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Biomecanica deportiva - subdisciplinas de biomecanica, biomecanica médica, biomecanica ocupacional, biomédica deportiva



INTRODUCCIÓN
El concepto de biomecanica tiene que ver con los principios y métodos de la mecanica aplicados al estudio de la estructura y función de sistemas biológicos.
Este término así como el de kinesiología, se han utilizado para darle nombre a los estudios del movimiento del cuerpo humano. Las investigaciones en este ambito, se realizan en movimientos que el individuo desempeña durante la vida diaria, en los lugares de trabajo y en la actividad física como la marcha, la danza y las diferentes especialidades deportivas.
Los especialistas de esta interdisciplina, tienen conocimientos de anatomía y fisiología del cuerpo humano, de entrenamiento a ingenieros mecanicos, médicos ortopedistas, antropólogos físicos, entrenadores deportivos, rehabilitadores físicos, ergónomos y computólogos. Dependiendo de la orientación y de los objetivos, los proyectos de investigación toman en consideración aspectos fundamentales de las distintas areas de conocimiento.


SUBDISCIPLINAS DE BIOMECANICA
* Biomecanica medica
* Biomecanica ocupacional
* Tecnología biomecanica
* Biomecanica deportiva
BIOMECANICA MÉDICA
La rehabilitación es una de las especialidades de la biomecanica médica que requiere mayor número de equipos para proporcionar tratamiento clínico.
Esta línea de desarrollo se puede considerar como de asistencia a discapacidades y adaptación al entorno para facilitar la adaptación del paciente a un ambiente productivo.
Por ejemplo:
* adaptaciones al medio ambiente
* adaptaciones de vehículos
* acceso a las computadoras
* modificaciones a lashabitaciones y a los ambientes de trabajo
* dispositivos de asistencia a discapacidades
* visuales
* auditivas
* de comunicación
* adaptación de prótesis y ortesis

Otras ocupaciones de esta area de la salud incluye:
* Suturas quirúrgicas sintéticas, mayor resistencia mecanica y facilmente reabsorbibles.
* Las empresas de biotecnología crean biopolímeroshisto-compatibles para generar piel artificial con el fin de tratar quemaduras graves y úlceras producidas por la diabetes.
* Microfabricaciónde equipos médicos. Bisturís de precisión, micro inyección.
* Suministro lento de medicamentos en zonas de difícil acceso, (barrera hematoencefalica)

BIOMECANICA OCUPACIONAL


En la biomecanica ocupacional se estudia la interacción del cuerpo humano con los elementos con que se relaciona en diversos ambitos (en el trabajo, en casa, en la conducción de automóviles, en el manejo de herramientas, etc.) para adaptarlos a sus necesidades y capacidades. En este ambito se relaciona con otra disciplina como es la ergonomía.

TECNOLOGÍA BIOMÉDICA
La tecnología biomédica es importante y muy útil para el desarrollo de los modelos.
Especialistas en esta area usan y crean Instrumentos y técnicas usados en la investigación y adquisición de nuevos conocimientos en el ambito de la biomecanica. El ser humano adecua programas y software de cómputo para diseñar sistemas informaticos que produzcan modelos “virtuales” del movimiento corporal de los individuos, con los cuales sea posible explicar y entender el cuerpo humano. También en esta su disciplina se fabricandispositivos artificiales.

BIOMÉDICA DEPORTIVA
La búsqueda por entender la anatomía del cuerpo humano, ha creado disciplinas muy especializadas y, con ello, la producción y desarrollo de herramientas científicas, cuya función principal es y ha sido, ayudar a descifrar el enigma que constituye el funcionamiento del mismo. El objetivo de esta subdisciplina es desarrollar una comprensión detallada de los deportes mecanicos específicos y sus variables de desempeño para mejorar el rendimiento y reducir la incidencia de lesiones. Esto se traduce en la investigación de las técnicas específicas del deporte, diseñar mejor el equipo deportivo, vestuario, y de identificar las practicas que predisponen a una lesión. Para hacer esto se usan modelos físicos y matematicos. Los modelos mecanicos incluyen modelos a escala y maniquíes antropométricos. Mientras que los modelos matematicos son modelos de cuerpos deformables y modelos de cuerpo rígido. Este requiere computadores de alta velocidad y el uso de biomateriales. Los biomateriales se pueden definir como cualquier sustancia diferente a materiales alimenticios o drogas contenidos en sistemas terapéuticos que estan en contacto con tejidos o fluidos biológicos.
Para poder crear estos modelos es necesario analizar los movimientos de la persona cuando esta realizando una actividad. En el inicio de la vida, el desarrollo motor del individuo es muy limitado, y esta asociado al desarrollo del sistema nervioso. Las formas de locomoción que aprendera, implican una secuencia determinada que va desde el arrastrarse y gateo, hasta la marcha enposición erguida. Para el ser humano, el desarrollo motor es el proceso por medio del cual adquiere los patrones de movimiento basicos o formas elementales de movimiento como saltar, lanzar o caminar.
Entre los individuos de los diferentes grupos humanos, las partes del esqueleto presentan variaciones, de las cuales también hay tipos anatómico-individuales. Así, la estructura corporal de los distintos individuos varía considerablemente; en los tratados sobre anatomía, se describe la estructura del cuerpo que se observa en la mayoría de los individuos que va de un 60-79% de un rango normal de variación. Entonces, la variabilidad anatómica contribuye a la variabilidad de movimiento; por ejemplo: cada quien camina de una manera, pero también, cada paso del andar de cada quien es diferente.
Los cambios de posición de los segmentos corporales son un proceso complejo que demanda un elaborado control del sistema músculo-esquelético por parte del sistema nervioso. Cada músculo tiene su propia longitud de brazo de palanca (o de momento). El centro de una articulación, eje de giro o punto de giro o eje de rotación de los segmentos corporales, generalmente, varía conforme crece o disminuye la amplitud del angulo que forman dos segmentos, y el punto de giro se desplaza a diferentes puntos anatómicos dentro de la articulación.


La contracción del músculo esquelético depende de las características químicas de los tejidos y fisiológicas del tipo de fibras que lo componen: rapidas o lentas. La velocidad a la que se puede contraer el músculo para desarrollar fuerza, depende del número deunidades de contracción; y unidades motoras que constan de la neurona motora y de las fibras musculares que controla.
Las partes del cuerpo humano se consideran estructuras o cuerpos rígidos para facilitar el estudio del movimiento. Los movimientos se miden en tres dimensiones con relación a los planos anatómicos estandar: sagital, frontal y transversal. Anidados a esta referencia, se usan sistemas de ejes cartesianos (x, y, z).
La variación en los movimientos (lineales y angulares) se describe por medio de los parametros cinematicas y cinéticos, y son los valores de estos parametros los que caracterizan a los movimientos. En general, se pueden tener dos posibles descripciones: una cualitativa, que informa sobre los elementos que componen el desplazamiento del cuerpo. La otra descripción es la cuantitativa, que es una descripción numérica de las características del desplazamiento, basada en las mediciones experimentales, es el significado funcional: el cuanto nos movemos.
La postura es la actitud, es la distribución de las partes del cuerpo en el espacio durante el movimiento. Conforme el individuo crece, varía su postura; estas variaciones son parte de los recursos que el individuo tiene como respuesta a las demandas de la gravedad. Los patrones de postura varían con la edad, el sexo, el nivel de desarrollo y el somatotipo del cuerpo.
Para la estimación de los parametros de los segmentos, han surgido modelos matematicos, así como métodos que proveen procedimientos para la localización de centros de masa, y el calculo de velocidades angulares y de momentos de inercia de lossegmentos.
Para permitir el calculo de parametros cinematicos y cinéticos en el movimiento del cuerpo humano, se hacen suposiciones como las siguientes: cada segmento tiene una masa fija concentrada en el centro de masa, la localización del centro de masa permanece fija durante el movimiento, las articulaciones se suponen son del tipo bisagra, y la longitud del segmento permanece constante durante el movimiento.
Gracias al desarrollo de la tecnología, en la actualidad se cuenta con métodos para la descripción e instrumentos de medición del movimiento del cuerpo humano; el uso de éstos depende de qué y cómo se quiera medir:
* El goniómetro sirve para medir la amplitud de los segmentos corporales que conforman una articulación.
* El acelerómetro emite señales usualmente analógicas y facilmente digitalizables.
* El electromiógrafo detecta, mediante electrodos (cutaneos o intramusculares), la actividad muscular de determinados músculos.
* Las plataformas de fuerza dividen las fuerzas que actúan sobre ellas en tres direcciones espaciales.
* Los dinamómetros registran el valor de las torcas en la rotación de segmentos en las diferentes articulaciones.
* La videografía provee los cuadros de video digitalizados con información de la proyección de secuencias de movimientos ejecutados.
* Para reconstruir la información tridimensional de imagenes planas de dos dimensiones captadas con camaras de video, se utilizan varias camaras viendo al mismo objetivo, y un algoritmo para una reconstrucción fotogramétrica.
* El analisis científico del desplazamientotridimensional se realiza con sistemas optoeléctricos.
* Actualmente la exactitud y la velocidad de los sistemas modernos de computadora-televisión son las herramientas estandar de medición en la mayoría de los lugares donde se hace analisis de desplazamiento o Gait Laboratories.
Las aplicaciones de las investigaciones del movimiento del cuerpo humano son dirigidas, entre otras, a la comprensión y depuración de las técnicas deportivas, al diseño (conjuntamente con la ergonomía) de equipos, espacios e instrumentos de uso humano, y al estudio de la marcha normal y patológica con fines diagnósticos y de rehabilitación.
Como en todas las areas del conocimiento, simultaneamente a la necesidad de medir con mayor precisión, confiabilidad y rapidez, los diferentes grupos de científicos han promovido el desarrollo tecnológico de equipos de medición y, también, de la automatización de la captura, registro y manejo de los datos. De allí la necesidad de implantar sistemas de programas de computadora que faciliten esta tarea. Estos sistemas de programas, o software, han surgido principalmente en las universidades y en los centros de investigación. En la actualidad, un grupo de investigación puede optar por comprar, si se tienen los recursos, uno de los tantos sistemas computarizados que hay en el mercado, o puede optar por desarrollar un software para aplicaciones propias.
SPEEDO FASTSKIN FS-I & FS-II
En 2004, los creadores del Fastskin I introdujeron al mercado el Fastskin FS II, el mejor traje de baño en ese momento. SPEEDO uso al tiburón como modelo para el diseño de ambos trajes yaque es una criatura muy rapida en el agua. Para el desarrollo de estos trajes SPEEDO uso un proceso revolucionario de escaneo corporal para definir y entender cada tipo de cuerpo de los nadadores. El escaneo fue una digitalización de imagenes en 8 diferentes posiciones. Con esta tecnología SPEEDO pudo crear el único traje tridimensional estampado en existencia y desarrollando un traje anatómico y dinamico donde sus costuras actúan como tendones proporcionando tensión a los músculos y al traje.
Este traje ayuda mucho a la productividad del nadador puesto que con el tipo de tela que se usa el traje reduce en gran cantidad el arrastre que el nadador tiene en el agua. Esto crea un efecto de surfeo en el traje de baño sin perder el estilo de de un traje de baño. Ayuda también a disminuir la vibración muscular que tiene el nadador al momento de competir. Al tocar el agua, la tela muestra un tipo de escamas muy parecidas a las de un tiburón. Las costuras toman uno de los papeles mas vitales en el fastskin puesto que gracias a esto el traje puede llegar a su maxima extensión sin lastimar las costuras y esto hace que el nadador se mueva con mayor libertad. Como los músculos trabajan en grupo, el traje ayuda en la conexión muscular tomando una conexión de paneles y una costura única. En el traje los paneles actúan como músculos contrayéndose retomando la forma original. En realidad el fastskin es como una segunda piel que da mejor balance y un mayor rendimiento en el agua.

SPEEDO FASTSKIN FS PRO

El bañador fue desarrollado en el SPEEDO Aqualab™, centro de investigacióny desarrollo de la marca en Gran Bretaña pero en su diseño han intervenido expertos en areas determinadas de todo el mundo, como Barry Bixler, especialista en dinamica de fluidos de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda o el experto en fisiología en natación, Profesor Rick Sharp del Instituto Australiano de Deportes.

El Fast Skin-Pro es mucho mas liviano que su antecesor, repele mucho mejor el agua y seca en menos de la mitad de tiempo. La micro fibra de alta densidad tratada con una sustancia que se uso hace que el bañador repela mucho mejor el agua. Este traje ejerce compresión en determinadas zonas del cuerpo del nadador que da una mejor estabilidad durante las brazadas lo cual reduce la perdida de energía por la reducción de oscilación de los músculos.
 
El Fastskin FS-Pro tiene una fibra sintética ultra fina resistente al cloro que da mayor duración al bañador. Las costuras estan diseñadas para que vayan en la misma dirección del agua para qué es lo que ayuda a reducir la fricción de arrastre. En su fabricación se utilizo un gas que modifica la superficie a nivel nano molecular que asegura que la repulsión del agua se produjera en toda la vida del bañador por lo tanto reduce la fricción en la superficie. Este traje provee 15% mas poder y compresión que otros trajes porque esta basado en las ventajas fisiológicas y biomecanicas de compresión.
SPEEDO LZR RACER
Los LZR Racer estan diseñados con solo 3 piezas, en lugar de las 30 actuales, fabricadas con nylon del groso de un papel y que estan unidas por ultrasonido en lugar de costuras para. Con este métodode fabricación, SPEEDO asegura haber reducido el “arrastre pasivo” que es como se conoce a la fricción del nadador con el agua, en un 10%. El traje fue desarrollado conjuntamente con el Instituto Australiano de Deporte, con la ayuda de los atletas patrocinados por SPEEDO, se usaron instalaciones de NASA, y software de Ansys para analizar el flujo del fluido. Similar a los otros modelos de SPEEDO, los creadores del traje imitaron la piel del tiburón para su creación
El nuevo traje constituye un gran avance tecnológico en el mundo de la natación y, por lo tanto, es de gran ayuda para el desempeño de los deportistas. Las costuras del LZR estan unidas con ultrasonido lo cual permite que el traje se adapte a la forma del cuerpo, tal como si fuera la piel misma, y reduce la fricción de arrastre. Ademas, el bañador de SPEEDO esta compuesto por paneles LZR que son membranas ultra finas de poliuretano cortadas con laser en puntos estratégicos para crear la “Hydro Form Compression” (comprime el cuerpo y reduce la resistencia). La compresión del traje ayuda al nadador mantener la mejor forma posible y les permite nadar mas tiempo y mas rapido ya que usan menos energía para mantener su forma. Este traje posee un núcleo estabilizador interno que sostiene al nadador para que su cuerpo pueda mantener una correcta posición en el agua, lo cual, por supuesto, mejora su rendimiento ampliamente. Permite el flujo de oxigeno a los músculos y sostiene el cuerpo en una posición mas hidrodinamica mientras repela el agua y aumenta la flexibilidad. También es 100% resistente al cloro y se seca rapido.





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