estudio de biomecanica
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ANALISIS BIOMECNICO DEL ATLETISMO (APLICANDO EL SOFTWARE TRACKLAB Y SMART ANALYZER)
PRESENTADO A:
ANDREA TORRES RUIZ
POR:
MARIO FERNANDO LUNA JHON ALEXANDER ESCOBAR
LUISA MARCELA PUENTES GUILLERMO ANDRES MOLINA
UNIVERSIDAD MANUELA BELTRN INGENIERIA BIOMDICA
BIOMECNICA Y MECANISMOS BOGOTA D.C.
2010
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INTRODUCCION
En el laboratorio de Biomed se utilizan cmaras especializadas que captan el
movimiento por medio de esferas refractivas capturados por una cmara infrarroja
segn la ubicacin de los sensores que permiten visualizar dicho movimiento.
Se utiliza un software de 3Dmax donde se realiza el debido procesamiento de la
seal analizando cada uno de los segmentos estudiados en el examen del
movimiento. Durante la practica de laboratorio y la captura realizada se tiene en
cuenta el movimiento que se quiera realizar en este caso se realiza una captura de
atletismo donde se observa el desplazamiento, los ngulos de flexin y extensin,
y algunos anlisis dimensiones de lo sujeto.
El atletismo es el deporte por excelencia, en el que estn relacionados todos los
msculos del cuerpo y donde se relacionan fuerza, velocidad, aceleracin y
movimientos en general de rotacin, abduccin y aduccin. Durante el estudio de
este deporte se tiene como base fundamental un software que se utiliza para
estudiar los movimientos mencionados anteriormente para observar de manera
apropiada la forma con la que se realizan estos movimientos los ngulos que se
generan el momento de ejecutar el deporte las trayectoria que se realiza, la
velocidad, y en general todos los movimientos que realiza el cuerpo.
-
MARCO TERICO
La biomecnica digital es una disciplina cientfica que tiene por objeto el estudio
de las estructuras de carcter mecnico que existen en los seres vivos,
fundamentalmente del cuerpo humano. Esta rea del conocimiento se apoya en
diversas ciencias biomdicas, utilizando los conocimientos de la mecnica, la
ingeniera, la anatoma, la fisiologa y otras disciplinas, para estudiar el
comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las
diversas condiciones a las que puede verse sometido. En el procesamiento de
seales se utiliza un software especializado para obtener las imgenes en 3D.
Con esto se observa el barrido del movimiento y las posibles fallas en el estudio
que se esta realizando del movimiento de marcha humana en los diferentes
deportes que aplican esta tcnica o estudio para observar y analizar los posibles
problemas que pueden generarse por diversas condiciones que se realizan en la
tcnica.
La animacin digital tambin hace parte de los resultados del movimiento.
El atletismo es un deporte que se practica desde la poca antigua cuando se
realizaban carreras en los tiempos roamos y fue institucionalizado con los juegos
olmpicos.
El atletismo un deporte que integra un conjunto de disciplinas agrupadas
en carreras, saltos, lanzamientos, pruebas combinadas y marcha. Es el arte de
superar el rendimiento de los adversarios en velocidad o en resistencia, en
distancia o en altura.
El estudio de ste deporte se hace importante en el momento de querer analizar
los ngulos de flexin y extensin que se producen as como la rotacin de los
miembros superiores e inferiores, los movimientos de abduccin y aduccin que
son trminos anatmicos que indican que un extremidad se aleja de la lnea
imaginaria, que indica que un segmento corporal se acerca a la lnea media
imaginaria, respectivamente.
El atletismo es un deporte de competicin (entre individuos o equipos) que abarca
un gran nmero de pruebas que pueden tener lugar en pista cubierta o al aire
libre. Las principales disciplinas del atletismo pueden encuadrarse en las
siguientes categoras: carreras, marcha, lanzamientos y saltos. Las carreras, que
constituyen la mayor parte de las pruebas atlticas, varan desde los 50 m lisos
(que tiene lugar en pista cubierta) hasta la carrera de maratn, que cubre 42,195
-
kilmetros. En Estados Unidos y Gran Bretaa las distancias se expresaban en
millas, pero, desde 1976, para rcords oficiales, slo se reconocen distancias
mtricas (excepto para la carrera de la milla). En Europa y en los Juegos
Olmpicos, las distancias se han expresado siempre en metros. En este artculo se
usa el sistema mtrico para expresar las distancias.
Las reuniones de atletismo al aire libre se celebran generalmente en un estadio en
cuyo espacio central se encuentra una pista, cuyo piso es de ceniza, arcilla o
material sinttico. La longitud habitual de la pista es de 400 m, tiene forma
ovalada, con dos rectas y dos curvas. La mayora de los lanzamientos y saltos
(denominadas pruebas de campo) tienen lugar en la zona comprendida en el
interior del valo. Hay disciplinas especiales, como el decatln (exclusivamente
masculina), que consiste en cinco pruebas de pista y cinco de campo, y el
heptaln (slo femenina), que consta de cuatro pruebas de campo y tres carreras.
Carreras de velocidad
Las carreras ms cortas son las denominadas de velocidad. En pista cubierta se
corren sobre distancias de 50 y 60 metros. Al aire libre, sobre 100, 200 y
400 metros. En este tipo de pruebas, el atleta se agacha en la lnea de salida y,
tras ser dado el pistoletazo de inicio por un juez de salida, se lanza a la pista y
corre a la mxima velocidad posible hacia la lnea de meta, siendo fundamental
una salida rpida. Los corredores alcanzan la traccin inicial situando los pies
contra unos bloques especiales de metal o plstico, llamados tacos de salida o
estribos, diseados especialmente para sujetar al corredor y que estn colocados
justo detrs de la lnea de salida. Las caractersticas principales de un estilo
eficiente para carreras de velocidad comprenden una buena elevacin de rodillas,
movimientos libres de los brazos y un ngulo de penetracin del cuerpo de unos
25 grados.
Los corredores pueden usar diversas estrategias durante las carreras. En una
carrera de 400 m, por ejemplo, el corredor puede correr a la velocidad mxima
durante los primeros 200 m, relajarse en alguna medida durante los siguientes
150 m, para finalizar de nuevo con otro golpe de velocidad punta en los 50 m
finales. Otros corredores prefieren correr 200 o 300 m a la mxima velocidad y
luego intentar resistir el resto de la carrera. Cuando el corredor aminora la marcha,
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lo hace para conservar energa, que utilizar en el momento en que efecte de
nuevo un esfuerzo mximo.
Laboratorio Biomech
Descripcin general
6 Cmaras infrarrojas opto elctricas que detectan la trayectoria de los
marcadores.
Cmaras de video que captan el movimiento.
Dos placas transductores de fuerza.
Centro de control BTS que gestiona el sistema, analiza y elabora datos.
La unidad de proceso BTS que integra y sincroniza todas las seales
emitidas pos los marcadores.
Consultorio mdico: Donde se analiza al paciente, se toman los datos.
En general se crea la cedula del paciente al que se le va a realizar el
estudio correspondiente.
rea de adquisicin: En esta rea es donde se realiza el proceso de
captura del movimiento.
Centro de control: Donde se realiza por medio de un software 3D
captura del movimiento y donde se reconstruye el gesto que se realiz.
Software
En el laboratorio de Biomech se utilizan cmaras especializadas que captan el
movimiento por medio de esferas refractivas capturados por una cmara infrarroja
segn la ubicacin de los sensores que permiten visualizar dicho movimiento.
Se utiliza un software de 3Dmax donde se realiza el debido procesamiento de la
seal analizando cada uno de los segmentos estudiados en el examen del
movimiento. Durante la prctica de laboratorio y la captura realizada se tiene en
cuenta el movimiento que se quiera realizar en este caso se realiza una captura de
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atletismo donde se observa el desplazamiento, los ngulos de flexin y extensin,
y algunos anlisis dimensiones de lo sujeto.
Para realizar esta prctica se utilizan 3 software que permiten hacer el analices
correspondiente desde la captura del movimiento hasta el procesamiento de los
datos que se registran del paciente al que se le est realizando el estudio.
El software Biomech, que es el encargado de la digitalizacin de la informacin del
movimiento de los marcadores en el espacio y en el tiempo, el software Tracklab,
permite visualizar la imagen en el espacio, las curvas de posicin en x, y y z, la
aceleracin y la velocidad de cada uno de los marcadores ubicados en el paciente.
Tambin permite crear un archivo para visualizar el modelo biomecnico. El
software SmartAnalyzer, que realiza los clculos espaciales de los puntos de
referencia sobre el modelo biomecnico, visualiza el resultado de la cintica y
cinemtica del movimiento en un espacio 3D.
Marcadores:
Para el estudio de esta disciplina se le colocaron al paciente distintos marcadores
en diferentes partes del cuerpo.
METODOLOGA
El proceso del anlisis biomecnico del atletismo tiene una serie de pasos a seguir
para de esa forma obtener excelentes resultados para la finalidad que se quiere.
Una vez tomadas las capturas, tanto en video como para los marcadores, se
realiz resumidamente lo explicado a continuacin:
- En el tracklab visualizamos la captura realizada con el biomech, generamos un
modelo biomecnico 2D, en este modelo observamos los diferentes marcadores
de la captura y los creamos, luego los unimos formando la figura de la persona,
luego de realizado ello vamos a la captura y en cada punto del marcador le damos
el mismo nombre que le pusimos al punto en el modelo. Tomamos las diferentes
grficas de posicin, velocidad, aceleracin en x, y, z. Guardamos todo en un
archivo .RIC.
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- Luego de haber trabajado en el tracklab pasamos al smart analyzer. En este
visualizamos el .RIC y creamos un protocolo en donde visualizaremos el modelo
de manera 3D, con las diferentes herramientas interpolamos, filtramos, y sacamos
los ngulos, vectores y puntos de referencia. Finalmente guardamos todo tambin.
RESULTADOS Y ANALISIS
Software Tracklab
Fueron cuatro (4) las muestras o capturas que analizamos, inicialmente como ya
habamos mencionado anteriormente comenzamos con el software tracklabe:
AteltmayerI5 (.dbt)
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Atlesalidabaja (.dbt)
Atletismo (.dbt)
-
Atletismo1 (.dbt)
Software Smart Analyzer
Dentro del anlisis de los resultados tomamos los marcadores mas importantes en
este caso analizamos ms resumida y especficamente:
Codo
Hombro
Sacro
Trocante
Rodilla
Malolo
Pie
Generalmente con este software podemos analizar los diferentes movimientos
cinticos y cinemticos del gesto deportivo donde podemos encontrar:
X: Movimientos y distancias.
Y: Movimientos ascendentes y descendentes.
-
Z: Movimientos laterales.
Aqu(en la figura) se puede observar la grafica de los ngulos en le plano sagital
del hombro derecho, codo derecho y mueca derecha. En la cual se observa que
el Angulo de flexin es de 96 y el de extensin es de 75 de manera aproximada.
Aqu (en la figura) se puede observar la grafica de los ngulos en le plano sagital
del hombro izquierdo, codo izquierdo y mueca izquierdo. En la cual se observa
una curva ascendente por lo que no se puede ver muy claro los ngulos de flexin
y extensin de este segmento.
-
Aqu (en la figura) se observa los ngulos de flexin y extensin del trocante,
rodilla y maleolo. el ngulo de flexin es de 25 y el de extensin es de 10.
Analizando esta grafica observamos que los diferentes movimientos y la distancia
recorrida por el trocante y el maleolo es de 0.6 M en un tiempo de 1.7 seg para el
eje x, en el eje y se puede observar que el deportista tiene un movimiento
ascendente desde el tiempo1.1 seg hasta 1.4 seg, posteriormente el movimiento
es descendente hasta el tiempo 1.7sg. En el eje z se observan los movimientos
laterales del tracante y el maleolo.
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Aqu (en la figura) se observan los movimientos de abduccin y aduccin del
trocnter y el malolo. En el plano transverso se puede observar que el ngulo de
aduccin 22 y el de abduccin es de 46 aproximadamente.
Aqu (en la figura) podemos analizar la rotacin del trocante y el maleolo donde el
ngulo de rotacin es de 25(mximo) y 13 (mnimo).
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X: Observamos en esta grafica que el malolo y el pie derecho mantienen una
posicin constante hasta el tiempo 1.1seg. Luego se produce un asenso de 0.1m
hasta el tiempo 1.4seg posterior a eso el malolo y el pie realizan un descenso
hasta el tiempo 1.6seg.
Y: Aqu el deportista se mantiene sin movimiento constante hasta llegar a 1seg
adems la persona realiza un movimiento descendente desde 1.1seg hasta
1.3seg, despues se genera un reposo en el tiempo1.3seg hasta 1.5seg.
Z: Aqu se observan movimientos laterales inconstantes durante el tiempo 0.9seg
hasta 1.6seg.
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X: Observamos en esta grafica que el malolo y el pie izquierdo mantienen una
posicin constante hasta el tiempo 1.1sg. Luego se produce un asenso de 0.1m
hasta el tiempo 1.4sg posterior a eso el malolo y el pie realizan un descenso
hasta el tiempo 1.6sg.
Y: Aqu el deportista se mantiene sin movimiento constante hasta llegar a 1 seg
adems la persona realiza un movimiento ascendente desde 1.2seg hasta 1.5 seg,
luego se observa un movimiento descendente desde el tiempo 1.5 seg hasta 1.7
seg y se observa un reposo.
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Z: Aqu se observan movimientos laterales inconstantes durante el tiempo 1.1seg
hasta 1.8seg.
Observamos en esta grafica que el ngulo de rotacin mximo y mnimo del
maleolo derecho y el pie derecho siendo ellos respectivamente: 17 y 1.
Observmos aqu que el angulo de rotacion mximo y mnimo del maleolo izquierdo
y el pie izquierdo siendo ellos respectivamente: 20 y 0.
-
Aqu (en la figura) se observan los movimientos y ngulos de abduccin y
aduccin del codo y hombro derecho respectivamente: 25 y 52
Observamos aqui los movimientos y ngulos de abduccin y aduccin del codo y
hombro izquierdo respectivamente: 25 y 45.
Como lo mostramos anteriormente, la primera captura que analizamos fue el
ateltmayerl5, a continuacin visualizaremos inicialmente la posicin, velocidad,
aceleracin para cada punto del marcador que se le coloc al atleta, luego de ello
mostraremos una comparacin en cuanto a la posicin, velocidad, aceleracin de
las extremidades laterales izquierdos, con las extremidades laterales derechos.
-
1- Ateltmayerl5
Cabeza
Cuello
-
Hombro derecho
Ante brazo derecho
-
Brazo derecho
Hombro izquierdo
-
Ante brazo izquierdo
Brazo izquierdo
-
Sacro
Cresta iliaca derecha
-
Cresta iliaca izquierda
Rodilla derecha
-
Cndilo derecho
Rodilla izquierda
-
Cndilo izquierdo
Tobillo izquierdo
-
Pie izquierdo
Tobillo derecho
-
Talon derecho
Pie derecho
-
Talon izquierdo
Mano derecha
-
Mano izquierda
Ahora compararemos las extremidades laterales izquierdas con las extremidades
laterales derechas en cuanto a la posicin, velocidad, aceleracin.
Mano derecha-mano izquierda
-
Talon derecho-talon izquierdo
Pie izquierdo-pie derecho
-
Tobillo derecho-tobillo izquierdo
Cndilo derecho-condilo izquierdo
-
Rodilla derecha-rodilla izquierda
Cresta iliaca derecha-cresta iliaca izquierda
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Brazo derecho-brazo izquierdo
Ante brazo derecho-ante brazo izquierdo
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Hombro derecho-hombro izquierdo
2- Atlesalidabaja
Cuello
-
Hombro derecho
Codo derecho
-
Mano derecha
Hombro izquierdo
-
Codo izquierdo
Mano izquierda
-
Sacro
Cresta iliaca derecha
Cresta iliaca izquierda
-
Trocante derecha
Trocante izquierda
Muslo izquierdo
-
Muslo derecho
Cndilo derecho
-
Rodilla derecha
Cndilo izquierdo
-
Rodilla izquierda
Tobillo derecho
Talon derecho
-
Pie derecho
Tobillo izquierdo
-
Talon izquierdo
Pie izquierdo
Ahora compararemos las extremidades laterales izquierdas con las extremidades
laterales derechas.
-
Hombro derecho-hombro izquierdo
Codo derecho-codo izquierdo
Mano derecha-mano izquierda
-
Cresta iliaca derecha-cresta iliaca izquierda
Trocante derecha-trocante izquierda
Muslo derecho-muslo izquierdo
-
Cndilo derecho-condilo izquierdo
Rodilla derecha-rodilla izquierda
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Tobillo derecho-tobillo izquierdo
Talon derecho-talon izquierdo
Pie derecho-pie izquierdo
-
3- Atletismo
Cuello
Hombro derecho
-
Codo derecho
Mano derecha
Hombro izquierdo
-
Cndilo izquierdo
Mano izquierda
-
Sacro
Cresta iliaca izquierda
Trocante izquierda
-
Muslo izquierdo
Rodilla izquierda
-
Talon izquierdo
Pie izquierdo
Cndilo izquierdo
-
Talon izquierdo
Cresta iliaca derecha
-
Trocante derecha
Muslo derecho
Condilo derecho
-
Rodilla derecha
Talon derecho
-
Pie derecho
Ahora haremos la comparacin en posicin, velocidad, aceleracin para las
extremidades laterales derechas, con las extremidades laterales izquierdas.
Hombro derecho-hombro izquierdo
-
Cndilo derecho-condilo izquierdo
Mano derecha-mano izquierda
Cresta iliaca derecha-cresta iliaca izquierda
-
Trocante izquierda-trocante derecha
Muslo izquierdo-muslo derecho
-
Rodilla derecha-rodilla izquierda
Talon izquierdo-talon derecho
Pie izquierdo-pie derecho
-
Cndilo izquierdo-condilo derecho
4- Altletismo1
Cuello
-
Hombro derecho
Codo derecho
Mano derecha
-
Hombro izquierdo
Codo izquierdo
Mano izquierda
-
Sacro
Cresta iliaca izquierda
Trocante izquierda
-
Muslo izquierdo
Rodilla izquierda
Talon izquierdo
-
Pie izquierdo
Cndilo izquierdo
Trocante izquierda
-
Cresta iliaca derecha
Trocante derecha
Muslo derecho
-
Cndilo derecho
Rodilla derecha
Talon derecho
-
Pie derecho
Ahora hacemos la comparacin en cuanto a posicin, velocidad, aceleracin de
las extremidades laterales derechas con las extremidades laterales izquierdas.
Hombro derecho-hombro izquierdo
-
Codo derecho-codo izquierdo
Mano derecha-mano izquierda
Cresta iliaca izquierda-cresta iliaca derecha
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Trocante izquierda-trocante derecha
Muslo izquierdo-muslo derecho
Rodilla izquierda-rodilla derecha
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Talon izquierdo-talon derecho
Pie derecho-pie izquierdo
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Cndilo izquierdo-condilo derecho
Luego de haber tomado las muestras en el tracklab pasamos al Smart analyzer,
en la cual mostraremos los ngulos dados.
1- Ateltmayerl5
Abduccin humero izquierdo
-
Rotacin humero codo izquierdo
Abduccin humero izquierdo-180
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Extremidad inferior derecha
Abduccin rodilla talon izquierdo
-
Rotacin rodilla talon derecho
Abduccin rodilla talon
2- Atlesalidabaja
-
Abduccion hombro rodilla derecha
Rotacin humero codo derecho
-
Extremidad superior derecha
Extremidad superior derecha-180
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Abduccin rodilla talon derecho
Rotacin rodilla talon derecha
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Extremidad media inferior derecha
3- Atletismo
Abduccion hombro codo izquierdo
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Rotacin humero codo izquierdo
Abduccin humero codo izquierdo
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Extremidad superior izquierda
Extremidad inferior media izquierda
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Abduccin tibia talon izquierdo
Rotacin tibia talon izquierdo
-
Abduccin tibia talon izquierdo-180
4- Atletismosalida
Abduccin hombro derecho
-
Abduccin hombro derecho-180
Rotacin hombro codo derecho
-
Extremidad derecha superior
Extremidad derecha superior-180
-
Extremidad izquierda superior
Abduccin rodilla derecha
-
Abduccin rodilla derecha-180
Media extremidad derecha superior
-
Media extremidad izquierda inferior
-
CONCLUSIONES
Gracias al estudio detallado y anlisis del atletismo se puede conocer el
movimiento, desplazamiento, velocidad, aceleracin, ngulo y en general todos
los movimientos de cintica y cinemtica de cualquier gesto deportivo, no solo el
atletismo, es ms no solo gestos deportivos si no tambin permite analizar
cualquier actividad que realice un cuerpo viviente, para ellos se utilizaron 3
software que uno que capturaba el movimiento, Biomech, otro que generaba el
protocolo de los marcadores, Tracklab, y por ultimo un software que permita
realizar el estudio detallado los segmentos corporales mas significativos y
relevantes del gesto deportivo, Smart Analyzer.
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BIBLIOGRAFIA
- Mecnica del Atletismo. Escrito por Geoffrey Dyson. http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=BwUiD_RCKEkC&oi=fnd&pg=PA5&dq=atletismo&ots=oMzfJ8Px2D&sig=iX3NKlaF3CzpJRbJvf7lLkWfNZw#v=onepage&q&f=false
- Laboratorio de Biomecnica Digital BIOMED
- http://www.sobreentrenamiento.com/ShopCE/producto.asp?Idp=442
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