Biomecánica: Una Aplicación de la Física, Fisiología y la Matemática

Presentación del tema: "Biomecánica: Una Aplicación de la Física, Fisiología y la Matemática"— Transcripción de la presentación:

1 Biomecánica: Una Aplicación de la Física, Fisiología y la Matemática
Ingeniería en Biomédica Cátedra Abierta Biomecánica: Una Aplicación de la Física, Fisiología y la Matemática Lisandro José Puglisi Junio 2007

2 Diseño de Ortesis Dinámica Potenciada
Temario Biomecánica Biomecánica Aplicada Análisis de la Marcha Diseño de Ortesis Dinámica Potenciada Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

3 Biomecánica Relaciones entre los tejidos y órganos del cuerpo y sus tensiones mecánicas (Benno Kummer, 1971) Conocimiento del papel que juegan las fuerzas mecánicas que producen movimientos, su soporte autonómico, iniciación neurológica, control integrado y percepción, así como su diseño central (Consejo Internacional del Deporte y Ed. Física. UNESCO, 1971) Estudio del cuerpo humano como un sistema bajo dos conjuntos de leyes: las leyes de la Mecánica Newtoniana y las leyes Biológicas (Comité de la Asociación Americana de Ing. Mecánica 1978) Conjunto de conocimientos interdisciplinarios generados a partir de utilizar con el apoyo de otras ciencias biomédicas, los conocimientos de la mecánica y distintas tecnologías en: el estudio del comportamiento de los sistemas biológicos y, en particular del cuerpo humano Resolver los problemas que le provocan las distintas condiciones a las que puede ser sometido. (IBV, 1992) Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

4 Biomecánica Fisiología Física Matemáticas
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5 ¿Donde encontramos Biomecánica?
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6 Análisis de la Marcha Marcha: Serie de movimientos cíclicos, sincronizados de las extremidades y del tronco que generan un desplazamiento hacia adelante del centro de gravedad. Ciclo de la Marcha Contacto Talón-Suelo Apoyo Plantar Apoyo Medio Elevación del Talón Despegue del pie Balanceo Medio Fase de Apoyo Fase de Balanceo Aceptación del peso Despegue del Pie Apoyo Medio Aceleración Desaceleración Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

7 Sistema de Medición Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

8 Reconstrucción f X2 Y2 X1 Y1 Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

9 Ángulos de Ataque y Reconstrucción
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10 Esto imposibilita a la persona desarrollar una marcha normal.
Patología del Pie Caído ‘ Pie Caído (Foot Drop) ' es un término general que describe la falta de capacidad de levantar el pie sobre el tobillo. Esto imposibilita a la persona desarrollar una marcha normal. Una de las causas mas frecuentes, es la lesión del nervio que inerva al músculo peroneo. Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

11 Fuerzas actuantes Fuerzas actuantes durante la marcha normal sobre el pie y el tobillo Contacto Talón-Suelo Apoyo Plantar Elevación Talón Balanceo P Ex N Pp P N Pp P Fl N Pp Fl Pp Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

12 Fuerzas actuantes Fase de Balanceo Patología Drop Foot e d c b Ex + Fl
+ Pp = m * a Exl * sene * e + Fl * senb * b + Pp * send * c = I * h Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

13 Ortesis Pasivas Ankle Contracture Boot Posterior Leaf Splint
Swede-O Arch Lok Single Swedish Ankle Foot Orthotic Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

14 Ortesis Dinámicas Ferris-Czerniecki-Hannaford,2005 May
Blaya-Herr, March 2004. Ferris-Czerniecki-Hannaford,2005 May Control EMG TA,Sóleo. Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

15 Puntos Críticos en el Diseño de un Ortesis
Puntos Críticos en el Diseño de una Ortesis Peso y Tamaño (materiales) Comodidad e impacto psicológico Sin elementos externos Tamaño Características de los Actuadores Sonidos Energía Señales EMG, EEG Señales de Control Señales de Sensores De Tiempo Real Algoritmos de Control Funciones basado en la Experiencia Control Adaptativo Tiempo de Aprendizaje Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

16 Diseño del Lab. de Biomecánica
Lectura de Sensores EEG EMG Marcha Normal Corrección para evitar lesiones Control Sistema Adaptativo y Predictivo Sistema Adaptativo Restricciones por SW Aprendizaje o Entrenamiento Instrumentos : ORTEST Copiando el Movimiento del otro pie a partir de sensores. Sensores EEG EMG Decisión Acción Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

17 Diseño del Laboratorio de Biomecánica
Diseño CAD Tres actuadores: Emulando Triceps Sural Emulando Tibial Anterior Emulando Peroneo Anterior ¿Anillos de Agarre? Sensores Localización del Pie: Acelerómetro 3D Orientación del Pie: Acelerómetro 3D Corrección de pisada: Plantilla de Presión Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

18 Biomecánica = Física + Fisología
Conclusiones Biomecánica = Física + Fisología La matemática es una herramienta: No hay que tenerle miedo!!!! Con un adecuado criterio se pueden resolver grandes problemas Ingeniería Biomédica - Cátedra Abierta Lisandro J. Puglisi

19 Gracias por su Atención