ABC para la inerpretación del análisis del movimiento

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La biomecánica es una ciencia de la rama de la bioingeniería y de la ingeniería biomédica encargada del estudio, análisis y descripción objetiva del movimiento. Aplicada al análisis del movimiento humano (AMH), explica el cómo y por qué nos movemos a partir de las fuerzas producidas.

El AMH es una herramienta clínica que cuantifica la función y estructura del sistema músculo esquelético durante una tarea específica, aportando información relacionada con la antropometría de la persona, el consumo energético, la actividad eléctrica muscular, la cinética o cinemática de las articulaciones permitiendo conocer el patrón de movimiento y/o causa principal de lesión.

Existen tres componentes importantes para el empleo del AMH como herramienta clínica:​ 1) la fiabilidad de las mediciones. 2) la rapidez de la medición. 3) la claridad para su posterior interpretación.

Una magnitud física es una cantidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición. Las unidades básicas o fundamentales del Sistema Internacional de Unidades (SI) relacionadas con la biomecánica son:

Longitudmetro (m)
Tiemposegundos (s)
Masakilogramos (kg)
Intensidad de corriente eléctricaamperio (A)
Fuerzakilogramo-fuerza (kgf)

La Fuerza (F): desde el punto de vista muscular, es la capacidad física para realizar un trabajo o un movimiento, por ejemplo, podemos realizar fuerza para extender la rodilla mediante un esfuerzo muscular.

La fuerza se calcula con la siguiente fórmula: F = m • a. Si aplicamos los valores del SI: N = Kg ∙ m/s2

F: fuerza necesaria para mover un cuerpo u objeto (Newton-N).

m: masa de un cuerpo (kg).

a: aceleración ( m/s2).

Durante la marcha o carrera generamos fuerza denominada fuerza de reacción del suelo (GRF). Esta fuerza tiene la particularidad de tener una magnitud y un sentido a partir de los vectores de fuerza:

Fuerza de reacción del suelo (GRF) durante la marcha aportada por Qualysis
Vector de la fuerza de reacción del suelo (VGRF) durante la marcha aportada por Qualysis

A partir del análisis de la fuerza durante la marcha podemos conocer el análisis de la presión plantar y para ello necesitaremos conocer dos variables; la magnitud de la fuerza sobre la planta del pie y el desplazamiento del centro de presiones (COP)

 

Tipos de pisada

 

Análisis dinámico de la presión plantar

El momento de fuerza también se conoce en inglés como torque, derivado del latín torquere (retorcer). Representa el producto de la fuerza aplicada(F) por la distancia entre el punto de aplicación (d) y el punto de rotación. El momento (M) va a intentar un desplazamiento de giro o rotación del objeto. A la distancia de la fuerza al punto de aplicación se le denomina brazo de palanca.

3.- Momento
Fuente: ttps://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947489/contido/3_momento.html

Dicho de otro modo, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a un eje. La propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.

Momento de fuerza de la plantoflexión del tobillo aportado por Qualysis

Un buen ejemplo aplicado a la carrera es el trabajo de Novacheck sobre la relación entre cinemática y cinética. El siguiente gráfico muestra la potencia y momentos articulares en plano sagital. En la primera fila aparece la cinemática, en la segunda el momento articular y en la tercera la potencia generada en cadera, rodilla y tobillo. Entorno al 10%/15% del ciclo de carrera se produce el instante en el que se genera la mayor fuerza vertical de reacción del suelo, es decir, se ejerce una fuerza contra el suelo de 2,5 a 5 veces el peso corporal en función de la velocidad y es necesaria una correcta cinemática y momento de fuerza para permitir generar de manera eficiente la potencia.

La cinemática representa la medición geométrica del movimiento, registrando la posición y orientación de los segmentos corporales y de los ángulos de las articulaciones.​

Cinemática de la rodilla durante la carrera aportado por STT

​La potencia es el resultado de multiplicar la fuerza por la velocidad de ejecución (potencia = fuerza x velocidad). De manera práctica a la hora de pedalear, podemos obtener un mismo valor de potencia peladeando a cadencia alta con poca fuerza, o pedaleando con mucha fuerza y poca cadencia. Se representa mediante la unidad de medida vatios (W) y se puede indicar como valor absoluto o relativo al peso corporal /W/kg)

Del mismo modo, también podemos conocer la potencia generada durante la marcha o durante la carrera mediante sistemas portables como RunScribe o Stryd. Muy recomendable la lectura de este post de Ron George sobre los cálculos de potencia en carrera.

Gráfica de potencia en el tobillo durante la plantiflexión durante la marcha aportado por Qualysis

La aceleración es un proceso en el que la velocidad cambia, de modo que podemos acelerar si cambiamos la rapidez, la dirección del movimiento o las dos. Es una magnitud derivada vectorial y por lo tanto, tienen magnitud y dirección que indica la variación de la velocidad por unidad de tiempo. Su unidad de medida es m/s²:

Gráfico que muestra la variación de la velocidad v a lo largo del tiempo t de un móvil que no cambia de dirección. En cada punto del gráfico v(t), el módulo de la aceleración corresponde al valor de la pendiente de la recta tangente a la curva que pasa por cada punto: a(1), a(2), a(3). Así a(1) es positiva, a(2) es nula y a(3) es negativa. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n#/media/Archivo:Velocity_vs_time_graph.svg

Cada vez más, existen nuevas tecnologías con una grana aplicación clínica como RunScribe, Stryd, Baiobit o GSensor que bien aportan datos directamente de aceleración o a partir de algoritmos, aportan estimaciones fiables sobre variables como la potencia o el pico vertical de la fuerza de reacción contra el suelo. Esto convierte a estos sistemas portables en potentes herramientas de uso clínico además de tener un precio accesible, especialmente los dos primeros.

Fuerza de reacción del suelo vertical (vGRF) durante la carrera aportada por RunScribe

A partir de la aceleración podemos conocer la fuerza g ya que es una medida de aceleración con una aplicación clínica muy interesante, especialmente con RunScribe.

Shock o colisión durante la carrera aportado por RunScribe
Impacto o frenado durante la carrera aportado por RunScribe

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