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BIOMECÁNICACAMPOS DE APLICACIÓN

Los campos de aplicación de la Biomecánica son diversos:BIOMECÁNICA CLÍNICAPermite valorar de manera cualitativa y cuantitativa la repercusión de las diferentes patologías del aparato locomotor y la evaluación funcional en los pacientes independientemente de su campo terapéutico.

Exploración preoperatoria Exploración posoperatoria Control de la evolución funcional (Rehabilitación y fisioterapia)

BIOMECÁNICA DEPORTIVATiene como objetivo el análisis del rendimiento deportivo, así como la prevención y recuperación funcional de la técnica y gesto deportivo.BIOMECÁNICA OCUPACIONALCon aplicación al inmenso campo de la medicina del trabajo y la valoración ergonómica

Evaluación ergonómica laboral Accidentes laborales Valoración de las Incapcadidades e invalideces Pruebas periciales, Valoración de las secuelas Detección de magnificadores

BIOMECÁNICA LEGAL Y FORENSECon aplicación a la valoración del daño corporal en los lesionados tras agresiones, accidentes de tráfico, incapacidades laborales, graduación de la discapacidad..etc., o cualquier valoración del daño ante los Tribunales de Justicia (Penal, Civil, Laboral, Contencioso…), superando la subjetividad de síntomas (ej: dolor, imposibilidad) redundando en una precisa evaluación de los enfermos a través de datos objetivos de evaluación. Es un sistema de evaluación complementario a otras pruebas médicas radiológicas, psicológicas...

Accidentes con lesiones y secuelas funcionales Valoración de Incapacidades e invalideces Pruebas periciales, valoración de las secueas Detección de magnificadores

Tras la prueba biomecánica se emite un informe por un médico especializado, valorando la interrelación entre la clínica del paciente y el resultado de la prueba. Nuestros médicos defienden en Sala ante el Juzgado sus informes.

Estos informes son reconocidos en ICAM, EVI, Juzgados.

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BIOMECÁNICAINTRODUCCIÓN

¿QUÉ ES LA BIOMECÁNICA?

La biomecánica es una disciplina científica que tiene por objetivo 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 y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede verse sometido.La biomecánica ha tenido un gran desarrollo en relación con aplicaciones de la ingeniería, informática y de modelos matemáticos, para el conocimiento de los sistemas biológicos y de partes del cuerpo humano, facilitando su aplicación práctica y su utilización como nuevos métodos de valoración y diagnóstico.

¿QUÉ ES UN ESTUDIO BIOMECÁNICO?Es el estudio, mediante diferentes técnicas, de los movimientos del cuerpo humano. Pudiendo conocer que sucede en cada momento: velocidad, rango articular, fuerzas, etc..Los estudios biomecánicos son análisis dinámicos. Las pruebas o estudios médicos del aparato locomotor son en su gran mayoría estáticos. Una resonancia magnética o una radiografía nos muestra una imagen estática, que sin duda tiene su valor, pero poco o nada nos aporta respecto a la funcionalidad de ese segmento estudiado.Por tanto los estudios biomecánicos están orientados a estudiar la funcionalidad de los diferentes segmentos articulares, más allá de la imágenes obtenidas por los estudios tradicionales, y es por tanto ahí dónde tiene una de sus grandes aplicaciones y en la que Baasys está especializada.Importancia de las pruebas biomecánicas en la gestión de las prestaciones económicas de la Seguridad Social.

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BiomecánicaLa biomecánica es un área de conocimiento interdisciplinaria que estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento y al equilibrio (incluyendo el estático) de los seres vivos. 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 lamecánica, la ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede verse sometido.1

La biomecánica está íntimamente ligada a la biónica y usa algunos de sus principios, ha tenido un gran desarrollo en relación con las aplicaciones de la ingeniería a la medicina, la bioquímica y el medio ambiente, tanto a través de modelos matemáticos para el conocimiento de los sistemas biológicos como en lo que respecta a la realización de partes u órganos del cuerpo humano y también en la utilización de nuevos métodos diagnósticos.

Una gran variedad de aplicaciones incorporadas a la práctica médica; desde la clásica pata de palo, a las sofisticadas ortopedias con mando mioeléctrico y de las válvulas cardíacas a los modernos marcapasos existe toda una tradición e implantación de prótesis.

Hoy en día es posible aplicar con éxito, en los procesos que intervienen en la regulación de los sistemas modelos matemáticos que permiten simular fenómenos muy complejos en potentes ordenadores, con el control de un gran número de parámetros o con la repetición de su comportamiento.

Índice

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1 Historia y desarrollo

o 1.1 Circulación sanguínea

o 1.2 Huesos

o 1.3 Tejido muscular

o 1.4 Tejidos blandos

2 Subdisciplinas

3 Subcampos

4 Metodología

o 4.1 Cambios en la tensión

o 4.2 Cambios en la forma

o 4.3 Biomecánica computacional

o 4.4 Fotogrametría

5 Relación entre tecnología y biomecánica

o 5.1 Órganos artificiales

o 5.2 Prótesis

o 5.3 Implantes

o 5.4 Sensores

o 5.5 Estimuladores

6 Referencias

o 6.1 Bibliografía

o 6.2 Enlaces externos

Historia y desarrollo[editar]

La biomecánica se estableció como disciplina reconocida y como área de investigación autónoma en la segunda mitad del siglo XX en gran parte gracias a los trabajos de Y. C. Fung cuyas investigaciones a lo largo de cuatro décadas marcaron en gran parte los temas de interés en cada momento de esta disciplina.2

Circulación sanguínea[editar]

Históricamente uno de los primeros problemas abordados por el enfoque biomecánico moderno, resultó de intento de aplicar las ecuaciones de Navier-Stokes a la comprensión del riego sanguíneo.3 Aunque usualmente se considera a la sangre como un fluido newtoniano incompresible, esta modelización falla cuando se considera el flujo sanguíneo en las arteriolas o capilares. A la escala de esas conducciones, los efectos del tamaño finito de las células sanguíneas o eritrocitosindividuales son significativos, y la sangre no puede ser modelada como un medio continuo. Más concretamente, cuando el diámetro del vaso sanguíneo es ligeramente mayor que el diámetro del erotrocito, entonces aparece el efecto Fahraeus–Lindquist y existe una disminución en la tensión tangente al vaso. Así a medida que el diámetro del vaso sanguíneo disminuye, los glóbulos rojos tienen que aplastarse a lo largo del vaso y frecuentemente sólo pueden pasar de uno en uno. En este caso, se da un efecto Fahraeus–Lindquist inverso y la tensión tangencial del vaso se incrementa.

Huesos[editar]

Otro desarrollo importante de la biomecánica fue la búsqueda de ecuaciones constitutivas que modelaran adecuadamente las propiedades mecánicas de loshuesos.

Mecánicamente los huesos son estructuras mecánicas anisotropas, más exactamente tienen propiedades diferentes en las direcciones longitudinales y transversales. Aunque sí son transversalmente isótropos, no son globalmente isótropos. Las relaciones de tensión-deformación en los huesos pueden ser modeladas usando una generalización de la ley de Hooke, para materiales ortotrópicos:

Donde  , existiendo sólo cinco constantes independientes que son función de:

, los módulos de Young en dirección longitudinal y transversal.

, los dos coeficientes de Poisson.

, el módulo de elasticidad transversal.

Tejido muscular[editar]

Existen tres tipos de músculo:

Músculo liso  (no estriado): El estómago, el sistema vascular, y la mayor parte

del tracto digestivo están formados por músculo liso. Este tipo de músculo se

mueve involuntariamente.

Músculo miocardíaco  (estriado): Los cardiomiocitos son un tipo altamente

especializado de célula. Estas células se contraen involuntariamente y están

situadas en la pared del corazón, actúan conjuntamente para producir latido

sincronizados.

Músculo esquelético  (estriado): Es un músculo que desarrolla un esfuerzo

sostenido y generalmente voluntario. Un modelo ampliamente usado para

este tipo de músculo, es la ecuación de Hill que puede simular adecudamente

el tétanos:

Donde:

, es la tensión o cargas del músculo.

, la velocidad de contracción.

, es la máxima carga o tensión que se puede producir en el músculo.

, son dos constantes que caracterizan el músculo.

Esta ecuación puede describirse en términos de la tensión y la velocidad de deformación como:

Tejidos blandos[editar]

Durante la década de 1970, varios investigadores que trabajaban en biomecánica iniciaron un programa de caracterización de las propiedades mecánicas de los tejidos blandos, buscando ecuaciones constitutivas fenomenológicas para su comportamiento mecánico.

Los primeros trabajos se concentraron en tejidos blandos como los tendones, los ligamentos y el cartílago son combinaciones de una matriz de proteínas y un fluido. En cada uno de estos tejidos el principal elemento importante es el colágeno, aunque la cantidad y la calidad del colágeno varía de acuerdo con la función que cada tejido realiza:

La función de los tendones es conectar el músculo con el

hueso y está sujeto a cargas de tracción. Los tendones

deben ser fuertes para facilitar el movimiento del cuerpo,

pero al mismo tiempo ser flexibles para prevenir el daño a los

tejidos musculares.

Los ligamentos conectan los huesos entre sí, y por tanto son

más rígidos que los tendones.

El cartílago, por otro lado, está solicitado primariamente

con compresión y actúa como almohadillado en las

articulaciones para distribuir las cargas entre los huesos. La

capacidad resistente del cartílago en compresión se deriva

principalmente del colágeno, como en tendones y ligamentos,

aunque en este tejido el colágeno tiene una configuración

anudada, soportada por uniones de cruce de

glucosaminoglicanos que también permiten alojar agua para

crear un tejido prácticamente incompresible capaz de

soportar esfuerzos de compresión adecudadamente.

Más recientemente, se han desarrollado modelos biomecánicos para otros tejidos blandos como la piel y los órganos internos. Este interés ha sido promovido por la necesidad de realismo en la simulaciones de interés médico.

Subdisciplinas[editar]

La Biomecánica está presente en diversos ámbitos, aunque cuatro 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,

repararlas o paliarlas.

La biomecánica fisioterapéutica, evalúa las disfunciones

del sistema musculoesquelético en el ser humano, para

poder observar, evaluar, tratar o disminuir dichas

disfunciones. Para realizar esta acción de una manera

adecuada, la biomecánica fisioterapéutica aborda la

Anatomía desde un punto de vista funcional, entiende el “por

qué” y el “como”, es decir, como funciona la articulación,

analiza funciones articulares como la estabilidad, la movilidad

y la protección analizando el equilibrio que se da entre ellas,

todo esto, siguiendo términos Anatómicos internacionales. La

diferencia entre la biomecánicade la mecánica o mecánica

industrial y la biomecánica fisioterapéutica es que esta es

realmente móvil, esta “inscrita en el tiempo”. Cinesioterapia

La biomecánica deportiva, analiza la práctica deportiva

para mejorar su rendimiento, desarrollar técnicas de

entrenamiento y diseñar complementos, materiales y

equipamiento de altas prestaciones. 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.

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 ha hecho popular y se ha adoptado la

Biomecánica ocupacional que proporciona las bases y las

herramientas para reunir y evaluar los procesos

biomecánicos 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 diseñada y ergonomía de trabajo que es

ciencia que se encarga de adaptar el cuerpo humano a las

tareas y las herramientas de trabajo.

Subcampos[editar]

1. Kinesiología.. El término kinesiología viene de la palabra

griega Kinéin 'mover[se]'. La kinesiología, conocida

también como la cinética humana, es el estudio científico

del movimiento humano. Aborda los mecanismos

fisiológicos, mecánicos y psicológicos. La aplicaciones de

la kinesiología de la salud humana incluyen la

biomecánica y ortopedia; fuerza y acondicionamiento; los

métodos de rehabilitación, como son la terapia física y

ocupacional; y el deporte y el ejercicio. El trabajo de las

personas especializadas en Kinesiología puede abarcar

varios campos, como son, la investigación, la industria de

la aptitud, ajustes clínicos y el entorno industrial. Esta

ciencia, no debe confundirse con la Kinesiología

aplicada, que es un método de diagnóstico quiropráctico.

2. Rehabilitación.. La rehabilitación de la función motora y

cognitiva suele implicar métodos de entrenamiento de

vías neuronales ya existentes o formación de nuevas

conexiones neuronales para recuperar o mejorar el

funcionamiento neurocognitivo que se haya visto

disminuido por alguna patología o traumatismo. Tres de

los problemas neuropsicológicos con los que más

frecuencia se aplica rehabilitación son el déficit de

atención/hiperactividad (TDAH), conmoción cerebral y

lesiones de la médula espinal. Fisioterapeutas,

logopedas y terapeutas ocupacionales utilizan distintos

métodos y ejercicios para funciones cerebrales

específicas, por ejemplo, los ejercicios de coordinación

ojo-mano pueden rehabilitar ciertos déficits motores, o

ejercicios de planificación y organización, capaces de

rehabilitar las funciones ejecutivas tras un golpe

traumático en la cabeza o médula. Técnicas

neurocognitivas, como la terapia de rehabilitación

cognitiva, proporcionan la evaluación y tratamiento de

trastornos cognitivos de una gran variedad de

enfermedades cerebrales y otros daños que causan

incapacidad persistente para muchos individuos. La

rehabilitación se dirige a las funciones cognitivas como la

atención, la memoria y la función ejecutiva.

3. Ergonomía.. La búsqueda de factores humanos y de

ergonomía es un campo multidisciplinario, con

aportaciones de la psicología, la ingeniería, la

biomecánica, diseño industrial, diseño gráfico,

estadísticas, investigación y operaciones de la

antropometría. Consiste en diseñar equipos y

dispositivos que se ajusten al cuerpo humano y a sus

capacidades cognitivas. Los términos "factores humanos"

y "ergonomía" son sinónimos. La definición que da la

Asociación Internacional de Ergonomía sobre la

ergonomía o los factores humanos es:

La ergonomía (o factores humanos) es la disciplina científica

que estudia las interacciones entre los seres humanos y

otros elementos de un sistema. Utiliza teoría, principios,

datos y métodos con el fin de diseñar, y obtener así un

bienestar general y un buen rendimiento humano.

Su objetivo es conseguir un buen estado de salud,

seguridad y productividad. Es relevante en el diseño de

muebles, máquinas y equipos. El diseño ergonómico es

necesario para prevenir lesiones por esfuerzos

repetitivos y problemas musculoesqueléticos, los cuales

se pueden desarrollar con el tiempo y pueden alcanzar la

discapacidad a largo plazo. Los factores humanos o la

ergonomía tiene que ver con la adaptación entre el

usuario, el equipo y su entorno. Tiene en cuenta las

capacidades y las limitaciones del usuario, con el fin de

que pueda realizar las tareas o funciones. Para evaluar la

adaptación entre la persona y la tecnología utilizada, los

especialistas en ergonomía o factores humanos tienen

en cuenta el trabajo o actividad que se está llevando a

cabo, las demandas de los usuarios, el equipo utilizado

(su tamaño, forma, y lo apropiado que es para la tarea), y

la información utilizada (la forma en que se presenta,

accede y cambia). La ergonomía se basa en muchas

disciplinas que estudian a los seres humanos y a su

medio ambiente, incluyendo la antropometría,

biomecánica, ingeniería mecánica, ingeniería industrial,

diseño industrial, diseño de la información, kinesiología,

fisiología y psicología.

Metodología[editar]

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. Los estudios biomecánicos se sirven de distintas técnicas para lograr sus objetivos. Algunas de las más usuales son:

Análisis de fotogrametría. Análisis de movimientos en 3D

basado en tecnología de vídeo digital. Una vez procesadas

las imágenes capturadas, la aplicación proporciona

información acerca del movimiento tridimensional de las

personas o de los objetos en el espacio.

Análisis de comportamiento tensión-deformación directo.

Este tipo de análisis 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.

Biomecánica computacional. Se refiere a las simulaciones

computerizadas de sistemas biomecánicos, tanto para poner

a prueba modelos teóricos y refinarlos, como para las

aplicaciones técnicas.

Cambios en la tensión[editar]

Nos referimos como tensión mecánica a al esfuerzo interno por unidad de área que experimenta el material frente a la aplicación de la fuerza, cualquiera sea ésta y que corresponde a los fenómenos descritos por la Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción). De acuerdo con este principio, la aplicación de un nivel determinado de deformación sobre un material flexible generará una tensión más pequeña que en otro material más rígido, que bajo la misma deformación experimentará una mayor tensión. La relación entre el esfuerzo aplicado y las deformaciones experimentadas, recibe el nombre de rigidez, y depende del tipo de esfuerzo que sea (de compresión, de flexión, torsional, etc.).

Cambios en la forma[editar]

Cuando se somete a un objeto cualquiera a la aplicación de una fuerza, en algún momento experimentará una deformación observable. Para los objetos más bien elásticos, dicha deformación se alcanza con aplicaciones de fuerza de baja magnitud, mientras que los materiales rígidos requieren de aplicación de magnitudes de fuerza de mayor consideración. La gráfica asociada al estudio de este fenómeno se conoce con el nombre de Curva Tensión Deformación de cuyo estudio es posible inferir el comportamiento del material. Un punto aparte en esta consideración lo representan los materiales viscoelásticos. Dichos materiales se caracterizan por presentar un comportamiento diferente en el tiempo a pesar de que las condiciones de carga o deformación a las que se les somete permanezcan constantes. Esto quiere decir, por ejemplo, que si el material es sometido a una carga constante, la deformación del material inicialmente ocurre a una cierta velocidad y que con el paso del tiempo de carga mantenida, dicha deformación tiende a ser constante (no experimentar variaciones). Un ejemplo clásico de material viscoelástico lo constituye el cartílago articular que cubre las superficies óseas.

Biomecánica computacional[editar]

La biomecánica computacional se refiere a la simulación mediante ordenadores de sistemas biomecánicos complejos. Usualmente se usan tanto modelos de sólidos para simular comportamientos cinemáticos, como modelos de elementos finitos para simular propiedades de deformación y resistencia de los tejidos y elementos biológicos. El tipo de análisis requerido en general es en régimen de grandes deformaciones, por lo que en general los modelos materiales usan relaciones no lineales entre tensiones y deformaciones.

Los tejidos blandos presentan comportamientos viscoelásticos: gran capacidad disipación de energía, histéresis, relajación de

tensiones, precondicionado y" creep " . Por lo que generalmente las ecuaciones constitutivas adecuadas para modelarlos son de tipo viscoelástico e involucran tanto a tensiones y deformaciones, como a velocidades de deformación. Algunos tejidos blandos incluso pueden ser precondicionados sometiéndolos a cargas cíclicas, hasta el punto que las curvas de tensión-deformación para los tramos de carga y descarga pueden llegar a prácticamente solaparse. El modelo más comúnmente usado para modelar la viscoelasticidad de los tejidos blandos es la teoría de la viscoelasticidad cuasilineal (QLV).

Fotogrametría[editar]

Los estudios biomecánicos se sirven de distintas técnicas para lograr sus objetivos. Algunas de las más usuales son:

Fotogrametría :

Relación entre tecnología y biomecánica[editar]

La tecnología biomecánica se refiere tanto a dispositivos artificiales fabricados a partir de los resultados encontrados a partir de la investigación biomecánica, como a los instrumentos y técnicas usados en la investigación y adquisición de nuevos conocimientos en el ámbito de la biomecánica.

Órganos artificiales[editar]Artículo principal: Órgano artificial

Son dispositivos y tejidos creados para sustituir partes del organismo dañadas o que funcionan de forma incorrecta. 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 microestructura, el tejido crece y tiende a incorporar incluso a nivel de los poros de la rugosidad superficial, el material implantado.

Prótesis[editar]

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.

Electromiografía : análisis de la actividad eléctrica de los

músculos.

Plantillas instrumentadas: registro de las presiones

ejercidas por el pie durante la marcha.

Baropodometro electrónico: Pasillo instrumentado con

sensores de presión que registran las presiones plantares

durante diferentes gestos de locomoción (marcha, trote,

carrera, etc.).

Plataformas de fuerza: plataformas dinamométricas

diseñadas para registrar y analizar las fuerzas de acción-

reacción y momentos realizados por una persona durante la

realización de una actividad determinada.

Estudia las propiedades mecánicas, cinéticas y cinemáticas de los organismos, tomando en cuenta sus características morfo-funcionales.

Implantes[editar]

Un implante es un dispositivo médico fabricado para reemplazar una estructura biológica dañada o mejorar una estructura biológica existente. Los implantes médicos son fabricados por el hombre, en contraste con un trasplante. La superficie de estos, que contacta con el cuerpo es de un material biomédico, tal como el titanio, silicona o apatita.

En algunos casos, los implantes pueden ser electrónicos, por ejemplo, un marcapasos artificial y los implantes cocleares. Otros pueden ser bioactivos, como son los dispositivos de administración de fármacos por vía subcutánea.

Sensores[editar]

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.

Estimuladores[editar]

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 cardíaco a través de un aparato marca pasos, que permite regular los latidos cardíacos al proporcionar desde el exterior impulsos de corriente y que resulta vital en algunos casos de arritmias cardíacas.”

El marca pasos consta de una batería, un generador y un modulador de impulsos eléctricos y un electrodo que transmite los impulsos al tejido cardíaco. 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 más los marcapasos a demanda, o sea, mediante impulsos desencadenados cuando el propio aparato reconoce un fallo en el ritmo cardíaco normal.

Referencias[editar]

1. Volver arriba↑

http://www.biomec.com.co/Biomecanica-ergonomia-deporte

Artículo

En la práctica clínica, habitualmente, se entiende por prueba biomecánica a aquella que evalúa aspectos mecánicos o fisiológicos de la motricidad humana como son la fuerza muscular, el movimiento y/o coordinación, el equilibrio y patrones de activación muscular dinámica. Así, en la actualidad existen en el mercado diferentes tipos de dinamómetros (isocinéticos, isométricos o isoinerciales), sistemas de análisis del movimiento en 3D, posturógrafos, sistemas de baropodometría y electromiógrafos multicanal de superficie para realizar estudios dinámicos. El denominador común de estas pruebas es que permiten evaluar la función, es decir, el rendimiento del sistema neuromuscular y musculoesquelético en contraposición con la mayoría de exploraciones complementarias «clásicas», en las que el paciente o sujeto es eminentemente pasivo. Esta característica las ha convertido en herramientas imprescindibles en la investigación básica de patología musculoesquelética y neurológica así como en la medicina deportiva o rendimiento deportivo. Pero también las hace de un inmenso interés en la práctica clínica de la

rehabilitación, tanto musculoesquelética como neurológica, para registrar déficits, monitorizar procesos y, si se da el caso, determinar secuelas. Un ejemplo bien conocido es la validez de los dinamómetros isocinéticos en la monitorización de la fuerza muscular dinámica en diferentes condiciones1,2,3. Asimismo, las pruebas biomecánicas se han utilizado clínicamente en la planificación quirúrgica. Concretamente, y a modo de ejemplo, es de destacar que para diseñar un plan quirúrgico multinivel en pacientes afectos de parálisis cerebral, en estos momentos, la realización de una prueba de análisis de movimiento en 3D es determinante en la toma de decisiones4,5,6. En el campo de la medicina deportiva tienen un papel crucial. Precisamente en este campo, Davies et al7 definieron un algoritmo muy útil para encuadrar conceptualmente la valoración funcional. En él se describen tres niveles. Un primer nivel engloba pruebas funcionales básicas (p.e. el balance articular, la medida de los acortamientos musculares y el equilibrio); en un segundo nivel pruebas de fuerza y/o potencia (p.e tests isoinerciales e isocinéticos) y finalmente pruebas de campo o de rendimiento (p.e «hop-test», «Yo-yo test» o incluso pruebas de análisis del movimiento). Este algoritmo presupone no sólo la obtención de datos cuantitativos (el ejemplo más claro es la dinamometría isocinética, en que se obtienen datos de fuerza dinámica y potencia de una articulación aislada), sino también cualitativos que dan información objetiva de la función de múltiples estructuras (como por ejemplo un «hop test»8,9, en que se analiza el rendimiento de un salto mediante un protocolo predefinido y comparando un lado afecto con uno sano)10. Esta aproximación en la que se propone una evaluación más cualitativa tiene mucho que ver con un cambio de modelo de rehabilitación, cada vez más basada en algo más que ejercicios ejecutados de una manera pura y aislada11. Este cambio de modelo es aplicable a otros ámbitos de la rehabilitación, como puede ser la neurológica, la ortopédica o la ocupacional. Igualmente, el algoritmo definido por Davies et al7, también nos puede ayudar a agrupar en distintos niveles los sistemas de evaluación biomecánicos descritos más arriba. Así tendríamos, entre otros, los diversos sistemas dinamométricos (isocinéticos, isoinerciales e isométricos), eminentemente cuantitativos integrados en el segundo nivel que se corresponde con las fases intermedias de la rehabilitación. En estas fases nos interesa objetivar de una manera precisa, fiable y válida «qué» vamos ganando con las diferentes terapias dirigidas a ganar fuerza. Finalmente, podríamos agrupar en el último nivel los sistemas, eminentemente cualitativos, de análisis del movimiento en 3D, electromiografía de superficie, posturógrafos o baropodometría que nos pueden dar datos del «cómo» utiliza el paciente lo que tiene y a veces nos dan respuestas al «por qué», evidentemente con alta validez clínica. Un buen ejemplo de la importancia de una evaluación cualitativa es el estudio de la marcha humana. Para este cometido disponemos de sistemas de evaluación cuantitativos que miden los parámetros básicos de la marcha (simetría, velocidad, cadencia, longitud del paso, etc.). Estos sistemas aplicados a, por ejemplo, un paciente hemipléjico con un pie equino nos pueden detectar alteraciones en estos parámetros e incluso objetivar evoluciones positivas o estabilizaciones. Por el contrario, un sistema de medición cualitativo, como el análisis de la marcha en 3D con electromiografía dinámica nos puede dar información objetiva y muy valiosa en relación a la naturaleza u origen del pie equino (espasticidad, debilidad, co-contracciones) que ayuda a tomar decisiones terapéuticas dirigidas, es decir, mucho más validas12. En definitiva, tanto los sistemas cuantitativos como los cualitativos son de un interés muy alto en los procesos de rehabilitación, los primeros más en fases intermedias y los segundos más al final

del proceso. En todo caso, permiten modular y decidir nuevos tratamientos, planificar el retorno a la participación o reincorporación laboral u objetivar secuelas. En este último sentido, en los últimos años está creciendo muchísimo su aplicación evaluadora y médico-legal, sobre todo en pacientes afectos de lesiones ocupacionales.

En este punto, surge la cuestión de cómo seleccionar los dispositivos más adecuados. Evidentemente, el primer escollo es el económico. No hay prácticamente sistemas biomecánicos baratos. Probablemente éste es el aspecto que limita más el desarrollo de la disciplina en la clínica. La utilización de pruebas cuantitativas, como algún tipo de dinamómetro, ya está más o menos establecida, aunque su difusión no es ni mucho menos general, en muchos entornos clínicos. Por el contrario, las cualitativas y especialmente los sistemas de análisis del movimiento, no generan tanto consenso. Aquí se identifica uno de los mitos de la biomecánica: los sistemas de análisis del movimiento son muy complicados y poco factibles en la práctica clínica. Esta aseveración es parcialmente cierta. Es verdad que se trata de una aproximación más compleja y que requiere un esfuerzo de formación y el trabajo en equipo con bioingenieros, pero por otro lado, solamente la incorporación de los clínicos en el equipo puede dar contenido de validez a estas pruebas. Precisamente, este debate está de actualidad en referencia a la utilización clínica del análisis del movimiento en 3D para la planificación quirúrgica en pacientes con parálisis cerebral infantil y otros objetivos. Concretamente, la bibliografía refiere que se requiere una mayor implicación de clínicos e interacción con los bioingenieros en este cometido para enriquecer la validez de estos sistemas5,13. En definitiva, no son menores los escollos a superar (económicos, formación, etc.) pero sería imprescindible una mayor implicación de los clínicos para dotar de validez las pruebas y por tanto enriquecer la práctica clínica.

Un punto fundamental en las pruebas biomecánicas es su fiabilidad. Existe la idea de que la precisión (derivada de su calidad intrínseca) de los dispositivos biomecánicos asegura su fiabilidad. Nada más alejado de la realidad. De hecho, la fiabilidad, que está en la base de la validez, es un tema mayor y complejo en las pruebas biomecánicas. Un test biomecánico es una experiencia singular en que uno o varios examinadores evalúan mediante un dispositivo más o menos complejo un sujeto o paciente que realiza una acción. Por tanto, se pueden identificar múltiples factores que pueden afectar la reproducibilidad14. En primer lugar los derivados del dispositivo como la calibración o el proceso de los datos. En segundo lugar los relacionados con el procedimiento (instrumentación del paciente, posicionamiento, fijación, aplicación de electrodos, etc.) y protocolo de valoración (número de tests, periodos de descanso, estímulos verbales, etc.). Finalmente los factores más ligados a los observadores (explicación al paciente, interpretación de datos, etc.) y, muy especialmente al paciente o sujeto en sí (motivación, colaboración, comprensión, etc.). Como muy bien resume Dvir15 en su última monografía sobre isocinéticos, las medidas derivadas de estos, y probablemente de todos los dispositivos biomecánicos, incorporan múltiples fuentes de variación, desde aspectos puramente (y aparentemente sencillos) técnicos hasta aspectos neuro-conductuales tan complejos como la motivación. No obstante, y a pesar de las dificultades, la fiabilidad de las diferentes pruebas biomecánicas ha sido establecida en diversas publicaciones. Como por ejemplo para dinamómetros isocinéticos1,15, la dinamometría isométrica

de mano16, la baropodometría17, la posturografía18, la electromiografía dinámica19,20, el análisis del movimiento en 3D de la marcha21, de la columna cervical22, y el hombro23 entre otros sistemas. Por tanto, dado que en estos momentos la disciplina en su aplicación clínica está, al menos en nuestro entorno, en sus inicios y la divulgación es fundamental, al diseñar pruebas e informes biomecánicos seria deseable facilitar las citas pertinentes y reproducir con el máximo rigor las metodologías descritas. Igualmente es de gran importancia añadir o reflejar los datos de calibración de los sistemas utilizados pues está en la base de la fiabilidad.

El tema de la «motivación» de los pacientes merece una atención aparte porque el establecimiento de laboratorios de biomecánica, que está experimentado un gran auge en los últimos años en España sobre todo en centros de rehabilitación laboral y en centros independientes dedicados a la valoración de secuelas, tiene mucho que ver con la evaluación de este particular aspecto. Es decir, con el uso médico-legal de los sistemas biomecánicos. Como se ha comentado más arriba, la motivación o colaboración del paciente es fundamental para asegurar la fiabilidad y, al mismo tiempo, la validez de la prueba. Por ello siempre es deseable tener algún dato que nos indique el nivel de colaboración en la realización de la prueba, sobre todo si el resultado se ha de emplear en la determinación de secuelas y/o incapacidades. En la literatura encontramos parámetros diversos para analizar el nivel de colaboración en algunas pruebas biomecánicas. Así, disponemos de la diferencia excéntrico concéntrico (DEC) para evaluar la maximalidad del esfuerzo en las pruebas isocinéticas24,15; el coeficiente de variación y el test de intercambio rápido para las pruebas isométricas de fuerza de garra25; la relación del coeficiente de variación con el recorrido articular para el análisis de movimiento de la columna cervical26 y la detección de patrones afisiológicos para la posturografía27, por ejemplo. El hecho de detectar, mediante alguno de los parámetros descritos, signos de falta de colaboración implica una consecuencia crucial: La prueba no es fiable y por tanto, la valoración del paciente no es válida. Por el contrario, no necesariamente nos diagnostica el paciente de simulador. He ahí una de las grandes fuentes de confusión que ha hecho crear el mito de que los sistemas biomecánicos son detectores de simuladores. En este punto es necesario puntualizar dos aspectos fundamentales. En primer lugar, hay que remarcar que se han identificado múltiples causas de falta de colaboración en la realización de una prueba o exploración. A saber, dolor, miedo al dolor, miedo a la recaída de la lesión, ansiedad, depresión, falta de comprensión y, finalmente, ganancias secundarias o simulación28. Por tanto, el diagnóstico diferencial es amplio. En segundo lugar, a pesar de que los resultados de tests biomecánicos pueden constituir pruebas muy valiosas para apoyar el diagnóstico de simulación, este se encuadra dentro del universo de entidades psiquiátricas caracterizadas por la producción más o menos consciente de síntomas y signos falsos, por tanto su diagnóstico compete a los especialistas en psiquiatría o psicología puesto que está bien definido en el Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, fourth edition (DSM-IV)29. Así, es altamente recomendable evitar, en los informes de pruebas biomecánicas, términos como «simulador-a», «magnificador-a», «exagerador-a» entre otros, y en su lugar utilizar términos como «se registran datos afisiológicos», «hay signos de falta de colaboración» o «signos de esfuerzo submáximo». Por otro lado, es de gran utilidad, sobre todo en usos medico-legales pero también en la práctica clínica habitual, confrontar los resultados obtenidos en la prueba

biomecánica con los de la historia clínica, la exploración física y los de exploraciones complementarias más convencionales. Esto refuerza definitivamente la validez de las pruebas y evidentemente requiere una alta implicación de un clínico en su realización e interpretación. Las pruebas biomecánicas no son ni más ni menos que una fuente de datos más que se añade a los que ya teníamos.

En definitiva, la biomecánica clínica cumple todos los requisitos para convertirse en una nueva subespecialidad dentro de la rehabilitación. Su futuro es altamente dependiente de la implicación de los médicos especialistas en rehabilitación. Pues éstos, actuando con rigor y exigencia, son los más capacitados para llenar de validez clínica la disciplina. Este objetivo requeriría un esfuerzo de formación, incluyendo la materia de biomecánica en los currículos de licenciaturas de medicina y programas de formación de especialistas, e inversión de los sistemas de salud. Todos los esfuerzos se verán recompensados con un gran salto cualitativo de la rehabilitación y evaluación de los pacientes con disfunciones y discapacidades secundarias a infinidad de patologías, así como con la apertura de vastos campos de investigación clínica y básica.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no existe ningún conflicto de intereses.

Agradecimientos

A los miembros del equipo del laboratorio de biomecánica y servicio de rehabilitación de Egarsat-SUMA y del servicio de rehabilitación del Hospital Universitari Mútua de Terrassa.

Bibliografía

1.Kannus P. Isokinetic evaluation of muscular performance: implications for muscle testing and rehabilitation. Int J Sports Med. 1994; 15(Suppl 1):S11-8. Medline2.Gaines JM, Talbot L.A. Isokinetic strength testing in research and practice. Biol Res Nurs. 1999; 1:57-64.