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

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,

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

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.

- 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)

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.

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).

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.

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.

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

Brazo derecho-brazo izquierdo

Ante brazo derecho-ante brazo izquierdo

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

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

Trocante izquierda-trocante derecha

Muslo izquierdo-muslo derecho

Rodilla izquierda-rodilla derecha

Talon izquierdo-talon derecho

Pie derecho-pie izquierdo

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

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

Abduccin rodilla talon derecho

Rotacin rodilla talon derecha

Extremidad media inferior derecha

3- Atletismo

Abduccion hombro codo izquierdo

Rotacin humero codo izquierdo

Abduccin humero codo izquierdo

Extremidad superior izquierda

Extremidad inferior media izquierda

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.

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