Fotogrametría, Acelerometría y Posturografía: Fundamentos y Aplicaciones en el Análisis del Movimiento

Es el arte, ciencia y la tecnología de obtener información confiable sobre objetos físicos y del ambiente a través del proceso de grabar, medir e interpretar imágenes.

Principios de la Fotogrametría

• – Campo visual: Área rectangular vista por el medio de grabación.
• – Profundidad del campo: Distancia delante y detrás del sujeto enfocado.
• – Distancia principal: Distancia entre el lente y el sujeto filmado (enfoque manual o automático).

>> VIDEO FOTOGRAMETRÍA:

Cámaras de video que registran el movimiento o acción que posteriormente se analiza fotograma a fotograma con un software específico que efectúa el procesamiento de los datos del movimiento y obtiene la información de este último.

• – Video de baja velocidad: Cámaras de uso habitual de 28 a 32 frames por segundo, uso 2D.
• – Video de alta velocidad: Cámaras de uso profesional desde 80 a 10,000 frames por segundo, uso 2D y 3D.

>> MARCADORES:

Son puntos físicos específicos que se colocan en el cuerpo humano y se usan como puntos de referencia para capturar y analizar el movimiento humano en aplicaciones de fotogrametría, como la captura de movimiento y la biomecánica.

UBICACIÓN DE MARCADORES

Estos pueden ubicarse en:

• En centros de rotación en el extremo del segmento.
• Sobre puntos de referencia óseos en los extremos de hueso (más común).

ANÁLISIS VECTORIALES

• – Ángulo Relativo: Suma de ángulos de ambos segmentos.
• – Ángulo Absoluto: Ángulo formado por el segmento con la horizontal.

Es una técnica usada para medir la aceleración experimentada por un objeto en movimiento. La aceleración se refiere a la tasa de cambio de la velocidad en relación con el tiempo, y puede ser causada por una variedad de factores, como cambios en la velocidad lineal, cambios en la dirección del movimiento, o la acción de fuerzas externas como la gravedad o fuerza centrífuga.

• >> Acelerómetro: Estos pueden medir la aceleración estática (como la gravedad) y la aceleración dinámica (cambios en la velocidad).
• Miden la aceleración lineal experimentada por un objeto en una o más direcciones.
• Transducción sistema masa – resorte: Cuando la masa es acelerada, el resorte modifica su longitud de manera proporcional a la fuerza experimentada.
• Como el cambio en la longitud del resorte es proporcional a la aceleración sufrida, el cambio en la longitud del potenciómetro y el voltaje de la señal de salida del potenciómetro también.

Es como una resistencia eléctrica, la única diferencia es que el valor de la resistencia de un potenciómetro se puede regular, mientras que el valor de una resistencia eléctrica es fijo.

• Valor de resistencia: (cantidad de oposición que ofrecen al flujo de corriente eléctrica)
• Potenciómetro: Se puede regular.
• Resistencia Eléctrica: Es fijo.

SENSORES INERCIALES

• Ley de Hooke: (Puede aplicarse específicamente a los acelerómetros que utilizan tecnología basada en la fuerza ejercida sobre un material elástico para medir aceleración). Define la linealidad entre la fuerza y la longitud del resorte.

1. Principales Ventajas:

• Pequeños < 1cm
• Bajo costo
• Fácil instalación
• Medición directa y exacta.

2. Desventajas:

• La correcta interpretación de la señal depende mucho del procesamiento y acondicionamiento.

Giroscopios: Miden la velocidad angular o la tasa de cambio de orientación de un objeto en relación con un eje de rotación. Sensor de Frecuencia Angular.

• Transducción sistema masa vibrante / Capacitivo.
• Capacitor: Es un dispositivo electrónico que almacena energía en un campo eléctrico interno.
• Cuando la base rota, la masa vibrante es desplazada lateralmente por un efecto conocido como Fuerza de Coriolis (fuerza ficticia que surge en un sistema de referencia en rotación cuando un objeto se mueve en relación con ese sistema). Esta fuerza provoca que la distancia entre las placas del capacitor cambie, modificando la capacitancia del circuito y con el voltaje de la señal de salida.

1. Roll:

Roda en torno al eje X.

2. Pitch:

Gira en torno al eje Y.

3. Yaw:

Rotación en torno al eje Z.

EVALUACIÓN DE MOVILIDAD EN LARGOS PERÍODOS

• Los acelerómetros miden la G (aceleración de gravedad).
• La inclinación del acelerómetro modifica la exposición de este a la G.
• Por lo tanto, miden inclinación.
• Usando acelerómetros en esternón y muslo, se puede establecer la posición del sujeto y la inclinación de los segmentos.
• Si la Desviación Estándar es a 0.4G, se considera que el sujeto se está moviendo, por lo tanto, miden el nivel de movilidad.

ACELERACIONES LINEALES DURANTE LA MARCHA

Son las variaciones en la velocidad de desplazamiento de un individuo mientras camina.

Información:

• Parámetros espacio-temporales de la marcha.
• Valoración de la Estabilidad Dinámica.

Utilidad:

• Aspectos relacionados con la organización de la postura durante la marcha.
• Modificaciones de la marcha asociadas al envejecimiento.
• Descripción de patrones normales y patológicos de la marcha.

Es una técnica de evaluación que se usa para medir y analizar el equilibrio y la postura de una persona.

CONCEPTOS CLAVES:

• >> Centro de masa (COM): Corresponde a la suma de las trayectorias o representación de todos los segmentos del cuerpo tanto en los planos anterior-posterior como medio-lateral.
• >> Centro de presión (COP): Corresponde al punto del vector de las fuerzas verticales de reacción del suelo. Representa el promedio de todo el peso que está en contacto con la superficie del piso.
• >> Centro de gravedad (COG): Punto situado en el centro de la masa corporal, se encuentra anatómicamente delante del promontorio (vértebras L5 y S1) y la segunda vértebra sacra. Es el punto de la acción de la suma de las fuerzas de gravedad que actúan en el cuerpo.
• >> Balance: Término genérico que describe la postura dinámica del cuerpo para prevenir la caída. Es relativo a las fuerzas inerciales que actúan sobre el cuerpo y de la inercia de cada segmento.

VFRS (vector de fuerza reacción del suelo): Fuerza que ejerce el suelo sobre un cuerpo que está en contacto con él.

• Cuerpo en reposo: F será el peso del cuerpo.
• Cuerpo en movimiento: Dependerá de las F de aceleración.

TEST POSTUROGRÁFICO

• Fase I, seguimiento: Obtención voluntaria del menor vector de COP posible.
• Fase II, Vista al frente.
• Fase III, Ojos cerrados.

AJUSTES POSTURALES: Tales estrategias son:

1. Tobillo: Plano Sagital. (cuerpo hacia adelante)
2. Cambio de peso: Plano Frontal (cuerpo hacia el lado).
3. De Suspensión: Rodillas articulación principal (casi agachado).
4. De Cadera.

ESTABILOMETRÍA / ESTABILOGRAMA.

Consiste en medir la estabilidad corporal utilizando una plataforma de fuerza que está preparada para medir los desplazamientos del centro de gravedad, como el método anterior, pero lo hace además en diversas situaciones somatosensoriales.

(cálculo de todas las fuerzas) Suma de las trayectorias o representación de todos los segmentos del cuerpo tanto en planos anterior/posterior como medio/lateral.

CENTRO DE GRAVEDAD.

Es el punto donde se encuentran aplicadas las fuerzas gravitatorias de un objeto, es decir, el punto en que actúa el peso (peso = m x g).

El CG de un cuerpo depende de la forma del cuerpo y cómo está distribuida su masa.

ESTABILIDAD

Resistencia a perder el equilibrio o la capacidad de mantener el CG dentro de la base de sustentación ante distintos estímulos externos.

POSTURA

1. La posición relativa de las partes del cuerpo con respecto a sí mismas (egocéntrico) ej: Cabeza y Tronco.
2. El ambiente (exocéntrico) ej: Posición de la cabeza para mantener orientación de la visión.
3. La fuerza gravitacional (geocéntrico). Mantener equilibrio postural).

CONTROL POSTURAL.

Función:

Realizar AVD (hobbies, deporte) y compromete varios sistemas sensoriales simultáneamente: visual, somatosensorial, vestibular, motores y cognitivos.

Retos:

• Mantener el equilibrio.
• Generar respuestas anticipatorias.
• Ser adaptativo durante perturbaciones inesperadas (ajuste retroactivo).

TIPOS DE CONTROL POSTURAL.

1. Control reactivo: usa la información sensorial para regular las estrategias motoras.
2. Control predictivo o Feedforward: Utiliza la información del sistema sensoriomotor para generar respuestas anticipatorias.
3. Control biomecánico: modula la compliance y el stiffness de los músculos involucrados, ejerciendo así una respuesta frente a perturbaciones externas, condicionada por la flexibilidad y la co-contracción de los grupos musculares involucrados.

La transición de paso a paso genera 60 – 70% del gasto energético. Cambia la dirección del ROM.

LA FUNCIÓN MUSCULAR DURANTE LA MARCHA.

Durante el apoyo y el balanceo medio, la mayor parte de los grandes grupos musculares están inactivos, a excepción del GLÚTEO MEDIO Y TRÍCEPS SURAL durante el apoyo, y el TIBIAL ANTERIOR durante la oscilación.

–> Glúteo medio, Tríceps sural y Tibial Anterior, músculos activos siempre.

¿Cuál es el arco longitudinal del pie?

1. Arco longitudinal medial (interno): “Curva del pie” Arco más prominente, formado por los huesos calcáneo, astrágalo, navicular, cuneiformes y 3 primeros metatarsianos.
2. Arco longitudinal lateral (externo): Arco más bajo y menos pronunciado, compuesto por calcáneo, cuboides y dos últimos metatarsianos.

ESQUELETO AXIAL Y APENDICULAR.

• AXIAL: Eje central, compuesto por Cráneo, CV, Caja Torácica.
• APENDICULAR: Extremidades, Superiores e Inferiores.