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7. CONCLUSIONES

El objetivo de este proyecto es el análisis de la cinemática y dinámica de la marcha en

niños. Para la toma de medidas se tomaron niños de entre 5 y 8 años sin problemas

ortopédicos. La captura de datos se realizó en el sistema de Vicon Motion System® y se siguió

el modelo Plug in Gait, basado en el protocolo de Newington [10]. Sin embargo el modelo PiG

de Vicon ® puede acarrear errores en la reconstrucción del modelo, insalvables tras la captura

del movimiento. Por ello se trató de utilizar modelos más adecuados y se tomaron el modelo

con KAD, desarrollado por Vicon ® y el modelo PiG modificado [3], desarrollado en el

Departamento de Mecánica de la Universidad de Sevilla.

El modelo con el dispositivo KAD resultó poco adecuado para su utilización en niños. El

tamaño del dispositivo no resultó adecuado para la estatura de los niños y dificultaba la

captura de algunos marcadores por parte de las cámaras. Además resultaba especialmente

molesto tras ser colocado y dificultaba la colaboración del niño. Finalmente se optó por el

modelo PiG modificado, ya que aportaba modelos más fiables que el KAD y resultaba mucho

más cómodo y eficaz para su utilización en menores.

A partir de los datos obtenidos en la captura se presentan la cinemática y dinámica de

la marcha. Por un lado se tienen los ángulos, velocidades y aceleraciones de los segmentos sin

ningún método de optimización, denominado UNO, únicamente bajo la aplicación del método

funcional (apartado 5.3.1). Por otro lado se tienen también ángulos, velocidades y

aceleraciones aplicando el método de optimización global (apartado 5.3.2) junto con el

método funcional. Este procedimiento se denominó GOM. En las Figura 38 y Figura 42 se

presentan los ángulos por ambos procedimientos. Estos ángulos representados para cada

articulación se acompañan igualmente de sus correspondientes desviaciones típicas.

Los resultados obtenidos en ángulos durante la marcha resulta similares a los

observados en la bibliografía, Figura 39. Para los ángulos de flexión de la cadera se observan

ángulos esperados y coincidentes con los observados en adultos en [2]. Sin embargo para la

flexión de rodilla se llegan a los 70º y para el tobillo se tienen hasta 20º, siendo ambos

mayores a los de los adultos. No obstante, estos ángulos resultan aceptables en niños de estas

edades al ser las articulaciones aun flexibles [22].

En las aducciones y rotaciones internas se obtienen valores de las medias aceptables,

aunque las variaciones indicadas por las desviaciones típicas resultan preocupantes. En [22] se

indica que variaciones de entre +10º y -20º en las rotaciones internas de las rodillas por

ejemplo resultan aceptables para niños, reduciéndose estos niveles con el crecimiento hasta

los diez años y estabilizarse en los valores de adultos. En nuestro proyecto se obtienen

variaciones de entre ±20º, siendo un poco mayores a las ya mencionadas. Sin embargo estas

diferencias pueden verse influidas por los problemas experimentados en las capturas y las

diferencias existentes entre los sujetos. Algunos niños sufría un poco de sobrepeso, lo que

provocaba errores en las medidas, y otros presentaban recurvatum en las rodillas, lo que

puede afectar a las desviaciones de los ángulos.

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Comparando los datos obtenidos por UNO y por GOM, Figura 45, se observa cómo los

valores son similares en las flexiones de las articulaciones y se diferencian en aducciones y

rotaciones internas. El método de optimización permite afinar la medida, de forma que los

posibles errores durante el cálculo del modelo se minimicen, aunque sigan existiendo los

errores introducidos por el modelo utilizado o aquellos asociados a los sujetos.

En general se obtienen resultados aceptables en la cinemática para niños de entre 5 y

8 años, obteniéndose comportamiento cíclico durante la marcha. Las variaciones respecto a

adultos se deben a las diferencias aún existentes en las articulaciones y a los cambios

morfológicos que aún sufren durante el crecimiento.

En la cinética se obtienen los mayores valores de fuerzas en los ejes verticales de las

articulaciones, Figura 49 y Figura 50, ya que soportan el peso de cuerpo. Además se observan

las mayores variaciones por la desviación típica en el eje de flexión, que se corresponde con las

variaciones observadas en las aducciones de los ángulos.

Se resolvió el problema dinámico inverso por dos métodos: por equilibrio de fuerzas,

considerando las articulaciones como contactos puntuales sin restricciones cinemáticas, y por

multiplicadores de Lagrange, añadiendo las restricciones cinemáticas al considerar las

articulaciones como pares esféricos. En los momentos, Figura 50 y Figura 53, se obtienen las

mayores variaciones en aducciones y rotaciones internas, tal como ocurría en los ángulos.

Comparando fuerzas y momentos en las Figura 54 y Figura 55, se observa como por

ambas resoluciones se obtienen resultados similares. En las fuerzas son significativas las

diferencias en el eje anterior, que se corresponde con la aducción de los ángulos. En

momentos las diferencias entre equilibrio de fuerzas y multiplicadores de Lagrange resultan

visibles en los tres movimientos, flexión, aducción y rotación interna, siendo más significativo

en los dos últimos.

Las fuerzas externas resultan predominantes frente a las fuerzas internas, de ahí que

en aquellos ejes donde las fuerzas externas son menores, el efecto de las fuerzas inerciales

afecte más al resultado final. Este efecto se observa en el eje anterior en las fuerzas, Figura 54,

mientras que en momentos, se observa como los momentos inerciales afectan más al

resultado final en aducciones y rotaciones, Figura 55.

Las diferencias entre las fuerzas inerciales por ambas resoluciones, se deben a las

diferencias ya existentes entre los ángulos. La resolución mediante ecuaciones de equilibrio se

basa en el problema cinemático inconsistente sin optimización (UNO), mientras que la

resolución por multiplicadores de Lagrange se basa en el problema cinemático consistente con

optimización (GOM).

Podemos concluir que las diferencias en la cinemática no son determinantes en la

cinética. En la comparativa de los momentos no se aprecian diferencias tan importantes en

comparación con sus magnitudes finales, mientras que en ángulos las variaciones si son más

significativas.

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En este proyecto se modelan las articulaciones en la resolución por multiplicadores de

Lagrange como pares esféricos. Sin embargo, posibles mejoras al modelo PiGmod podrían

incluir modelos de las articulaciones más próximos a la realidad, especialmente en la rodilla y

el tobillo.

Por otro lado, las dificultades en la medida invitan a incluir modificaciones en el

protocolo experimental para evitar errores en la captura, especialmente en el estudio de niños

con el dispositivo KAD.

Resulta especialmente importante a la hora de trabajar con niños la agilidad del

proceso y el tiempo de ejecución. La utilización del menor número de marcadores es vital para

no entorpecer la marcha normal y distraer a los niños. Igualmente la simplicidad del ensayo

resulta fundamental, ya que algunos niños presentaron dificultades a la hora de realizar

movimientos circulares con la pierna para el método funcional (apartado 4.5).

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