INTRODUCCION AL ESTUDIO DEL MOVIMIENTO: BIOMECANICA APLICADA AL EJERCICIO

- Introducción a Biomecánica y Análisis del Movimiento Humano:

Según la sociedad Internacional de Biomecánica, la Biomecánica se preocupa del estudio

de los principios mecánicos con el fin de analizar las estructuras biológicas, es decir, estudia el

movimiento de los sistemas vivos y las fuerzas internas y externas que causan o influyen en los

movimientos. Es una combinación de distintas disciplinas, tales como Biología, Medicina, Física

e Ingeniería, las cuales dan respuesta a la Funcionalidad que ofrece nuestro cuerpo humano.

Las revisiones biomecánicas se dirigen a diferentes áreas del movimiento humano y

animal. Estas incluyen estudios en:

a. El funcionamiento de músculos, tendones, ligamentos, cartílagos y huesos

b. Carga y sobrecarga de estructuras específicas de sistemas vivos.

c. Factores que influyen el funcionamiento de los sistemas vivos.

La preocupación por estos temas viene

de muchos siglos atrás, y esta dado por el interés

creado en la anatomía, filosofía, matemáticas y

también la locomoción tanto humana como

animal, sin embargo la descripción del

movimiento floreció en el arte de Grecia y Roma,

y fue así como los artistas más que los científicos

revivieron el estudio del movimiento humano.

Luego en el renacimiento italiano comenzó una

preocupación por el movimiento y las acciones

musculares fueron conectadas como entidades, para pasar a una revolución científica, en

donde se estableció la mecánica Newtoniana, entregando una completa teoría sobre el análisis

mecánico. En el llamado siglo de las luces se destacaron 4 aspectos:

- El “concepto” de fuerza llego a ser claramente entendido.

- Los conceptos de conservación del momentum y energía comenzaron ha

desarrollarse.

- Una consolidación de las matemáticas de las diferentes leyes mecánicas tomaron

lugar.

- La contracción muscular y la acción llegan a ser un evento influenciado por fuerzas

mecánicas, bioquímicas y eléctricas.

Para luego llegar al siglo de la marcha en donde se desarrollaron métodos de

cuantificación cinemática y cinética del movimiento.

- Cinemática y cinética:

Conceptos relevantes:

• Anatomía, ciencia de la estructura del movimiento, es la base de la

pirámide del cual la experiencia acerca del movimiento humano será

desarrollada.

• Anatomía Funcional, es el estudio de los componentes del cuerpo

necesario para alcanzar o realizar un movimiento humano o función.

• Movimiento lineal, traslacional, movimiento a lo largo de una recta o una

vía curvada. Son consecuencias de movimientos angulares.

• Movimiento Angular, movimiento alrededor de algún punto donde

diferentes regiones del mismo segmento corporal no se mueve a través de

la misma distancia.

• Cinemática, el análisis de esta se puede

conducir desde dos perspectivas la

primera es desde las características del

movimiento y lo examina en relación al

espacio tiempo sin hacer referencia a

las fuerzas que lo causan. El análisis

cinemático involucra la descripción del

movimiento describiendo la velocidad,

la distancia recorrida, la altura alcanzada, la aceleración, comprendiendo

tanto los movimientos lineares como los angulares.

• Cinética, el área de estudio de la cinética corresponde a la fuerza o

conjunto de fuerzas (sistema) que interactúen con un cuerpo (humano o

no). El análisis del movimiento desde la cinética es más complejo debido a

que se deben analizar fuerzas que no se ven, solo los efectos de estas son

evidenciables a simple vista.

- Análisis de Movimiento:

Al momento de querer realizar un análisis de movimiento humano, se deben tener en

cuenta ciertas variables, que ayudarán a la obtención de los datos y posteriormente a su

respectivo análisis.

La recopilación de variables o adquisición de los datos, se puede realizar a través de un

estudio Cinemático, Cinético o bien Electromiográfico, variables que nos informarán del

comportamiento de las aceleraciones angulares, fuerzas, momentum, velocidades de

contracción, etc. involucradas en los distintos movimientos que realiza un sujeto. Luego de

tener claro la variable a utilizar se deberá escoger un correcto transductor, el cual debe

permitir una buena adquisición de la variable; para esto existen una serie de instrumentos

fabricados con el fin único de estudiar las diversas manifestaciones de nuestro cuerpo

humano. Alguna de estas son:

- Electrogoniómetro

- Electrodinamómetros

- Cinematografía

- Optoeléctricos

- Plataformas de fuerza y salto

- Amplificadores de frecuencia EMG.

- Análisis Biomecánico de ayer y hoy:

Una vez obtenidas las variables a través de los distintos transductores, es correcto la

utilización de una herramienta óptima para el posterior análisis de los datos. Es de esta forma

como se han creado una serie de herramientas, las cuales han cambiado con el tiempo en

favor de la modernidad y tecnología. Entre estas encontramos:

- Método de cálculo de centro de gravedad: Método de suspensión, método de

cálculo, método de pesaje, método segmentario.

- Dartfish

- Apas

- C-Motion, entre otras.

Muchas son las investigaciones que se

han llevado a cabo gracias al buen uso de estas

herramientas. Es así como en el “Journal of

Science and Medicine in Sport 12 (2009) 352–

356”, en su estudio “Arm–leg coordination in

recreational and competitive breaststroke

swimmers” estudio el cual se grabó con dos

cámaras bajo el agua el rendimiento de 12

nadadores de estilo pecho recreativos y 12

competitivos, para luego analizar los videos con el Softwear Dartfish con el objetivo de

comparar las distintas técnicas de los 24 deportistas.

En otra investigación publicada en Sports Biomechanics, September 2008; 7(3): 342–

350 en su estudio “Statistical modelling of knee valgus during a continuous jump test”

En donde utilizaron Motion Analysis para recrear el movimiento tridimensional del valgo de

rodilla en un salto, para así estudiar la relevancia de este gesto en la lesión del Ligamento

cruzado anterior.

La utilización de estas herramientas que permiten realizar minuciosos análisis

biomecánicos han sido de tal ayuda que incluso en el ámbito veterinario nos dan información

privilegiada para el entendimiento del movimiento. Es así, como por ejemplo, en “The

Vaterinary Journal, 181 (2009) 34–37”, en su estudio “A preliminary study into rider

asymmetry within equitation”, se grabó a 17 equitadores con el objeto de asociar su bajo

rendimiento con las lesiones a las cuales se someten, para esto se midieron los rangos

articulares del hombro durante la carrera y se analizaron con un Softwear que les permitió

conocer de mejor forma tanto el comportamiento de caballo como el del jinete y así contribuir

en la prevención de lesiones.

Son muchas las investigaciones en las cuales se han utilizado este tipo de herramientas

para un mejor entendimiento del movimiento humano, por citar algunas:

- Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics, Volume 29, Number 3,

March/April 2006, “SITTING POSTURE OF SUBJECTS WITH POSTURAL BACKACHE”

- Institute for Biomechanical Research,

Coto Research Center, Coto De Caza

California,Indiana State University,

Terre Haute, Indiana, USA;

“BIOMECHANICAL ANALYSIS OF TOP

TENNIS PLAYERS”

- Human Movement Science 28 (2009) 99–112, “A comparison of the kinematics of the

dolphin kick in humans and cetaceans”

- Psychology of Sport and Exercise 8 (2007) 337–354, “Observation of elite gymnastic

performance: Processes and perceived functions of observation”

- Journal of Sports Sciences, March 2005; 23(3): 227 – 234, “A three-dimensional

examination of the planar nature of the golf swing”

Son innumerable las investigaciones que se han realizado con este tipo de

instrumentos para analizar el movimiento humano y es importante destacar la experticia de

quienes han logrado contribuir con este tipo de estudio. Una forma fácil y a la mano que

tenemos para poder analizar ciertos movimientos o bien analizar el comportamiento de

nuestro centro de gravedad con el objeto de seguir contribuyendo a la investigación y a la

excelencia deportiva es analizar según método segmentario, el cual se detalla a continuación:

DETERMINACIÓN DEL CENTRO DE GRAVEDAD EN EL CUERPO HUMANO

MEDIANTE EL MÉTODO SEGMENTAL

PROPÓSITO

El propósito de esta experiencia de laboratorio es aprender a localizar el centro de gravedad en una figura humana durante un ejercicio o práctica de una destreza deportiva a través del sistema de segmentos corporales.

MATERIALES REQUERIDOS

• Fotografía o dibujo en actividad física (véase dibujos adjuntos). • Papel milimetrado. • Hoja de trabajo para anotar los datos con las proporciones de Dempster

enumeradas (véase Figura 1).

PROCEDIMIENTO

• Calca el dibujo o fotografía seleccionado en un papel milimetrado.

• Traza los ejes de coordenadas (x e y) en el papel milimetrado, de tal manera que el origen esté localizado en la esquina inferior de la izquierda. Esto limita toda la data al cuadrante superior derecho (Cuadrante I), donde todos los valores de las coordenadas x e y serán positivos. El dibujo calcado debe encontrarse dentro de dicho cuadrante.

• Proporciónale valores a los ejes de las coordenadas x e y, preferiblemente en números consecutivos.

• Utilizado como referencia la Figura 2, coloca en el dibujo de la gráfica un punto que represente el centro de gravedad para cada segmento del cuerpo.

• Empleando la Hoja de Trabajo (véase Tabla 1) para tabular los productos de las coordenadas x e y (conjuntamente con el dibujo en el papel milimetrado), sigue las siguientes instrucciones:

o Para cada punto representativo del centro de gravedad de cada segmento corporal en el dibujo de la gráfica, halla el valor de cada punto para los ejes de las coordenadas x e y; para llevar a cabo esto, primero localiza en cual valor se ubica cada punto en el eje-de-x (recuerde que usted le adjudicó valores a cada eje) y luego en el eje-de-y; registre dicha información en la Hoja de Trabajo (columnas 2 y 4).

o Multiplica el porciento de cada peso de los segmentos corporales (columna 1) por cada valor de la coordenada-x (columna 2); anota el resultado en la columna 3. Sume los valores para los productos de la

coordenada-x (suma de la columna 3). El valor que resulta de la suma total de los productos en la columna 3 representa la localización del centro de gravedad para todo el cuerpo del dibujo en el plano horizontal o coordenada-x.

o Multiplica de nuevo las proporciones de Dempster de la columna 1 por cada valor correspondiente de la coordenada y (columna 4); registra el producto en la columna 5. Sume estos productos. Dicha suma representa la ubicación del centro de gravedad para todo el cuerpo en el plano vertical ó coordenada y.

• Traza una línea perpendicular desde el valor final (suma de los productos en la columna 2) del eje-de-x hasta aproximadamente 3/4 del dibujo en la gráfica; proyecta otra línea desde el valor resultante (suma de los productos en la columna 5) del eje-de-y hasta que intercepte con la línea del eje-de-x. El punto por donde se interceptan ambas líneas de las coordenas x e y representan el centro de gravedad del dibujo en la gráfica.

HOJA DE TRABAJO

COLUMNA 1 COLUMNA 2 COLUMNA 3 COLUMNA 4 COLUMNA 5

Segmento del Cuerpo

% Del Peso Segmental

Valor de la Coordenada

X

Productos (X)

(%Peso)

Valor de la Coornedada

Y

Productos (Y)

(%Peso)

Cabeza y Cuello

.079

Tronco .511 Brazo Superior Derecho

.027

Brazo Inferior Derecho

.016

Mano Derecha

.006

Brazo Superior Izquierdo

.027

Brazo Inferior Izquierdo

.016

Mano Izquierda

.006

Muslo Derecho

.097

Pierna Inferior Derecha

.045

Pie Derecho .014 Muslo Izquierdo .097

Pierna Inferior Izquierda

.045

Pie Izquierdo .014 Total de los Productos

COORDENADA X = __________

COORDENNDA Y = __________

EJEMPLO

Localizando El Centro de Gravedad

Gimnasta ejecutando "El Cristo" en las argollas"

Resultados

Utilizando el método segmental para localizar el centro de gravedad, Yó encontre que fue entre 64 de la coordenada-x y 93 de la coordenada-y. El centro de gravedad del cuerpo como un todo se ilustra con una equis dentro de un círculo (x), y el centro de gravedad para cada segmento se ilustra mediante un punto ennegresido (•) Véase la Figura 3.

Tabla 2

TABULACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LAS COORDENADA x e y

COLUMNA 1 COLUMNA 2 COLUMNA 3 COLUMNA 4 COLUMNA 5

Segmento del Cuerpo

% Del Peso Segmental

Valor de la Coordenada

X

Productos (X)

(%Peso)

Valor de la Coornedada

Y

Productos (Y)

(%Peso)

Cabeza y Cuello

.079 64 5.056 124 9.796

Tronco .511 65 33.215 106 54.166

Brazo Superior Derecho

.027 40 1.08 121 3.267

Brazo Inferior Derecho

.016 27 0.423 125 2.0

Mano Derecha

.006 15 0.09 130 0.78

Brazo Superior Izquierdo

.027 80 2.16 114 3.078

Brazo Inferior Izquierdo

.016 94 1.504 114 1.824

Mano Izquierda

.006 103 0.612 112 0.672

Muslo Derecho

.097 59 5.723 71 6.887

Pierna Inferior Derecha

.045 59 2.655 41 1.845

Pie Derecho .014 61 0.859 16 0.224

Muslo Izquierdo

.097 70 6.79 71 6.887

Pierna Inferior Izquierda

.045 68 3.06 41 1.845

Pie Izquierdo .014 67 0.938 16 0.224

Total de los Productos 64.174 93.495

COORDENADA X = 64

COORDENADA Y = 93

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