escuela superior de formación de maestros
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UNIDAD DE FORMACIÓN
: Biomecánica del cuerpo humano y masoterapia
UNIDAD TEMÁTICA : Biomecánica, planos y ejes de movimiento
ESPECIALIDAD : Educación Física y Deportes
DOCENTE : Prof. Cesar Navarro Aguilar
ESFM : "Mariscal Sucre"
FASE : Primera fase 2021
GESTIÓN : 2021
SUCRE - BOLIVIA
DOCUMENTO DE APOYO
Escuela Superior de Formación de
Maestros " Mariscal Sucre"
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Índice Definición de la Mecánica .................................................................................................. 4
Clasificación de la Mecánica. ............................................................................................. 4
Clasificación de la mecánica según Kirchhoff .................................................................... 4
Estado actual ..................................................................................................................... 6
PLANOS DE MOVIMIENTOS ............................................................................................ 8
PLANO ANTEROPOSTERIOR O SAGITAL ...................................................................... 8
El plano sagital o antero-posterior (o AP o PA) secciona el cuerpo de delante hacia atrás,
dividiéndolo en dos mitades simétricas, derecha e izquierda. Por lo general, los
movimientos de flexión y extensión, como las elevaciones del bíceps, las extensiones de
la rodilla y la acción de erguirse se producen en este plano. ............................................. 8
PLANO LATERAL O FRONTAL ........................................................................................ 8
PLANO TRANSVERSAL U HORIZONTAL ........................................................................ 9
Básicos del Cuerpo Humano Movimientos ....................................................................... 10
ANALISIS BIOMECANICO ............................................................................................. 12
PRINCIPIO DE LA COMPLEJIDAD ................................................................................. 12
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO? ......................................................................... 12
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO? ......................................................................... 12
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO? ......................................................................... 12
Una dimensión (1D) –Uni-Dimensionalidad ..................................................................... 14
Dos Dimensiones (2D)- Bi-Dimensionalidad .................................................................... 15
Tres dimensiones (3D), Tri-Dimensionalidad ................................................................... 16
Cuatro dimensiones (4D) Cuatri-Dimensionalidad ........................................................... 17
APLICACIONES DEL MODELO BIOMECÁNICO ............................................................ 18
DESAFIOS DEL MODELO BIOMECÁNICO .................................................................... 18
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PRESENTACIÓN El proceso de la formación de futuros maestros en la especialidad de Educación Física y deportes urge la necesidad de formar docentes con suficientes herramientas educativas dentro de lo que es la Unidad de Formación de biomecánica humana, el cual le servirá en su vida profesional y en la vida misma. La importancia de la biomecánica deportiva evalúa una actividad deportiva mejora el gesto motor, evita lesiones analiza efectivamente las destrezas motoras y corrige si existe alguna l cuerpo humano es uno de los principales objetos de estudio del hombre. El propósito de comprender su funcionamiento, contrapuesto a su complejidad, lleva a los científicos y estudiosos a profundizar cada vez más en su estudio. En el siglo XX ocurrieron grandes avances tecnológicos reflejados en los métodos experimentales usados en prácticamente todas las áreas de la actuación científica, incluyendo la Biomecánica, ocasionando un gran avance en las técnicas de medición, almacenamiento y procesamiento de datos, hechos que contribuirán al estudio y mejor comprensión del movimiento humano. La Biomecánica es una disciplina, ubicada entre las ciencias derivadas de las ciencias naturales, que se ocupa del análisis físico de sistemas biológicos, consecuentemente, de los análisis físicos de los movimientos del cuerpo humano. Estos movimientos son estudiados a través de leyes y patrones mecánicos en función de las características específicas del sistema biológico humano, incluidos los conocimientos anatómicos y fisiológicos. En el sentido más general de su aplicación, el objetivo de la biomecánica en las actividades deportivas se concentra en la caracterización y optimización de las técnicas de movimiento a través de los conocimientos científicos presentes en la ciencia, que tienen como objeto de estudio el gesto deportivo. El objetivo principal de la Biomecánica en el deporte es analizar el gesto técnico deportivo y sus detalles más específicos, descubrir las posibles fallas existentes en la ejecución del gesto y permitir una mejora del desempeño atlético a través de la corrección y/o adaptación de la técnica deportiva para lograr una técnica más eficaz. Un profesor exitoso debe conocer las características del movimiento bajo análisis, al igual que los factores que contribuyen para una ejecución fluida (y hábil) del movimiento. Una técnica defectuosa impedirá al atleta usar sus capacidades físicas (fuerza, flexibilidad, resistencia, etc.) máximas impidiendo la mejora de su desempeño. Teniendo presente la utilización de la Biomecánica para el estudio y mejora de la técnica deportiva, se debe resaltar que esta también trae muchas otras contribuciones al deporte. Entre sus contribuciones, podemos citar: prevención de lesiones, fabricación de equipos deportivos, control de cargas sobre el atleta y desarrollo de métodos de medida y valoración. La Biomecánica adicionalmente puede contribuir en el “perfeccionamiento del proceso de entrenamiento, perfeccionamiento y adaptaciones ambientales, perfeccionamiento del mecanismo de control de las cargas internas del aparato locomotor, perfeccionamiento de los sistemas para simulación del movimiento, perfeccionamiento tecnológico del instrumental para adquisición y procesamiento de señales biológicas y el perfeccionamiento de sistemas (hardware y software) para análisis de movimientos y las consecuentes aplicaciones prácticas”.
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I. CONSIDERACIONES GENERALES
Definición de la Mecánica
Mecánica es un término que deriva del latín tardío mechanĭca, a su vez procedente del
vocablo griego mēchanikḗ. El concepto tiene varios usos de acuerdo al contexto.
Se llama mecánica a la rama de la física centrada en el movimiento y el equilibrio de los
cuerpos que se encuentran bajo la influencia de una fuerza. Se trata, por lo tanto, del
estudio del desplazamiento y el reposo de los objetos que están sometidos a fuerzas.
El concepto de fuerza también pertenece a la física y se define como una magnitud
expresada a través del uso de vectores para medir la razón de de cambio de cantidad
de movimiento (también llamado ímpetu, momentum o momento lineal) que tiene lugar
entre un par de sistemas de partículas o partículas individuales. La definición clásica
nos dice que la fuerza es cualquier agente que pueda alterar dicha cantidad o la forma
de un material.
Clasificación de la Mecánica.
De acuerdo a sus características es posible diferenciar entre la mecánica clásica, la
mecánica cuántica, la mecánica analítica y la mecánica vectorial, entre otras. Sus
saberes además dan lugar a otras disciplinas, como la biomecánica y la ingeniería
electromecánica.
Mecánica relativista, mecánica de los movimientos celestes o mecánica celestial: estudia los comportamientos y desplazamientos de los astros y objetos celestes como los planetas, sus lunas y el sol que se mueven a grandes velocidades en el espacio y el tiempo. Se relaciona con la Teoría de la Relatividad del físico Albert Einstein.
Mecánica clásica o mecánica de los objetos ordinarios de la Tierra: se centra en los objetos cuya velocidad de movimiento es menor que la velocidad de la luz aplicándose a casi todos los cuerpos que existen en la Tierra. La mecánica clásica se basa en la mecánica newtoniana donde la gravedad se introduce junto con la masa y el movimiento como los conceptos centrales del área.
Mecánica cuántica o teoría cuántica de campos: se enfoca en los fenómenos a nivel microscópico, o sea, analiza las conductas y la radiación electromagnética de la materia en una escala atómica y subatómica
II. CINEMÁTICA Y CINÉTICA
Clasificación de la mecánica según Kirchhoff
El físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) clasificó la mecánica en dos grupos
generales: la mecánica cinemática y la mecánica dinámica.
La mecánica cinemática o también llamada geometría del movimiento estudia el
movimiento de los cuerpos físicos como cuerpos geométricos sin tomar en cuenta las
relaciones con las leyes o sus causas. El estudio de la cinemática comporta dos tipos de
objetos:
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Los sólidos rígidos: objetos cuyas moléculas (partículas elementales de una masa)
mantienen una distancia constante a pesar de la fuerza ejercida.
Los sólidos elásticos: cuerpos que cambian su estructura interna al aplicar mayor o menor
cantidad de fuerza sobre él.
La mecánica dinámica se concentra en el movimiento de los cuerpos considerando las
leyes y sus causas. Se subdividen en:
La cinemática: el estudio se centra en los objetos animados considerando la fuerza de la
aceleración.
La estática o ciencia del equilibrio: estudia el movimiento uniforme y rectilíneo de los
cuerpos en reposo o animado.
III. HISTORIA EVOLUCIÓN DE LA BIOMECÁNICA El interés en los actuales patrones del movimiento humano y animal, se remonta a los
tiempos pre-históricos en dónde fueron dibujados en cavernas y levantados en estatuas,
la representación de los sistemas de locomoción humana y animal. Tales réplicas fueron
impresiones subjetivas de los artistas de ése entonces. Pero, no fue sino hasta hace un
siglo, que este proceso subjetivo de interpretar el movimiento marcó una pauta mas
objetiva e instrumental con la aparición de los primeros estudios utilizando cámaras de
cine cuyo objetivo fue grabar los patrones de locomoción en animales y en humanos. El
progreso en esta área de análisis del movimiento (Biomecánica) ha sido rápido durante
este siglo XX y es así como ahora se puede grabar y analizar cualquier evento desde la
marcha de un niño con parálisis cerebral hasta el desempeño de un atleta de alto
rendimiento (Acero, 2002)
Baumler y Schneider (1989) atribuyen a Aristóteles de Stagira y a Platón ser los
fundadores de la Biomecánica ya que ellos escribieron acerca de los segmentos
corporales y movimientos y desplazamientos de los animales. Es bien curioso anotar que
también existen referencias donde los primeros estudios biomecánicos datan desde
Leonardo Da Vinci, Miguel Angelo Bounarrotti, Galileo, Lagrange, Bernoulli, Euler y
Young. Todos ellos tuvieron un interés primario en la aplicación de la mecánica a los
problemas biológicos. (Acero, 2002)
Rash (1959) y Contini & Drills (1966) revisaron la
aplicación de la Biomecánica en muchas facetas del
movimiento humano. Ellos indicaron que la época
siguiente a la primera guerra mundial, la investigación en
Ergonomía, floreció en Alemania, Rusia y USA y
consecuentemente la investigación biomecánica se
estimuló a través de la industria del transporte. Entonces
en los comienzos del siglo XX nuevas tecnologías
aparecieron disponibles para estudiar el cuerpo humano y
sus movimientos primarios, fue así como los pioneros
biomecánicos como Marey, Muybridge, Braune, y Fischer
surgieron para explorar estas nuevas técnicas. De
acuerdo con Winter (1990), Marey, un fisiólogo francés,
en 1885 utilizó una pistola fotográfica para grabar los
Leonardo da Vinci (1452-1519) y su hombre de Vetrubio, se puede considerar como el primer científico biomecánico Sus observaciones del movimiento-humano cumplían sorprendentemente la tercera ley de
Newton (Doblaré, 2005)
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desplazamientos de la marcha humana y de esta manera con un equipo crono fotográfico
obtener un diagrama monográfico de un corredor. En el mismo tiempo Muybridge (1887),
en los estados unidos disparó 24 cámaras secuencialmente para grabar los patrones de
un hombre caminando y corriendo
En 1950, La Biomecánica emergió como un área importante de investigación científica en
diversas disciplinas del conocimiento basada en estudios utilizandola entonces, naciente
cinematografía de alta velocidad. Alley (1984) describió las bases académicas para la
especialización y un programa doctoral. El propuso la designación
de Antropomecánica para remplazar el término Kinesiología y entonces esto, generó el
surgimiento de otros términos tales como: Antropocinética, Biodinámica, Biocinética,
Cineantropología y kinesiología mecánica y finalmente el término BIOMECÁNICA. Con la
acogida en las universidades en USA, Inglaterra, Alemania, Japón, Canadá, Australia y
Antigua Rusia, se han venido estableciendo desde 1960 programas de Postgrado que han
hecho de esta especialidad un campo del conocimiento muy bien definido y variado por su
multiforme aplicabilidad en otras áreas.
Estado actual
Hoy por hoy, hay más de 450 universidades e Institutos alrededor del mundo que están
promoviendo y desarrollando el uso del análisis y proyección del movimiento humano en
los niveles científico y académico. La distribución de áreas que desarrollan esta ciencia
interdisciplinaria en programas de postgrado está dada
así: Carreras de Deporte y Educación Física,
Entrenamiento Deportivo, Fitness & Wellness, Ingeniería
Mecánica e Industrial, Ingeniería Espacial, Ciencias
biomédicas, Ingeniería de Sistemas, Ciencias del
Rendimiento Humano, Antropología, Centros de
Investigación Médica, Biología, Zoología, y Ciencias
Marinas entre otras.
Los países que han desarrollado el área de la
Biomecánica y que son categorizados como en la
vanguardia académica y científica son: USA, Alemania,
Algunas repúblicas de Rusia, Japón, China, Corea del
Sur, Canadá, Dinamarca, África del Sur, Italia, Inglaterra,
Figure 1Hombre caminando en secuencia en plano sagital y frontal posterior. Hecho por Muybridge (1887) Animal Locomotion. Plate 2. Tomado de http://www.muybridge.org/Animal-Locamotion-finished-1/Animal-Locamotion-Vol1/9518441_NLbBLt#!i=639790988&k=SxnTBr2
Figure 2Figura 3. La Biomecánica de hoy en el ejemplo de la Secuencia Segmental kinegramatica 2D de un swing completo en golf
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Francia, Nueva Zelandia, Finlandia, Australia, Israel, Brasil y España. Existen otros países
donde se están haciendo avances académicos paulatinos como incluir el área en los
curriculums universitarios y preparar profesionales competentes en la investigación
científica: Suecia, Suiza, Colombia, Venezuela, Chile, México, Argentina y Puerto Rico,
entre otros.
DEFINICIONES DE LA BIOMECÁNICA Deriva de palabras griegas el sust.“bios” = vida; “melkhane” = máquina y el sufijo “ico” = a
significa relativo a la máquina de la vida o máquina de los seres vivos.
Es una disciplina orientada a la aplicación de las leyes de la mecánica en el campo
deportivo orientada a los movimientos de los organismos vivos, que involucra los huesos,
la circulación sanguínea y el funcionamiento de los músculos
La biomecánica es la disciplina de la actividad física y parte la medicina que permite
optimizar el rendimiento de las personas, para desarrollar un sistema de entrenamiento
adecuado y evitar el riesgo de lesiones.
Es una disciplina científica que tiene por objeto el estudio de las estructuras de carácter
mecánico que existen en los seres vivos, fundamentalmente del cuerpo humana.
IV. OBJETIVOS DE LA BIOMECÁNICA
General
Adquirir los conocimientos fundamentales de la biomecánica humana, analizar situaciones estáticas y dinámicas, identificar y evaluar parámetros de manera rigurosa y usarlos adecuadamente en las diferentes aplicaciones de la biomecánica.
Específicos
Conocer y comprender el comportamiento mecánico de los tejidos del sistema músculo-
esquelético y la relación entre su morfología y su función.
Adquirir los fundamentos de la anatomía articular, identificando los medios de
estabilidad, los grados de libertad y los centros de rotación de los diferentes
movimientos del cuerpo humano.
Analizar situaciones dinámicas en el cuerpo humano haciendo uso de las tablas
antropométricas.
Identificar y relacionar los aspectos biomecánicos presentes en las aplicaciones
fundamentales de la biomecánica y comprender las consecuencias de la alteración de
alguna variable biomecánica.
En la actualidad, la Biomecánica se halla presente en tres ámbitos fundamentales de
actuación:
La biomecánica médica, encargada de evaluar las patologías que aquejan al cuerpo
humano para generar soluciones capaces de evaluarlas, repararlas o paliarlas.
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La biomecánica deportiva, que analiza la práctica deportiva para mejorar su rendimiento,
desarrollar técnicas de entrenamiento y diseñar complementos, materiales y equipamiento
de altas prestaciones.
La biomecánica ocupacional, cuya misión es estudiar la interacción del cuerpo humano con
nuestro entorno más inmediato, y que nuestro trabajo, casa, conducción de vehículos,
manejo de herramientas, etc., y adaptarlos a nuestras necesidades y capacidades. En este
ámbito, la Biomecánica se relaciona con otra disciplina, como es la ergonomía.
V. BIOMECÁNICO EJE X, Y, Z
PLANOS DE MOVIMIENTOS
Existen 3 planos específicos, sirven para clasificar los movimientos articulares • Los movimientos del hombre por lo general no se producen dentro de un plano específico, sino que es una combinación de movimientos desde más de un plano.
PLANO ANTEROPOSTERIOR O SAGITAL
El plano sagital o antero-posterior (o AP o PA) secciona el cuerpo de delante hacia atrás,
dividiéndolo en dos mitades simétricas, derecha e izquierda. Por lo general, los
movimientos de flexión y extensión, como las elevaciones del bíceps, las extensiones de
la rodilla y la acción de erguirse se producen en este plano.
PLANO LATERAL O FRONTAL
El plano lateral- Medial (LM o ML) también conocido con el nombre de plano frontal y plano coronal, secciona el cuerpo lateralmente de lado a lado,
El plano sagital AP o PA y un movimiento deportivo en fútbol americano
El plano frontal LM o ML y un movimiento deportivo en Gimnasia
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dividiéndolo en dos mitades, delantera y trasera. Los movimientos de abducción del hombro, así como la flexión lateral espinal, se producen en este plano.
PLANO TRANSVERSAL U HORIZONTAL
El plano transversal divide el cuerpo horizontalmente en dos mitades, superior e inferior.
Por lo general los movimientos de rotación, como la pronación, la supinación y la rotación
de la columna, suceden en este plano.
Cuando tomamos como referencia las coordenadas Globales XYZ dentro de un movimiento humano estos planos primarios se pueden localizar combinando las tres coordenadas de la siguiente forma:
Z = La vertical del movimiento
Y= la dirección del movimiento
X= la anchura del movimiento
XZ = Plano Frontal del movimiento
YZ= Plano Sagital del movimiento
XY = Plano Transversal del movimiento
El plano transversal y un movimiento funcional del movimiento humano
Planos de Movimiento según las Coordenadas Espaciales Globales XYZ
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Básicos del Cuerpo Humano Movimientos
El cuerpo humano puede llegar a sorprendernos en cuanto a cantidad y variedad de
movimientos que es capaz de realizar. A continuation, nombramos y explicators los
principales.
Flexión: La flexión es el movimiento por el cual los huesos u
otras partes del cuerpo se aproximan entre sí. Produce una
disminución del ángulo en una articulación. La flexión es
consecuencia de la contracción de uno o más músculos
flexores. Por ejemplo, el bíceps braquial contraído aproxima el
antebrazo al brazo. Lo opuesto a la flexión es la extensión.
Extensión: Extensión es un movimiento de enderezamiento,
separación entre huesos o partes del cuerpo. Produce un
aumento del ángulo en una articulación. Es lo opuesto a la
flexión. Por ejemplo, el alejamiento del antebrazo y brazo,
alineándolos. Los músculos que causan extensiones son
músculos extensores. En el ejemplo anterior, el tríceps braquial.
Abducción: Movimiento lateral con separación de
la línea media del tronco. Por ejemplo, la elevación
horizontal de los brazos o de las piernas hacia un
lado.
Aducción: Movimiento medial con aproximación a
la línea media del tronco. Por ejemplo, la
recuperación de los brazos o de las piernas a su
posición anatómica de origen.
Rotación Externa: Movimiento rotatorio
alrededor de un eje longitudinal de un hueso que
separa de la línea media del cuerpo. También se
conoce como rotación lateral o rotación hacia fuera.
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Rotación Interna: Movimiento rotatorio alrededor de un eje
longitudinal de un hueso que acerca a la línea media del cuerpo.
También se conoce como rotación medial o rotación hacia adentro.
Circunducción: Movimiento circular de un miembro que describe un
cono, combinando los movimientos de flexión, extensión, abducción y
aducción. Por ejemplo, cuando la articulación del hombro se mueve de
una forma circular alrededor de un punto fijo.
Eversión: Es un movimiento de la planta del
pie hacia fuera de la línea media, en el nivel de la articulación del
tobillo.
Inversión: Es un movimiento de la planta del pie hacia adentro
de la línea media, en el nivel de la articulación del tobillo.
Supinación: Movimiento de rotación lateral sobre el eje del hueso del
antebrazo, por virtud del cual se vuelve hacia delante la palma de la
mano.
Pronación: Movimiento de rotación media sobre el eje del hueso del
antebrazo, de manera que la palma de la mano es volteada de una
posición anterior a una posición posterior.
Flexión dorsal: Movimiento del dorso del pie hacia la cara anterior
de la tibia.
Flexión plantar: Extensión de la planta del pie hacia abajo
(suelo). Colocar el pie en punta como una bailarina.
Protracción o anteversión: Desplazamiento hacia adelante de
una parte del cuerpo en el plano transversal.
Retracción o retroversión: Regresar a la posición anatómica una parte que se
encuentra en protracción. Retracción escapular (juntar las escapulas) en un pres banca o
dominada.
Elevación y depresión: El movimiento hacia arriba de la escápula se llama elevación;
el movimiento hacia abajo se llama depresión.
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ANALISIS BIOMECANICO Proceso de medición, descripción, análisis, proyección e intervención del movimiento
deportivo
PRINCIPIO DE LA COMPLEJIDAD
“El cuerpo humano es una máquina altamente sofisticada cuyos componentes son
muchos y finitos. Estos componentes pueden ser combinados para producir una variedad
infinita de posturas y movimientos” (Norkin & Levangie, 1992)
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO?
Es la observación sistemática y el juzgamiento introspectivo de la cualidad del
movimiento humano con el propósito es proveer la intervención más apropiada para
mejorar el rendimiento.
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO?
OBSERVACION: Proceso de obtener, organizar y dar significado a la información de los
sentidos en el rendimiento humano motor.
INTERVENCION: Administración de la retroalimentación, las correcciones u otros
cambios en el ambiente para mejorar el rendimiento.
RENDIMIENTO: Efectividad en términos cortos o largos del movimiento de una persona
para alcanzar una meta.
¿QUÉ ES EL ANALISIS CUALITATIVO?
Por naturaleza es un juzgamiento subjetivo
Necesita de información extensa de otras disciplinas, una planeación y pasos sistemáticos
para ser más efectivo.
Una de las estrategias es observar puntos críticos dentro de un ordenamiento por fases
del movimiento. Ejemplo: la videografía
PRINCIPIO DE LA COMPLEJIDAD
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En el movimiento humano siempre están presentes los movimientos celulares y los 11 sistemas vitales: muscular, óseo, ligamentario, tendinoso, digestivo, nervioso central, nervioso periférico, cardiaco, respiratorio, glandular y linfático. El número de segmentos siempre corresponde al modelo que se esté usando. SEGMENTOS CORPORALES
Es un sistema elaborado por el Dr. Zatsiorsky et al 1990 y se refiere a que el cuerpo es dividido para los estudios biomecánicos en 16 segmentos. El estudio original fue hecho con seres vivos a través de la tecnología de la fotogrametría. Contiene los segmentos del SC-14 pero en este caso el tronco (T) por las diferencias entre las densidades corporales y su movilidad es dividido en tres troncos: superior, medio e inferior.
1. Cabeza Nuca (CN)
2. Tronco Superior (TS)
3. Tronco medio (TM)
4. Tronco inferior (TI)
5 y 6. Brazo x 2 (BR)
7 y 8. Antebrazo x 2 (AB)
9 y 10. Mano x 2 (MA)
11 y 12. Muslo x 2 (MU)
13 y 14. Pierna x 2 (P)
15 y 16. Pie x 2 (PI)
Este sistema es muy útil en los estudios cinemáticos donde los 16 segmentos o un grupo de ellos interactúen. Bajo este método, se calculan cada una de las 16 masas segmentales, densidades segmentales y los puntos de inercia tan importantes para los estudios de la cinética del movimiento humano
DIMENSIONES DEL MOVIMIENTO HUMANO
En el espacio en el que nos movemos tenemos libremente tres dimensiones que son: derecha –izquierda o viceversa (Plano Frontal), hacia adelante-hacia atrás o viceversa (Plano sagital) y hacia arriba- hacia abajo o viceversa (Plano transversal) . En la figura 1, se explica el concepto de estos tipos de dimensiones espaciales. Un simple punto en el espacio tiene 0 dimensión, 0D, (ausencia relativa de movimiento), Si el punto es empujado en línea recta se conforma la primera dimensión, 1D, (hay movimiento en una sola dirección). Si este punto es empujado además de la anterior en otra dirección entonces se configura dos dimensiones, 2D, o una forma (hay movimiento en dos direcciones) y aparece un cuadrado o rectángulo. Si a este 2D se le agrega otra dirección entonces tenemos tres direcciones espaciales que representan un volumen espacial o cubo de movimiento en 3D (hay movimiento en tres direcciones). Si aparece una nueva dirección además de las 3D que es concebida como la del tiempo entonces una nueva representación del cubo 4D elaborada por dos cubos que van interconectado y que forman entre si una nueva forma en 4D.
Sistema SC-16 (Zatsiorsky et al 1990)
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Un factor importante es la posición de un punto en el espacio. Si el movimiento es el cambio de la posición en el tiempo entonces será necesario establecer un criterio para determinar qué posición ocupa un cuerpo en un instante y para eso se establece un sistema de referencia adecuado. Por consiguiente, un punto se puede mover en una dimensión (1D), dos dimensiones (2D), tres dimensiones (3D) y en 4 dimensiones (4D)
Una dimensión (1D) –Uni-Dimensionalidad
Es cuando un cuerpo o punto somático de ese cuerpo se mueve por una recta muy fina de carácter infinitesimal, para determinar su posición se necesita determinar a qué distancia del origen de las coordenadas se encuentra. Observar que la posición del cuerpo puede ser positiva o negativa dependiendo de la dirección del punto con respecto al origen. Con una coordenada podemos conocer la posición de un punto sobre la recta por ejemplo.
En la figura 3, observamos un patinador realizando un entrenamiento sobre la tabla deslizante en la fase de traslado lateral que únicamente tiene movimiento en esa dirección
Representación espacial y de formas de las dimensiones del movimiento humano
Representación esquemática de la unidimensional (1D)
Ejemplo 1D de un patinador deslizándose lateralmente sobre una tabla de entrenamiento. Bolívar J. Londoño K. y Acero J. (2010)
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Dos Dimensiones (2D)- Bi-Dimensionalidad
Las dimensiones de Movimiento Humano en bidimensionalidad (2D) o espacio planar se interpretan los movimientos de un punto corporal como X Y, siendo X la dirección del movimiento y Y la vertical o línea ortogonal a X.
2D significa cuando el cuerpo o punto somático se mueve por un plano y se necesitan dos coordenadas x, y para determinar la posición en un instante dado. Los dos valores que determinan la posición de un cuerpo en un plano podemos establecerlos utilizando como referencia un sistema de coordenadas cartesianas o un sistema de coordenadas polares.
En el caso de las coordenadas cartesianas se utilizan las distancias a los dos ejes acompañadas de los signos (+) ó (-).
Las coordenadas polares utilizan la longitud de la recta que une nuestro punto con el punto de referencia y el ángulo que forma esta recta con la horizontal.
Dimensiones del Movimiento humano en 2D. Acero J. (2011)
Dimensiones del Movimiento humano en 2D en un movimiento deportivo en judo (Ouchi Mata) en dos planos sagital y frontal. Análisis biomecánico integral 2D y 2P en deportistas caldenses (Acero, 2009)
Empleo del método de las coordenadas cartesianas para 2D. Acero J. (2007)
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Tres
dimensiones (3D), Tri-Dimensionalidad
En tridimensionalidad (3D) reportado en Acero, 2002 se contempla además de la dirección del movimiento y la concepción vertical del mismo la profundidad para convertirse así en un espacio cúbico con un volumen. Los valores de las coordenadas en X, Y,Z son previstos en este sistema. De acuerdo con los estándares internacionales creados por la sociedad internacional de biomecánica se establece que para el estudio del movimiento humano existen los siguientes criterios:
Convencionalmente un sistema global es definido como una triada ortogonal (perpendicular) con el origen fijado en algún punto de referencia en las cercanías del cuerpo. Comúnmente en el sistema tradicional el marco global es fijado en el piso con el eje positivo X en forma horizontal y hacia adelante, con el eje positivo Y en forma vertical y hacia arriba y con el eje positivo Z en forma horizontal y hacia la derecha o izquierda. En un acercamiento más moderno emanado de la sociedad internacional de biomecánica (ISB) se considera la dirección de X positivo hacia la derecha (lateral). Los ejes positivos Y hacia la horizontal y hacia la dirección del movimiento. Y Z positivo hacia la vertical y hacia arriba por una razón de peso y es que la instrumentación biomecánica especialmente la de bio-señales cinéticas están diseñadas con esta última configuración y las dos deberían coincidir: El cuerpo
humano y la instrumentación.
Empleo del método de las coordenadas polares para 2D. Acero J. (2007)
Sistema tridimensional (3D) tradicional y moderno (ISB) del movimiento humano. Acero J. (2011)
Análisis 3D y bi planar (2P) de un levantador olímpico en el estilo arranque (Acero 2011)
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3D es cuando un cuerpo o punto necesita de tres coordenadas para determinar su posición en un instante utilizando como mínimo dos planos de movimiento. Las coordenadas son x,y,z y cualquiera de los dos planos de los tres planos primarios (Sagital, coronal y transversal) o derivados. En el ejemplo que sigue se establece la ubicación del punto de la rodilla (P) durante un movimiento de marcha basado en la distribución moderna de las tres coordenadas (Y= dirección del movimiento, X = profundidad frontal y Z = altura del punto.
Cuatro dimensiones (4D) Cuatri-Dimensionalidad
El tiempo integrado es la cuarta dimensión (x,y,z,t) Como el movimiento es el cambio de la posición con el tiempo de cada dimensión x,y,z. Además de conocer la posición, nos interesa saber el instante en el que el cuerpo ocupa dicha posición. Si representamos el conjunto de las diferentes posiciones que ocupa un móvil a lo largo del tiempo, obtenemos una línea llamada trayectoria. (Ver figura 12) En este caso de marcha humana se hace una aproximación visual sobre la rodilla la rodilla que se mueve en tres dimensiones xyz pero el tiempo se integra en cada una de ellas. Esto significa un hiperespacio en 4D.
Finalmente podemos decir que el movimiento humano tiene un rango de acción entre sus dimensiones que desde 1D, 2D, 3D y 4D. La 1D se presenta muy ocasionalmente y con poca frecuencia. Los más utilizados son los modelos 2D con una serie de planos que resultan muy significativos para su análisis pues en cada plano podemos realizar estudios 2D. El modelo 3D es más complejo en sus algoritmos y procesos pero tiene la posibilidad de análisis en 360° cúbicos. El modelo 4D ya se está trabajando en Biomecánica y es el futuro de los análisis porque integramos el tiempo en cada dimensión
Esquema de la utilización del concepto de tridimensionalidad (3D) en el estudio de la marcha humana. (Acero 2011)
Figure 3Representación espacial de la cuatri-dimensionalidad (4D) en la marcha huna ubicada sobre el punto de la rodilla. (Acero 2011)
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VI. Modelo Biomecánico Es el conjunto de técnicas, pasos o acciones que se realizan para restablecer, corregir y
potenciar una postura o un movimiento; para tener una buena salud o un buen
rendimiento deportivo.
APLICACIONES DEL MODELO BIOMECÁNICO
Este modelo se aplica a personas que padecen limitaciones para moverse con libertad,
con la fuerza adecuada y de manera sostenida. Estos impedimentos son la consecuencia
de una enfermedad o de un traumatismo del sistema músculoesquelético, del sistema
nervioso periférico (SNP), del sistema intertegumentario o del sistema cardiopulmonar
Los trastornos de coordinación del movimiento a consecuencias de discapacidades del
sistema nervioso central (SNC) suelen tratarse de manera típica según el modelo de
control motor o el modelo de integración sensorial. En estos casos suelen tratarse algunos
de los problemas relacionados con la biomecánica, como el mantenimiento de los
movimientos normal de la articulación.
Enfoque biomecánico se basa en los principios de la cinética y de la cinemática, que se
ocupan de la naturaleza del movimiento y de las fuerzas que actúan en el cuerpo en
movimiento. La anatomía y la fisiología del sistema musculo esquelético también son
parte de las bases interdisciplinarias de este modelo.
a capacidad para la movilidad funcional se fundamenta en: Potencial de movimiento de
las articulaciones (amplitud del movimiento). Fuerza muscular (capacidad de los musculas
para producir tensión para mantener el control postural y mover las partes del cuerpo).
Resistencia (capacidad de mantener el esfuerzo, durante una tarea).
DESAFIOS DEL MODELO BIOMECÁNICO
Restricción del movimiento articular, fuerza, resistencia o cualquier combinación de ellos
interfiere con las ocupaciones cotidianas. La amplitud del movimiento articular puede estar
limitada por daño articular, edema, dolor, tensión de la piel, espasticidad del musculo
Ámbitos de aplicación del modelo biomecánico
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(exceso de tono muscular) o acortamiento del musculo y del tendón (a consecuencia de la
inmovilización).
INSTRUMENTOS PARA LA APLICACIÓN O GONIOMETRO O PINZOMETRO
La amplitud del movimiento suele medirse con goniómetro que mide en grados el
movimiento, respecto de un eje. La resistencia suele medirse por medio de la estimación
de la duración o de la cantidad de repeticiones antes de que aparezca la fatiga.
La fuerza solo puede comprobarse por medio de una prueba manual del musculo en la
que el T.O (por medio de un instrumento) comprueba la capacidad de la persona para
producir resistencia movimiento o ambos, bajo circunstancias estandarizadas.
La fuerza se desarrolla al aumentar la tensión sobre el musculo por medio de: 1.-La
duración de la resistencia necesaria. 2.-La cantidad de resistencia que ofrece al
movimiento. 3.-El ritmo (velocidad del movimiento) de una sesión de ejercicios.
Los enfoques actuales (como el aumento de la exigencia del trabajo) hacen hincapié en el
fortalecimiento y determinan que el usuario desempeñe las tareas necesarias para la
ocupación de esa persona.
La indicación, el diseño, la fabricación, el control y el entrenamiento en la utilización de
ortesis para brindar apoyo, inmovilizar o posicionar una articulación y evitar o corregir las
contracturas, aumentar la funcionalidad o ambas.
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