico ya que noson conmutativas. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  98. 98. Euler/Cardan (2)Hay 12 secuencias de rotaciones. Sin embargo estas rotaciones conservanun mismo orden:1- La primera rotación es alrededor de un eje en LCS 2- La segunda es alrededor de un eje flotante (un eje que cambia deacuerdo a las orientaciones del primero). 3- La tercera rotación es alrededor de un eje en LCS 6 secuencias de la forma x y x Secuencias de euler Otras 6 secuencias de la forma x y z Secuencias cardan Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  99. 99. Euler/Cardan (3)Los ángulos de Euler y los ángulos Cardan describen la orientación de unsistema de coordenadas relativo a otro sistema de coordenadas como unasecuencia de rotaciones ordenadas desde la posición inicial de un sistemacoordenado. En biomecánica, el mas usado es una secuencia Cardan. Enbiomecánica la secuencia mas utilizada es Xyz. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  100. 100. Euler/Cardan (4)La matriz de rotacion para la secuencia Xyz puede ser descrita como: [R ] = [Rz ][R y ][Rx ] 1 0 0  [Rx ] = 0 cos α sin α   cos γ sin γ 0   0 − sin α  cos α   [Rz ] = − sin γ  cos γ 0   0  0 1  cos β 0 − sin β  [Ry ] =  0  0 1    sin β  0 cos β   Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  101. 101. Euler/Cardan (5) Realizando la operación matricial obtenemos la siguiente matriz:  cos β cos γ cos γ sin β sin α sin γ sin α − cos γ sin β cos α [R] = − sin γ cos β  cos α cos γ − sin α sin β sin γ sin γ sin β cos α + cos γ sin α    sin β  − cos β sin α cos α cos β   Los elementos en la matriz combinada representan la orientación relativa de un LCS alrededor de un segundo LCS. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  102. 102. Euler/Cardan (6)Los tres ángulos Cardan/Euler puede ser usados para representar laacciones de las articulaciones anatómicas de flexión/extensión,adduccion/abducion y rotación axial (interna/externa). Por tal razón lasecuencia Xyz.Los ángulos son designados como α flexión – extensión, β abduccion –adduccion y γ rotación interna – externa. Para determinar los ángulos articulares de la rodilla, se puede desarrollar un matriz basada en el LCS del muslo o segmento proximal y del LCS de la pierna o segmento distal. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  103. 103. Euler/Cardan (7)El ángulo para la segunda rotación β R31(abducion - adducion) β = sin −1 ( R31 ) = sin −1 (TR 31 )El ángulo para la primera rotación α − R32(flexión - extensión) R32 − TR 32 α = sin −1 = sin −1 cos β cos β Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  104. 104. Euler/Cardan (8)El ángulo para la tercera rotación γ R21(rotación interna – externa) − R21 −1 −1 − TR 21 γ = sin = sin cos β cos β Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  105. 105. Método Dinámica Inversa 2D (1)La dinámica inversa en la rama especializada de la mecánica que unelas áreas de la cinemática y la cinética. Este es el proceso por el cuallas fuerzas y los momentos son indirectamente determinados a partirde la cinemática y las propiedades inerciales de los cuerposmoviéndose.La dinámica inversa, aunque es incapaz de cuantificar las fuerzas enestructuras anatómicas especificas, es capaz de medir los efectosnetos de todas las fuerzas y momentos internos actuando a través devarias articulaciones. De esta forma un investigador puede inferir quelas fuerzas y momentos totales son necesarios para crear elmovimiento y cuantificar los trabajos internos y externos hechos encada articulación. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  106. 106. Método Dinámica Inversa 2D (2)Debido a la complejidad del complejode movimiento humano hay querealizar algunas simplificaciones:- División Segmental.- Manejo de Fuerzas Netas.- Cuerpo complejos como cuerposrígidos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  107. 107. Método Dinámica Inversa 2D (3) Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  108. 108. Método Dinámica Inversa 2D (4) Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  109. 109. Método Dinámica Inversa 2D (5) Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  110. 110. Método Dinámica Inversa 3D (1)Se conoce: MA FA• Localización del centro articular deltobillo. A• La localización del centro de presión. r1• El vector de la fuerza de reacción. m foot g• El vector momento de la fuerza de r2 Zreacción.• La localización del CG del pie.• Vector de aceleración Lineal del pie. Fg Tg X• Vector de velocidad y aceleración Yangular del pie.• Vector de velocidad angular deltobillo. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  111. 111. Metodo Dinamica Inversa 3D (2) MAFuerza articular FA∑ F = ma AFg + FA − m foot k = m foot a foot r1FA = m foot a foot − Fg + m foot k m foot g r2 ZMomento Articular M 1 = r1 × FA Fg M 2 = r 2 ×Fg Tg X YI xxα x + ( I zz − I yy )ω yωzI yyα y + ( I xx − I zz )ωzωx Ecuaciones de Euler MII zzα z + ( I yy − I xx )ωxω yM A = M1 + M 2 + M I Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  112. 112. Método Dinámica Inversa 3D (3) MA FA A r1Potencia Articular m foot g r2 ZWA = M A • ω A Fg Tg X Y Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  113. 113. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  114. 114. Ventajas y Desventajas de los métodos (1)Dinámica Directa:• Esta requiere de estimados de la activación muscular. Los métodosEMG han sido usados para este fin, sin embargo la alta variabilidad enla señales EMG han hecho esto difícil, especialmente durantecondiciones dinámicas.• La transformación de la activación muscular en fuerza muscular esdifícil, ya que el fenómeno no esta aun comprendido del todo.• Limitación es determinar los brazos de momentomusculoesqueleticos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  115. 115. Ventajas y Desventajas de los métodos (2)Dinámica Inversa:• Con el propósito de estimar los momentos articulares correctamente,necesitan ser conocidos los valores de inercia de cada segmentocorporal.• La fuerza de reacción articular resultante y los momentos son valoresnetos.• Limitación es determinar los brazos de momentomusculoesqueleticos.• Es imposible determinar fuerzas musculares. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  116. 116. Ventajas y Desventajas de los métodos (3) ¿Cuál método debe ser usado?Esto depende de la pregunta que será respondida.• El interés son las fuerzas musculares.• El interés es la cinemática segmental. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  117. 117. Análisis, Simulación y Modelación • Aproximaciones generales. • Métodos de modelación. – Dinámica Directa. – Dinámica Inversa • Ventajas y desventajas de los métodos de modelación. • Modelación de tejidos blandos.
  118. 118. MODELACIÓN DE TEJIDOS BLANDOSEn general los modelos de los tejidos blandos pretendensimular las deformaciones viscoelásticas de los tejidos de unaforma precisa y realista. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  119. 119. Utilidad de estos modelosEn el análisis del movimiento la modelación de los tejidosblandos sirve para considerar los pequeños cambios en losparámetros inerciales del segmento producto de la deformaciónde dicho segmento. Además para la estimación del movimientode los marcadores relativo al hueso subyacente. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  120. 120. Porciones deformables¿Qué porciones del segmento corporalpueden ser modeladas como deformables? • Músculos. • Tejido graso. • Tendones. • Piel. • Otros órganos y tejidos Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  121. 121. Familias de los modelos deformablesLos modelos usados para la descripción de los objetosdeformables, pueden ser clasificados en varias familias, deacuerdo a los criterios que reflejan las suposiciones físicas, queson hechas en su formulación matemática:• Constitución del modelo.• Representación espacial.• Ecuación Característica. (Viscosos o inerciales).• Ley Constitutiva.• Cantidad de deformación. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  122. 122. Ecuación característica (1)Estos modelos normalmente requieren de un conjunto deecuaciones matemáticas que deben ser capaces de describir elcomportamiento de los tejidos, los cuales normalmentepresentan características de no-linealidad, tales como no-homogeneidad, anisotropía, entre otras. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  123. 123. Ecuación Característica (2)Los modelos basados en principios físicos, generalmentebuscan una solución a la ecuación dinámica de los objetosdeformables: ∂2 x ∂x → M 2 + C + K x = F ext ∂t ∂t M Matriz de masas del objeto C Matriz de los valores de viscosidad K Matriz de Elasticidad → x El vector de coordenadas → F ext El vector de fuerzas externas Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  124. 124. Modelos Deformables•Modelos de Partículas.•Modelos Continuos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  125. 125. Modelos de Partículas (Mass - Spring)Representa una objeto deformable por medio de una mallatridimensional M, de n nodos N i (i = 1,..., n ) unidos porconexiones Lij ; i , j , ∈ (1,..., n) . Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  126. 126. Modelos de Partículas (Mass - Spring)Las propiedades mecánicas (viscoelásticas) de los objetos son descritas pordatos almacenados en los nodos y las conexiones de M . Una masa mi y uncoeficiente de viscosidad ci están asociados con cada nodo N i , y una rigidezk ij esta asociada con cada conexión. → → F ij = − k ij ( ∆ ij ) u ij ∆ ij = lij − rlij →∆ ij es la longitud actual de la conexión menos su longitud en equilibrio, y u ij esel vector unitario apuntando desde N i hacia N j . La rigidez kij puede serconstante o función de ∆ ij . Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  127. 127. Modelos de Partículas (Mass - Spring)En cualquier tiempo t , el movimiento y la deformación de M es descrita por unsistema de n ecuaciones diferenciales, cada una expresando el movimiento deun nodo N i : → → → → → → ext mi a i + c i v i + ∑F σ j∈ ( i ) ij ( x i , x j ) = mi g + F i → x i es el vector coordenado de ni → → v i y a i son los vectores de velocidad y aceleración mi g es la fuerza gravitacional σ (i ) denota el conjunto de índices de los nodos adyacentes a N i en M → F exti es la fuerza total externa aplicada a N i Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  128. 128. Modelos ContinuosLa idea básica de todos estos algoritmos es dividir el objeto que semodelará (o simplemente sus limites en el caso del método deelementos límites) en varios subdominios espaciales continuos, cuyadescripción puede ser completamente caracterizada a través de unconjunto limitado de puntos de control, a los cuales se les llamanodos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  129. 129. Modelos Continuos• Métodos de Elementos Límites.• Esferas Finitas.• Elementos Finitos.• Elementos largos Finitos. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  130. 130. Modelos ContinuosAmbos métodos modelan los objetos como cuerpos que poseen unasuperficie elástica, y en su interior un liquido incompresible. La únicadiferencia es que el método de elementos largos divide el objeto encajas largas y el modelo de conservación del volumen lo modelacomo un todo. Elementos Largos Elementos limites Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  131. 131. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CESbmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  132. 132. TEXTOS DE CONSULTA (1)• Anderson, F., Arnold, A., Pandy, M., Goldberg, S. y Delp, Scott.(2005) Simulation of Walking. Capitulo 12, Libro BiomechanicsSimulation.• Kutz, M. (2003) Standard Handbook of biomedical engineeringand desing. Chapter 5: Biomechanics of human movement.Editorial McGraw Hill.• Cappozzo, A., Della Croce, U., Leardini, A. y Chiari, L. (2005)Human movement analysis using stereophotogrammetry Part 1:Theoretical Background. Elsevier, Gait and Posture 21, 186-196. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  133. 133. TEXTOS DE CONSULTA (2)•Frisoli, A., Borelli, L.F., Stasi, C., Bellini, M., Bianchi, C.,Ruffaldi, E., Di Pietro, G y Bergamasco, M. (2004) Simulation ofreal-time deformable soft tissues for computer assited surgery.International Journal of Medical Robotics & Computer AssistedSurgery, 2004; 000(000), pp. 1-7.• Delingette, H. (1998). Toward Realistic Soft Tissue Modeling inMedical Simulation. In IEEE: Special Issue on Surgery, 512-523.• Bro-Nielsen, M. (1998). Finite element modeling in surgerysimulation. Proceedings IEEE, 86(3), 490–502. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  134. 134. Equipos y principios para el análisis del movimiento. • Conceptos Generales. • Análisis visual. • Instrumentación de los parámetros generales. • Equipos de análisis cinemático.
  135. 135. Equipos y principios para el análisis del movimiento. • Conceptos Generales. • Análisis visual. • Instrumentación de los parámetros generales. • Equipos de análisis cinemático.
  136. 136. CONCEPTOS GENERALESRequerimientos de un sistema de análisis de movimiento:• No invasivo.• Tener validez clínica.• Fiable.• Repetible• Posibilidad directa de presentación de datos en tiempo real.• Precio asequible. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  137. 137. CONCEPTOS GENERALESEl estudio de la marcha de un sujeto consiste, básicamente, en laobtención de características de esta y en su comparación con lasconsideradas con marcha normal.Para cualquier otra tarea motora aplicaría este mismo concepto. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  138. 138. Equipos y principios para el análisis del movimiento. • Conceptos Generales. • Análisis visual. • Instrumentación de los parámetros generales. • Equipos de análisis cinemático.
  139. 139. ANALISIS VISUAL (1)La aproximación mas sencilla consiste en la observación de lasalteraciones mas notorias de la forma de caminar. Esta observacióndebe ser un proceso minucioso y sistemático.Este proceso se realiza en dos etapas:• Observación global del movimiento.• Observación de una secuencia anatómica en particular. (Pies anivel proximal). Requiere de un alto nivel de entrenamiento. (mecanismos de compensación). Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  140. 140. ANALISIS VISUAL (2) Apoyo • Contracturas. • Espasticidad. Alteraciones del • Debilidad muscular. movimiento •Trastornos sensitivos. OscilaciónAnálisis Visual Mecanismos de Compensación Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  141. 141. Técnicas de apoyoEl análisis visual puede apoyarseen algunas técnicas sencillas:• El pasillo de espejos.• Cámara de video.• Goniómetro perspectivo.Metodología de análisis de lamarcha mediante video. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  142. 142. Equipos y principios para el análisis del movimiento. • Conceptos Generales. • Análisis visual. • Instrumentación de los parámetros generales. • Equipos de análisis cinemático.
  143. 143. INSTRUMENTACIÓN DE LOS PARÁMETROS GENERALES (1)Parámetros generales de la marcha:• Velocidad de marcha.• Longitud de paso y de zancada.• Tiempo de paso.• Anchura de paso.• Frecuencia de paso. 2 lz f p fp = v= tz 120 Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  144. 144. INSTRUMENTACIÓN DE LOS PARÁMETROS GENERALES (2)Los diferentes equipos existentes son:• El cronometro y la cinta métrica.• Cronometro con celdas fotoeléctricas.• Equipos de video con marcas conocidas.• Interruptores plantares. (Cable, telemetría o memoria local).• Pasillo instrumentado. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  145. 145. Equipos y principios para el análisis del movimiento. • Conceptos Generales. • Análisis visual. • Instrumentación de los parámetros generales. • Equipos de análisis cinemático.
  146. 146. ANALISIS CINEMATICOSu objetivo es medir la trayectoria, velocidad o aceleración de lossegmentos corporales. Entre los diferentes tipos de dispositivos sepueden encontrar: Electrogoniómetros Rastreo por ultrasonido Rastreo Cinemática Electromagnético Acelerometría Videogrametría Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
  147. 147. Electrogoniómetros (1)Estos son dispositivos que convierten un ángulo de giro en unadeterminada salida de voltaje. Dicho voltaje será lineal al ángulo degiro provocado.Entre las ventajas de los electrogoniómetros están su costo que noes muy elevado, su simplicidad de uso y la posibilidad de obtener losresultados en tiempo real, por otra parte este dispositivo puedeentorpecer el movimiento del paciente generando medidasanormales. Christian Andrés Díaz León, IBM Laboratorio de Biomecánica EIA-CES bmchdia@eia.edu.co- cdiazleo@eafit.edu.co
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