Evaluación de la flexión del codo con unidad inercial

Momento de torsión en la flexión de codo en paciente con lesión del plexo braquial

El objetivo es brindar datos objetivos para la evaluación y el tratamiento.

Con una unidad inercial (TDW) obtenemos la aceleración angular la cual es proporcional al torque (momento) ejercido por los flexores de codo.  Si bien estos datos se generan en  la misma medición, voy a hacer el planteo de los cálculos para ampliar el concepto.

Procedimiento

Se realizaron 3 registros con unidad inercial en la flexión de codo  como se muestra en la figura. La unidad se colocó en el tercio distal del antebrazo. 

En los registros se obtuvieron, entre otros datos,  la velocidad angular (w) y el tiempo como se ve en el siguiente gráfico: 

En el eje de las ordenadas se representa la velocidad angular y en el de las abscisas el tiempo

Cuando se aproximó la curva de la velocidad (w) con respecto al tiempo  (ahora en radianes), se obtuvo la siguiente expresión:

La cual corresponde a una recta de pendiente 3,53 (en el gráfico en realidad es -3,53). O de otra forma, para obtener la aceleración derivamos y obtenemos un valor  gamma de 3,53 s^-2

Relación con la fuerza ejercida por los flexores de codo (momento de torsión)

Como el  momento de torsión es

 Donde

: A grandes rasgos corresponde a la sumatoria de los torques ejercidos por los flexores de codo (supinador largo, braquial anterior y Bíceps braquial). En realidad el torque representa la sumatoria de las distancias respectivas desde eje a los puntos de inserción de cada musculo, por las fuerzas, las cuales son funcionales y varían con el seno del ángulo de tracción)

Corresponde al momento de inercia del antebrazo y la mano abierta girando en torno al eje de flexión de codo

: corresponde a la aceleración angular

En nuestro caso es:

 =  3,53  I

Conclusiones

Resulta ser un método a tener en cuenta para evaluar la fuerza de los motores primarios de la flexión de codo y en este caso particular también de su inervación obteniendo datos objetivos para medir la evolución.

Para el caso particular, al variar la velocidad angular (W) de manera lineal (y  aproximada), la  aceleración (gamma)  tiene un valor constante, por lo cual el torque que la genera también.

En el caso de que la fuerza sea variable, el cálculo seria un poco más extenso

Fernando Bassino

Biomecanica de la marcha. Registro on-line en 3D

Biomecánica de la Marcha. Registro on-line en 3D

Nunca sabemos cuanta fuerza hacemos en una sentadilla

En realidad el concepto se puede aplicar a cualquier ejercicio deportivo o terapéutico. 

En las condiciones actuales, en los centros de entrenamiento y consultorios, nunca sabemos exactamente la fuerza que esta realizando un deportista/paciente dado que no contamos con los elementos para efectuar las mediciones de las variables involucradas en el calculo, a pesar de que a veces los recursos son accesibles o inclusive se encuentran disponibles. Hay que destacar que calcular la fuerza en traslaciones lineales es mucho mas sencillo que hacerlo con movimientos angulares. 

En definitiva seria muy importante que nos preocupemos por cuantificar correctamente esta variable o sus parámetros relacionados para dosificar el entrenamiento de una manera mas precisa como punto de partida para la evaluación, el tratamiento y la planificación del ejercicio.

Fernando Bassino

Fuente: Bases de la programación del entrenamiento de fuerza J.J. Gonzales Badillo, J. Rivas Serna. INDE 2002

Laboratorio de Marcha. Registro inicial

 . 

Vamos a determinar las variaciones de velocidad angular en la rotación de la pelvis en el plano frontal con eje anteroposterior. Es la evaluación inicial de un paciente con RTC bilateral. Ademas del registro con cámara de alta velocidad, vamos a tomar los datos de la Unidad Inercial TDW

El eje de referencia en este caso es el anteroposterior de la figura siguiente.

Un registro que tomamos habitualmente con la Unidad Inercial con respecto al eje z, que en este caso coincide con el anteroposterior de la figura, es el siguiente:

Y analizando cada paso:

En el caso del paciente con el mismo tipo de registro se obtuvieron los siguientes resultados 

Para interpretar el registro debemos saber que el dispositivo toma una terna derecha (cada vez que gira en sentido anti-horario se genera una curva positiva). En este caso los pasos son menos claros aunque pueden individualizarse, el trazo es menos regular, no presentan en general la forma de dos picos con un valle y también se puede ver una gran simetría. 

Desde un punto de vista cuantitativo, este tipo de interpretaciones junto con el resto de los parámetros (aceleraciones lineales y velocidades angulares de los ejes longitudinal y cefalocaudal) nos ayudan a tener una referencia inicial para la evolución del tratamiento y para que el paciente vea una clara diferencia en los distintos periodos del mismo. 

Fernando Bassino

Evaluación tridimensional de la abduccion del Hombro

Vamos a describir el procedimiento para obtener valores de posición en tres dimensiones de la abducción del brazo. Posteriormente verificaremos por método de registro en video.

Posición inicial

Posición Final




Registro por unidad inercial 

Se coloca la unidad en el tercio medio del brazo  como se muestra en la figura (se debe tener en cuenta que para el brazo izquierdo, el eje x que es el longitudinal va a generar velocidad negativa al igual que el eje z que es laterolateral. Sabemos que siempre se toma la terna derecha




Es muy importante comprender los ejes en la posiciones inicial y final. Como es una terna derecha:

Eje x: es el eje longitudinal del brazo, al rotar hacia atrás tiene velocidad negativa
Eje y: es el eje anteroposterior, seria el eje principal pero al cambiar de posición pierde protagonismo frente al eje z, de cualquier manera no va a dar la posicion final en flexion.
Eje z: es el laterolateral, en principio no participa pero al posicionar el brazo en posición horizontal termina midiendo la posición final ubicándose como eje anteroposterior

los resultados son los siguientes

Velocidad en x negativa, o sea que roto hacia atras



Posicion en x, rotacion posterior de 78,6°



Velocidad y posición en y que determina el componente de flexión, o sea lo que se adelanto el brazo



Velocidad y posición en z que determina la posición final de abducción de 76,2 °






















Verificación por registro en viseo y edición

Lo que hacemos es utilizar un editor de video de descarga libre

https://www.kinovea.org/

una vez editadas las imágenes obtenemos la posición final de abducción

Restamos los dos ángulos 170° - 94° = 76°

Conclusiones

En este caso determinamos la posición en tres dimensiones en la abducción del brazo, pero hay que tener en cuenta que analizar las velocidades angulares y las aceleraciones lineales nos darían, en cada caso en particular, parámetros interesantes sobre la calidad del movimiento.

Fernando Bassino

Tecnología y métodos analíticos para evaluar la posición articular

Existen diferentes métodos cuantitativos para evaluar la posición articular. Nosotros vamos a exponer tres de ellos:

1. A través del registro en vídeo y posterior medición

2.  Mediante el uso de una unidad de medición inercial o IMU (del inglés inertial measurement unit). En este caso utilizaremos el prototipo TDW.

3. A través del calculo matemático

Vamos a medir la movilidad de la columna lumbosacra en el plano sagital. El sentido en este caso es desarrollar los métodos mas que hacer referencia a una articulación especifica.

Registro en video

Se realiza un registro del movimiento y se mide posteriormente con un software especifico

En este caso debemos tener en cuenta que la disposición de la cámara debe ser perpendicular al objetivo y tener una referencia de antemano para calibrar las distancias. Este caso la dispersión en sentido lateral responde a la siguiente expresión : y = 0,033 x 

El desplazamiento registrado en video es de 36 °

Unidad de medición inercial 

Como se ve en las imágenes, el paciente presenta el dispositivo colocado en la región lumbosacra.

En la siguiente imagen vemos el registro de la pantalla en el momento de la ejecución.

La unidad inercial registro un desplazamiento de 35,86°

Método analítico

Vamos a tomar solo 8 datos del gráfico de velocidad en función del tiempo, por lo tanto suponemos que se va a presentar alguna diferencia con respecto al desplazamiento registrado con la IMU.

vemos el gráfico de la velocidad con respecto al tiempo

extraemos 8 velocidades con sus tiempos correspondientes y la ingresamos en una planilla de calculo

insertamos gráfico de dispersión

agregamos linea de tendencia y que muestre la expresión, en este caso ingresamos para una función plinomica de 6° grado

La expresión es y =-1.6912 x^6 + 10.28 x^5 - 25.482 x^4 + 56.722 x^3 - 119.89 x^2 + 

 108.94 x - 1.1627

Como el desplazamiento es el área bajo la curva, integramos 

El desplazamiento calculado es de 40,76°

como vemos, la escasa cantidad de tatos determino una gran diferencia con los métodos anteriores pero sirve para comprender la relación entre las variables y el procedimiento.

Conclusiones

Según sea el caso vamos a utilizar diferentes métodos pero claramente el mas preciso y versátil es el que utiliza la unidad inercial ya que los datos se obtienen en el momento permitiendo acelerar los procesos de evaluación y tratamiento.