El modElaje dEl Cuerpo Humano

El modelaje del cuerpo humano, de sus partes y tejidos ha comenzado a aparecer como un método importante para estudiar problemas específicos de la mecánica humana.
Estos modelos se emplean:

Figura No. 1: Modelos de los miembros como palancas [2]

Para aplicar las leyes de la Mecánica y la Teoría de Maquinaria y Mecanismos. Por ejemplo, cuando analizamos a un miembro del cuerpo humano comopalanca, estamos utilizando un modelo de ese miembro donde se pueden considerar uno o varios músculos que son los encargados de mover o estabilizar al miembro y su carga mecánica.
Para la simulación en computadora. Con ayuda de los modelos, programas especializados y la acumulación de datos, ha comenzado a emplearse como un método de la biomecánica. En la actualidad existen programas creadosespecialmente para la simulación a partir de modelos del cuerpo humano.

Un ejemplo es modelo músculo-esquelético SIMM (Modelo del cuerpo completo o de sus partes), diseñado a partir de un hombre adulto. Este modelo posee 86 grados de libertad, 117 y 344 actuadores que representan a músculos y tendones. Las articulaciones tienen gran exactitud

a ------------------ b
Figura No. 2: Modelos para lasimulación en computadoras
a - del cuerpo completo y
b - de los miembros inferiores durante el pedaleo
La Figura No. 2 b corresponde a una imagen de la animación del pedaleo en ciclismo. En cualquier instante las fibras rojas están representando a los músculos motores que son los encargados del movimiento de la pierna y las fibras oscuras representan a los músculos antagonistas.
La simulacióncon modelos posee ciertas ventajas cuando se desea experimentar al sistema de movimientos del hombre en determinadas condiciones, ya que permite:
1. El estudio y análisis del comportamiento de sistemas en los cuales sería muy costoso o imposible experimentar directamente en ellos.
2. Estudiar los aspectos que sobre un sistema determinado tendría ciertos cambios o innovaciones sinnecesidad de arriesgar a estudiarlos en el sistema real.
3. El análisis de determinadas alternativas para seleccionar sistemas de nueva implantación.
4. Resolver problemas analíticos complicados de una forma más sencilla.
Clasificación de los modelos en biomecánica
El modelaje en biomecánica puede ser dividido en dos grandes grupos, cada uno de los cuales posee subgrupos:
1. Físico
2.1.1 Modelos a escala
1.2 Maniquí antropométrico
3. Matemático
2.1 Modelos de elementos deformables
1. Modelos de cuerpo rígido
El modelo físico es bastante caro y no puede ser fácilmente modificado. Estos modelos desarrollan un importante papel en la investigación biomecánica.
El modelo a escala es utilizado cuando es extremadamente dificultoso resolver las ecuaciones de movimiento. Casitodos los estudios donde interviene la mecánica de fluido y el cuerpo humano se desarrolla mediante este tipo de modelaje. Por ejemplo, este tipo de modelo se ha utilizado para estudiar el vuelo de los saltadores en esquís y el efecto de la resistencia del aire sobre los corredores.
Los maniquíes antropométricos se usan para pruebas destructivas o dañinas. Se utilizan con mucho acierto enpruebas de la aviación y automovilísticas. Son modelos extremadamente caros debido a los sensores que son necesarios colocarles para hacer las mediciones deseadas y se ven sometidos a grandes cargas que pueden destruirlos.

Figura No. 3 Maniquíes antropométricos (hombre y mujer)
Estos maniquíes fueron utilizados para estudiar
las lesiones de columna vertebral en accidentes
automovilísticos
Elmodelaje matemático son muy utilizados en la biomecánica y especialmente en el deporte debido al desarrollo de las computadoras digitales de alta velocidad que pueden resolver ecuaciones matemáticas rápidamente.
Otra ventaja de este tipo de modelaje se debe a la relativa facilidad para modificar las representaciones matemáticas del cuerpo y lo económico de simular los sistemas biomecánicos.
Se...