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Biomecánica: Herramientas para el análisis de Movimiento

Klgo. Rodrigo Guzmán Venegas.Lic. Kinesiología. Ms© Biofísica Medica Facultad de Ciencias de UCH.

Lab. Biomecánica UST Santiago.Lab. Biomecánica CAR.

Centro de Estudios del Movimiento Humano. CEMH. U. Mayor

¿Porqué y para que estudiar el movimiento Humano?

• Determinar los factores que limitan y potencia nuestra capacidad de movernos.

Adquisición de DatosVariables Transductor

Movimiento Humano

Cinemática

Cinética

Electrofisiología

Cinematografía

Optoeléctricos

Platf. Fuerza

Amplificador EMG

Análisis de Datos

Convertidor

A/D

Electrogoniómetro

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Tarjeta A/D

Características:• N° de Canales.• bit.• Frecuencia de Muestreo (sampling).

Conversión Análogo Digital

• Digital Sampling

SAMPLING

Frecuencia de Nyquist

+ -

Electromiografía Kinesiológica

Klgo. Rodrigo Guzmán VenegasLic. Kinesiología UCM

MSc© Biofísica Medica UCH

Contracción muscular

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PAUMElectromiografía:

“Tecnica mediante la cual se captura la actividad miolectrica de un musculo”

Electromiograma:

“Suma espacial, temporal y lineal de los PAUM, Durante una contracción Muscular”

Tipos de Electrodos

D. Gordon E. Robertson, PhD, FCSB

Tipos de Electrodos

Superficie

FineWire

• Material.

• Impedancia.

• Forma

• Distancia.

Señal EMGSilencio eléctrico

-2

-1

0

1

mV

3029282726252423222120191817161514131211109876543210

seg

2

1

0

-1

6040200seg

Señal EMG de tipo No estacionaria

Señal EMG de tipo estacionaria

CONTRACCI

ONES

-2

-1

0

1

mV

12.0011.9011.8011.7011.6011.5011.4011.3011.2011.1011.0010.9010.8010.7010.6010.5010.4010.3010.2010.10

seg

Factores que determinas la Amplitud de la EMG

• N° de UM Activas.

• Ritmo de descarga de las UM (sincronía).

• Tipo de Fibra.

• Diámetro de la fibra.

• Localización del electrodo.

• Tejido subcutáneo.

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Retardo electromecánico Otras Aplicaciones…

Ejemplo de Índice de Fatiga Isométrico (FFT)Frecuencia mediana inicial

%M

Fi

Rehabilitación

EMGs Bipolar

5

EMG HD

Estudio de la Cinemática

Planar 2D Espacial 3D

Electrogoniometría

Análisis de video 2D Análisis de video 3D

Sistemas Optoeléctricos

Unidad Biomecánica Lab. Fisiología CAR. 2002

Análogo- Métrico

Digital - Píxel

∆t

Plano de Movimiento

620p

480p

6

Framet = 0.03s t = 0.06s t = 0.09s t = 0.12s

t = ns

Lab. Biomecánica UST. 2005

seng

VS i

x *cos2 2

nr

1nr

1nr

z

x

y

nx

ny

nz

nnnn zkyjxir ˆˆˆ

X

Z

Y

Espacio Calibración 3D

Cámara 1Cámara 2

Cámara 3

Cámara 4

Cámara 5Cámara 6

Setup: Multi cámaras

7

Sistema de Referencia Local

Información

• Fuerza de atracción gravitacional.

• Fuerza de Reacción del Piso.

• Fricción.

• Resistencia de un fluido.

• Fuerza inercial.

• Fuerza muscular.

• Fuerza Elástica.

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Fuerzas InternasFuerzas Internas

Fuerzas Fuerzas ExternasExternas

Plataformas de fuerza

Load Cell

Dinámica Inversa

Datos CinemáticosDatos Cinemáticos

Datos CinéticosDatos Cinéticos

Datos Datos AntropométricosAntropométricos

Fuerzas de Reacción Fuerzas de Reacción ArticularArticular

Momentos Momentos Musculares NetosMusculares Netos

EnergíaEnergía

Winter, D.A. 1990; Zatsiorsky, V.M. 2001.Robertson D.G. 2004

Unidad Biomecánica Lab. Fisiología CAR. 2008

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Simulación Biomecánica Simulación

CEMH, 2008

Marcha Humana

Klgo. Rodrigo Guzmán V.

Msc Biofísica Medica . UCH

Control de la Marcha

Marcha: Evento cíclico

FootFlat

Heeloff

Toe off

Cinemática de la Marcha Humana

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Instrumentación para el estudio de la marcha

Sistemas 3D

Tobillo

Rodilla Cadera

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Cinética de la marcha Humana

• Fuerza de reacción del piso.

Componente vertical FRP

Espasticidad o contractura

Simulación

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Cualidades involucradas

• Control Motor.

• Fuerza (ma)

• Potencia (W/t)

Efectores del Salto

Test de Bosco

Squat Jump

• Fuerza Dinámica máxima.

• Elemento contráctil.

• Posición inicial triple flexión.

• Rodilla 90°.

Countermovement jump

• Fuerza dinámica máxima + elementos elásticos

• Contramovimiento, aumento energía potencial elástica.

• Mayor altura que SJ.

• 15% contribución elementos elásticos.

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Abalakov

• Fuerza Dinámica Máxima + elementos elásticos + momentum inercial de EESS.

• Bipedestación.

• Contra movimiento.

• Coordinación EESS-EEII

Lecturas recomendadas

.- Vaughan C., Davis B., O’Connor J. Dynamics of human gait. 2nd Ed. Kiboho Publishers.1999.

.- Dempster, W.T. “SDECE Requiremnts of the Seated Operador” WADC-TR-55-159, Writght Patterson Air Force Bass, 1955.

.-Robertson G., Caldwel g., Hamill J., Kamen G. Whittlesey S. Research Methods in Biomechanics. Human Kinetics. 2004.

.-Winter DA, Biomechanics and Motor Control of human Movement. 3thed. Wiley and Sons, New Yersey.

.-Hamill J and Knutzen KM, Biomechanical basis of Human Movement. Second Edition.2003 Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore.

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