La biomecánica en las extremidades del cuerpo humano

Abstract

En la siguiente investigación se realizara sobre
la biomedicina la cual es una materia moderna ya que su concepto
está en la creación y diseño de
tecnología sanitaria la cual se puede venir como
Biomecánica en el cuerpo, además se va a venir los
tipos de prótesis existentes para las personas
discapacitadas y cuales prótesis pueden ser aplicadas en
el buen vivir de la población con discapacidades, siendo
la discapacidad más relevante en el mundo la discapacidad
de las extremidades del cuerpo. Se deberá tener en claro
que la biomecánica también es parte de la
biomedicina.

Introducción

La biomedicina tiene diferentes ramas una de las cuales
es la biomecánica del cuerpo humano, la Biomecánica
es la aplicación de la ingeniería y mecánica
en la medicina, para el cuerpo humano su propósito es la
creación y diseño de nuevos equipos médicos,
prótesis, programas de diagnóstico, etc. La
biomecánica comenzó desde que la humanidad
comenzó a necesitar de aparatos para la sobrevivencia, los
cuales eran complicados de adaptar al cuerpo humano, así
surge la idea de unir la ingeniería en la medicina. Como
ejemplo se tiene los soldados en las guerras algunos de ellos
venían con partes de sus cuerpos mutiladas, entonces se
aplicó la Biomecánica ya que el cuerpo humano es
como una maquina además se adaptaba a cualquier tipo de
vida, así se decidió crear las diferentes
prótesis y equipos los cuales pueda adaptarse al cuerpo
humano para su sobrevivencia. [2]

Otro concepto seria que la biomecánica es una
materia cienti?ca que tiene por objeto el estudio de las
estructuras de carácter mecánico que existen en los
seres vivos, fundamentalmente del cuerpo humano. Esta area de
conocimiento se apoya en diversas ciencias biomédicas,
utilizando los conocimientos de la mecánica, la
ingeniería, la anatomía, la entre otras.
[14]

Figure 1: Biomedicina [1]

Las prótesis son una extensión articula
que reemplaza una parte del cuerpo que falta por distintos
motivos. El principal objetivo de una prótesis es
sustituir una parte del cuerpo que haya sido perdida por una
amputación o que no exista por causa de algún
suceso, cumpliendo las mismas funciones que la parte faltante.
Además se suele utilizar con unes estéticos para
suplir al cuerpo de funciones que carece naturalmente y mejorar
el estilo de vida. [8]

Figure 2: Prótesis [9]

Sustento
Teórico

2.1 Bioingeniería

Una de las denticiones más aceptadas de
Bioingeniería es aquella propuesta en 1972 por
el"Comités of te Engineer"s Joint Council" de los Estados
Unidos:"La Bioingeniería es la aplicación de los
conocimientos recabados de una fértil cruza entre la
ciencia ingenieril y la médica, tal que a través de
ambas pueden ser plenamente utilizados para el benecito del
hombre". [13]

Otra de?nicion, realizada por Heinz Wol? en 1970, es la
siguiente: "La Bioingeniería consiste en la
aplicación de las técnicas y las ideas de la
ingeniería a la biología, y concretamente a la
biología humana. El gran sector de la Bioingeniería
que se riere especialmente a la medicina, puede llamarse
más adecuadamente Ingeniería Biomédica".
[13]

2.1.1 Aplicaciones de la Bioingeniería

Biónica: Es la aplicación de los
principios de los sistemas biológicos a modelos
ingenieriles con el gen de crear dispositivos especi?cos.
[13]

Figure 3: Biónica [13]

Biología Aplicada: Es la utilización de
los procesos biológicos extendidos a escala industrial
para dar lugar a la creación de nuevos productos.
[13]

Figure 4: Biología [13]

Ingeniería Biomédica: Es la
aplicación de la ingeniería sobre la medicina en
estudios con base en el cuerpo humano y en la relación
hombre-máquina, para proveer la restitución o
sustitución de funciones y estructuras dañadas y
para proyectar y luego construir instrumentos con unes
terapéuticos y de diagnóstico. Esta es la rama de
la Bioingeniería donde se vírica más
directamente el impacto entre la medicina y la ingeniería.
[13]

Figure 5: Ing. Biomédica
[13]

Ingeniería Ambiental: Es el uso de la
ingeniería para crear y controlar ambientes
´óptimos para la vida y el trabajo. [13]

Figure 6: Ing. Ambiental [13]

2.2 Biomecánica.

La biomecánica tiene por objeto el estudio de las
partes que existen en el cuerpo humano. Esta ´área
de conocimiento se apoya en diversas ciencias biomédicas,
utilizando los conocimientos de mecánica,
ingeniería y otras disciplinas, para el estudio de
cómo se comporta el cuerpo humano. Está ligada a la
biónica y usa algunos de sus principios ha tenido un gran
desarrollo en relación con las aplicaciones de la
ingeniería a la medicina, la bioquímica y el medio
ambiente, tanto a través de modelos matemáticos
para el conocimiento de los sistemas biológicos como en lo
que respecta a la realización de partes u
´órganos del cuerpo humano y también en la
utilización de nuevos métodos
diagnósticos.[6] Tiene un sin número de
aplicaciones en la práctica médica; desde la
clásica pata de palo, a las bosticadas ortopedias con
mando mioelectrico y de las valvulas cardiacas a los modernos
marcapasos en la implantación de prótesis. "Hoy en
día es posible aplicar con ´éxito, en los
procesos que intervienen en la regulación de los sistemas
modelos matemáticos que permiten simular fenómenos
muy complejos en potentes ordenadores, con el control de un gran
número de parámetros o con la repetición de
su comportamiento. Las investigaciones en biomecánica
ayudan a predecir el comportamiento del cuerpo humano, así
como a reforzarlo y optimizarlo arti?cialmente; permiten
sustituir partes del cuerpo y propician el desarrollo de
equipamiento clínico o quirúrgico. La
biomecánica medica estudia el movimiento humano, a
través de múltiples análisis (musculo
esqueléticos, de tejidos y biomateriales, cardiacos,
vasculares y respiratorios) y gracias a ello es posible proponer
el diseño de calzado especializado para niños,
pacientes diabéticos, deportistas y personas con
capacidades diferentes, entre muchos otros."[11]

Figure 7: Biomecánica aplicada al
cuerpo humano[7]

Los avances de la biomecánica no se centran en
una sola ´área de estudio sino que existen diversas
líneas de investigación y a diversas partes del
cuerpo, todas ellas con un gran universo de estudio.
[15]

De igual forma, existen tres ´ámbitos
generales para el estudio de la biomecánica, los cuales
son:

• Biomecánica medica. Para evaluar las
  patologías que aquejan al cuerpo humano y generar
  soluciones

capaces de evaluarlas, repararlas o
mitigarlas.

• Biomecánica deportiva. Para el
  análisis de la práctica deportiva en busca de
  mejorar su rendimiento,

desarrollar técnicas de entrenamiento y
diseñar complementos, materiales y equipamiento de altas
prestaciones.

• Biomecánica ocupacional. Para analizar
  particularmente la interacción del cuerpo humano con
  los elementos con que se relaciona en diversos

Ámbitos y adaptarlos a sus necesidades y
capacidades. [15]

Sistemas y
Servicios de la Biomecánica

3.1 Valoración de Raquis.

"Se realizan diferentes pruebas para objetivar la
repercusión funcional de las protrusiones o hernias
discales, espondilólisis, espondilolistesis, y
demás afecciones del sistema musculoesqueletico a nivel de
columna."[25]

Valoración de latigazo cervical, lumbalgias,
dorsalgias, cervicalitas.

1 -Columna cervical: Se realizan, según
protocolo, electromiografía dinámica de
extremidades superiores, test de relajación cervical, test
de fatiga muscular, análisis del movimiento de columna
cervical en 3D y sistema de dinamometría y
punzonería computarizada. [25]

2 -Columna dorsal Se realiza, según protocolo,
test de relajación dorsal y análisis de movimiento
en 3D de la columna dorsal. [25]

3 -Columna lumbar Se realizan, según protocolo,
análisis de la marcha con plantillas instrumentadas o
plataforma dinamométrica, electromiografía
dinámica de extremidades inferiores, test de
relajación lumbar y test de fatiga muscular y
análisis del movimiento de columna lumbar en 3D.
[25]

PRUEBAS ESPECIFICAS

1 -Valoración del equilibrio Exploración
complementaria en la cual podemos objetivar la capacidad del
mantenimiento del equilibrio mediante plataforma estabilometrica
realizando un protocolo de exploraciones preestablecidas.
[25]

2 -Fibromialgia Exploración complementaria en la
cual podemos objetivar análisis de la marcha mediante
plataforma dinamométrica para valorar todas las fuerzas
que actúan durante las distintas fases de la marcha,
dinamometría punzonería computarizadas para valorar
la fuerza en extremidad superior y electromiografía
dinámica de super?cie para evaluar la presencia de
contractura muscular paravertebral lumbar y la presencia de
fatiga muscular paravertebral cervical, dorsal y lumbar.
[25]

3.2 Valoración de Extremidad Superior.

"Se realizan diferentes pruebas para valorar la
repercusión funcional de diferentes patologías
musculoesqueleticas, como síndrome su acromial, tendinitis
en hombro, codo, muñeca y mano, síndrome de
túnel carpiano, entre otras muchas."[15]

1 -Hombro: Se realizan, según protocolo,
electromiografía dinámica de super?cie de los
músculos subsidiarios del hombro y análisis de
movimiento en 3D de los movimientos de la articulación del
hombro. [15]

2 -Codo Se realiza, según protocolo,
electromiografía dinámica de super?cie de la
musculatura del brazo y análisis de movimientos en 3D de
la articulación humero-cubital y radio-cubital.
[15]

3 -Muñeca Se realiza, según protocolo,
electromiografía dinámica de super?cie de la
musculatura del antebrazo, dinamometría y pinzometria
computarizada y análisis de movimientos en 3D de la
articulación radio-carpiana y radio-cubital.
[15]

4 -Mano Se realiza, según protocolo,
electromiografía dinámica de super?cie de mano y
antebrazo, goniometria electronica y sistema de
dinamometría y pinzometria computarizada. [15]

PRUEBAS ESPECIFICAS Epicondilitis Exploración
conjunta de codo y muñeca, emisión de un solo
informe integrando ambos segmentos articulares, cuando nos rieren
en historia clínica que el paciente esta afecto de dicha
enfermedad. [15]

3.3 Valoración de Extremidad Inferior.

"Se realizan diferentes pruebas para objetivar la
repercusión funcional de diferentes patologías
musculoesqueleticas, tanto a nivel articular como a nivel global
afectando a la marcha. Ejemplos: fractura de calcáneos,
meniscopatias, ligamentopatias, artrosis."[8]

1 -Cadera: Se realizan, según protocolo,
análisis de la marcha con plantillas instrumentadas,
electromiografía dinámica de super?cie de
musculatura subsidiaria de la cadera y análisis de
movimiento en 3D de dicha articulación. [8]

2 -Rodilla Se realiza, según protocolo,
análisis de la marcha con plantillas instrumentadas,
electromiografía dinámica de super?cie de
extremidades inferiores y análisis de movimiento de la
rodilla en 3D. [8]

3 -Tobillo Se realiza, según protocolo,
análisis de la marcha con plantillas instrumentadas,
electromiografía dinámica de super?cie de
extremidades inferiores y análisis de movimiento en 3D de
la articulación del tobillo. [8]

PRUEBAS ESPEC ´IFICAS Marcha Se realiza,
según protocolo, análisis de la marcha mediante
plataforma dinamométrica y plantillas instrumentadas y
electromiografía dinámica de super?cie de
extremidades inferiores estática y
dinámica.[8]

Prótesis
para las Extremidades

4.1 Prótesis de extremidades
inferiores.

Una prótesis jamás podrá reemplazar
al cien por cien las funciones de un miembro amputado, pero el
objetivo anal del trabajo en equipo de los profesionales, es que
un amputado vuelva a caminar y que su reinserción social y
laboral sea posible. [26]

Figure 8: Prótesis de pie
[26]

Prótesis de Pie

Las prótesis tienen por misión
reequilibrar el pie y compensar de manera funcional el segmento
amputado.

4.1.1 Amputación de Sume

Se trata de una prótesis lenitiva en obra de
carbono. La alta resistencia de la obra de carbono permite
abertura de ventanas en sentido anteroposterior para disminuir el
peso y mejorar la ventilación. [26]

Prótesis tibial

La importancia de la conservación de la
articulación de la rodilla es evidente en un amputado tras
tibial para la recuperación de la marcha con su
prótesis. El protesista realiza la prótesis
según principios biomecanicos cienti?cos bien estudiados.
[26]

Encaje HST. Es una variante del encaje TSB. La toma de
molde se realiza mediante una cámara de presión de
aire para repartir las fuerzas de presión de manera
uniforme.

Figure 9: Toma de molde para la
realización del encaje de una prótesis tibial
[26]

Figure 10: Prueba y alineación
protésica del encaje [26]

Figure 11: Prótesis tibial tipo
KBM con pie graduable en equino para realizar actividades
subacuáticas como el"sorqui" [26]

Prótesis femoral

Las prótesis de contacto total se pueden adaptar
satisfactoriamente a un muñón de amputación
a nivel del muslo obteniendo con ello la posibilidad de una buena
marcha. ITO dispone actualmente de nuevos materiales y elementos
de ´ultima generación que le permite construir
prótesis con buena funcionalidad.

Figure 12: Prótesis femoral [26]
Prótesis femoral cosmética de
baño

Figure 13: Prótesis femoral
exoesqueletica de baño con encaje rígido tipo
CADCAM [22]

Figure 14: Adaptación
individualizada para cualquier tipo de malformación
congénita [22]

4.2 Prótesis para extremidades
superiores

Existe un porcentaje elevado entre los amputados de
miembro superior, especialmente cuando son unilaterales, que usan
poco sus prótesis. Esto se debe a la perdida de
información propioceptiva, a la disculpad de aprender su
uso y a las incomodidades de la misma. [22]

Por esta razón es importante a aplicar una
prótesis de extremidad superior seleccionar el sistema, la
técnicas y los materiales que eviten al máximo las
di?cultades asociadas al uso de la prótesis por el
amputado.

Figure 15: Prótesis de Brazo
[22]

Para inmovilizar extremidad superior en casos de
fracturas Oseas "y/o esguinces de codo. Mucho más
cómodo que un yeso puesto que pesa menos y además
se puede retirar para realizar la higiene personal.
[26]

Figure 16: Bruce articulado
[26]

Conclusiones

En la actualidad, existen distintas ramas de la
biomecánica en desarrollo una de las más
importantes son las prótesis de cualquier tipo porque
ayuda a mejorar el estilo de vida de personas que por
algún motivo no tienen sus extremidades del cuerpo, sin
embargo existen algunas que tienen un desarrollo pobre, con la
implementación de estas técnicas en la medicina, se
podrían resolver muchos casos de decencias musculares y
óseas, reparar malformaciones y devolver la movilidad y
estabilidad de una persona que haya sufrido un
accidente.

Además que la biomecánica no solo se
enfoca en el tema de prótesis, también hay un gran
interés en equipos de diagnostico y reconstrucción
de las partes del cuerpo. Para las prótesis se debe tener
en cuenta que su obtención es demasiado costosa ya que
solo la gente pudiente puede obtenerlas.

En el caso de biomecánica ósea, es una
rama de la biomecánica que más aplicaciones tiene,
ya que cuenta con diferentes pruebas de materiales hacia el
cuerpo humano se debería profundizar más en el tema
ya que se podrían reparar malformaciones del cuerpo,
deformaciones de los huesos reemplazando la zona afectada por
diversas aleaciones de metal u otro material, haciendo que la
persona afectada recupere su movilidad o su estabilidad
ósea, además de cambiar totalmente su estilo de
vida.

Referencias

[1] http://blog.uniararas.br/biomedicina/?attachment
id=785

[2]
http://revistasocialesyjuridicas..wordpress.com/2010/09/02-tm-08.pdf

[3]
http://www.csic.es/web/guest/biologia-y-biomedicina

[4] http://www.technologyreview.es/read
article.aspx?id=36646

[5]
http://www.slideshare.net/zulith93/biomedica-3115735

[6]
http://www.aragoninvestiga.org/la-investigacion-biomedica-avanza-enmodelos-de-protesis-e-implantes/

[7]
http://www.castillo-olivaresjl.com/biomedicina.htm

[8]
http://www.baasys.es/valoracion-extremidad-inferior.html

[9]
http://www.revistau.com/el-arte-de-las-protesis-1855.htm

[10]
http://www.centrodevaloracion.com/web/Art%EDculos%20Biomec%E1nica/BIOMEC%C1NICA001.pdf

[11]
http://www.ecured.cu/index.php/Biomec%C3%A1nica

[12] Libro "Biomecánica". Policl´inico
Docente "Bartolom´e Mas´o M´arquez"

[13] http://www.bioingenieros.com/areas.asp

[14] pdf. Biomecánica del pie por Fernando Chico
Ruiz

[15]
http://www.baasys.es/valoracion-extremidad-superior.html

[16] pdf biomecánica del tejido oseo, por Klgo.
Lic. MS. Francisco Guede R. Klgo. Lic. MS. © Juan
Caama˜no C.

[17] Yong-Hing K y Kirkaldy-Willis W. The
pathophysiology of degenerative disease of the lumbar spine.
Orthop Clin North Am 1983; 14:491-504.

[18] pdf esquerraquis lumbar Enzo Mantelli L.

[19]
http://www.conganat.org/iicongreso/conf/018/dinamica.htm

[20] Kostuik JP. Controversies in cauda equina syndrome
and lumbar disc her-niation. In Wiesel SW, Weinstein JN,
Herkowitz H, et al (Eds.): The Lumbar Spine, ed 2. Philadelphia:
WB Saunders, 1996, Vol 1, pp 582-587.

[21] Hench, L. L. y Polar, J. M. (2002). Third
generation Biomedical Materials. Science, 295: 1014
-1017.

[22] http://tecnalia.es/down/Salud
Tecnalia.pdf.

[23] pdf introduction a la biomecánica

[24]
http://www.cic-ctic.unam.mx/download/elfaro/elfaro88
89.pdf

[25]
http://www.baasys.es/pruebas-de-biomecanica.html

[26]
http://www.ortopedia-online.com/ortopedia-a-medida.asp?id=18

Autor:

David Andrés Zamora
Becerra

Universidad Politécnica Salesiana
-Sede Cuenca