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Dra. Dolores Vicencio http://pilerite.com [email protected]
Dra. Dolores Vicencio http://pilerite.com [email protected]
SEMINARIOS DE
BIOMECÁNICA APLICADA
INTRODUCCIÓN
La biomecánica aplicada a la Medicina de Rehabilitación nos permite estudiar con gran precisión los problemas derivados de hábitos posturales y las consecuencias que generan dolor.
Los principios de la biomecánica son útiles para evidenciar el estrés al que sometemos al sistema músculo esquelético en diversas actividades de la vida diaria.
Las medidas de protección articular son importantes para retrasar el envejecimiento y deterioro de cartílagos, ligamentos y tendones y son sumamente útiles como parte del tratamiento de enfermedades reumatológicas. Dichas medidas se fundamentan en evitar el estrés biomecánico
Por otro lado la biomecánica es útil para describir el actual desempeño de un deportista según la técnica que utilice y cómo mejorarla, así como la postura de los músicos al sostener o manejar su instrumento o de los danzantes al realizar una coreografía
En diseño de muebles y puestos de trabajo así como, autos autobuses y enseres domésticos requieren criterios biomecánicos y ergonómicos que garanticen la cómoda adaptación del objeto al cuerpo humano y no a la inversa.
De ahí el interés de estudiar y difundir la biomecánica de la postura humana entre profesionales de la medicina, el diseño, la danza , el deporte y las artes marciales.
Dra. Dolores Vicencio
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CONCEPTOS BASICOS DE LA BIOMECANICA
La biomecánica es la ciencia que estudia los fenómenos biológicos desde la perspectiva mecánica.
En el caso de los seres humanos, la biomecánica describe, analiza y evalúa el movimiento aplicando las herramientas de la mecánica, como el análisis de fuerzas y sus efectos.
La biomecánica se basa en los conocimientos de fisiología, anatomía, física y matemáticas.
Cualquier evaluación cuantitativa del movimiento humano debe ir precedida por una fase de medición y descripción. Si se requiere mayor diagnóstico para reconocer la causa exacta de un problema, el análisis biomecánico es necesario.
Los primeros sabios interesados en la "biomecánica" históricamente reconocidos son Leonardo Da Vinci, Galileo y Bernoulli, aunque la aplicación de los principios mecánicos al cuerpo humano es tan antigua como el hombre mismo.
De hecho se habla de una corriente mecanicista para entender la fisiología y a sabiendas de que el concepto es limitado, no deja de ser útil sobre todo en lo que se refiere al entendimiento de las posibilidades, limitaciones y funcionamiento del sistema músculo esquelético ante diversas cargas.
Actualmente la biomecánica es considerada como una sub disciplina indispensable de la Zoología, Kinesiología, Cardiología, Medicina del Deporte, Medicina Física y Rehabilitación, Ortopedia, Medicina del Trabajo, Ergonomía, Diseño e Ingeniería industrial siendo sus aplicaciones amplias y muy variadas.
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DIVISIONES DE LA BIOMECÁNICA
La biomecánica es una amplia disciplina que incluye otras más. Cada una con aplicación diferente que explora puntos de análisis diversos.
La biomecánica se divide en Estática y Dinámica.
La Estática estudia los cuerpos que permanecen en reposo, en equilibrio o en movimiento con velocidad constante como resultado de las fuerzas que actúan sobre ellos.
Dinámica estudia los cuerpos en movimiento donde la aceleración está presente. Por ejemplo en el desplazamiento de un segmento del cuerpo como el antebrazo al flexionarse contra el brazo.
La dinámica se divide en cinemática y en cinética
La Cinemática es la ciencia que describe los movimientos en los que el espacio y el tiempo intervienen. Estudia la relación entre los desplazamientos, velocidades y aceleraciones en el movimiento traslacional o rotacional.
La cinemática no está interesada en las fuerzas que producen el movimiento.
La Cinética, en cambio si estudia las fuerzas que intervienen en el movimiento. Por ejemplo la cantidad de fuerza que un músculo produce y si es suficiente para el movimiento que pretende. Los factores antropométricos como la altura, tipo morfológico y peso de los segmentos corporales son parte del análisis cinético.
La cinética nos será muy útil para estudiar las cargas que afectan a las articulaciones cuando la persona adopta diferentes posturas durante sus actividades y será fundamental para el estudio del estrés biomecánico.
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Por otro lado la biomecánica ha incursionado en diferentes ámbitos de la medicina, creándose ya un cuerpo teórico bastante extenso de conocimientos en biomecánica, médica, ocupacional y deportiva. He aquí unos ejemplos. El Instituto de Boimecánica de Valencia, es un referente de habla hispana de estas disciplinas:
BIOMECÁNICA MÉDICA
La biomecánica médica tiene como finalidad el estudio de las enfermedades del cuerpo humano y más en específico, del sistema musculo esquelético. Permite evaluar los problemas mecánicos, reparar esos problemas o por lo menos aminorarlos con auxiliares de diverso tipo.
La biomecánica médica encontró extensa aplicación en la ortopedia para el estudio y reparación de las fracturas y en medicina de rehabilitación para el estudio de la marcha y para la prescripción y uso de ortesis y prótesis.
La investigación de la marcha por los hermanos Weber (1836) es famosa por ser el primer estudio del movimiento humano.
Jules Marey (1830-1904) utilizó métodos neumáticos para registrar la fase de apoyo de la marcha humana que podrían considerarse como una primera plataforma dinamométrica.
A partir de ahí han sido variados los estudios cinemáticos, electromiográficos y cinéticos de la marcha normal y patológica.
Biomecánica
Dinámica
Cinemática
Cinética
Estática
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Beel, Brauni y Fischer midieron presiones bajo el pie, calcularon velocidades y aceleraciones de los segmentos corporales durante la marcha.
Ducroquet en 1900 realizó el primer estudio completo sobre la marcha.
Pocos años después con la electromiografía descubrimos los músculos que se activan en cada fase de la marcha, documentando científicamente lo que ya había descrito Scherb mediante palpación de los músculos mientras un individuo caminaba en una banda sin fin.
Actualmente los equipos de análisis de la marcha se han multiplicado, se han hecho más sofisticados y han salido del ámbito puramente de investigación para resolver problemas cada vez más prácticos de la vida cotidiana.
BIOMECÁNICA DEPORTIVA
El estudio desde el punto de vista biomecánico de la práctica deportiva puede mejorar el rendimiento e idear mejores programas de entrenamiento sobre bases científicas. También permite diseñar complementos como calzado, ropa, guantes, balones, redes, cestas, raquetas, cubiertas de pistas, etc. Materiales y artículos que mejoran las condiciones de ejecución de cada deporte.
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A finales del siglo XIX Pose publicó el primer libro sobre el movimiento deportivo: The especial kinesiology of educational gimnastics.
El interés por optimizar el rendimiento en las olimpiadas modernas provocó una serie de observaciones sobre los gestos de los deportistas ganadores.
Dichas observaciones llegaron a uniformar los desempeños (“Si este jugador gana haciendo ésto, simplemente imítenlo”) por lo que fue necesario implementar otro tipo de análisis metodológico.
En 1931 se organizaron las primeras conferencias sobre la Biomecánica de los Ejercicios Corporales en Leningrado.
En 1940 se dio gran impulso a la metodología de la investigación del análisis de los movimiento con la creación del Research council of american association for health, physical education and recreation.
Después de la segunda guerra mundial y en relación con los nacientes nacionalismos, se aumentó de forma inesperada los financiamientos para la investigación del rendimiento deportivo.
En 1960 se realizó en Leipzig República democrática alemana, el Primer Congreso Internacional de Biomecánica Deportiva.
Durante la 22 olimpíada de Moscú en 1980, se creó la Sub comisión de Biomecánica y Fisiología del Deporte dentro de la Comisión Médica del Comité Olímpico Internacional.
En la actualidad los estudios de casi cualquier objeto relacionado con el deporte tienen ya diseños ergonómicos y principios biomecánicos en su elaboración.
Es de hacer notar que las compañías de calzado deportivo como Nike y Addidas han introducido aspectos técnicos en la elaboración de sus modelos NIKE AIR (sistemas de amortiguación) y ADDIDAS TORSION para mejorar el movimiento de torsión del antepié con respecto al retropié.
No pasará mucho tiempo antes que tengamos fabricación de calzado personalizado con las nuevas copiadoras en tercera dimensión.
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Por otro lado las Evaluaciones Morfo Funcionales ya son imprescindibles para sugerir el deporte adecuado para cada tipo morfológico de persona, así como el seguimiento tanto de los entrenamientos deportivos como de la rehabilitación tras una lesión.
BIOMECÁNICA OCUPACIONAL
Este tipo de biomecánica analiza la relación que existe entre un sujeto y el objeto que utiliza, ya sea por razones laborales, de cuidado personal o recreativas.
La biomecánica ocupacional estudia también el ambiente donde esta relación se lleva a cabo.
La biomecánica ocupacional va de la mano con la Ergonomía que diseña productos y puestos de trabajo adecuados a la estructura humana.
Bernardini Ramazzini (1633-1714) se considera el padre de la Medicina del Trabajo ya que describió desde el siglo XVI como las posturas extrañas a la estructura humana que se adoptan durante la realización de diversos trabajos, provocaban graves deformidades y hasta enfermedades.
Pero no es sino hasta bien entrado el siglo XX que ingenieros y economistas vieron una gran ventaja al mejorar los puestos de trabajo y con ello la productividad de las empresas que iban proliferando poco a poco.
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Al ejecutar un trabajo repetitivo se analizan los movimientos para eliminar los que son ineficientes y facilitar o hacer más rápidos los movimientos, con la idea de mejorar el rendimiento de la producción. Aparece entonces el término de economía de movimiento. Todo esto desde el punto de vista totalmente capitalista.
Como sabemos, las grandes guerras han sido promotoras de los avances científicos. Durante la guerra fueron necesarios especialistas que supieran tanto de la estructura y posibilidades del movimiento humano como de los artefactos que se usarían desde aviones y tanques hasta armas de todo tipo.
Así nace la Medicina del Trabajo, a la que se incorpora más adelante la Biomecánica Ocupacional y la Ergonomía
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PORQUE ES NECESARIO ENTENDER LA POSTURA
Seguramente has notado cierta incomodidad al sentarse en un sofá mal diseñado donde los muslos son más cortos que el ancho del asiento de tal suerte que su espalda cae irremediablemente encorvada hacia atrás y las rodillas quedan semi flexionadas.
Desde esta postura y considerando la altura generalmente baja del sillón, se requerirá un esfuerzo anormal para levantarse.
Por otro lado si eres cibernauta has sufrido lo incómodo que es estar sentado más de media hora frente a una computadora. El asiento nos obliga a cambiar continuamente de posición para liberar la presión lumbar.
Los muebles de oficina distan mucho de adaptarse a las necesidades del usuario.
Los malos diseños de enseres en la vida cotidiana están a la orden del día y nos topamos con ellos cotidianamente.
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Algunos asientos de autobús tienen soportes cervicales en lugar de lumbares lo que provoca dolor de espalda a las pocas horas.
Los malos diseños en los puestos de trabajo, los asientos en los autobuses y aviones, los muebles domésticos y escolares tienen que ver con la falta de consideración de los aspectos biomecánicos de la correcta postura humana al utilizar estos muebles.
La biomecánica nos da herramientas para hacer análisis del estrés a que se ven sometida la columna y otras estructuras anatómicas durante las diversas actividades de la vida diaria como levantarse de la cama, bañarse, comer, vestirse, desvestirse, ir al baño, lavarse los dientes; así como durante actividades deportivas y tareas en casa (barrer, trapear, sacudir, tender camas o lavar ropa).
Este amplio campo de acción lo comparte con otra disciplina de reciente creación llamada ergonomía. La ergonomía toma en cuenta tanto al objeto como al individuo que usa tal objeto y el medio ambiente donde es usado, con la idea de lograr la armonía entre los tres elementos
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POSTURA DURANTE LAS ACTIVIDADES DE LA VIDA DIARIA
¿Qué postura adoptar para la realización de las actividades de la vida diaria con la finalidad de evitar el dolor de espalda? es una de las preguntas más frecuentes que hemos recibido.
Por ejemplo ¿Cómo evitar es estrés mecánico de la columna cervical en este chef mientras filetea cebolla?
El dolor es un aviso de que algo anda mal. El dolor de espalda, que es uno de los más comunes del sistema músculo esquelético advierte de un sin número de eventos o micro traumatismos a que ha sido sometida la columna hasta llegar, con el paso del tiempo, a un grado de lesión que produce dolor.
¿Cuáles son las estructuras que se han dañado en un evento de esta naturaleza?
Sabemos que la unidad funcional de la columna son dos vertebras unidas por un disco inter vertebral.
La pregunta fundamental es:
¿A qué estrés ha sido sometido esta unidad funcional para producir el síntoma doloroso? ¿Es solo esta estructura la que sufre el estrés?
El concepto de estrés biomecánico es fundamental para contestar esta pregunta. Y el saber evitarlo es la mayor aplicación que la biomecánica puede tener.
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Cuando una fuerza actúa en un objeto puede producir dos potenciales efectos. El primero es aceleración y el segundo una deformación.
Cuando esta fuerza se aplica a un cuerpo humano, el efecto depende de la dirección de la fuerza y del área donde esta fuerza se aplica. También son importantes las propiedades de la estructura afectada. En este caso la unidad funcional de columna.
Podemos calcular el estrés mecánico en las vértebras cervicales del chef que filetea cebolla o de las vértebras lumbares de esta joven sentada descuidadamente en un sillón y demostrar las enormes cargas a las que es sometida la unidad funcional en esta posición.
El conocer estos datos proporciona excelente retroalimentación a las personas durante la re-educación de su postura.
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ANÁLISIS DE LA POSTURA
La evaluación anual de la postura es una de las aplicaciones
prácticas de la biomecánica ya que la alineación y simetría de los
segmentos corporales es una garantía de bajo estrés articular.
El análisis de la postura es una inversión a largo plazo que se nota
desde el presente.
Mejora tu postura en cinco sencillas pero intensas sesiones.
Cuidando la alineación de las articulaciones podemos
proporcionarles más tiempo de vida.
El módulo de análisis de la postura consiste en:
Consulta médica inicial. Valoración fisiátrica.
Toma de foto de frente y de lado con una cuadrícula como fondo.
Revisión del apoyo en plantoscopio.
Prescripción y elaboración de plantillas si se requiere.
Prescripción de ejercicios personalizados para mejorar la postura.
Establecimiento de un hábito saludable
Sugerimos evaluación al año siguiente para confirmar resultados.
Contáctanos
Cuida tu postura, mejora tu imagen, prolongue tu vida
Quienes son candidatos a realizarse un análisis de la postura
Realmente toda persona de cualquier edad le conviene hacerlo ya
que ello contribuye a la salud en general.
Los adolescentes con huesos en desarrollo están en la etapa más
importante para evitar deformidades permanentes. Si logramos
corregir la alineación de todos los segmentos corporales antes de
que termine su crecimiento evitaremos deformidades esqueléticas
posteriores.
Los cirujanos, los dentistas, las enfermeras adoptan diversas
posturas con gran estrés mecánico debido a su trabajo.
Los músicos , sufren continuamente de tendinitis, dolor de espalda,
dolor de cuello u hombros, pues la técnica para tocar el instrumento
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no insiste demasiado en la alineación y simetría de los segmentos
del cuerpo
Los deportistas, requieren un apoyo plantar impecable ya que el
desempeño dependerá en buena medida de ello.
Los cibernautas que requieren estar frente a una computadora
varias horas al dia.
Las personas mayores, que con el paso del tiempo van perdiendo
fuerza muscular y con ello el equilibrio.
Las amas de casa, mujeres embarazadas o madres jóvenes se ven
sometidas a actividades repetitivas de carga y flexión de columna
hacia el frente que provoca pérdida de la lordosis lumbar.
BIOMECÁNICA, ERGONOMÍA Y MEDICINA
El interés por el estudio de la biomecánica se basa en la necesidad
de resolver y sobre todo prevenir lesiones musculo esqueléticas.
Uno de los mayores problemas al que nos enfrentamos como
Médicos en Rehabilitación es el deterioro articular y ligamentario al
que se ven expuestos nuestros pacientes por el paso del tiempo o
por enfermedades reumatológicas, musculares u osteo articulares
con gran efecto deformante como las artritis, la artrosis
degenerativa, las espondilitis anquilosantes, esclerodermias,
parálisis cerebral, las escoliosis, la esclerosis múltiple, e incluso los
simples defectos de postura o las actividades deportivas.
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No hemos hecho suficiente hincapié en el enorme estrés al que se
ven sometidos los tendones, ligamentos, músculos, huesos y
articulaciones por determinadas posturas asumidas en las
diferentes actividades de la vida diaria tanto de cuidado personal
como laborales, y de recreación.
El objeto de este artículo es llamar la atención sobre la relación
existente entre la medicina física, la biomecánica y
la ergonomía.
Utilizando las diferentes herramientas que provee cada disciplina,
tendremos un enfoque preventivo y educativo de gran alcance en el
abordaje del problema.
Te ofrecemos un enfoque novedoso como profesional de este
campo.
Ayuda a tus pacientes a disminuir el estrés articular, muscular y
ligamentoso.
La Medicina de Rehabilitación no solo actúa en el tercer nivel de
atención de la salud . Sino también en el primero pues tiene mucho
que decir para la prevención de problemas músculo esqueléticos.
Ergonomía
La ergonomía es una disciplina reciente que trata de estudiar la
relación que existe entre el USUARIO (persona que utiliza un
objeto) , el OBJETO mismo y el ENTORNO donde se da esta
relación.
¿Debe el cuerpo humano adaptarse al mobiliario?
Todo profesional que diseñe muebles y objetos de uso para el ser
humano tiene que poseer conocimientos mínimos de anatomía y
biomecánica para adecuar sus creaciones al ser humano y no
provocar el fenómeno contrario: la adaptación del ser humano al
objeto mediante esfuerzos musculares inútiles y cargas indeseables
al sistema músculo esquelético.
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De ahí el interés de este blog de promover la aplicación de estos
conocimientos tanto a la vida diaria como al diseño de todo tipo de
enseres domésticos y maquinaria industrial.
¿Qué puede decir usted de la silla que se ilustra? La columna
vertebral se ve forzada a perder sus curvas naturales. Perdiéndose
la lordosis lumbar y sin sostén en el cuello, pronto aparecerán
contracturas en los músculos para vertebrales cervicales y
lumbares para poder sostenerse.
A la larga esta posición resultará o será percibida como incómoda
a pesar que la ilustración pareciera decirnos lo contrario. ¿Dónde
esta el error del diseño? Deje un comentario.
Especial mención merecen los dispositivos electrónicos que a
la fecha inundan nuestra vida como la computadora, las tablets, las
laptop y los teléfonos celulares
Otro capítulo es la relación que tenemos como seres humanos con
los automóviles
Los enseres domésticos causan gran estrés en huesos, ligamentos,
tendones y músculos cuando están mal diseñados
¿Cuanto estrés biomecánico genera en la columna lumbar el uso de
una lavadora con puerta al frente? La columna está sufriendo
fuerzas de torsión, cizallamiento y compresión que no son evidentes
en el momento pero que a la larga, provocarán lesión tisular y dolor.
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Observe la flexión y rotación que tiene que realizar la columna de
esta persona para meter y sacar la ropa.
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POSICION ANATÓMICA
Para empezar con el análisis de cualquier movimiento y la localización de cualquier estructura debemos partir de una postura base para describirla.
Se le llama posición anatómica a la posición recta de pie con los pies ligeramente separados, con lo brazos colgando relajados a los lados pero con las palmas viendo hacia el frente.
Esta es la postura que se acepta convencionalmente a partir de la cual se describe el movimiento o se define la localización de una estructura.
Si queremos describir la localización de alguna estructura, comenzaremos definiendo “por donde está situada”. A esto se le llama:
Términos de dirección
Superior, craneal o cefálico: cerca de la cabeza Inferior o caudal: lejos de la cabeza Anterior o ventral: hacia el frente del cuerpo Posterior o dorsal: hacia atrás del cuerpo Medial o interno: hacia la línea media del cuerpo Lateral o externo: fuera de la línea media del cuerpo Proximal: cerca del tronco Distal: lejos del tronco Superficial: cerca dela superficie del cuerpo Profundo: dentro del cuerpo, lejos de la superficie
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UBICACIÓN DEL MOVIMIENTO EN EL ESPACIO
El análisis cualitativo utiliza la visión, la mayoría de las veces (hay también sistemas inerciales que utilizan sensores), para observar un fenómeno y describir un movimiento en el espacio. Sin embargo esta observación no puede ser al azar. Tiene que estar previamente planeada para obtener datos útiles tanto para la descripción del problema como para encontrar su solución.
El análisis cualitativo requiere, para empezar, la clara y precisa ubicación donde el movimiento se desarrolla. Para ello utilizamos tres planos cardinales imaginarios que bisectan al cuerpo humano en dos mitades cada uno. Cada mitad tiene la misma masa.
Planos
El plano SAGITAL o yz : divide al cuerpo en dos mitades derecha e izquierda
E l plano CORONAL O FRONTAL o xy: divide al cuerpo en dos mitades anterior o posterior
El plano HORIZONTAL O TRASVERSAL o xz: divide al cuerpo en dos mitades superior e inferior
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Los Ejes son líneas alrededor de los cuales giran los planos descritos anteriormente
Longitudinal. La línea alrededor de la cual gira el plano horizontal
Antero-posterior. La línea alrededor de la cual gira el plano frontal o coronal
Medio-lateral. La línea alrededor de la cual gira el plano sagital
El análisis cuantitativo.
Cuando necesitamos hacer un análisis más detallado de un problema de movimiento, hacemos análisis cuantitativo. Ello requiere de procedimientos gráficos o algebraicos para tener resultados precisos. Las fuerzas aplicadas a diferentes segmentos del cuerpo humano están representadas por vectores; estos vectores tendrán dirección y sentido. Con estos dos parámetros, es fácil ubicar las fuerzas en planos cartesianos.
Para dibujar un movimiento utilizamos diagramas simplificados aplicables a un plano cartesiano en dos dimensiones, donde la x es horizontal, la y vertical.
Cada uno puede tener dirección negativa o positiva identificados por los símbolos + y -
Los movimientos simples que se llevan a cabo en una sola dirección se denominan planares como correr, brincar, o andar en bicicleta. Estos movimientos se pueden analizar utilizando dos planos cartesiano la X (componente horizontal) y la Y (componente vertical)
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Cuando se quiere analizar un movimiento más complejo, como los son todos los movimientos humanos requerimos planos cartesianos con tres dimensiones por lo que se añade un eje extra llamado z.
En la mecánica clásica la z se considera vertical y la x y la y representan planos horizontales en diferentes direcciones.
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INICIO DEL ANALISIS
Todo análisis comienza con la descripción de estructuras y de movimientos involucrados.
En cinemática podemos hacer análisis cuantitativo haciendo mediciones y análisis cualitativo donde solo describimos movimientos.
La goniometría es parte importante del análisis cinemático cuantitativo y la utilizamos a diario en Medicina Física y Rehabilitación, Ortopedia, Kinesiología y Medicina del Deporte. Todas las articulaciones tienen rangos de movilidad ya conocidos a que podremos recuperar si es que estos rango de movimiento se han limitado o perdido por alguna razón
MOVILIDAD ACTIVA Y PASIVA
Los puntos de interés en los análisis bio mecánicos son las articulaciones ya que de ahí parten todos los movimientos.
Cada articulación tiene un grado de desplazamiento normal que podemos explorar en forma pasiva y activa.
Cuando el cuerpo humano está en posición anatómica, todos los segmentos se consideran posicionados en 0 cero grados.
Cualquier rotación de cualquier segmento se mide en ángulos a partir de la posición anatómica de dicho segmento.
ARCOS DE MOVILIDAD DE COLUMNA LUMBAR
La forma de los cuerpos vertebrales en los diferentes segmentos de la columna determina el movimiento que podrá hacer ese segmento y el movimiento que tendrá la columna como un todo.
Los arcos de movilidad de columna no son movimientos de articulaciones individuales sino combinaciones de varias unidades funcionales actuando juntas.
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La unidad funcional de la columna es una vértebra superior, un disco y una vértebra inferior.
La columna cervical y la columna lumbar tienen los mismos arcos de movimiento y en los mismos planos
Flexión y extensión en el plano sagital
Inclinación lateral derecha e izquierda en el plano frontal o coronal
Rotaciones derecha e izquierda en el plano transversal u horizontal.
ARCOS DE MOVILIDAD DE MIEMBROS SUPERIORES
ESCÁPULA
Elevación y depresión en el plano coronal
HOMBRO
Flexión y extensión en el plano sagital
Rotación interna y externa en el plano horizontal
Abducción y adducción en el plano coronal
CODO
Flexión y extensión en el plano sagital
ANTEBRAZO
Pronación y supinación en el plano horizontal
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MUÑECA
Flexión, y extensión en el plano sagital
Desviación radial y desviación cubital en el plano coronal
DEDOS
Flexión y extensión en el plano sagital
Adducción y abducción en el plano coronal y Oponencia del pulgar en el plano coronal
ARCOS DE MOVILIDAD DE MIEMBROS INFERIORES
CADERA
Flexión y extensión en el plano sagital
Rotación interna y externa en el plano horizontal
Abducción y adducción en el plano coronal
RODILLA
Flexión y extensión en el plano sagital
TOBILLOS
Flexión plantar y flexión dorsal en le plano sagital
Inversión y eversión en el plano coronal
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DEDOS
Flexión y extensión en el plano sagital
Abducción y adducción en el plano coronal
Existen además movimientos más amplios para los cuales son necesarias coordenadas esféricas ya que los 3 planos que se usan rutinariamente no son suficientes. Tales son los movimientos de circunducción de cadera, hombro y dedo pulgar.
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CINEMATICA
Como decíamos, la cinemática no le interesa el cálculo de fuerzas que intervienen en un movimiento o en una carga aplicada al cuerpo humano; solo le interesa describir el movimiento.
El movimiento se define como cambio de posición de un cuerpo.
El movimiento puede ser traslacional o lineal donde cada punto del cuerpo se desplaza a lo largo de líneas paralelas y rotacional o angular cuando los puntos del cuerpo describen círculos concéntricos alrededor de un eje.
El movimiento puede ser combinado cuando se combinan los primeros dos. Un ejemplo de un movimiento combinado es la marcha. La marcha, aunque es desplazamiento traslacional, las articulaciones hacen varios movimientos de tipo rotacional.
El primer paso para el análisis del movimiento es el estudio de los factores relacionados con el tiempo. El conocimiento del factor tiempo es esencial para el análisis cinemático ya que los cambios de posición se relacionan con los cambios temporales.
Cuando estudiamos por ejemplo, la cadencia de la marcha, todas las fases se relacionan con unidades de tiempo para dar la apariencia armoniosa al paso. Así, el número de pasos por minuto y el tiempo que dura la fase de apoyo y la de balanceo se pueden analizar una por una para definir la alteración específica a resolver.
El movimiento solo es posible si las articulaciones están libres en todo su arco de movilidad.
Cada articulación ya tiene definido el rango de su posible desplazamiento, incluso en grados precisos.
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PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS
Para analizar un movimiento como una marcha anormal, requerimos de un proceso que implica:
a) Identificar el problema
b) Estudiarlo y analizarlo
c) Finalmente responder a la pregunta de interés
Las preguntas sobre un problema a resolver pueden ser generales o especificas
Ejemplo de preguntas generales:
El movimiento corporal de esta jugadora en su conjunto ¿ha sido suficiente para alcanzar el balón?
Ejemplo de pregunta más especificas:
La jugadora ¿golpea la pelota con extensión completa del codo y muñecas en posición neutra?
El saber observar es parte importante del análisis cinemático
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ANALISIS CUALITATIVO
Hasta el más simple análisis cualitativo merece una excelente planeación y no dejar la observación al azar.
Mientras más complejo sea el gesto a analizar, mayor el tiempo de planeación. El análisis tiene que ser capaz de distinguir la causa de un problema de los síntomas de ese problema y de otros movimientos no relacionados propios del ejecutante.
Hay dos principales fuentes de información para un análisis de este tipo. Uno es la cinemática o técnica mostrada por el ejecutante y otra es el resultado de la ejecución del movimiento.
Evaluar el resultado de la ejecución es de valor limitado ya que este resultado tiene su origen en la biomecánica que se empleó. Por lo tanto el análisis se hará sobre la técnica que el ejecutante empleó para realizar la acción.
Desarrollaremos este análisis siguiendo los siguientes 7 pasos de forma secuencial.
1.- Primer paso es identificar la pregunta de mayor interés sobre un problema específico.
2.-Definir la perspectiva óptima desde donde se llevará a cabo la visión del fenómeno o movimiento.
3.- Definir la distancia desde la cual se efectuará el análisis.
4.-Definir el número de ensayos o ejecuciones del gesto o movimiento a estudiar.
5.-Estar atentos a tener un "fondo" de color contrastante e iluminado y que no distraiga.
6.-Que el ejecutante use la menor cantidad de ropa para que los movimientos se vean en toda su extensión.
7.- Escoger el medio por el cual se va a realizar la observación. La observación puede ser visual o auxiliada por equipo de cámara fotográfica, cámara de video o sensores.
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CINEMATICA LINEAR
La cinemática linear es el estudio de la secuencia, forma y patrón del movimiento lineal con respecto al tiempo.
El análisis cinemático cuidadoso es invaluable para la actividad médica, maestros de educación física y entrenadores. Por ejemplo cuando una persona aprende una nueva técnica para hacer cierto movimiento, el análisis cinemático da cuenta de ese proceso de aprendizaje.
Cuando un paciente sufre una lesión articular de rodilla, los médicos y terapistas revisan día a día la recuperación de la cinemática normal con el tratamiento instituido.
Las variables cinemáticas lineales incluyen cantidades escalares de distancia y tiempo.
Y las variables cinemáticas angulares son cantidades vectoriales como desplazamiento, velocidad y aceleración.
Dependiendo del movimiento que se va a analizar, serán de interés despejar las variables vectoriales o escalares en resultados instantáneos o en promedios.
DESCRIPCION DE VARIABLES:
Distancia y Desplazamiento son unidades de longitud. Sin embargo una es escalar y otra es vectorial.
La distancia y el desplazamiento se consideran diferentes.
La distancia se mide a lo largo del camino en metros. Un corredor que da vuelta y media a una pista de 400 metros habrá recorrido 600 metros. La distancia es una cantidad escalar. No implica dirección.
El desplazamiento implica la medida recta entre el punto inicial y el final. Tiene dirección por lo tanto es un vector.
Un corredor que da dos vueltas a la misma pista habrá recorrido una distancia de 800 metros pero se habrá desplazado 0 ya que entre el punto inicial y final no hay desplazamiento alguno.
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Un esquiador puede hacer muchas piruetas aumentando la distancia de recorrido en la pista pero el desplazamiento solo será la longitud entre el punto inicial y el final.
Velocidad y Rapidez
En lenguaje común, velocidad y rapidez se consideran sinónimos pero en biomecánica son diferentes.
La rapidez es una cantidad escalar y se define como la distancia cubierta dividida entre el tiempo que llevó cubrirla:
Rapidez = distancia / tiempo
La velocidad es el cambio en la posición o desplazamiento que ocurre durante un período de tiempo determinado:
Velocidad = cambio de posición o desplazamiento
Cambio en el tiempo
Aceleración
Estamos familiarizados con el acelerador de nuestros autos. La aceleración se define como cambio en la velocidad y rapidez en un intervalo de tiempo dado y se expresa:
a = cambio en la velocidad / cambio en el tiempo
Si un carro aumenta la velocidad 1k por hora cada segundo entonces:
Las unidades serán km / h / seg
En cambio en un maratonista que acelera un metro por segundo cada segundo, se escribe así:
a = m / s / s que es igual a a = m / s2
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CINETICA
Los principios de la cinética se utilizan cuando deseamos estudiar las fuerzas que intervienen en un problema mecánico. Por ejemplo:
¿qué fuerzas intervienen para que esta posición sea cómoda y de descanso en los chinos que la adoptan?
Definiremos los conceptos básicos de la cinética:
Masa. Es la cantidad de materia de que se compone un objeto o un segmento del cuerpo humano.
Peso. Es la fuerza gravitacional ejecutada en el cuerpo.
Inercia. Es la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de equilibrio estático o dinámico.
Fuerza. El empuje o tracción que tiende a alterar el estado de equilibrio o movimiento de un cuerpo.
Presión. Es la cantidad de fuerza distribuida en un área determinada.
Centro de Gravedad. Es el punto alrededor del cual el peso del cuerpo está balanceado.
Volumen. Es el espacio que ocupa un cuerpo.
Densidad. Es la masa o peso por unidad de volumen corporal.
Torque. Es el efecto rotacional de una fuerza.
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El cuerpo humano está sujeto a muy diversos tipos de carga.
Entre ellas están la comprensión, la tensión, el cizallamiento, la flexión y la torsión.
Generalmente se combinan dos o más de estas cargas.
La distribución de fuerzas dentro de la estructura del cuerpo se conoce como estrés mecánico
La lesión de tejidos y su duración en el tiempo dependerá de la naturaleza y magnitud del estrés mecánico al que se haya sometido.
POSTURA Y CENTRO DE GRAVEDAD
La postura es la forma en que el cuerpo se relaciona con la fuerza de gravedad. Esta relación varia con el tiempo y con las actividades de la vida diaria.
El centro de gravedad es el punto alrededor del cual el cuerpo está balanceado.
Es interesante como la postura va variando conforme un niño va creciendo.
Durante el desarrollo psicomotor de un infante, el centro de gravedad baja progresivamente hasta encontrarse a nivel de un adulto en posición de pie.
Entre 1 y 3 meses de edad el centro de gravedad cae en la vértebra C3 por lo que el peso de la cabeza siempre gana y es necesario sostenerla. Conforme el niño va creciendo hacia el 4-5 mes, ya puede levantar el cuello y cabeza casi en ángulo recto con respecto al tronco porque el centro de gravedad bajó hasta la vertebra en C7.
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A los 6 meses la gravedad actúa más entre las primeras dorsales iniciando el control de tronco en posición sentado; pero aún requiere inclinarse y apoyarse hacia el frente. A los 7 meses el centro de gravedad baja a las lumbares lo que le permite sentarse con la espalda erguida. Entre los 8-10 meses, el centro de gravedad oscila entre lumbares altas y bajas por lo que un niño de esta edad puede ponerse en cuatro puntos y gatear con total seguridad aumentando la base de sustentación. Cuando llega a los 11-18 meses de edad, el centro de gravedad se ubica adelante de la vértebra S2 como un adulto, lo cual le permite ponerse de pie y caminar. A partir de de este momento, el centro de gravedad oscilará continuamente para guardar el equilibrio. El cálculo de la posición del centro de gravedad durante las diferentes actividades de la vida diaria es necesario para resolver problemas biomecánicos que producen estrés articular.
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ESTATICA
Como veíamos en los primero capítulos la estática estudia los cuerpos que permanecen en reposo, en equilibrio o en movimiento con velocidad constante como resultado de las fuerzas que actúan sobre ellos.
La estática nos será muy útil para estudiar la postura que adopta el cuerpo humano en diferentes actividades.
Los ejercicios terapéuticos que tienden a ser lentos pueden asemejarse a posturas estáticas donde podremos determinar las tensiones musculares y las presiones articulares.
A sabiendas que los tejidos blandos ofrecen cierta resistencia a los movimientos, los análisis biomecánicos no serán muy exactos pero simplificando el modelo, podemos tener una idea bastante aproximada de las fuerzas involucradas en cada problema analizado.
Así como un músculo jala de su unión anatómica sobre un segmento corporal, así también la fuerza de gravedad ejerce una tracción descendente sobre el centro de masa del cuerpo en su conjunto.
El análisis de la postura se basa en entender la influencia de la fuerza de gravedad según la posición del cuerpo. Este conocimiento nos permitirá graduar de forma efectiva los ejercicios terapéuticos y al terapeuta saber cómo minimizar las cargas articulares durante el trabajo.
Por ejemplo el dolor bajo de espalda se produce al ignorar las técnicas de elevación que minimizan los efectos gravitacionales.
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El uso prolongado de brazos y manos lejos de la línea media del cuerpo produce una necesidad mayor de actividad muscular, lo que incrementa las fuerzas que actúan en las articulaciones.
COMPOSICION Y RESOLUCION DE FUERZAS
Para resolver un problema biomecánico haremos diferentes diagramas, métodos gráficos o algebraicos mostrando las fuerzas que actúan en el cuerpo en cuestión.
El problema puede ser muy simple cuando actúa una sola fuerza o medianamente complejo si actúan dos o más en un solo plano o en varios.
Podemos hacer el análisis de la resultante de estas fuerzas combinadas por medio de dos procedimientos.
El primer procedimiento se llama composición de fuerzas.
Cuando tenemos dos o más fuerzas que actúan en un mismo plano (coplanares) y sobre el mismo punto (concurrentes) y deseamos mostrar su efecto combinado como una sola fuerza llamada Resultante.
El segundo procedimiento es la resolución de fuerzas
Cuando reemplazamos una fuerza (resultante) por sus componentes.
El método gráfico de combinación de fuerzas usa el diagrama vectorial. En el diagrama vectorial las fuerzas se representan por
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flechas con dirección (punta de la flecha) y magnitud (longitud de la flecha) sobre un sistema de coordenadas.
El método algebraico usa ecuaciones algebraicas y conceptos trigonométricos y es sumamente útil cuando de desconocen la magnitud de alguna fuerza o para conocer si ejercen tracción o impulso sobre el cuerpo en cuestión.
ESTRÉS MECANICO
Las cargas que se aplican al cuerpo humano producen el llamado estrés mecánico.
El efecto que producen estas cargas depende de la magnitud, dirección, duración de aplicación y de la forma en que están distribuidas.
El estrés mecánico es de particular interés en el análisis de la postura ya que los defectos en la alineación de la estructura corporal provocaran cargas en determinados puntos articulares que llevarán a un envejecimiento prematuro de las estructuras cartilaginosas.
El estrés es el resultado de la distribución de fuerzas en un cuerpo sólido cuando se le aplica una carga externa o interna.
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El estrés se cuantifica como fuerza por unidad de área en la que actúa dicha fuerza y es también una medida de presión.
estrés = fuerza / área = N / cm2
En donde N son newtons y el área está dada en centímetros.
Si una fuerza actúa en una superficie pequeña, el estrés mecánico será mayor que si la misma fuerza lo hace en una superficie de mayores dimensiones.
El estrés puede provocar compresión, tensión o cizallamiento en una estructura.
TIPOS DE ESTRÉS MECANICO
El peso del cuerpo ejerce una fuerza de compresión en los huesos que lo soportan. Cada vertebra, por ejemplo soporta la fuerza de compresión de la vértebra que tiene encima.
La fuerza de tensión es opuesta a la de compresión. Dos fuerzas se aplican a una estructura en lados opuestos y en sentido contrario.
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Los músculos crean fuerzas de tensión que actúa sobre los huesos a los que están unidos; el peso del hueso o segmento se opone a dicha fuerza.
Tanto las fuerzas de compresión como de tensión se dan en un eje axial.
Otro tipo de fuerza es el cizallamiento que implica un desplazamiento de una estructura sobre otra. Un ejemplo es la espondilolistesis ya que una vértebra dañada se desliza sobre otra.
Otro ejemplo son los cóndilos femorales que se deslizan sobre la tibia durante los ejercicios de sentadillas.
Hay otro tipo de cargas más complejas como la flexión, torsión y la combinación de varias mencionadas.
Flexión es la aplicación de una fuerza excéntrica o no axial. Cuando se aplica una fuerza así se crea una compresión de un lado y una tensión en el lado opuesto como cuando se flexiona la columna. el disco intervertebral sufre compresión en su parte anterior y tensión en su porción posterior.
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Torsión ocurre cuando una estructura queda fija de un extremo y es forzada a rotar en el otro extremo. Este es el mecanismo de fractura de la tibia en el futbol donde el pie queda fijo en una posición y el resto del cuerpo gira. La rotación de la columna también produce este tipo de cargas de torsión.
Cargas combinadas son las más comunes pues el cuerpo humano realiza infinidad de movimientos diversos durante las actividades de la vida diaria y somete a sus estructuras a miles de combinaciones de fuerzas.
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CALCULO DE ESTRÉS MECANICO
Se puede calcular la cantidad de estrés mecánico a que es sometido por ejemplo la unidad funcional L1-L2 de una mujer que pesa 700 Newtons cuyas vertebras L1-L2 reciben el 45% de su peso total estando de pie en posición anatómica.
El tronco representa el 45% del peso de su cuerpo. Si consideramos que
La fórmula de presión es fuerza / área
Esta mujer está cargando un caja que pesa 200 newtons. Asumimos que el disco está en posición horizontal y que tiene un área o superficie de 20 cm2
Así, dado que la Fuerza F = (700N)(0.45)
Y el área son 20cm2 A = 20cm2
Estrés o presión = F/A
Estrés = (700N)(0.45) = 315 + 200 = 515
20cm2 20cm2 20
Estrés = 25.75 N / cm2 o pascales
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Las unidades de presión se denominan pascales y también se pueden referir como unidades de estrés mecánico.
Es decir, para calcular las posturas adecuadas en cada actividad diaria, tendremos que calcular el estrés mínimo que se requiera para realizarlo.
En este ejemplo hemos analizado una persona de pie cargando un objeto pegado a su cuerpo. Pero en otras condiciones cuando la posición de la persona varía así como la distancia de la carga en relación al cuerpo, se verán incluidas otras fuerzas y momentos que es necesario tomar en consideración para definir el grado de estrés al que es sometida esta unidad funcional de columna en estas diferentes condiciones.
CONSIDERACIONES BIOMECÁNICAS DE DIFERENTES
ASIENTOS
Silla de montar.
No estamos hablando de equitación pero sí del diseño que permite al usuario mantenerse de pie mientras trabaja. Esta silla proporciona una excelente opción de asiento para médicos cirujanos, odontólogos y anestesiólogos.
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La posición en una silla de montar es una postura prácticamente de pie ya que el peso del cuerpo se distribuye tanto en el asiento como en las dos piernas. El diseño permite pasar de pie a sentado cuantas veces se requiera.
El estrés biomecánico en la columna lumbar es menor en posición de pie que en posición sentada.
Observe a los jinetes. El balanceo del caballo provoca que la persona se apoye en los estribos y quede de pie durante el trote o galope. Ello provoca que el contacto con el asiento sea breve, suave e intermitente.
El efecto de esta silla que proponemos es prácticamente el mismo.
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Balón como silla.
Seguramente conoces el uso que se le da a un balón en los gimnasios o en clases de yoga.
Aquí lo proponemos como asiento.
El permanecer sentado más de media hora provoca intenso estrés biomecánico en la articulación de la última vértebra lumbar (L5) y la primera vértebra sacra (S1).
Una forma necesaria de evitar este estrés es crear el hábito de levantarse cada media hora y hacer estiramientos breves de brazos, espalda y piernas.
Otra forma es buscar opciones de sillas. El balón utilizado como silla proporciona varias ventajas.
La posibilidad de movilizar la pelvis en diferentes planos libera de estrés la zona de la columna que hemos mencionado.
Permite la extensión, flexión de las rodillas de una manera intermitente y cómoda.
Facilita ejercicios de abducción y adducción de la cadera La estructura de esfera permite la ante-versión de la pelvis lo
que favorece el mantenimiento de la curva (lordosis) lumbar.
Recomendamos balones de un diámetro mínimo de 75cm.
Silla sin silla
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La ergonomía va de la mano con la medicina. Hemos hablado de opciones de sillas para disminuir el estrés biomecánico como la silla de planos inclinados, la silla de montar o el uso de balones terapéuticos como asientos.
Ésta es otra opción para pensar y superar. Parece que es muy versátil para escoger el ángulo de cadera y rodilla lo cual permite descansar una u otra articulación al modificar dichos ángulos.
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FILOSOFÍA Y MEDICINA
La navaja de Ockham en Medicina Física.
“No hacer con más lo que se puede hacer con menos”.
Los grandes avances tecnológicos en recursos para el diagnóstico
médico constituyen un hito en la historia de la Medicina. Nunca
antes habíamos tenido a la mano, instrumentos de tanta precisión
que van dejando a las técnicas invasivas de diagnóstico en el
pasado. Nos congratulamos por ello.
Sin embargo cabe una reflexión al respecto del uso de tales
tecnologías con la falsa premisa que constituyen la única forma de
ejercer una Medicina “Basada en la Evidencia” . La reflexión viene
al caso hoy en día en el sentido que privilegiamos la
instrumentación y la imagenología a la clínica.
Don Alfredo, un hombre de 87 años de edad activo, lúcido
profesionista, nadador, con antecedentes de osteo artrosis de
columna, infarto al miocardio, hipertensión; presenta un cuadro de
dolor de tres meses de evolución, el cual ha sido progresivamente
incapacitante en el hombro izquierdo. El dolor tiene su culmen una
noche en que se vuelve difícilmente tolerable. Pocas horas después
es incapaz de flexionar el hombro y rotarlo tanto interna como
externamente. Después de este evento, el dolor disminuye
progresivamente hasta desaparecer, quedando la limitación
funcional.
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El ultrasonido de hombro muestra clara ruptura de los tendones del
manguito rotador lo cual coincide con los antecedentes y evolución
del padecimiento actual. Es programado para cirugía en el servicio
de Traumatología. Sin embargo el traumatólogo quiere descartar un
problema neurológico donde posiblemente estén implicadas
algunas raíces nerviosas de columna cervical como causa de dolor.
Los numerosos estudios han requerido varias semanas de espera.
La velocidades de conducción nerviosa parecen ser normales. La
Resonancia magnética nuclear de columna cervical presenta varias
imágenes de discos herniados lo que obliga la interconsulta con un
neurocirujano quien (sin hacer una exploración clínica exhaustiva y
basándose únicamente en la imagen encontrada) propone una
riesgosa cirugía de cuello para estabilizar los segmentos
“afectados”. Es obvio decir que las imágenes encontradas en
columna cervical son solamente “hallazgos radiológicos”, como
decimos comúnmente en la jerga médica, cuando dichas imágenes
no se correlacionan con un cuadro clínico específico.
Dados los antecedentes de Don Alfredo, éste se encuentra indeciso
en cuanto la cirugía de columna y persiste la incapacidad funcional
no dolorosa que ya completa los 5 meses aproximadamente.
Guillermo de Ockham (1285-1349), filósofo de la Edad Media,
atacando las especulaciones de los escolásticos insistía en “no
multiplicar los entes innecesariamente” es decir “es vano hacer con
más lo que se puede hacer con menos”.
En el caso que nos ocupa, el diagnóstico estuvo establecido desde
el principio (ruptura masiva de los tendones del manguito de los
rotadores de hombro), y el “multiplicar (agregar) entes
(especulaciones) solo trajo confusión, aumentó el riesgo de la
intervención y ha retrasado innecesariamente la solución del
problema.
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