El Movimiento del Cuerpo Humano

¿QUE ES UN ESLABON?

El concepto de eslabón, diseñado originalmente por ingenieros fue utilizado Dempster (1955), el primer cinesiólogo que aplico este concepto a los problemas que implican tratamiento cinético y cinematico de los movimientos del cuerpo humano. Los eslabones implican solapar los miembros articulados unidos con pivotes que actúan como ejes de rotación, se considera que un eslabón es una línea recta de una longitud constante que va de un eje a otro. Un sistema de eslabones es esencialmente una entidad geométrica para el análisis del movimiento por métodos geométricos o cinematicos.

CADENA CINEMATICA ABIERTA Y CERRADA

El término de cadena cinemática en ingeniería se utiliza para describir una serie de movimientos rígidos unidos entre sí por articulaciones de tipo bisagra y fusionados en los dos extremos terminales, constituyendo un sistema cerrado. Cuando se mueve uno de los fragmentos se produce siempre un movimiento estereotípico del segmento adyacente que a su vez moviliza el segmento siguiente, y así sucesivamente. El cuerpo humano funciona de manera similar y por ello se ha considerado útil de aplicar el concepto de cadena cinemática. En biomecánica se utiliza el concepto de cadena cinemática cerrada cuando al menos uno de los extremos de la cadena humana se mantiene fijo de manera temporal, por ejemplo al adoptar la posición cuclillas el peso del cuerpo mantiene los pies fijos en la superficie de apoyo lo que técnicamente cierra la cadena en este extremo, en lo que se refiere al miembro superior si las manos están sujetas firmemente a una estructura fija hacia la que se desplaza el peso del cuerpo la situación se puede describir como una actividad de cadena cerrada. El concepto de cadena cinemática abierta se utiliza cuando las manos los pies y la cabeza no están sujetos a una estructura fija mientras se realiza el movimiento con los miembros. La posición de sentado en una silla alta con extensión de las rodillas que soportan un peso sobre si misma se puede describir como un ejercicio de cadena cinemática abierta.

Planos , Ejes y Movimientos

¿QUE SON LOS PLANOS?

Son superficies imaginarias que dividen al cuerpo

PLANO SAGITAL

Plano imaginario que divide el cuerpo en dos mitades (derecha e Izquierda). Además, si ese plano pasa por la línea media divide al cuerpo en dos partes semejantes.

PLANO FRONTAL

Divide el cuerpo en dos partes: Anterior o Frontal, posterior o dorsal.

PLANO TRANSVERSAL

Divide el cuerpo en dos partes: Superior o Cefálica, Inferior o Caudal.

¿QUE SON LOS EJES?

Los ejes son líneas imaginarias que atraviesan los planos para permitir el movimiento articular

EJE CEFALOPODAL

Es el más largo del cuerpo, se representa por una línea imaginaria que va desde las vértebras cervicales al centro de la superficie de apoyo formadas por los pies ubicado perpendicularmente al plano horizontal, estando el sujeto de pie con tas extremidades inferiores unidas.

EJE ANTERO-POSTERIOR

Es una línea imaginaria perpendicular al tórax que lo atraviesa hacia adelante y hacia atrás.

EJE TRANSVERSAL

Es una línea imaginaria de lado a lado en forma perpendicular al plano sagital.

¿QUE SON LAS ARTICULACIONES?

Son el lugar de contacto de dos o más huesos que, además de unir permiten realizar movimientos

Tipos de Articulaciones

Sinartrosis: las superficies articulares encajan íntimamente entre sí y no permiten realizar movimientos. Por ejemplo, los huesos de la cabeza

Anfiartrosis: Son articulaciones que se mantienen unidad por un cartílago hialino o fibrocartílago. Entre cuerpos vertebrales

Diartrosis o Articulaciones Sinoviales: Permiten realizar movimientos amplios y cuentan con estructura propia

Las diartrosis se dividen en:
Enartrosis: Con superficies articulares esféricas que permiten realizar todos los movimientos (cadera)

Condílea: Con superficies articulares esferoides, Encaje Recíproco o en Silla de Montar: Con la interlínea articular con forma de silla de montar (dedo gordo mano)

Tróclea: La interlínea es una polea que permite realizar movimientos opuestos

Artrodia: con superficies articulares planas que únicamente permiten pequeños desplazamientos (entre apófisis articulares y costo vertebrales)

Trocoide: Con superficies articulares cilíndricas.

Movimiento de las Articulaciones

ARTICULACION	EJE	MOVIMIENTO
Cuello	Longitudinal, antero-posterior, transversal.	Rotación, (derecha, izquierda) inclinación lateral (derecha izquierda) flexión, extensión.
Hombro	Longitudinal, antero-posterior, transversal Circunduccion.	Rotación interna, abducción, aducción, anteversion, (flexión hacia delante), retroversión (extensión hacia atrás )
Codo	Antero-posterior transversal	Supinación (girar la palma hacia arriba) pronación (girar la palma hacia abajo)

ARTICULACION	EJE	MOVIMIENTO
Muñeca	Longitudinal, Transversal Circunduccion	Rotación Interna Flexión, extensión
Cadera	Longitudinal, antero-posterior, transversal	Rotación interna, rotación externa, abducción, aducción, anteversion,(flexión hacia delante) retroversión, (flexion hacia atrás)
Rodilla	Transversal	Flexion, Extensión
Tobillo	Antero-posterior, transversal	Supinación, pronación, rotación externa, flexion dorsal, flexion ventral
Columna	Longitudinal, antero-posterior, transversal	Rotación, Flexion lateral, flexion extensión

La Biomecánica

La Biomecánica se ocupa el movimiento de los seres vivos y de modo Particular del hombre. Si bien se conoce con este nombre a partir de la Segunda mitad del siglo XX, etapa en que se desarrolla de manera acelerada sus orígenes son tan antiguos como el propio hombre, quien en su actividad Diaria se ve obligado, de manera consciente o intuitiva, a perfeccionar los movimientos de su cuerpo.

Aristóteles, en la antigua Grecia, realizó los primeros estudios biomecanicos de los que se tienen constancia, sobre el caminar y el correr. En la antigua Roma, Galeno, conocido como el “Padre de la Medicina” analizó los movimientos de la lucha en los gladiadores. Leonardo da Vinici estudió los músculos y su participación en diferentes posturas del cuerpo, para sus famosas pinturas, así también, a partir de la observación del vuelo de las aves elaboró el proyecto del pájaro mecánico” Sabios posteriores como Galileo Galilei, Alfonso Borelli, Isaac Newton, y otros establecieron las leyes básicas de las matemáticas y la física que permiten calcular, fuerza, velocidad, aceleración y demás parámetros, en el complejo mecanismo que constituye el ser humano.

La Biomecánica es una vertiente de las ciencias que se ocupa del movimiento de los seres vivos, basándose en las leyes de la mecánica. Sus métodos de trabajo son la observación y medición para el análisis y cálculos necesarios en la modelación del movimiento. Su objetivo es el perfeccionamiento en el sentido de la racionalidad y efectividad y es aplicable a toda actividad motora del ser humano y demás seres vivos. En ella se combinan la Física, Anatomía, Matemáticas, Estadística, Cibernética y en dependencia del campo de aplicación, Medicina, Robótica, Deportes.

LA BIOMECANICA A PARTIR DEL SIGLO IV A.C

Aristóteles de Stagira en Macedonia: 384 - 322 A.C: Aplico los principios geométricos al estudio del movimiento del hombre como caminar, correr y saltar.

Galeno: Conocido como el Padre de la Anatomía, estudió los músculos y la producción del movimiento. Sugirió la importancia de la actividad nerviosa en la contracción muscular. El trataba a los gladiadores y se acredita como el primer médico de equipos.

Leonardo da Vincí (1452--1519): Realizó estudios de anatomía humana,, las leyes aéreas y acuáticas.. Famoso por su pájaro mecánico y por los experimentos sobre el vuelo del hombre. Escribió un tratado sobre el vuelo del pájaro.

Galileo (1500--1600): Fue quien descubrió como analizar el movimiento mediante las matemáticas.

Giovanni Alfonso Borelli (1608--1690): Deduce los movimientos del sistema esquelético muscular, de las leyes mecánicas,, menciona los efectos de la palanca en las extremidades, la influencia de las fuerzas aéreas y acuáticas en los seres vivos, la situación del centro de gravedad en al cuerpo humano y las posturas más o menos favorables desde el punto de vista mecánico.. Consideró el cuerpo humano dividido en segmentos. Es conocido como el Padre de la biomecánica.

¿QUE ES LA BIOMECANICA?

La biomecánica 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 humano. Esta área de conocimiento se apoya en diversas ciencias biomédicas, utilizando los conocimientos de la mecánica, la ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el comportamiento del cuerpo humano.

La Biomecánica está presente en diversos ámbitos, aunque tres de ellos son los más destacados en la actualidad: 

La biomecánica médica, evalúa las patologías que aquejan al hombre para generar soluciones capaces de evaluarlas y repararlas usa la simulación que es la aceleración de la forma en que las empresas y los dispositivos médicos mueven los productos a través de diferentes fases de desarrollo. Los prototipos virtuales juegan un papel fundamental en el diseño de verificación y validación. A través del prototipo virtual, el diseño puede ser verificado en contra de las especificaciones del cliente. Adicionalmente, el diseño de la Empresa pueda ser validada contra las normas reglamentarias pertinentes. El resultado final es una muy fiable y rentable diseño elaborado y validado en menos tiempo.

La biomecánica ocupacional, estudia la interacción del cuerpo humano con los elementos con que se relaciona en diversos ámbitos (en el trabajo, en casa, en la conducción de automóviles, en el manejo de herramientas, etc.) para adaptarlos a sus necesidades y capacidades. En este ámbito se relaciona con otra disciplina como es la ergonomía. Últimamente se ah hecho popular y se ha adoptado la Biomecánica ocupacional que proporciona las bases y las herramientas para reunir y evaluar los procesos biomecánicas en lo que se refiera a la actual evolución de las industrias, con énfasis en la mejora de la eficiencia general de trabajo y la prevención de lesiones relacionadas con el trabajo, esta está íntimamente relacionada con la ingeniería médica y de información de diversas fuentes y ofrece un tratamiento coherente de los principios que subyacen a la biomecánica bien diseñado y ergonomía de trabajo que es ciencia que se encarga de adaptar el cuerpo humano a las tareas y las herramientas de trabajo.

La biomecánica deportiva, analiza la práctica deportiva para mejorar su rendimiento, desarrollar técnicas de entrenamiento y diseñar complementos, materiales y equipamiento. El objetivo general de la investigación biomecánica deportiva es desarrollar una comprensión detallada de los deportes mecánicos específicos y sus variables de desempeño para mejorar el rendimiento y reducir la incidencia de lesiones. Esto se traduce en la investigación de las técnicas específicas del deporte, diseñar mejor el equipo deportivo, vestuario, y de identificar las prácticas que predisponen a una lesión. Dada la creciente complejidad de la formación y el desempeño en todos los niveles del deporte de competencia, no es de extrañar que los atletas y entrenadores estén recurriendo en la literatura de investigación sobre la biomecánica aspectos de su deporte para una ventaja competitiva.

Los objetivos de esta disciplina científica son varios según el área de aplicación.

Educación física: Dictar principios generales que ayuden a comprender y ejecutar diferentes actividades y ejercicios habituales en las clases de educación física, dictar una serie de principios sobre la forma de evitar lesiones, describir las diferentes tareas y ejercicios, aportar una serie de métodos de registro sencillo que contribuyan a medir diferentes características de la motricidad.

Biomecánica Ocupacional: Estudio de la relación del hombre con las maquinas, encaminado a conseguir un mayor rendimiento, menos lesiones o una menor fatiga.

Deporte de alta competición: Descripción de la técnica deportiva, búsqueda de técnicas más eficaces, desarrollo de métodos de medida y registro, ayuda a la planificación del entrenamiento.

Implementos deportivos: Desarrollo de nuevos materiales, diseño de nuevos aparatos y útiles deportivos con los que se posibilitaran practicas más seguras, mejores marcas y la aparición de nuevos deportes.

METODOLOGIA DE LA BIOMECANICA

Muchos de los conocimientos generados por la biomecánica se basan en lo que se conoce como modelos biomecánicos. Estos modelos permiten realizar predicciones sobre el comportamiento, resistencia, fatiga y otros aspectos de diferentes partes del cuerpo cuando están sometidos a unas condiciones determinadas. Así, por ejemplo, esta disciplina se ocupa de determinar la "resistencia" de un material biológico ante la ejecución de una fuerza que actúa sobre este. Estas fuerzas, en sentido general, pueden ser de tipo compresivo o bien de tipo tracción y generarán en la estructura dos cambios fundamentales

APLICACIONES DE LA BIOMECANICA EN LOS SERES HUMANOS 

PROTESIS

La sustitución de órganos por otros artificiales, constituye la frontera avanzada de la ingeniería biónica. Dejando aparte las prótesis ortopédicas cuyo empleo ha tenido un enorme desarrollo gracias a la aplicación de nuevos materiales y técnicas de cálculo, así como a los avances en las técnicas de implantación por lo que cada día es más amplia la gama de posibilidades de sustitución de órganos conocidos y menos conocido, lo cual resulta de gran ayuda para pacientes y médicos un ejemplo de esto es la fabricación de bombas de insulina para emplear en personas diabéticas 

ESTIMULADORES

Los estimuladores artificiales son utilizados para activar ciertos órganos o funciones que, aun estando sanos no funcionan como es debido a causa de lesiones del sistema nervioso central; según Claude Ville: “Una función extremadamente delicada ,es la que se lleva a cabo para estimular el músculo cardiaco a través de un aparato marca pasos, que permite regular los latidos cardiacos al proporcionar desde el exterior impulsos de corriente y que resulta vital en algunos casos de arritmias cardiacas.” El marca pasos consta de una batería, un generador y un modulador de impulsos eléctricos y un electrodo que transmite los impulsos al tejido cardiaco. Existen muy diversos tipos de marca pasos (en la actualidad se cuenta con más de 200 tipos diferentes) Los impulsos eléctricos generados por el aparato pueden ser se frecuencia fija, es decir producidos a una frecuencia predeterminada, sin ninguna relación con la actividad del corazón, pero en la actualidad se emplean mas los marcapasos a demanda, o sea, mediante impulsos desencadenados cuando el propio aparato reconoce un fallo en el ritmo cardiaco normal 

 

SENSORES

Para intervenir sobre cualquier órgano, se requiere el control y la medición continua de la intensidad del fenómeno. Los sensores que constituyen el primer elemento del sistema, son dispositivos que permiten detectar los fenómenos físicos y químicos, ofreciendo seriales de salida proporcionales a la intensidad de las entradas. Las señales de entrada de muy diversos tipos y convertidas en la mayoría de los casos en magnitudes eléctricas (ejemplo, variaciones de presión y variaciones de resistencia eléctrica) corresponden a variaciones de temperatura, de deformación muscular en los esfuerzos, de presión venosa o arterial, etc. Los sensores pueden ser electrodos directos capaces de captar las señales procedentes de actividades celulares, o pueden consistir en detectores de concentraciones de sustancias químicas 

ORGANOS ARTIFICIALES

Son dispositivos y tejidos creados para sustituir partes dañadas del organismo. El análisis de un órgano artificial, debe considerarse en la construcción de estos aspectos tales como materiales que requieren unas particulares características para poder ser implantados e incorporados al organismo vivo. Además de las características físicas y químicas de resistencia mecánica, se necesita fiabilidad, duración y compatibilidad en un ambiente biológico que siempre tiene una elevada agresividad. “El mayor problema que se plantea la construcción de una prótesis se refiere a la relación entre el biomaterial y el tejido vital en el que se inserta ya que es muy importante el control de las reacciones químicas de superficie y micro estructura, el tejido crece y tiende a incorporar incluso a nivel de los poros de la rugosidad superficial, el material implantado