INTRODUCCIÓN A LA BIOMECÁNICA

CLASE I - GENERALIDADES

Intentos de definición

n Biomecánica es la ciencia de la vida y el vivir.n Es la mecánica aplicada a la biología.n Es el estudio de los entes biológicos con los métodos

de la mecánica.n Es el estudio de la respuesta que experimentan los

seres vivos y los materiales biológicos debido a la aplicación de cargas.

n El mundo biológico es parte del mundo físico que nos rodea y naturalmente es objeto de estudio en mecánica. La biomecánica trata de entender la mecánica de los sistemas vivientes.

Aplicaciones e incumbencias

n En los últimos cuarenta años, esta disciplina mostró los beneficios del enfoque mecánico en la descripción de los objetos de la biología y la medicina, y la potencia del trabajo multidisciplinario. No sólo ha crecido produciendo resultados tanto en el campo teórico como en el de las aplicaciones, sino que ha extendido sus incumbencias.

n Dentro de la investigación básica trata de determinar las propiedades y características de los materiales biológicos y su dependencia respecto de las condiciones externas, las respuestas a distinto tipo de solicitaciones, sus interacciones para formar sistemas, su capacidad de asociarse con materiales no biológicos, etc. Las propiedades y característicasde los sistemas biológicos y mixtos y sus aplicaciones. Tiene que ver con las ramas que la originaron: la mecánica, la biología y la medicina,

Aplicaciones e incumbencias

n En cuanto a la investigación aplicada, es el pilar de la deportología, la accidentología y la ergonomía. Trabaja a distintas escalas; trata de explicar el crecimiento y de modelar la rehabilitación. Establece condiciones para biocompatibilidad, osteointegracióno biofidelidad. Generaliza resultados particulares, produce analogías, valida modelos de respuestas.

n Casi todos sus resultados son transferidos rápidamente a la sociedad, muchos de ellos se generan a propósito para satisfacer necesidades del mercado. Pero es “poco espectacular” en su producción, en general busca que algunas actividades de la vida puedan realizarse en forma más cómoda, más rápida, más eficiente.

Antecedentes

n Aristóteles (384-322 ac) – sobre las partes de los animalesn Anónimo: Nei Jing (medicina china) (472-221 ac)n Galileo (1564-1642)n Boyle (1627-1691)n Hook (1635-1693)n (Newton (1642-1727))n Bernoulli (1700-1782)n Euler (1707-1783)n Young (1773-1826)n Pioseuille (1797-1869)n Von Helmholtz (1821-1892)n Fick (1829-1901) …

Concepto actual de la biomecánica

n Hasta 1969 no había datos confiables en los que basar los modelos materiales y de comportamiento.

n Los datos se colectan bajo protocolos claros (no hay normas y la variabilidad es enorme).

n Modelos (calibración y validación).

Ejemplos informales

Ejemplos informales

Ejemplos informales

Ejemplos informales

Ubicación en el contexto actual

n Asociaciones - Instituciones

n Universidades - Hospitales

n Congresos

n Revistas - Publicaciones

Bioética

n Limitaciones en trabajo con seres humanos y con animales

n Pautas de investigación

Este curso

n Aplicación a la medicina > aparato locomotor

n Esquema de promoción: * asistencia * problemas

* trabajo de investigación

* informe laboratorio * evaluación final

Conceptos generales - enfoque

n Física * clásica (escala del “ojo humano”) CURSO

* moderna (escalas extremas)

n Física clásica * Mec. del Continuo (<> VOLUMEN)* Mec. Estadística (<> NÜMERO)

n Escalas - ejemplos

Mecánica del continuo

n Mecánica de sólidos• Cuerpos rígidos * estática

* dinámica• Cuerpos deformables * lineal

* no linealn Mecánica de fluidos• No viscosos * incompresibles

* compresibles• Viscosos * lineal

* no lineal

Metodología

n Delineamiento de los comportamiento característicos generales,

n Establecimiento de un marco teórico de trabajo apropiado,

n Identificación de las formas funcionales específicas de las relaciones constitutivas,

n Cálculo de los valores de los parámetros materiales,n Evaluación de la capacidad predictiva del modelo.

n Nota: alcance del término “Relaciones constitutivas”.

Modelos

n Modelo matemático: concepto

n Clasificaciones: determinísticos vs probabilísticos, exactos vs aproximados

n Modelos numéricos

n Modelos físicos

n Calibración y validación de los modelos