BIOMECANICABIOMECANICAYY

ERGONOMIAERGONOMIA

Profesor : Lic. TF. Eduardo Catacora C.Profesor : Lic. TF. Eduardo Catacora C.

BiomecánicaBiomecánica

Estudio de los movimientos del cuerpo Estudio de los movimientos del cuerpo humano.humano.

La anatomía nos da una visión de un La anatomía nos da una visión de un proceso fisiológico que es continuado.proceso fisiológico que es continuado.

Es la ciencia que estudia las fuerzas Es la ciencia que estudia las fuerzas internas y externas, y como inciden internas y externas, y como inciden estas sobre el cuerpo humano.estas sobre el cuerpo humano.

Hay 1973 patologías del aparato locomotorHay 1973 patologías del aparato locomotor

Biomecánica NormalBiomecánica Normal

Biomecánica ClínicaBiomecánica Clínica

Biomecánica de los tejidos, Biomecánica de los tejidos, articulaciones y de los articulaciones y de los

movimientos básicos como las movimientos básicos como las posturas y la marchaposturas y la marcha. .

Presentación de: Presentación de: Conocimientos de Mecánica para FisioterapeutasConocimientos de Mecánica para Fisioterapeutas..

Hitos HistóricosHitos Históricos

Arte y Deporte potenciaron Arte y Deporte potenciaron

el estudio de las posturas y el estudio de las posturas y

movimientosmovimientos … …

Pitágoras (Matemático 582 A.C.)Pitágoras (Matemático 582 A.C.)

Todas las formas pueden ser Todas las formas pueden ser definidas por números.definidas por números.

““El universo y el cuerpo eran como El universo y el cuerpo eran como un instrumento musical que debe un instrumento musical que debe estar equilibrado en sus tensiones estar equilibrado en sus tensiones

para poder producir armonía”para poder producir armonía”

Las relaciones matemáticas son las Las relaciones matemáticas son las que tienen los secretos del que tienen los secretos del

universo.universo.

Grecia AntiguaGrecia Antigua

Hipócrates (Medico 460-370 A.C.)Hipócrates (Medico 460-370 A.C.)

Enuncia el principio Enuncia el principio de causalidad:de causalidad:

Razonamiento Razonamiento CientíficoCientífico

Observación y Observación y ExperienciaExperiencia

Aristóteles (Filósofo 384-322 A.C.)Aristóteles (Filósofo 384-322 A.C.)

El conocimiento de la El conocimiento de la naturaleza debe incluir la naturaleza debe incluir la

verificación, no sólo la verificación, no sólo la observación.observación.

Movimiento de los animales: Movimiento de los animales: Describe Describe

Movimiento y Locomoción Movimiento y Locomoción Análisis científico de la Análisis científico de la

marcha y un primer análisis marcha y un primer análisis geométrico de la acción geométrico de la acción

muscular, así como la fuerza muscular, así como la fuerza de reacción del suelo.de reacción del suelo.

Herófilo (Médico 335-280 A.C.)Herófilo (Médico 335-280 A.C.)

Moderna AnatomíaModerna Anatomía

Disecciones SistemáticasDisecciones Sistemáticas

Diferencia Nervios y TendonesDiferencia Nervios y Tendones

Arquímedes (Matemático 287-212 A.C.)Arquímedes (Matemático 287-212 A.C.)

Poleas y Palancas Poleas y Palancas GeometríaGeometríaFlotabilidad de los cuerposFlotabilidad de los cuerposCentro de gravedad de Centro de gravedad de estructuras planas o estructuras planas o parabólicas.parabólicas.

Bases para la Bases para la Mecánica RacionalMecánica Racional

Galeno (Médico 131-201 D.C.)Galeno (Médico 131-201 D.C.)

Médico del colegio de Médico del colegio de gladiadores, a los 28 años seria gladiadores, a los 28 años seria el 1er médico deportivo de la el 1er médico deportivo de la

historia.historia. Estudió el cuerpo humano y Estudió el cuerpo humano y

sus movimientos :sus movimientos :Diferencia de músculos Diferencia de músculos agonistas y antagonistas.agonistas y antagonistas.Diferencia de nervios motores Diferencia de nervios motores y sensitivos.y sensitivos.

No hacía disección en seres No hacía disección en seres

humanoshumanos

Edad MediaEdad Media

Solo destaca: Solo destaca:

Guy de ChauliacGuy de Chauliac (1368)(1368)

que usó que usó armadurasarmaduras para corregir para corregir

desviaciones de desviaciones de columnacolumna

RenacimientoRenacimiento

Describe paralelogramo de fuerzasDescribe paralelogramo de fuerzas diferencia de fuerzas simples y compuestasdiferencia de fuerzas simples y compuestas fricción, fuerza, peso y velocidadfricción, fuerza, peso y velocidad

Dibuja la anatomía colección de Dibuja la anatomía colección de descripciones. Habla de articulaciones con descripciones. Habla de articulaciones con

movimientos universales (cadera y movimientos universales (cadera y hombro : enartrosis)hombro : enartrosis)Esquematiza la acción de los músculos Esquematiza la acción de los músculos como líneas de fuerza siguiendo sus fibras como líneas de fuerza siguiendo sus fibras dominantes.dominantes.

Leonardo Da Vinci Leonardo Da Vinci ingeniero civil y militar.ingeniero civil y militar.

Vesalio (1514 – 1564)Vesalio (1514 – 1564)

Estudió Medicina y fue Estudió Medicina y fue anatomista metódico de anatomista metódico de cadáveres.cadáveres.

Obra: De Humanis Obra: De Humanis Corporis Fábrica.Corporis Fábrica.

Demostró que al contraer Demostró que al contraer un músculo se acorta y un músculo se acorta y aumenta el grosoraumenta el grosor..

SigloSiglo XXIXXI

Destaca Destaca Giovanni Alfonso BorelliGiovanni Alfonso Borelli, (1608- 1679), (1608- 1679)llamado el padre de la Biomecánica, investigó con llamado el padre de la Biomecánica, investigó con

Malpighi matemático y médico respectivamente.Malpighi matemático y médico respectivamente.Obras: De Motu Animalium (1680). Obras: De Motu Animalium (1680).

Integra Fisiología y Física (y Astrofísica) y Integra Fisiología y Física (y Astrofísica) y demuestra mediante métodos geométricos los demuestra mediante métodos geométricos los movimientos humanos como correr, saltar y movimientos humanos como correr, saltar y nadar, y la influencia de la dirección de las nadar, y la influencia de la dirección de las fibras musculares sobre el movimiento fibras musculares sobre el movimiento resultante de su construcción.resultante de su construcción.Reconoce que el trabajo muscular es con brazos Reconoce que el trabajo muscular es con brazos de palanca muy cortos y compensan el peso del de palanca muy cortos y compensan el peso del cuerpo provocando, en las articulaciones, cuerpo provocando, en las articulaciones, presiones muy superiores al peso del cuerpo.presiones muy superiores al peso del cuerpo.

Época de Galileo, Kepler, Descartes y NewtonÉpoca de Galileo, Kepler, Descartes y Newton

Observa el centro de gravedad del cuerpo Observa el centro de gravedad del cuerpo humano, así como las ondulaciones pélvicas.humano, así como las ondulaciones pélvicas.

Estudia la mecánica de los fluidos: sangre, Estudia la mecánica de los fluidos: sangre, respiración.respiración.

Fabrica un espirómetro para medir el volumen Fabrica un espirómetro para medir el volumen de aire inhalado y calcular la capacidad toráxico.de aire inhalado y calcular la capacidad toráxico.

Newton (1642-1727)Newton (1642-1727)

Organiza y ordena los trabajos de Galileo, Organiza y ordena los trabajos de Galileo, Kepler y Descartes, y plantea sus 3 leyes:Kepler y Descartes, y plantea sus 3 leyes:Ley de la inerciaLey de la inerciaLey de la aceleraciónLey de la aceleraciónLey de la acción y reacción Ley de la acción y reacción

Y luego la ley de la gravedad con lo cual Y luego la ley de la gravedad con lo cual todos los movimientos de la naturaleza se todos los movimientos de la naturaleza se pueden describir o predecir.pueden describir o predecir.

La segunda ley es del análisis de los La segunda ley es del análisis de los movimientos cinético y cinemático.movimientos cinético y cinemático.

SIGLO XVIIISIGLO XVIII

Aprovecha el reciente invento de la Aprovecha el reciente invento de la fotografía. El gobierno francés dispone de fotografía. El gobierno francés dispone de un laboratorio de fisiología: contaba con un laboratorio de fisiología: contaba con

una pista circular de marcha para estudiar una pista circular de marcha para estudiar niños y adultos durante el deporte o el niños y adultos durante el deporte o el

trabajo mediante métodos trabajo mediante métodos cinematográficos cinematográficos

Estudio de los movimientos por los Estudio de los movimientos por los hermanos Edward y Wilhelm Weber. hermanos Edward y Wilhelm Weber.

Luego: Luego: E.J. Marcy (1838-1904)E.J. Marcy (1838-1904)

Broune y FisherBroune y Fisher

En 1981 inician el estudio tridimensional En 1981 inician el estudio tridimensional

de la marcha humana de la marcha humana

(Fotografía simultanea con 4 cámaras)(Fotografía simultanea con 4 cámaras)

determinando el centro de gravedad y el determinando el centro de gravedad y el

momento de inercia de los cuerpos. El momento de inercia de los cuerpos. El

análisis que tomo 7 años se hace hoy con análisis que tomo 7 años se hace hoy con

métodos informáticos en horas o minutos.métodos informáticos en horas o minutos.

Meyer (1867)Meyer (1867)

Estudió las trabéculas de muchos Estudió las trabéculas de muchos huesos, especialmente del fémur huesos, especialmente del fémur

(segmento proximal) coincidió con:(segmento proximal) coincidió con:

Karl Culmann (1821 - 1881)Karl Culmann (1821 - 1881)

Matemático de Zurich que había Matemático de Zurich que había diseñado un nuevo modelo de grúa diseñado un nuevo modelo de grúa

mecánica, la cual tenia el sistema de mecánica, la cual tenia el sistema de las trabéculas del fémur y dijo: las trabéculas del fémur y dijo: “Pero “Pero

si esta es mi grúa” si esta es mi grúa” . De aquí se . De aquí se concluye que la naturaleza tiene concluye que la naturaleza tiene

resueltos muchos problemas resueltos muchos problemas mecánicos.mecánicos.

Wolf (1892)Wolf (1892)

Sigue a Meyer y Culmann Sigue a Meyer y Culmann

Observa al Observa al hueso hueso esponjosoesponjoso que sigue las que sigue las

trayectorias de las trayectorias de las principales fuerzas de principales fuerzas de

compresión o tracción compresión o tracción y y sugiere modificación de sugiere modificación de las trabéculas del hueso las trabéculas del hueso según la trayectoria de según la trayectoria de

presión.presión.

Pauwels (1885-1980)Pauwels (1885-1980)

Fundador de la Biomecánica moderna.Fundador de la Biomecánica moderna.Aspectos clínicos de la biomecánica del Aspectos clínicos de la biomecánica del aparato locomotor.aparato locomotor.El aparato locomotor esta construido con El aparato locomotor esta construido con el mínimo de material y el máximo de el mínimo de material y el máximo de resistencia a las sobrecargas.resistencia a las sobrecargas.Estudia las fracturas de fémur y la Estudia las fracturas de fémur y la artrosis; donde analiza las fuerzas y artrosis; donde analiza las fuerzas y presiones que las provoca. En la ultima presiones que las provoca. En la ultima habla del colapso del equilibrio fisiológico habla del colapso del equilibrio fisiológico entre las presiones sobre el cartílago y la entre las presiones sobre el cartílago y la resistencia de este. Luego estudia la resistencia de este. Luego estudia la modificación de las fuerzas para que modificación de las fuerzas para que tengan efectos terapéuticos. tengan efectos terapéuticos.

Las dos guerras mundiales influyen en los Las dos guerras mundiales influyen en los avances mecánicos y tecnológicos, y los avances mecánicos y tecnológicos, y los nuevos materiales (biomateriales) y las nuevos materiales (biomateriales) y las nuevas tecnologías han potenciado la nuevas tecnologías han potenciado la biomecánica. De aquí surge la biomecánica. De aquí surge la subespecialidad : subespecialidad : Bioingeniería.Bioingeniería.Ha sido fundamental la formación de Ha sido fundamental la formación de equipos multidisciplinarios entre médicos equipos multidisciplinarios entre médicos (anatomistas, fisiólogos, ortopedistas) (anatomistas, fisiólogos, ortopedistas) ingenieros, ergónomos y fisioterapeutas ingenieros, ergónomos y fisioterapeutas con el fin de afrontar juntamente los con el fin de afrontar juntamente los problemas mecánicos del cuerpo humano problemas mecánicos del cuerpo humano y específicamente el aparato locomotory específicamente el aparato locomotor. .

Los objetivos de estos estudios son Los objetivos de estos estudios son para considerar la para considerar la BIOMECANICABIOMECANICA como: El análisis formal y como: El análisis formal y cuantitativo de las relaciones entre la cuantitativo de las relaciones entre la estructura y la función de los tejidos estructura y la función de los tejidos vivos y la aplicación de sus vivos y la aplicación de sus resultados en el ser humano resultados en el ser humano sano y sano y enfermoenfermo

Conceptos Fundamentales :Ideas Básicas Conceptos Fundamentales :Ideas Básicas (Principios)(Principios)I. Principio de economía de esfuerzos. I. Principio de economía de esfuerzos.

Economía de materialesEconomía de materiales..La cantidad de La cantidad de huesohueso utilizado en su utilizado en su construcción, así como su construcción, así como su forma y forma y estructuraestructura , están relacionados con las , están relacionados con las exigencias mecánicas de cada etapa de la exigencias mecánicas de cada etapa de la

vida y la actividad propia de cada edad.vida y la actividad propia de cada edad.Ahorro de energíaAhorro de energíaForma de los huesos acomoda las Forma de los huesos acomoda las funciones del mismofunciones del mismo

– LocomotorLocomotor– HematopoyéticoHematopoyético

II. Principio de un segmento compensa II. Principio de un segmento compensa al vecino al vecino

Escoliosis : curva Escoliosis : curva compensatoriacompensatoria

Hipercifosis : Hipercifosis : HiperlordosisHiperlordosis

Flexum Rodilla : Flexum Rodilla : Aumento de Aumento de LordosisLordosis

Acortamiento MI : Acortamiento MI : – Escoliosis Escoliosis

LumbarLumbar

– Equinismo Equinismo (Tendón de (Tendón de Aquiles)Aquiles)

III. Principio de los movimientos III. Principio de los movimientos integradosintegrados

Las funciones de los Las funciones de los segmentos corporales nosegmentos corporales no

se deben estudiar de forma se deben estudiar de forma aislada pero sus aislada pero sus

movimientosmovimientos sí. La función sí. La función del hombro es la suma de del hombro es la suma de los movimientos de sus los movimientos de sus

articulaciones. articulaciones. La orientación de la mano La orientación de la mano

es la de todo el MSes la de todo el MS..

IV. Principio del EquilibrioIV. Principio del Equilibrio

El principio de los El principio de los movimientos integrados movimientos integrados

conduce a otro : conduce a otro : Principio de Principio de Equilibrio.Equilibrio.

Equilibrio entre las Equilibrio entre las estructuras con conservación estructuras con conservación

de situación estático de situación estático dinámica.dinámica.

Cuando no se logra el Cuando no se logra el equilibrio de la función, se equilibrio de la función, se

dan las alteraciones dan las alteraciones funcionales.funcionales.

V. Estado de Tensión previaV. Estado de Tensión previa

Las estructuras del aparato Las estructuras del aparato locomotor que resisten locomotor que resisten

presiones disponen de un presiones disponen de un estado previo de tensión.estado previo de tensión.

El El cartílago articularcartílago articular dispone dispone sus fibras de colágeno en sus fibras de colágeno en

forma de arco para amortiguar forma de arco para amortiguar las presiones. El colágeno del las presiones. El colágeno del

hueso esta reforzado por hueso esta reforzado por cristales de hidroxiapatita para cristales de hidroxiapatita para

que no se deformeque no se deforme

VI. Beneficio de los sistemas CerradosVI. Beneficio de los sistemas Cerrados

Los sistemas con tensión previa Los sistemas con tensión previa solo cumplen al máximo su solo cumplen al máximo su

función si son sistemas cerrados función si son sistemas cerrados y consiguen que las presiones y consiguen que las presiones

sean homogéneas en su interior. sean homogéneas en su interior. Esto ahorra material y energía – Esto ahorra material y energía – Integridad física de envolturas Integridad física de envolturas

internas.internas.Cartílago articular – hueso – Cartílago articular – hueso –

control de presiones por el árbol control de presiones por el árbol vascular.vascular.

VII. Mecánica Pasiva de PuttiVII. Mecánica Pasiva de Putti

Es una forma de ahorro de energía. Si se logra Es una forma de ahorro de energía. Si se logra el trabe mecánico de ciertas articulaciones de el trabe mecánico de ciertas articulaciones de MI (MI (hiperlordosishiperlordosis, caderas y rodillas en , caderas y rodillas en extensión) se disminuirá al mínimo el esfuerzo extensión) se disminuirá al mínimo el esfuerzo de cuadriceps y tríceps.de cuadriceps y tríceps.

Bipedestación – Arco plantar (relajado) Bipedestación – Arco plantar (relajado)

Marcha y otros – Aumento de arco plantarMarcha y otros – Aumento de arco plantar

VIII. Referencias AnatómicasVIII. Referencias Anatómicas

Son la orientación Son la orientación necesaria para necesaria para comprobar la comprobar la normalidad o normalidad o anormalidad .anormalidad .

Son cambiantes Son cambiantes según la edad, raza, según la edad, raza, sexo, entrenamiento sexo, entrenamiento muscular, nutrición, muscular, nutrición, estado endocrinoestado endocrino