CINEMÁTICA DE LA MARCHA

CINEMÁTICA DE LA MARCHA
José Jair Arias, Byron Alejandro Guerrero, Paula Andrea Osorio.
Universidad Autónoma de Occidente, Facultad de Ingeniería.
Santiago de Cali, Colombia
alejo_g16@hotmail.com
joseac17@outlook.com
pau-osorio@hotmail.com
Resumen
El actual informe se realizó con la finalidad de contextualizar todos los conceptos adquiridos en el curso de biomecánica, en el área de cinemáticaaplicándolos al análisis de los movimientos comunes del ser humano desde distintos planos. En el actual informe se plantea un análisis cinemático de la rodilla, cadera y tobillo en el gesto de la marcha a partir de la captura de coordenadas en el plano en puntos antropométricos como el maléolo tibial, tibial lateral y el trocánter. Se registra el comportamiento de segmentos corporales como lo son elmuslo y la pierna y el procedimiento para la obtención de variables como la velocidad lineal y aceleración (lineal y angular) a partir del comportamiento del ángulo formado por los dos segmentos mencionados, a lo largo del tiempo.

Introducción
El análisis del movimiento desde el ámbito de la biomecánica es un factor primordial en la evaluación de condiciones fisiológicas con el fin dedescribir el comportamiento del ser humano a través de obtención y cuantificación de variables físicas propias de cualquier cuerpo, como posición, velocidad y aceleración; el análisis cuantitativo permite dar una perspectiva más precisa en el análisis del movimiento de segmentos corporales en cuestión. Dicho análisis puede estudiar diversos tipos de gestos de movimiento, de forma estática o dinámica,partiendo de gestos naturales como flexión, extensión, rotación, entre otros; todo esto mediante un arreglo de hardware a través de cámaras que ubican un punto en el plano por medio software especializado permitiendo realizar observaciones en coordenadas en tres o dos dimensiones.
El objetivo de este laboratorio es analizar el comportamiento del ángulo que se forma entre el muslo (segmento entretrocánter y tibial lateral) y la pierna (segmento entre tibial lateral y maléolo tibial) con el fin de obtener a partir de datos obtenidos de posición en el plano por medio de MAXPRO, los valores de ángulo de rodilla (rangos máximos de movimiento entre el muslo y la pierna), aceleración y velocidad angular de un sujeto realizando el gesto de marcha, tomando como referencia el puntoantropométrico del trocánter como ayuda en el proceso de cálculo analítico de las variables. De la misma manera se analiza el centro de masa, que forman los segmentos en cuestión, pero incluyendo ahora, el pie (segmento maleolotivial y el halux), con el fin de encontrar y graficar las coordenadas el centro de masa con respecto al tiempo,

Marco teórico.
En la ecuación 1 se muestran las variables que nospermiten magnitudes de los segmentos muslo y pierna.


Donde
M =magnitud del segmento a conocer
X2=Coordenada de un marcador en específico en X
X1=Coordenada de un marcador en específico en X
Y2=Coordenada de un marcador en específico en Y
Y1=Coordenada de un marcador en específico en Y
Z2=Coordenada de un marcador en específico en Z
Z1=Coordenada de un marcador en específico en Z

Luego de calcularlas magnitudes en tres dimensiones se procede a calcular estas mismas en el plano sagital (X, Z), por medio de la ecuación 2, las cuales son requeridas para la obtención del centro de masa.


Teniendo en cuenta que la expresión analítica del ángulo que se forma entre dos vectores (U, V) en R3 viene dado por la ecuación 5, en los cuales nuestro vector de posición del segmento muslo se muestranen la ecuación 3 y 4 se obtiene lo siguiente:







Donde
M= vector de posición del segmento del muslo
P= vector de posición del segmento de la pierna
= ángulo del segmento entre el muslo y la pierna.


Velocidad Angular
Si se tiene en cuenta el método cuantitativo se procede a realizar el cálculo de la velocidad angular (Ecuacion 8), dado a que se requiere el procesamiento de datos, se...