Artículos Capacitaciones Blog Biblioteca Foros Anuncios Enciclopedia

La Biomecánica del siglo XXI

La Biomecánica del siglo XXI

El Dr. Peter Cavanagh es uno de los científicos más prominentes de la biomecánica en el mundo. Él ha sido autor, coautor y editor de más de 400 artículos, resúmenes, capítulos y libros y ha guiado más de 80 estudiantes de postgrado y postdoctorado. Él fue profesor e investigador en Penn State University donde creo el Centro de Estudios de Locomoción incluyendo grandes proyectos con la NASA. Actualmente, es el director del programa de ortopedia y medicina deportiva de la Universidad de Washington. Sus intereses investigativos incluyen biomecánica de la extremidad inferior, zapato deportivo, perdida de hueso en los vuelos espaciales de larga estadía, salud ósea en mujeres en tierra y las complicaciones del pie en la diabetes. Es el investigador principal de experimentos biomecánicos en la estación espacial internacional.

Figura 1. Dr. Peter Cavanagh y su trabajo en biomecánica de los miembros inferiores y la pérdida del tejido óseo durante los vuelos espaciales

El Dr. Peter Cavanagh en 1995, actuando como presidente de la Sociedad Internacional de Biomecánica (ISB) (en Acero 2002) lanzó una pregunta a la comunidad científica: ¿si existía la evidencia de que la biomecánica había madurado como una ciencia que presentaba una serie de técnicas investigativas para resolver los problemas? La respuesta no se hizo esperar y se concluyó que esta interdisciplina estaba en el proceso de maduración y que por lo tanto lo que se vislumbraba hacia el futuro era en líneas generales un mejoramiento en los métodos de investigación como base de la ciencia.

Los Doctores, Vladimir Zatsiorky , Virginia Fortney y Richard Nelson de Penn State University en 1993 vislumbraron (en Acero 2002) , antes del cuestionamiento del Dr. Cavanagh, los nuevos desarrollos que esta ciencia podía obtener hacia la entrada del nuevo milenio:

Figura 2. Los Doctores, Vladimir Zatsiorky , Virginia Fortney y Richard Nelson de Penn State University proyectaron visionariamente la biomecánica del siglo XXI

Entre los adelantos más importantes visualizados por estos tres grandes científicos se distinguen los siguientes:

- Se encontrarán sistemas de video en forma comercial y económicos con una alta resolución espacial y una alta velocidad (180-200 Hz). Estas cámaras serán especialmente diseñadas con propósitos de medición e incluirán todos los atributos de las cámaras fotogramétricas tales como óptica y distorsión mínima y sistemas de orientación interna y externas. Estereovideogrametría de rango cercano reemplazará la estereofotogrametría. El uso de cámaras de VCR y TV serán reducidas en las investigaciones.

Figura 3. Cámaras avanzadas de alta velocidad (120-240-480 y 1000 fps) ya se encuentran hoy en el mercado y a un precio competitivo muy asequible

- Sistemas no ópticos de rango cerrado (Ultrasonido) serán utilizados para hacer registros automáticos del movimiento humano debido a su precisión y bajo costo.

Figura 4. Sistema de captura de movimiento a través de sensores y receptores de ultrasonido (Polhemus and Advanced Motion Measurement system)

- La imagen de origen nuclear y magnética y la tomografía asistida por computador serán ampliamente utilizadas

- Equipamiento de medición de fuerzas con frecuencias naturales y tapetes de presión también como sistemas telemétricos de EMG serán utilizados más frecuentemente.

Figura 5. Sistemas de plataformas de fuerzas 3D y de presión 2D

- Métodos automáticos para estimar masa y características inerciales estarán disponibles a la comunidad científica

- Métodos no invasivos para la determinación de las fuerzas internas serán desarrollados

- Los cambios en las fibras musculares y en la longitud de la estructura ancha del músculo durante movimientos naturales serán registrados utilizando técnicas de ultrasonido

Figura 6. Estudio del comportamiento de la fibra muscular durante sus fases de contracción concéntrica y excéntrica a través de la arquitectura muscular utilizando tecnología de ultrasonido

- El efecto de la vibración mecánica en el cuerpo humano será estudiado con vibradores especiales

Figura 7. Ejemplo del dispositivo desarrollado para medir la vibración del cuerpo humano o de un grupo de sus segmentos bajo el sistema de acelerometría 3D

- Equipos portatiles para medir parámetros biomecánicos en movimientos deportivos estarán disponibles (Ej. Fuerza, presión, aceleración). La señal será almacenada en un computador o transmitida por radio

Figura 8. Ejemplo de plantillas instrumentadas para medir fuerza, presión y aceleración en la marcha humana o en el deporte ( BIOFOOT/IBV)

- Se perfeccionaran los métodos para medir la rigidez del músculo o de una articulación, la viscosidad o la impedancia.

- No únicamente las coordenadas de marcaje serán utilizadas para el congelamiento de los campos visuales y la determinación del cuerpo en el espacio pero también estarán en uso los cambios en la longitud de la proyección de los segmentos corporales, perfiles corporales. Métodos basados en los patrones de la forma serán también desarrollados.

Figura 9. Sistema de captura de movimiento 3D que utiliza sensores espaciales para cuantificar el movimiento humano (MOCAP Studio)

- Procedimientos de suavizado estadístico con control interno de adaptación serán puestos al servicio de los investigadores biomecánicos

- Los problemas de inter e intra-individuo serán estudiados en profundidad para ver la variabilidad de los parámetros biomecánicos

Figura 10. Variabilidad intra-individuo de los patrones de salto en un trampolinista ejecutando 3.5 volteos adelante sobre trampolín de 3 metros (Acero,2009)

- Los métodos matemáticos y numéricos para combinar los acercamientos escolásticos y funcionales serán utilizados

- El foco de la investigación será eminentemente interdisciplinaria con campos del conocimiento tales como, control motor, fisiología muscular, neurofisiología, morfología robotecnología y mecánica.

-Las siguientes grandes líneas de investigación serán desarrolladas en profundidad:

Control del Movimiento Humano,

Trabajo mecánico y Metabolismo Muscular,

Respuesta Humana a la Vibración y al Impacto,

Estudios Morfo métricos, Desde el Músculo al Movimiento

Rendimiento Muscular Máximo entre otras.

Como un comentario final de este blog se puede expresar que es asombroso ver como muchas de estas predicciones hechas en 1993 sobre los avances científicos en Biomecánica se están dando hoy con lujo de detalles y otras están en evolución. Entonces se indica que la biomecánica hoy ya es una ciencia madura pero en constante evolución.

Referencias Bibliográficas:

Acero J. 2002 Bases Biomecánicas para la actividad física y Deportiva. Faid Ed. Pgs. 199 2ª Ed. Universidad De Pamplona. ISBN 98-958-97105-2-2

Acero J. (2009). Aplicabilidad de la Variabilidad en los Análisis Biomecánicos del Gesto y el Entrenamiento Deportivo. Biomecánica Deportiva y Control del Entrenamiento. EXPOMOTRICIDAD 2009: VII Seminario Internacional de Entrenamiento Deportivo. Control Biológico, técnico y táctico del rendimiento deportivo y biomecánico. Universidad de Antioquia. 27 al 30 de Octubre /2009.. ISBN 978-958-714-306-5. Funámbulos editores. Pg. 45 a 88. Medellín Colombia


Sobre el Autor

José A. Acero Jáuregui

Prof.
José A. Acero Jáuregui

Biomecanica e Investigación Cientifica
Colombia

Instituto de Investigaciones & Soluciones Biomecánicas

Instituto de Investigaciones & Soluciones Biomecánicas. Desde la Morfología hasta la Dinámica del Movimiento.

Sitio de Instituto de Investigaciones & Soluciones Biomecánicas

Comentarios (1)