Modelado cinemático y dinámico del movimiento de los tejidos blandos. Aplicación al diseño de modelos biomecánicos. Desarrollo de técnicas experimentales y validación de modelos

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Proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, dento del programa de investigación fundamental del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011.
Desarrollo de modelos cinemáticos y dinámicos para analizar el efecto de los movimientos de la piel y los tejidos blandos, sobre los modelos biomecánicos del cuerpo humano.

Muchos modelos biomecánicos usados en la actualidad para aplicaciones clínicas, diseño ergonómico o análisis del gesto deportivo se basan en hipótesis simplificativas, que introducen errores de bastante entidad. Así, los artefactos por el movimiento de tejidos blandos (ATB) afectan severamente a la capacidad predictiva de las magnitudes cinemáticas y dinámicas. Sin embargo, los esfuerzos realizados para controlarlos no han sido totalmente satisfactorios al considerar los ATB como errores que deben ser eliminados sin conocer cuales son sus características ni cuantificar adecuadamente su efecto sobre los modelos.

En este proyecto se desarrollará y validará un modelo cinemático de acoplamiento entre el hueso y los tejidos blandos aplicable en medidas mediante fotogrametría. Una vez validado se aplicará al estudio de una muestra de sujetos con la finalidad de definir patrones de movimiento de los tejidos blandos, que permitan mejorar las actuales técnicas de análisis de movimientos, así como incluir estos aspectos en los modelos dinámicos del cuerpo humano.

Objetivos

El objetivo fundamental del proyecto es desarrollar un modelado cinemático y dinámico del movimiento de los tejidos blandos para el análisis de movimientos humanos, con la finalidad de controlar los artefactos en los estudios de cinemática articular y de mejorar el realismo y la capacidad predictiva los modelos biomecánicos del cuerpo humano. Los modelos desarrollados serán validados experimentalmente.

Para conseguir este objetivo general se plantean los siguientes objetivos parciales:

  • Poner a punto una técnica de control de artefactos por movimimiento de tejidos blandos (ATB) mediante el procedimiento de optimización global.
  • Desarrollar un estudio experimental piloto para analizar el movimiento de los tejidos blandos y definir un modelo cinemático de los artefactos.
  • Validar el modelo desarrollado, comparando el movimiento exterior con el movimiento articular en sujetos con fijadores externos.
  • Desarrollar un modelo dinámico de miembro inferior mediante software de simulación dinámica que incluya masas blandas con movimiento relativo respecto de los huesos.
  • Validar experimentalmente el modelo dinámico de segmentos con masas blandas. Este es uno de los puntos críticos en el modelado del cuerpo humano, por la dificultad de medir directamente los esfuerzos articulares y constituye una de las aportaciones más relevantes del proyecto. Para ello se diseñará y construirá un sistema de validación de los modelos dinámicos de miembro inferior mediante plataformas de fuerzas y un robot paralelo instrumentado, de manera que se puedan aplicar los sistemas de calibración mediante cadena cerrada utilizados en la calibración de robots
  • Desarrollar una base de patrones de movimientos de los tejidos blandos asociados a movimientos tipo. Para ello se realizará un estudio experimental y se pondrán a punto técnicas de Análisis de Datos Funcionales para caracterizar los patrones de forma funcional.
  • Realizar un estudio de simulación mediante el modelo para analizar el efecto de los ATB sobre los resultados del análisis dinámico, usando como datos de entrada los patrones de movimiento obtenidos previamente.

Desde el punto de vista tecnológico, se van a desarrollar técnicas de análisis de movimientos y modelos dinámicos con aplicaciones en el desarrollo de técnicas de valoración funcional y de diagnóstico de alteraciones del aparato locomotor, así como mejoras en los modelos del cuerpo humano para aplicaciones en el campo de la ergonomía, el entramiento deportivo o los modelos de simulación usados en animación y realidad virtual.



Fecha de inicio: 01-01-2010
Fecha de finalización: 31-12-2012
Referencia del proyecto: DPI2009-13830-C02-02

Coordinador:

  • Universitat Politècnica de València

Socios:

  • Instituto de Biomecánica de Valencia
  • Hospital Clínico Universitario de Valencia
  • Universitat Politècnica de València · Camino de Vera s/n · 46022 · Valencia · España
  • +34 96 111 11 70 / +34 610 567 200
  • +34 96 387 91 69
  • Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

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