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7. CONCLUSIONES
El objetivo de este proyecto es el análisis de la cinemática y dinámica de la marcha en
niños. Para la toma de medidas se tomaron niños de entre 5 y 8 años sin problemas
ortopédicos. La captura de datos se realizó en el sistema de Vicon Motion System® y se siguió
el modelo Plug in Gait, basado en el protocolo de Newington [10]. Sin embargo el modelo PiG
de Vicon ® puede acarrear errores en la reconstrucción del modelo, insalvables tras la captura
del movimiento. Por ello se trató de utilizar modelos más adecuados y se tomaron el modelo
con KAD, desarrollado por Vicon ® y el modelo PiG modificado [3], desarrollado en el
Departamento de Mecánica de la Universidad de Sevilla.
El modelo con el dispositivo KAD resultó poco adecuado para su utilización en niños. El
tamaño del dispositivo no resultó adecuado para la estatura de los niños y dificultaba la
captura de algunos marcadores por parte de las cámaras. Además resultaba especialmente
molesto tras ser colocado y dificultaba la colaboración del niño. Finalmente se optó por el
modelo PiG modificado, ya que aportaba modelos más fiables que el KAD y resultaba mucho
más cómodo y eficaz para su utilización en menores.
A partir de los datos obtenidos en la captura se presentan la cinemática y dinámica de
la marcha. Por un lado se tienen los ángulos, velocidades y aceleraciones de los segmentos sin
ningún método de optimización, denominado UNO, únicamente bajo la aplicación del método
funcional (apartado 5.3.1). Por otro lado se tienen también ángulos, velocidades y
aceleraciones aplicando el método de optimización global (apartado 5.3.2) junto con el
método funcional. Este procedimiento se denominó GOM. En las Figura 38 y Figura 42 se
presentan los ángulos por ambos procedimientos. Estos ángulos representados para cada
articulación se acompañan igualmente de sus correspondientes desviaciones típicas.
Los resultados obtenidos en ángulos durante la marcha resulta similares a los
observados en la bibliografía, Figura 39. Para los ángulos de flexión de la cadera se observan
ángulos esperados y coincidentes con los observados en adultos en [2]. Sin embargo para la
flexión de rodilla se llegan a los 70º y para el tobillo se tienen hasta 20º, siendo ambos
mayores a los de los adultos. No obstante, estos ángulos resultan aceptables en niños de estas
edades al ser las articulaciones aun flexibles [22].
En las aducciones y rotaciones internas se obtienen valores de las medias aceptables,
aunque las variaciones indicadas por las desviaciones típicas resultan preocupantes. En [22] se
indica que variaciones de entre +10º y -20º en las rotaciones internas de las rodillas por
ejemplo resultan aceptables para niños, reduciéndose estos niveles con el crecimiento hasta
los diez años y estabilizarse en los valores de adultos. En nuestro proyecto se obtienen
variaciones de entre ±20º, siendo un poco mayores a las ya mencionadas. Sin embargo estas
diferencias pueden verse influidas por los problemas experimentados en las capturas y las
diferencias existentes entre los sujetos. Algunos niños sufría un poco de sobrepeso, lo que
provocaba errores en las medidas, y otros presentaban recurvatum en las rodillas, lo que
puede afectar a las desviaciones de los ángulos.
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Comparando los datos obtenidos por UNO y por GOM, Figura 45, se observa cómo los
valores son similares en las flexiones de las articulaciones y se diferencian en aducciones y
rotaciones internas. El método de optimización permite afinar la medida, de forma que los
posibles errores durante el cálculo del modelo se minimicen, aunque sigan existiendo los
errores introducidos por el modelo utilizado o aquellos asociados a los sujetos.
En general se obtienen resultados aceptables en la cinemática para niños de entre 5 y
8 años, obteniéndose comportamiento cíclico durante la marcha. Las variaciones respecto a
adultos se deben a las diferencias aún existentes en las articulaciones y a los cambios
morfológicos que aún sufren durante el crecimiento.
En la cinética se obtienen los mayores valores de fuerzas en los ejes verticales de las
articulaciones, Figura 49 y Figura 50, ya que soportan el peso de cuerpo. Además se observan
las mayores variaciones por la desviación típica en el eje de flexión, que se corresponde con las
variaciones observadas en las aducciones de los ángulos.
Se resolvió el problema dinámico inverso por dos métodos: por equilibrio de fuerzas,
considerando las articulaciones como contactos puntuales sin restricciones cinemáticas, y por
multiplicadores de Lagrange, añadiendo las restricciones cinemáticas al considerar las
articulaciones como pares esféricos. En los momentos, Figura 50 y Figura 53, se obtienen las
mayores variaciones en aducciones y rotaciones internas, tal como ocurría en los ángulos.
Comparando fuerzas y momentos en las Figura 54 y Figura 55, se observa como por
ambas resoluciones se obtienen resultados similares. En las fuerzas son significativas las
diferencias en el eje anterior, que se corresponde con la aducción de los ángulos. En
momentos las diferencias entre equilibrio de fuerzas y multiplicadores de Lagrange resultan
visibles en los tres movimientos, flexión, aducción y rotación interna, siendo más significativo
en los dos últimos.
Las fuerzas externas resultan predominantes frente a las fuerzas internas, de ahí que
en aquellos ejes donde las fuerzas externas son menores, el efecto de las fuerzas inerciales
afecte más al resultado final. Este efecto se observa en el eje anterior en las fuerzas, Figura 54,
mientras que en momentos, se observa como los momentos inerciales afectan más al
resultado final en aducciones y rotaciones, Figura 55.
Las diferencias entre las fuerzas inerciales por ambas resoluciones, se deben a las
diferencias ya existentes entre los ángulos. La resolución mediante ecuaciones de equilibrio se
basa en el problema cinemático inconsistente sin optimización (UNO), mientras que la
resolución por multiplicadores de Lagrange se basa en el problema cinemático consistente con
optimización (GOM).
Podemos concluir que las diferencias en la cinemática no son determinantes en la
cinética. En la comparativa de los momentos no se aprecian diferencias tan importantes en
comparación con sus magnitudes finales, mientras que en ángulos las variaciones si son más
significativas.
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En este proyecto se modelan las articulaciones en la resolución por multiplicadores de
Lagrange como pares esféricos. Sin embargo, posibles mejoras al modelo PiGmod podrían
incluir modelos de las articulaciones más próximos a la realidad, especialmente en la rodilla y
el tobillo.
Por otro lado, las dificultades en la medida invitan a incluir modificaciones en el
protocolo experimental para evitar errores en la captura, especialmente en el estudio de niños
con el dispositivo KAD.
Resulta especialmente importante a la hora de trabajar con niños la agilidad del
proceso y el tiempo de ejecución. La utilización del menor número de marcadores es vital para
no entorpecer la marcha normal y distraer a los niños. Igualmente la simplicidad del ensayo
resulta fundamental, ya que algunos niños presentaron dificultades a la hora de realizar
movimientos circulares con la pierna para el método funcional (apartado 4.5).
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