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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

7

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