1 ANALISIS DE MOVIMIENTO 1 INTRODUCCION Y APLICACIONES Desde los tiempos antiguos el hombre siempre ha querido entender el cuerpo humano desde un punto de vista mecanico....
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ANALISIS DE MOVIMIENTO 1 INTRODUCCION Y
APLICACIONES
Desde los tiempos antiguos el hombre siempre ha
querido entender el cuerpo humano desde un punto
de vista mecanico....
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Que es?
EL MOVIMIENTO
Cada movimiento, desde el más simple al mas difícil, involucra varias articulaciones que interanctúan en modo sinérgico.
Que es?
EL MOVIMIENTO
Cada movimiento constituye la interacción entre varios sistemas: (nervioso, músculo esquelético y sensorial)
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EL DESARROLLO DE LA INGENIERIA EN LA
REHABILITACION HA PERMITIDO....
Conocimiento de las propiedades
mecanicas del cuerpo humano
Desarrollo de dispositivos de ayuda en
tratamientos ortopedicos y rehabilitacion
Diseno y manufactura de instrumentos
quirurgicos y rehabilitativos
TIEMPOS MODERNOS:
Ingenieria Biomedica
o Bioingenieria
Desarrollo de Tecnologia de punta para ayudar al medico a:
Modelar el cuerpo y su comportamiento en
condiciones normales y patologias.
Construir disposi6vos protesicos y ortesicos
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Tiempos Modernos: Construir maquinas que generan imagenes
que sirvan para apoyar sus diagnosticos y
planificar sus tratamientos
RX TAC
RMN
ANALISIS DE MOVIMIENTO
“ Las necesidades tecnologicas del medico para mejorar la calidad de sus examenes diagnos8cos y la calidad de vida
de sus pacientes son retos del ingeniero”.
Por que lo hacemos?
No solo un trato con maquinas y
computadores
Servir y ayudar a la gente con discapacidad
o patologias que afecten el sistema
musculoesqueletico
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EL PROBLEMA…..
Subje8vidad: Que color ven los puntos?
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Subje8vidad
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Subje8vidad: que ven?
IDENTIFICACION DEL PROBLEMA: SUBJETIVIDAD DEL ANALISIS OBSERVACIONAL DEL MOVIMIENTO
Ley 100
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Los Humanos Tenemos Mala memoria visual
En los videos anteriores se fijaron si:
¿Los pies van hacia adentro o hacia fuera, con respecto al
piso?
¿El contacto inicial es con el talón?
¿Las rodillas se orientan al frente, hacia dentro o hacia fuera?
¿Las caderas extienden por completo?
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La ingenieria Biomedica ayuda a resolver algunos
inconvenientes del analisis visual de la motricidad de un
paciente sin ayuda de medios tecnologicos.
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Subje8vidad al evaluar en postura y movimiento (puede haber varios puntos de vista de cada evaluador) en angulos de flexion y fuerzas musculares
Objetividad, datos y graficos precisos
Podemos “ver” las fuerzas sin la ayuda
de un computador ?
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IMPORTANCIA EN EL PLANO CLÍNICO : ¿POR QUÉ ES NECESARIO EL ANALISIS DE MOVIMIENTO?
ANALISIS
VISUAL
ANALISIS
COMPUTARIZADO
Captura del movimiento a 16
Hz. del ojo humano.
Captura de movimiento a 120 Hz. de las
cámaras infrarojas.
EJEMPLO DE ANALSIS VISUAL VS.
ANALISIS COMPUTARIZADO
ANALISIS
VISUAL
ANALISIS
COMPUTARIZADO
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No es posible cuantificarlo! Es cuantitativo, se pueden calcular las
magnitudes no medibles por el ojo humano.
(Cinética y cinemática)
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Plano frontal
Plano Sagital
Plano Transverso
EJEMPLO DE ANALSIS VISUAL VS. ANALISIS COMPUTARIZADO
ANALISIS
VISUAL
ANALISIS
COMPUTARIZADO
•Análisis subjetivo.
•Visión en un solo plano por vez (2D).
•No es suficiente para una evaluacion
fisica completa.
• Análisis objetivo.
•Visión en 3D.
•Datos precisos.
Analisis Cualitativo A.Cuantitativo
Bidimensionalidad
Tridimensionalidad.
Plano frontal Plano Sagital
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VENTAJAS DE UN REPORTE DE ANALISIS DE MARCHA....
Posibilidad de captar en un solo
intento la sinergia entre los
musculos y las articulaciones
Facilidad para hacer seguimiento
despues del tratamiento
Posibilidad de evaluar repetibilidad
del gesto motriz.
MI IZQUIERDO
MI DERECHO
PREOPERATORIO
POST OPERATORIO
CON ORTESIS
SIN ORTESIS
PRIMER ENSAYO
SEGUNDO ENSAYO
PRE BOTOX POS BOTOX
TERCER ENSAYO
ETC...
APLICACIONES EN MEDICINA DEPORTIVA
VALORACION FISICA:
•Gimnasio, Squash, Futbol, ciclismo, patinaje,
atletismo, swing de golf, servicio de Tennis , salto
en Basketball y Volleyball entre otros.
Estudio de la eficiencia mecanica para
optimizar el rendimiento
Prevencion de Lesiones
Seguimiento al tipo de entrenamiento
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“Cuidar “un deportista para conocer sus limites funcionales.
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ELECTROMIOGRAFIA CONVENCIONAL
Registro y estudio de la actividad eléctrica generada por el
tejido neuromuscular.
2 Tipos principales de Electrodiagnostico:
a) Electrodiagnóstico de detección: consiste en la detección de la actividad
bioeléctrica producida por el individuo, independiente de estimulación externa.
b) Electrodiagnóstico de estimulación: Estudio del sistema neuromuscular
observando los cambios que se producen en el, debido a diferentes estímulos
externos - eléctricos, auditivos y visuales.
* Velocidad de conducción nerviosa motora y sensitiva
* Estudio de Reflejos - Reflejo H, Reflejo Bulbocavernoso , Reflejo palpebral
* Respuesta F
* Potencial evocado Somatosensitivo Motor Auditivos y Visuales
* Estudios de transmisión neuromuscular
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Pequeños estímulos en diferentes nervios
del cuerpo.
Introducción de una pequeña aguja
desechable de exploración.
Prueba Invasiva
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ON OFF
Anterior Tibial
Gastrocnemius
DEFINICION: Representacion electrica de la contraccion
muscular.
Adquisicion,amplificacion y
elaboracion de la senal para el
analisis.
ON OFF
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Comparison of Knee Motion on Earth and in Space: an
Observational study
M Pierre, K Genc, M Litow, B Humphreys, A Rice, C
Maender, P Cavanaugh;
Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 2006,
Custom made Biometrics Ltd electrogoniometers were incorporated into a
custom built Lower Extremity Monitoring Suit to monitor knee movement in the
same subjects on earth and then in space aboard the International Space Station.
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The effects of powered ankle foot orthoses on joint kinematics and
muscle activation during walking in individuals with incomplete
spinal cord injury. G Sawicki, A Domingo, D Ferris; Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation
2006, 3:3; The goal of this study was to test the effects of robotic assistance in subjects
with incomplete spinal cord injury using pneumatic powered ankle-foot orthoses.
Biometrics Ltd electrogoniometers were used to measure bilateral ankle, knee, and hip
movement.
Total power output generated during dynamic knee extensor exercise
at different contraction
R Ferguson,P. Aagaard, D Ball, A Sargeant, J Bangsbo;
Journal of Applied Physiology 2000, 89:1912-1918; Biometrics Ltd
electrogoniometers were used to for continuous measurement of knee joint angle and
the angle between the lower limb and the connecting bar attached to the pedal arm of
an ergometer.
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The Effect of Movement Frequency on Interlimb Coupling
During Recumbent Stepping
PC Kao, D Ferris; Motor Control 2005, 9:144-163
Six Biometrics Ltd electrogoniometers were used to record hip, knee, and
ankle joint angles bilaterally.
ESQUEMA DE UN LABORATORIO DE ANALISIS DE
MOVIMIENTO LAM
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APLICACIONES VARIAS DE LAM
CLINICA BIOMECANICA DEPORTE ROBOTICA MOTION CAPTURE: CINE, VIDEOJUEGOS,
REALIDAD VIRTUAL
APLICACIONES: BIOINGENIERIA
Investigación en nuevos
elementos protésicos
Simulación de cirugías
basadas en la resonancia magnética
y el examen de marcha del paciente. (Transferencias, Artrodesis,
Osteotomías etc.)
Estudio de nuevos protocolos
(p ej. Miembro superior)
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APLICACIONES: FISIOTERAPIA
Seguimiento al tratamiento de
rehabilitacion de un paciente.
(Miembros inferiores y superiores)
Alineacion y control de movimiento
en el diseño de prótesis
convencionales y mioeléctricas.
APLICACIONES: MEDICINA DEL DEPORTE
Cuantificación del gesto deportivo para:
1. Mejora del rendimiento.
2. Estudio de una practica
SEGURA del deporte.
(prevención de lesiones.)
3. Valoración de elementos
deportivos.
CICLISMO SERVICIO DE
TENNIS
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APLICACIONES: ANALISIS ELECTROMIOGRAFICO, CINEMATICO
Y DE CONSUMO DE ENERGIA DE LOS VELISTAS
APLICACIONES: ANIMACION TRIDIMENSIONAL Y
RESULTADOS ELECTROMIOGRAFICOS
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DE DONDE VIENEN LOS CALCULOS …?
EJEMPLO DE ORIENTACION DE DOS HUESOS
ADYACENTES: ARTICULACIÓN DE LA CADERA
POSICION
INICIAL POSICION
FINAL
yp yd
yp yd
zp zd
zd
zp
xp xd xp
xd
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MOVIMIENTO ABSOLUTO DEL HUESO
Reconstrucción tridimensional
de un segmento óseo
Yg
Xg
Zg
MOVIMIENTO ABSOLUTO DEL HUESO
Para describir el movimiento de una
morfología compleja, se sustituye con
un cuerpo rígido
Yg
Xg
Zg
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MOVIMENTO INSTANTÁNEO =
ORIENTACIÓN + POSICIÓN
A dicho cuerpo rígido se le
asignan coordenadas
locales, tanto de posición yl como de orientación.
Dos vectores, 6
escalares en cada
instante de tiempo
medido.
Yg
xl
zl
Xg
Zg
MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE DOS
SEGMENTOS ADYACENTES
vector posición
Yg
Vector orientación
Xg
Zg
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APLICACIONES EN ERGONOMIA Y DISENO DE PRODUCTO
• Evaluación de la ergonomía Gsica: Evaluación de la coherencia hombre-maquina en función de las medidas antropométricas, movimiento y fuerzas del cuerpo humano.
• Medidas antropométricas
• Postura
• Movimientos repe66vos
• Fa6ga
APLICACIONES PROTESICAS
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APLICACIONES PROTESICAS
APLICACIONES EN ROBOTICA
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ALGUNOS LABORATORIOS EN COLOMBIA.....
Insituto de Ortopedia Infantil
Roosevelt, Bogota
Centro Integral de Rehabilitacion
de Colombia CIREC
Centro de Rehabilitacion
CLIMAR, Bogota
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AGENCIAS ESPACIALES
Italiana (ASI)
Europea (ESA) Americana (NASA)
Industria: Fiat / Ferrari
FORMULA 1 ESTUDIO ERGONÓMICO DEL PUESTO DEL PILOTO
Y DE LOS MOVIMIENTOS Y VIBRACIONES DURANTE EL MANEJO
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MUCHAS GRACIAS !!
SOCIEDADES DE ANALISIS DE MOVIMIENTO EN EL MUNDO
European Society of Movement Analysis for Adults and Children
Gait and Clinical Movement Analysis Society
Società Italiana di analisi del movimento in clinica
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BENEFICIOS DE TENER EQUIPOS DE UTIMA TECNOLOGIA EN BIOMECANICA
1. EMERGENTE TECNOLOGIA EN LATINOAMERICA y EN
COLOMBIA (EN EUROPA LLEVA MAS DE 30 Años)
2. ACTUALIZACION TECNOLOGIA INMINENTE EN
UNIVERSIDADES Y HOSPITALES QUE INVESTIGAN Y TRATAN
PACIENTES CON PATOLOGIAS QUE AFECTEN EL SISTEMA
MUSCULO ESQUELETICO .
3. ALTOS ESTANDARES DE CALIDAD EN EQUIPOS DIAGNOSTICO
BENEFICIOS DE TENER EQUIPOS DE ULTIMA TECNOLOGIA EN BIOMECANICA
4. Ampliación de los temas de inves8gación y , entrenando profesionales en este campo nuevo en Colombia.
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CONCLUSIONES DEL ANALISIS COMPUTARIZADO DE MOVIMIENTO
Registro tridimensional, objetivo y detallado de cualquier
gesto del cuerpo humano Área nueva de gran expansión en
el mundo.
Gran apoyo para el diagnostico de patologías que afecten el sistema músculo esquelético. (planificación de cirugía o tratamiento rehabilitador.)
Principales campos de aplicación: Ingeneiria, Deportivo, Clínico, Industrial
MUCHAS GRACIAS !!
Ing. Francesco Paez ME. PhD.
Politecnico di Milano, Italia
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