Biomecánica V28(1) - PDF completo del ejemplar

1 BIOMECÁNICA BIOMECÁNICA Órgano oficial de la Sociedad Ibérica de Biomecánica y Biomateriales Volumen 28 2020 ISSN-e:1885-9518 Órgano oficial de la Sociedad Ibérica de Biomecánica y Biomateriales Volumen 28 2020 ISSN-e:1885-9518 SIBB 2 BIOMECÁNICA Órgano Oficial de la Sociedad Ibérica de Biomecánica y Biomateriales Página web SIBB: http://www.e-sibb.org Página web Biomecánica: http://revistes.upc.edu/ojs/index.php/SIBB/ Redacción: Daniel Rodríguez Rius Dept. de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Av. Eduard Maristany, 10-14, Edifici I 08930 - Sant Adrià del Besòs (Barcelona) Correo electrónico: [email protected] Diego Velasco Bayon Dept. de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial Escuela Politécnica Superior, Universidad Carlos III de Madrid Avda. de la Universidad, 30 28911 - Leganés (Madrid) Correo electrónico: [email protected] Especialidad: Especialistas en traumatología, medicina deportiva, rehabilitación, ingeniería biomecánica y biomateriales. Periodicidad: 1 número al año Depósito legal: B: 9920-2006 ISSN-e: 1885-9518 ISSN: 1135-2205 3 BIOMECÁNICABIOMECÁNICA COMITÉ CIENTÍFICO Àrea de Cirugía Ortopédica y Traumatológica Coordinador - Joan Valentí Ardanuy M. Fernández Fairén J. Usabiaga Zarranz A. Carranza Bencano L. Gómez Pellico Àrea de Biomateriales Coordinador - Francisco Javier Gil Mur E. Jorge Herrero J. San Román del Barrio J. J. Vázquez Solsona F. J. Monteiro M. Barbosa Àrea de Biomecánica Deportiva Coordinador - Marcos Gutiérrez Dávila A. García Fojeda K. Gianikellis R. Arellano Colomina P. Vera Luna JUNTA DIRECTIVA DE LA SIBB Presidente efectivoEnrique Navarro Cabello Presidente electo - Diego Velasco Bayón Presidente saliente - Daniel Rodríguez Secretario - Luis M. Rodríguez Lorenzo Tesorero - Esteban Colell Llovera Director de la revista - Diego Velasco Bayón Coordinadora de la página web - Maria Pau Ginebra Vocales José Campos Granell Francisco Javier Gil Mur Daniel Rodríguez Rius Julio San Román del Barrio Antonio Viladot Voegli Ines C. Goncalves de Almada Lobo Antiguos Presidentes Daniel Rodríguez Rius (2016-2019) José Antonio de Pedro Moro † (2015-2016) Francisco Javier Rojas Ruiz (2013-2015) Juan Carlos Rodríguez Cabello (2011-2013) Antonio Viladot Voegli (2009-2011) José Campos Granell (2008-2009) Julio San Román del Barrio (2005-2008) Joan Valentí Ardanuy (2003-2005) Marcos Gutierrez Dávila (2001-2003) Francisco Javier Gil Mur (1999-2001) Mariano Fernández-Fairén (1997-99) Francisco Biosca Estela (1995-97) Juan José Vázquez Solsona (1993-95) Luís Fernando Llanos Alcázar (1991-93) José Antonio Planell Estany (1987-90) Luís García Font † (1986) Antonio Viladot Pericé † (1983-85) Justo Nieto Nieto (1980-82) Claudio Hernández Ros (1977-79) Antiguos Directores Daniel Rodríguez Rius Luis Fernando Llanos Maria Pau Ginebra Molins Josep Antón Planell Francisco Forriol José Carlos Rodríguez Cabello C. Aparicio Bádenas CONSEJO DE DIRECCIÓN Director - Diego Velasco Bayón Director Adjunto - Daniel Rodríguez Rius Secretario de Redacción - Pere Puig Mir 4 Normas editoriales 1. Información general Biomecánica publica trabajos originales, estudios de investigación, temas de actualización y colaboraciones especiales del ámbito de la traumatología, medicina deportiva, rehabilitación, ingeniería biomecánica y biomateriales: Correo electrónico: [email protected] Correo postal: Daniel Rodríguez Rius Dept. de Ciència dels Materials i Enginerya Metal·lúrgica Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Av. Eduard Maristany, 10-14, Edifici I 08930 - Sant Adrià del Besòs (Barcelona) Los manuscritos deben ser originales y no estar pendientes a publicarse en otras revistas. Biomecánica no se hace responsable de la opinión o criterio de los autores. Se reserva el derecho de propiedad de los trabajos publicados, que no deben ser reproducidos sin su autorización. 2. Preparación de manuscritos. General: Los manuscritos deben ser entregados en procesador de texto (preferentemente en Word), a doble espacio con márgenes amplios y tamaño de fuente entre los 10 y 12 puntos. Conviene evitar un uso excesivo de formatos ya que la mayoría de los ellos serán eliminados o remplazados durante el procesamiento de su artículo. No utilice formatos automáticos de párrafo, tales como: justificación de texto, separación silábica, doble columna o enumeración de párrafos (especialmente para referencias numeradas). Sin embargo, se pueden utilizar formatos para las fuentes tales como negritas, cursivas, subíndices, superíndices, etc. Los editores se reservan el derecho de ajustar estilos con el fin de uniformar el formato. En la dirección de correspondencia debe especificarse claramente el destinatario, el número de fax y correo electrónico. También deberá anexarse la dirección postal completa de cada coautor. El estilo que se prefiere es: Apellido, Iniciales de Nombre, Departamento, Institución, Ciudad/ Comunidad, Código Postal, País. Los autores deberán conservar copias de todas las versiones del manuscrito enviadas a la revista. Resumen: Todos los manuscritos deben entregarse con un resumen de entre 100 y 200 palabras. Palabras clave: Los autores deben proporcionar entre 4 y 6 palabras clave para propósitos de índice. Tanto el resumen como las palabras clave deben enviarse en inglés y español o portugués. Texto: Siga este orden al construir su manuscrito: Título, Autores, Afiliaciones, Resumen, Texto, Agradecimientos, Apéndice, Bibliografía, leyendas de las Figuras y después Tablas. Las Figuras y Tablas deben presentarse en hojas aparte. No importe o inserte sus Figuras o Tablas en el texto. El autor a quien debe dirigirse la correspondencia debe identificarse con un asterisco y una nota al pie de página. Unidades: Para todos los datos científicos y de laboratorio presentados deberá usarse el Sistema Internacional. Introducción: Deben presentarse brevemente los antecedentes y el estado presente del tema de estudio. Materiales y Métodos: Deben detallarse los materiales, protocolos experimentales, técnicas usadas, métodos de evaluación, etc. Los modelos experimentales deben describirse en suficiente detalle para permitir a otros investigadores la reproducción de los resultados. Debe incluirse una completa referencia al tipo de análisis estadístico empleado. Resultados: Su presentación debe ser clara y concisa. Se recomienda el empleo de tablas y figuras. Todos los resultados expuestos deben haber sido obtenidos de acuerdo a la metodología descrita en la sección de Materiales y Métodos. Discusión: Los resultados obtenidos e información que los respalde deben explicarse y correlacionarse con aquellos reportados en la literatura. En este sentido, es necesaria una revisión bibliográfica adecuada. Debe de subrayarse la importancia del estudio presentado y su proyección de futuro. Conclusión: Deberá ser breve, haciendo énfasis en los aspectos originales más relevantes del estudio presentado. Agradecimientos: Si fuesen necesarios, aparecerán después de las Conclusiones. Bibliografía: Todas las publicaciones citadas en el texto deben presentarse en una lista de referencias bibliográficas después del mismo en el manuscrito. En el texto, para referirse a la bibliografía, indíquela con un número consecutivo entre corchetes según orden de aparición (Ej. Ya que Peterson[1]), y una referencia completa debe de agregarse en la lista enumerada al final del escrito. La bibliografía debe seguir el siguiente formato: 1. Gough JE, Christian P, Scotchford CA, Rudd CD, Jones JA. Synthesis, degradation and in vitro cell responses of sodium phosphate glasses for craniofacial bone repair. J Biomed Mater Res 2002;59:481489. 2. Nancollas H. In vitro studies of calcium phosphate crystallisation. In: Mann S, Webb J, Williams RJP, editors. Biomineralization. Chemical and biochemical perspectives. New York: VCH, 1989. p. 157-182. 3. Brown W, Chow LC. Combinations of sparingly soluble calcium phosphates in slurries and paste as mineralizers and cements. US Patent No. 4612053, 1986. Tablas y figuras: Todas las tablas y figuras deben enumerarse independientemente, con numeración arábiga. Tablas: no deben duplicar los resultados presentados en algún otro lugar dentro del manuscrito (por ejemplo en figuras). Debe proporcionarse un título adecuado para cada tabla. Éste debe escribirse antes de la tabla. No debe utilizarse reglas verticales, y conviene evitar tablas excesivamente complejas. Figuras: Es necesario presentar versiones electrónicas de las ilustraciones, que pueden ser enviadas en archivos .jpg o importadas a Word o PowerPoint. Las leyendas de las figuras deben proporcionarse en una página independiente, después de la bibliografía. En microfotografías debe aparecer una barra de escala. 3. Proceso editorial Los manuscritos serán evaluados por revisores independientes seleccionados por el Consejo de Redacción y el Comité Científico de Biomecánica. En caso de que el manuscrito necesite correcciones, estas tendrán que enviarse a la revista en un periodo no mayor a dos meses después de haber sido notificadas al autor. Una vez este tiempo haya concluido, si no hay respuesta, el manuscrito se devolverá al autor y se descartará su publicación. Ningún manuscrito será aceptado hasta que no se hayan hecho las correcciones correspondientes. 4. Autorización de publicación Los artículos publicados en Biomecánica se distribuirán también electrónicamente mediante su incorporación en un repositorio electrónico. Estos artículos se publican a través de una licencia de uso Creative Commons que permita a los usuarios de la revista su reproducción, distribución y comunicación pública siempre y cuando no se modifique la obra original, no se haga para un uso comercial y se cite la fuente original. La publicación de los artículos en esta revista implica la aceptación por parte de los autores de las condiciones expresadas. En ningún caso esta aceptación implica una cesión en exclusiva de los derechos de explotación del autor sobre la obra publicada ni impide 5 1. General information Biomecánica publishes original works, research studies, research updates and special collaborations in the fields of orthopedics, sports medicine, rehabilitation, biomechanics and biomaterials engineering. Manuscripts must be sent to the following address: E-mail: [email protected] Post mail: Daniel Rodríguez Rius Dept. de Ciència dels Materials i Enginerya Metal·lúrgica Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) Av. Eduard Maristany, 10-14, Edifici I 08930 - Sant Adrià del Besòs (Barcelona) The manuscripts must be original, and should not be under consideration for publication elsewhere. Biomecánica does not take any responsibility on the opinions and criteria of the authors, and it reserves the right of property of the works published, which should not be reproduced without its authorization. 2. Manuscript preparation General: Manuscripts must be word processed (preferably in Word format), double-spaced with wide margins and a font size of 12 or 10 pt. Please avoid excessive layout styling as most formatting codes will be removed or replaced during the processing of your article. In addition, do not use options such as automatic word breaking, justified layout, double columns or automatic paragraph numbering (especially for numbered references). However do use bold face, italic, subscripts, superscripts etc. The corresponding author should be identified (include a Fax number and E-mail address). Full postal addresses must be given for all co-authors. The Editors reserve the right to adjust style to certain standards of uniformity. The preferred style is: Surname, Initials, Department, Institution, City/State, Postal Code, Country. Authors should retain copies of all versions of their manuscript submitted to the journal. Abstract: All manuscripts are to be supplied with an Abstract of about 100-200 words in length. Keywords: Authors must provide 4-6 keywords for indexing purposes. The abstract and the keywords must be sent in English and Spanish or Portuguese. Text: Follow this order when typing manuscripts: Title, Authors, Affiliations, Abstract, Keywords, Main text, Acknowledgements, Appendix, References, Figure Captions and then Tables. Do not import the Figures or Tables into your text. The corresponding author should be identified with an asterisk and footnote. Units: The SI system should be used for all scientific and laboratory data. Introduction: The background and present state of the subject of study must be presented briefly. Material and methods: The materials and experimental protocols must be detailed, techniques used, methods of evaluation, etc. The experimental models must be described in sufficient detail to allow other researchers to reproduce the results. A complete reference to the type of statistical analysis used must be presented. Results: They must be presented in a clear and concise form. The use of tables and figures is recommended. All of the exposed results must have been obtained according to the methodology described in the Material and Methods section. Discussion: The obtained results and their reliability must be explained, and correlated with those reported in the literature. In this sense, a suitable bibliographical revision is mandatory. It must also be stressed the importance of the study and its future projection. Conclusion: It must be brief, underlying the more significant original aspects of the presented study. Acknowledgments: If necessary, they will appear after the Conclusions. References: All publications cited in the text should be presented in a list of references following the text of the manuscript. “ In the text refer to references by a consecutive number in square brackets (e.g. Since Peterson [1]), and the full reference should be given in a numerical list at the end of the paper. References should be written in the following form: 1. Gough JE, Christian P, Scotchford CA, Rudd CD, Jones JA. Synthesis, degradation and in vitro cell responses of sodium phosphate glasses for craniofacial bone repair. J Biomed Mater Res 2002;59:481489. 2. Nancollas H. In vitro studies of calcium phosphate crystallisation. In: Mann S, Webb J, Williams RJP, editors. Biomineralization. Chemical and biochemical perspectives. New York: VCH, 1989. p. 157-182. 3. Brown W, Chow LC. Combinations of sparingly soluble calcium phosphates in slurries and paste as mineralizers and cements. US Patent No. 4612053, 1986. Tables and figures: All tables and figures must be numbered with independent Arabic numeration. Tables: they should not duplicate results presented elsewhere in the manuscript, (e.g. in graphs). A suitable caption for each table must be provided. Footnotes to tables should be typed below the table and should be referred to by superscript lowercase letters. No vertical rules should be used. Excessively complex tables must be avoided. Figures: Authors are required to provide electronic versions of their illustrations, which can be submitted either as .jpg files, or imported to Word or Power Point files. Figure captions must be provided in a separate page after the references. In microphotographs a scale bar must be marked on the photograph. 3. Publishing process The manuscripts will be evaluated by independent referees selected by the Editorial Board and the Scientific Committee of Biomecánica. In case the manuscript might need corrections, these will have to be sent to the journal in less than one month after first receiving notice. Once this time elapsed, if there is no response, the manuscript will be given back to the author and it will be discarded for publication. No manuscript will be accepted until the complete corrections are made. 4. Publishing authorization Articles published in Biomecánica are also distributed electronically through incorporation into an electronic repository. These articles are published through a Creative Commons license that allows journal users reproduction, distribution and public communication, provided that the original work is not altered, is not used for commercial purposes and the original source is acknowledged. The authors of an article accept these conditions by its publication in Biomecánica. In any case this acceptance implies an exclusive transfer of the author copyright on the published article or prevents normal exploitation of the article through the usual ways. Instructions to authors 6 SUMARIO Volumen 28 (2020) ORIGINALES 7 Análisis cinemático de la marcha atlética: influencia del nivel de rendimiento y el sexo ACCÉSIT CONGRESO SIBB 2019 DOI: 10.5821/sibb.28.1.9712 M. Centeno Esteban, J. García López 19 Evolución de la Biomecánica Deportiva a partir de las tesis doctorales realizadas en España entre los años 1980 y 2019 DOI: 10.5821/sibb.28.1.10519 J. Campos Granell, M. Gutiérrez Dávila, J.M. Campos Coll 34 Predicción de las fuerzas musculares de miembro superior durante los movimientos de flexión - extensión y pronación - supinación a partir de un modelo biomecánico desarrollado en la plataforma Opensim DOI: 10.5821/sibb.28.1.10407 N. Uribe Acosta, C. Díaz León, E. Zapata Torres BIOMECÁNICABIOMECÁNICA Órgano de la Sociedad Ibérica de Biomecánica y Biomateriales 7 M. Centeno Esteban*1,2*, J. García López1,2 1 Facultad de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte, Departamento de Educación Física y Deportiva, Universidad de León 2 Centro de Alto Rendimiento Deportivo de León (CAR León) Resumen El objetivo fue determinar las diferencias cinemáticas de la marcha atlética en función del nivel de rendimiento y el sexo. Veintiocho marchadores de diferente sexo y nivel fueron evaluados mientras marchaban a 12 km · h-1 en un tapiz rodante. Los marchadores de mayor nivel mostraron un mayor tiempo de apoyo, así como una menor extensión de rodilla y flexión plantar de tobillo en el despegue, con mayor amplitud de movimiento en las extremidades superiores. Las mujeres, en comparación con los hombres, marcharon con mayor frecuencia, menor amplitud, mayor tiempo de vuelo, menor distancia de frenado y mayor distancia de impulsión relativa. Tal como se observó al comparar los niveles, la extensión de rodilla y flexión plantar de tobillo en el despegue fue mayor en las mujeres que en los hombres, rotando menos la pelvis, y sin diferencias en el comportamiento de las extremidades superiores. En conclusión, los tiempos de apoyo y vuelo, la cinemática de rodilla y tobillo en el despegue y la contribución de las extremidades superiores son variables cinemáticas asociadas al rendimiento. Además, se describen adaptaciones cinemáticas que las mujeres deben realizar para marchar a similar velocidad que los hombres. Palabras clave: atletismo, biomecánica, técnica, análisis 3D Abstract The aim was to determine the kinematic differences of race walking as function of performance level and gender. Twenty-eight walkers of different sex and level were evaluated while race walked at 12 km · h-1 on a treadmill. The high-performance race walkers showed a longer contact time, as well as less knee extension and ankle plantar flexion on toe-off, with greater range of motion on the superior limbs. The women, compared to men, race walked with greater frequently, less step amplitude, more flight time, shorter braking distance and greater impulsion distance relative to their leg length. As observed when comparing the levels, knee extension and ankle plantar flexion at toe-off were greater in women than in men, with less pelvis rotation, and without differences in the behavior of the superior limbs. In conclusion, the contact and flight times, the knee and ankle kinematics at toe-off, and the contribution of the superior limbs are kinematic variables associated with performance. In addition, kinematic adaptations are described that women should do to race walked at a similar speed as men. Keywords: athletics, biomechanics, technique, 3D analysis Análisis cinemático de la marcha atlética: influencia del nivel de rendimiento y el sexo Biomecánica, Vol.28, 2020, pp 7-18 Accésit Congreso SIBB 2019 DOI: 10.5821/sibb.28.1.9712 Correspondencia: Mario Centeno Esteban Centro de Alto Rendimiento Deportivo de León (CAR León), Avda de los Jesuitas 13, León, 24007 Email: [email protected] 8 Introducción La marcha atlética es una de las especialidades que componen el atletismo, la cual se caracteriza por su carácter cíclico y un alto componente técnico debido a las exigencias de reglamento (i.e.; no pude existir perdida de contacto visible al ojo humano con el suelo y la rodilla debe permanecer completamente extendida desde el contacto con el suelo hasta la vertical del apoyo)1. Debido a ello, en los últimos años ha surgido un gran interés en el estudio de esta disciplina por parte de la biomecánica deportiva, cuyos objetivos fundamentales son la mejora del rendimiento deportivo y la disminución del riesgo de lesión2, publicándose gran cantidad de estudios (i.e. cinemáticos, cinéticos y electromiográficos)3-14, 18, 22. Así, se ha demostrado que la mayoría de los atletas cumplen con la regla de mantener la rodilla extendida independientemente de la velocidad de marcha3, 4, 6-10, mientras que no ocurre lo mismo con el tiempo de vuelo (i.e.; tiempo en el que ninguno de los dos pies se encuentra en contacto con el suelo), que aparece en torno a 12 km · h-1, incrementándose linealmente con la velocidad3, 4, 7-10. Teniendo en cuenta que la velocidad de la marcha es el principal criterio de rendimiento, y que esta está determinada por la frecuencia y amplitud de paso9, 10, numerosos estudios han concluido que existe una frecuencia máxima sostenible por los atletas durante la competición (~200 pasos por minuto), que no depende del sexo ni del nivel de rendimiento3, 4, 7, 11. Por contra, si se ha observado una gran influencia de la amplitud de paso3, 4, 7, 9, 10, mayor en hombres que en mujeres [3, 7, 10] y en atletas de mayor nivel respecto a los de menor nivel de rendimiento [3]. Sin embargo, la mayoría de los estudios analizaron la influencia del sexo y del nivel de rendimiento en la frecuencia y la amplitud de paso testeando a los diferentes grupos de atletas a distintas velocidades, sin tener en cuenta la interacción existente entre estas variables (i.e.; velocidad, frecuencia y amplitud). La frecuencia de paso, a su vez, está determinada por el tiempo de contacto con el suelo y el tiempo de vuelo9. Un estudio muy reciente ha observado que un mayor tiempo de contacto, y en consecuencia menor tiempo de vuelo, están asociados con una mejor economía de la marcha a 12 y 14 km · h-1, y por ende un mayor rendimiento11. Igualmente, y en la línea de lo que se ha comentado en el párrafo anterior, también se han obtenido mayores tiempos de vuelo durante la competición de 20 km en hombres que en mujeres (0.03 s a 14.4 km · h-1 vs. 0.02 s a 12.6 km · h-1, respectivamente)7, 10, en ambos casos por debajo del tiempo de vuelo de 0.04 s que se considera visible por ojo humano11. Una de las variables cinemáticas de proceso más estudiadas es la movilidad de la pelvis, por su influencia en la técnica de marcha, ya que una elevada movilidad ayuda a absorber las fuerzas producidas en el impacto, favorece el aumento de la amplitud de paso y reduce la oscilación vertical del centro de masas (CM)3, 5. Así, se ha observado que las mujeres tienen menor rotación en el plano transversal de la pelvis, lo que se ha ligado a factores antropométricos (i.e.; mayor tamaño e inercia rotacional de la pelvis)7. Por otro lado, parece que existe una unanimidad en los artículos al afirmar que la distancia de impulsión (i.e.; distancia horizontal entre el pie de despegue y el centro de masas) es una variable clave en el rendimiento de los marchadores, siendo importante la extensión de cadera en la extremidad de impulsión en el momento de despegue4, 7-10, 17, 22. Sin embargo, no existe un consenso claro respecto a la influencia del resto de variables cinemáticas (e.g.; rangos de movimiento articular de las extremidades superiores e inferiores) en el rendimiento. Esto puede ser debido a la discrepancia en las diferentes técnicas de análisis que utilizan los estudios (i.e.; 2D vs. 3D), a las diferencias entre las muestras de participantes utilizadas y a las distintas velocidades de marcha que se han analizado. Así, uno de los pocos estudios que ha utilizado técnicas 3D para analizar la influencia del nivel de rendimiento en la cinemática de la marcha no obtuvo grandes diferencias2. Este trabajo se llevó a cabo únicamente con hombres, utilizando un modelo biomecánico de extremidad inferior, por lo que no analizó las posibles diferencias en las extremidades superiores. La mayoría de los estudios cinemáticos sobre la marcha atlética que se han mencionado se lle- 9 Tabla 1. Características de los marchadores y mejores marcas personales en diferentes distancias competitivas. Media ± SD. varon a cabo durante la competición, exigiendo el uso de técnicas de análisis 2D en vez de 3D79. Esto les aporta una elevada validez ecológica, pero les resta sensibilidad y precisión para detectar las diferencias cinemáticas. Además, como se ha comentado anteriormente, no utilizar modelos biomecánicos de cuerpo completo y no estandarizar la velocidad de marcha (afecta al resto de variables cinemáticas) hace que pudieran existir diferencias cinemáticas no observadas (i.e.; tren superior) y que otras dependan más de la velocidad de la marcha que del nivel de rendimiento o sexo. Por lo tanto, el objetivo principal del presente trabajo fue analizar las diferencias cinemáticas de la marcha atlética en función del nivel de rendimiento y el sexo, utilizando para ello un modelo simple de análisis cinemático 3D de cuerpo completo a una velocidad de marcha estandarizada. La hipótesis del trabajo es que el nivel de rendimiento y el sexo afectarán a la técnica de la marcha atlética. Materiales y métodos Participantes En el presente estudio participaron un total de 28 marchadores (13 hombres y 15 mujeres) con licencia federativa en vigor, competidores de las distancias oficiales de 5, 10, 20 y 50 km, de los cuáles 12 presentaron un alto nivel de rendimiento y 16 un nivel amateur (Tabla 1). Se consideraron marchadores de alto nivel aquellos cuya mejor marca personal en cualquiera de las competiciones anteriores se encontraba por debajo del 15% del récord del mundo19 y marchadores de nivel amateur aquellos que no cumplían con este requisito. Ningún marchador manifestaba problemas médicos para participar en el estudio ni había tenido lesiones importantes en los seis meses anteriores al mismo. Todos los marchadores y sus entrenadores fueron informados sobre las pruebas y los posibles riesgos que conllevaban las pruebas proporcionando un consentimiento informado por escrito con anterioridad a la realización de las mismas. En el caso de los marchadores menores de 18 años, el consentimiento fue firmado por el padre/madre/tutor. El Comité de Ética de la Universidad de León aprobó la realización de este estudio (ref.0072018). Todas las pruebas fueron realizadas con el mismo material y en similares condiciones ambientales (~800 m de altitud, 20-25 ºC de temperatura y 20-35% de humedad relativa). Nivel Nº de participantes Edad (años) Talla (m) HT (m) Peso (kg) MMP 5 km (mm:ss) MMP 10 km (mm:ss) MMP 20 km (hh:mm:ss) MMP 50 Km (hh:mm:ss) Alto Nivel 6 29.7±11.5 1.77±0.08 0.89±0.05 64.3±3.9 19:12±0:24 40:12±0:36 1:21:24±1:36 3:47:42±7:30a Amateur 7 16.1±2.1 1.68±0.09 0.87±0.04 51.8±10.2 25:00±1:54 51:54±5:36b - - Alto nivel 6 21.8±4.2 1.66±0.03 0.83±0.02 49.8±3.0 22:36±1:061 45:54±2:30 1:29:18±1:30c - Amateur 9 16.1±1.9 1.64±0.07 0.84±0.04 48.8±5.0 28:12±2:12 58:48±6:30d - - HOMBRES MUJERES HT, altura trocantérea; MMP, mejor marca personal; a solo 3 hombres participaron en 50 km; b solo 5 hombres participaron en 20 km; c solo 3 mujeres participaron en 20 km; d solo 6 mujeres participaron en 10 km 16 del reglamento4. La rotación anterior de la pelvis fue mayor en atletas de alto nivel, mientras que la rotación posterior fue menor en las mujeres (Tabla 2). Se conoce que el movimiento de la pelvis es fundamental para minimizar la oscilación del CG y el tiempo de vuelo3, lo cual podría justificar las diferencias entre niveles de rendimiento. La mayor rotación anterior de la pelvis en atletas de más nivel permitiría a estos atletas marchar con tiempos de vuelo más bajos respecto a atletas de menor nivel (Tabla 2, 12 y 23 ms, respectivamente) y, por lo tanto, con menor riesgo de amonestación en competición. Por otro lado, la menor rotación posterior de la pelvis observada en las mujeres coincide con los hallazgos de estudios previos, que indican que una pelvis con mayor anchura y más masa es más difícil de rotar 7, 10. Esta limitación en la movilidad de la rotación posterior de la pelvis se vería compensada con una mayor extensión de la cadera en el despegue, habiéndose descrito, al comparar varias velocidades, que esta articulación está asociada con la distancia de impulsión7, que es mayor en términos relativos en las mujeres respecto a los hombres (Tabla 2). En el presente trabajo se registró sólo el movimiento angular del vector formado por el centro de gravedad y ambos trocánteres mayores del fémur, y no propiamente el de la pelvis, debido al modelo biomecánico simplificado que se utilizó. Futuros trabajos deberían utilizar modelos biomecánicos más complejos que incluyan la pelvis. En relación a la contribución de las extremidades superiores en la marcha atlética, se conoce que su movimiento ayuda a mantener el equilibrio y reducir la oscilación de CG 7, 10, además de contrarrestrar los movimientos de las extremidades inferiores9. Los marchadores de más nivel flexionaron menos sus codos, sin diferencias debidas al sexo (Tabla 2). Lo anterior puede interpretarse como una mayor contribución de las extremidades inferiores a la marcha en atletas de más nivel 7, 10. Los valores del presente estudio no son comparables cuantitativamente, debido a que se emplean diferentes modelos biomecánicos, pero sí confirman cualitativamente que la extensión de los hombros es aproximadamente tres veces superior a la flexión5, lo que puede interpretarse como un movimiento muy activo de esta articulación hacia atrás, con el objetivo de ayudar a la pierna contralateral (i.e.; principio de acción-reacción) en el gesto de impulsión hacia delante. Desde nuestro punto de vista, las principales limitaciones de este trabajo han sido dos: a-Al analizar el efecto del nivel de rendimiento en las variables cinemáticas, somos conscientes que los grupos de menor nivel también tienen menor edad (Tabla 1) y, por tanto, posiblemente menos años de práctica deportiva (variable no registrada en el presente trabajo), lo cual debe ser tenido en cuenta en futuros estudios. b-El modelo biomecánico utilizado para el análisis de la marcha fue simplificado (19 marcadores anatómicos), con el doble objetivo de evitar la ocultación de marcadores (i.e.; únicamente se disponía de 8 cámaras para la captura del cuerpo completo) y reducir el tiempo necesario para su colocación en los deportistas (i.e.; muchos de ellos eran de Alto Nivel de Rendimiento), por lo que el análisis cinemático angular no incluye movimientos de rotación interna/externa (plano transversal) y de abducción/aducción (plano frontal) de los segmentos implicados en la marcha, así como tampoco posibilita el análisis de los movimientos de la pelvis propiamente dicha (i.e.; se utiliza un modelo biomecánico de pelvis muy simple). c-La velocidad de marcha utilizada ha sido similar en todos los grupos de marchadores (i.e.; 12 km·h-1), independientemente de su nivel de rendimiento o sexo, para homogeneizar los requerimientos de rendimiento. Sin embargo, futuros trabajos podrían utilizar velocidades de marcha relativas (e.g.; al ritmo de competición, a un determinado porcentaje del VO2max…), valorando su efecto en las variables normalizadas (i.e.; frecuencia y amplitud de paso normalizadas, tiempo de contacto normalizado, distancias de frenado e impulso normalizadas). Conclusiones A la misma velocidad de marcha, los atletas de mayor nivel están más tiempo en contacto con el suelo y menos tiempo volando res- 17 pecto a los de menor nivel, lo que podría estar asociado a su mejor economía de marcha, sin diferencias en frecuencia y amplitud de paso, en las distancias de frenado e impulsión ni en la oscilación vertical del CG. Las diferencias observadas en la rotación anterior de la pelvis, y la flexión de rodilla y tobillo en la fase de impulsión deberían ser analizadas con mayor detalle en futuros trabajos, utilizando modelos biomecánicos de captura y técnicas de análisis de los registros más sofisticados. Marchar con los codos más extendidos es un rasgo característico de los atletas de mayor nivel, lo cual debe ser tenido en cuenta en la enseñanza del modelo técnico. A la misma velocidad de marcha, las mujeres deben suplir su menor amplitud de paso con una mayor frecuencia (disminuyendo el tiempo de apoyo y aumentando el de vuelo), lo que tendría un límite máximo sostenible de ~200 ppm, justificando, a nivel biomecánico, sus menores velocidades y rendimiento en competición. Para mantener la misma velocidad de marcha que los hombres, las mujeres deben acortar su distancia de frenado y aumentar su distancia de impulso durante el apoyo (en términos relativos), e igualmente deben aumentar su tiempo de vuelo (mayor distancia absoluta recorrida en vuelo). Para contrarrestar su menor rotación posterior de la pelvis en el momento de despegue, la extensión de cadera y rodilla debe aumentar de valor en el despegue. La mayor extensión de rodilla en el despegue (implica un mayor tiempo de vuelo), conjuntamente con la mayor flexión de rodilla y flexión dorsal de tobillo en la fase de medio vuelo (similar diferencia observada entre niveles y tenida en cuenta por los jueces), conllevarían un mayor riesgo de descalificación a la misma velocidad de marcha que los hombres. Agradecimientos A los deportistas y entrenadores que participaron en este trabajo y al Centro de Alto Rendimiento de León (CAR León). Bibliografía International Association of Athletics Federations (IAAF): Competition Rules 20182019. Monaco; 2014 Grazier, P. S., & Mehdizadeh, S. Reply to Carson and Collins: Comment on: “Challenging Conventional Paradigms in Applied Sports Biomechanics Research”. Sports Medicine, 2019; 49: 831-832. Cazzola, D., Pavei, G., & Preatoni, E. Can coordination variability identify performance factors and skill level in competitive sport? The case of race walking. Journal of Sport and Health Science, 2016; 5: 35-43. Pavei, G., & La Torre, A. The effects of speed and performance level on race walking kinematics. Sport Sciences for Health, 2016; 12: 35-47. Hanley, B., & Bissas, A. Ground reaction forces of Olympic and World Championship race walkers. European Journal of Sport Science, 2016; 16: 50–56. Dona, G., Preatoni, E., Cobelli, C., Rodano, R., & Harrison, A.J. Application of functional principal component analysis in race walking: an emerging methodology. Sports Biomechanics, 2009; 8: 284–301. Hanley, B., Bissas, A., & Drake, A. Kinematic characteristics of elite men’s and women’s 20 km race walking and their variation during the race. Sports Biomechanics, 2011; 10: 110–124. Hanley, B., Bissas, A., & Drake, A. Kinematic characteristics of elite men’s 50 km race walking. European Journal of Sport Science, 2013; 13: 272–279. Hanley, B., Bissas, A., &Drake, A. Technical characteristics of elite junior men and women race walkers. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness 2014; 54: 700–707. Pavei, G., Cazzola, D., La Torre, A., & Minetti, A. E. The biomechanics of race walking: literature overview and new insights. European Journal of Sport Science, 2014; 14: 661-670. Gómez-Ezeiza, J., Torres-Unda, J., Tam, N., Irazusta, J., Granados, C., & Santos-Concejero, J. Race walking gait and its influence on race walking economy in world-class race walkers. Journal of Sports Sciences, 2018; 36: 2235-2241. De Angelis M, Menchinelli C. Times of flight, frequency and length of stride in race 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18 walking. Proceedings of the ISBS Symposium. Milano, Italia. 15-19 Junio, 1992.p.8588. Hanley, B., Bissas, A., & Drake, A. The contribution of the flight phase in elite race walking. ISBS-Conference Proceedings Archive. Poitiers, Francia. 29 Junio – 3 Julio, 2015.p.941-944. Padulo, J., Annino, G., D'Ottavio, S., Vernillo, G., Smith, L., Migliaccio, G. M., & Tihanyi, J. Footstep analysis at different slopes and speeds in elite race walking. The Journal of Strength and Conditioning Research, 2013; 27: 125-129. Ogueta-Alday, A., Morante, J. C., Rodríguez-Marroyo, J. A., & García-López, J. Validation of a new method to measure contact and flight times during treadmill running. Journal of Strength and Conditioning Research, 2013; 27: 1455-1462. Gutiérrez, M. (1999). Biomecánica deportiva. Madrid: Síntesis, 1999. Centeno-Esteban, M. & García-López, J. Análisis biomecánico de la marcha atlética, diferencias entre género y variables sensibles a la velocidad. Trabajo Fin de Grado. Universidad de León 2018. Hanley, B., Tucker, C. B., & Bissas, A. Differences between motion capture and video analysis systems in calculating knee angles in elite-standard race walking. Journal of Sports Sciences, 2018; 36: 1250-1255. Ogueta-Alday, A., Molleda, F. M., & GarcíaLópez, J. Análisis biomecánico de la competición de 3000m obstáculos. Retos. Nuevas tendencias en Educación Física Deporte y Recreación, 2014; 26: 157-162. Boisán, N. T., Leal, S. D., & García-López, J. Influencia de la práctica de actividad física en la calidad de vida y la movilidad de hombro de mujeres operadas de cáncer de mama. Fisioterapia, 2010; 32: 200-207. Ogueta-Alday, A., Rodríguez-Marroyo, J. A., & García-López, J. Rearfoot striking runners are more economical than midfoot strikers. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2014; 46: 580-585. Khare, K. K., Tripathi, M. M., Reddy, D. T. O., & Sajwan, A. S. Relationship of selected biomechanical variables with the performance in race walking. Indian Journal of Movement Education and Exercises Sciences, 2011; 1: 1. Ogueta-Alday, A., Morante, J.C., GómezMolina, J., & García-López, J. Similarities and differences among half-marathon runners according to their performance level. PLOS ONE, 2018; 13: e191688 Tucker, C. B., & Hanley, B. Gait variability and symmetry in world-class junior and senior race walkers. Journal of Sports Sciences, 2017; 35: 1739–1744. Van Oeveren, B. T., de Ruiter, C. J., Beek, P. J., & van Dieën, J. H. The biomechanics of running and running styles: a synthesis, Sports Biomechanics, 2021; DOI:10.1080/14 763141.2021.1873411 Hanley, B., & Bisas, A. Analysis of lower limb internal kinetics and electromyography in elite race walking. Journal of Sports Sciences, 2013; 31: 1222-1232. Gomez-Ezeiza, J., Santos-Concejero, J., Torres-Unda, J., Hanley, B., & Tam, N. Muscle Activation Patterns Correlate With Race Walking Economy in Elite Race Walkers: A Waveform Analysis. International Journal of Sports Pysiology and Performance, 2019; 14: 1250-1255. Milner, C., & Paquette, M. R. A kinematic method to detect foot contact during running for all foot strike patterns. Journal of Biomechanics, 2015; 48: 3502-3505. 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 19 J. Campos Granell*1, M. Gutiérrez Dávila2, J.M. Campos Coll3 1 Universitat de València 2 Universidad de Granada 3 I.E.S. Districte Marítim, València Resumen El objeto de este estudio es realizar una revisión de las tesis doctorales que se han leído en España en el campo de la Biomecánica Deportiva durante el periodo comprendido entre 1980 y 2019 para conocer la producción científica, los datos de autoría y dirección, y los referentes institucionales que les han dado cobertura académica. La muestra ha quedado compuesta de 233 tesis después de un proceso de selección con el uso de criterios de inclusión/exclusión y términos de búsqueda específicos. Los resultados ponen de manifiesto que la producción de tesis en Biomecánica deportiva ha sido exponencial a lo largo de los periodos analizados. El 90,6% de las tesis se han leído en universidades públicas y el 9,4% en privadas. Tanto en la autoría, como en la dirección de las tesis, existe una presencia mayoritaria de hombres. A pesar de la progresiva y creciente presencia de la mujer como autoras de las tesis, el 69,5% están realizadas por hombres y en el caso de la dirección de las tesis, la presencia de la mujer es incluso, más reducida, con un 81,5% de las tesis dirigidas solo por hombres. Palabras clave: revisión documental, bibliometría, investigación, deporte Abstract The purpose of this study is to carry out a review of the doctoral theses that have been read in Spain in the field of Sports Biomechanics during the period between the 1980-81 and 2018-19 academic year aimed at knowing the scientific production, the authorship and tutorial data, and the institutional references that give them academic coverage. The sample has been composed of 233 theses, after a selection process with the use of inclusion / exclusion criteria and specific search terms. The results have shown that the production of theses on this subject has been progressive and growing throughout the periods analysed. 90.6% of the thesis have been read in public universities and 9.4% in private ones. Both in the authorship, as in the direction of the theses, there is a majority presence of men. Despite the progressive and growing presence of women as authors of theses, 69.5% are written by men and in the case of thesis tutorial, the presence of women is even more reduced, with a 81.5% of theses directed only by men. Keywords: documentary review, bibliometrics, research, sport Evolución de la Biomecánica Deportiva a partir de las tesis doctorales realizadas en España entre los años 1980 y 2019 Correspondencia: José Campos Granell Facultad de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte. Universidad de Valencia Email: [email protected] Biomecánica, Vol.28, 2020, pp 19-33 DOI: 10.5821/sibb.28.1.10519 20 Introducción Las tesis doctorales representan una herramienta útil para evaluar el estado de la investigación de cualquier área académica. Su elaboración permite alcanzar el máximo grado académico resultando una potente vía para conocer las tendencias y avances que se producen en las diferentes áreas de conocimiento, examinar la evolución científica de cualquier línea de investigación, identificar a sus protagonistas y las referencias con otros agentes intervinientes1. Las Ciencias de la Actividad Física y del Deporte (CAFD) representan unos estudios que han avanzado en sus logros debido a la creación de nuevos centros y facultades en las que se imparten los títulos acreditativos, así como a los resultados y progresos alcanzados en el ámbito de la investigación. El título de Licenciado en Educación Física se instaura en España en el año 1982, con la orden de convalidación del título de Profesor de Educación Física (EF) por la de Licenciado en EF. Sin embargo, antes del Real Decreto 185/1985, por el que se reguló el Tercer Ciclo de los estudios universitarios, ningún licenciado en Educación Física podía acceder a los estudios de doctorado, lo que significa que cualquier tesis que se hubiera leído antes del curso académico 1988/89 no pudo ser realizada con la acreditación de la licenciatura de Educación Física. Hasta el año 1990 se crean 9 Institutos Nacionales de Educación Física (INEF) en España, los cuales se integran progresivamente en la Universidad. La primera Universidad que integró a un INEF fue la Universidad de Granada en el año 1988 y fueron las Universidades de Granada y Barcelona las primeras en ofertar estudios de doctorado en el bienio 86-88. A finales de los 90’ había 15 INEFs/FCAFDs en España, y 32 en el curso 2011-12 2. A fecha del último curso revisado en este estudio en España había 46 Universidades en las que se impartía el Grado de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte 3. Tradicionalmente, la Biomecánica deportiva ha centrado su campo de estudio en el análisis de la técnica deportiva y orientada al apoyo del entrenamiento de los deportistas y la prevención de lesiones4. En su desarrollo, ha evolucionado de forma notable ampliando su campo de acción y en la actualidad, hace referencia a un marco más global en el que participan profesionales procedentes de disciplinas diversas como son los técnicos deportivos, pedagogos, médicos, ingenieros, fisiólogos, fisioterapeutas, etc... con el objeto de dar respuesta a la complejidad de los sistemas que gobiernan el movimiento humano, la salud y la calidad de vida. En España, el desarrollo de la biomecánica deportiva ha sido tardío en comparación con el proceso seguido en otros países europeos. Sin embargo, en las últimas décadas se ha producido un avance extraordinario gracias a la actividad desarrollada en los laboratorios de los Departamentos de Educación Física y Deporte de los INEFs, de las Facultades de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte, como también de otros Centros y Departamentos en los que, a pesar de no impartir el título de CAFD, han mantenido líneas de investigación y actividad continuada en esta materia. En el ámbito de la docencia, desde los inicios del título de licenciatura en Educación Física, la asignatura de Biomecánica deportiva ha formado parte de los planes de estudio como una materia troncal y optativa 5. Como hitos históricos más importantes se podrían citar: 1/ la impartición de la materia en los INEF; 2/ La creación de la Sociedad Ibérica de Biomecánica y Biomateriales en 1977; 3/ La creación del primer laboratorio de Biomecánica deportiva en el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV). En el ámbito de la investigación, la Biomecánica deportiva comienza a tener presencia en los años 80 mediante acciones en el desarrollo de sistemas de análisis del movimiento como fue el caso de la tesis doctoral orientada en el Desarrollo de un Sistema Computarizado de Análisis Cinematográfico 6. Hay que tener en cuenta también que la definición y estructuración de la investigación en el deporte se fraguó en fases previas a la aprobación del Plan Nacional de Investigación. El trabajo realizado quedó plasmado en el Libro Blanco de la I+D en el Deporte que fue presentado por el Ministro de Industria y 21 la Ministra de Educación oficialmente en el INEF de Madrid en diciembre de 1998 7. Posteriormente, la investigación en biomecánica deportiva se fue canalizando a través de los Planes Nacionales de Investigación I+D+i 8. El dinamismo de este campo de investigación entre los proyectos de investigación financiados por la CICYT durante el periodo comprendido entre 1988 y 1994, situó a la Biomecánica Deportiva en el tercer lugar, con un 5,5% del total de la financiación ofertada, por detrás de la de Medicina, que era la mayoritaria con un 69,4%, y de la de Psicología con un 6,7% 9. Revisada la literatura, la información disponible sobre el análisis y evolución de las tesis doctorales procede de estudios globales, que han sido realizados en el ámbito de las Ciencias de la Actividad Física y el Deporte 10. En dicho estudio se establece que, dentro del Área de las Ciencias Biomédicas, la Biomecánica de las Técnicas Deportivas representa el 9,9% del total de las tesis leídas. También en otros estudios se analizan las tendencias en las tesis doctorales de Educación Física, uno de ellos en el periodo comprendido entre los cursos 1980-81 y 1995-96 11, y el otro entre los años 1990 y 2013 12. A destacar que, en ambos casos, no se ofrece información sobre la Biomecánica Deportiva. Con todo, el objetivo del presente estudio está centrado en analizar la evolución de las tesis doctorales realizadas en el campo específico de la Biomecánica deportiva durante el periodo comprendido entre los años 1980 y 2019, esto es, un análisis sincrónico de la producción científica vinculada a tesis doctorales, tanto de carácter cuantitativo, como cualitativo en función de los cursos académicos, sexo de autores y directores de las tesis, número de directores, así como de los referentes institucionales que les dan cobertura, como son las Universidades. Materiales y Métodos Muestra Después de un proceso de búsqueda y selección que se concreta en el apartado del Procedimiento, el estudio se realiza sobre una muestra de 233 tesis doctorales, leídas en Universidades Españolas, tanto públicas como privadas, durante el periodo comprendido entre los cursos académicos 1980-81 y 2018-19. Procedimiento Para la localización de las tesis doctorales se utilizó la base de datos TESEO del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Complementariamente, para confirmar y completar datos que no se ofrecían en la base TESEO, se realizaron búsquedas en DIALNET a partir de los nombres de 23 investigadores que por su número de publicaciones recogidas en Web of Science (WOS), son referentes en España en el campo de la Biomecánica Deportiva. También se realizó un rastreo complementario en las bases de datos de las Universidades y sus Departamentos en las que se leyeron las tesis. Para el almacenamiento y organización de la información se utilizó el programa EXCEL 2016. Posteriormente, se trasladaron los datos al programa estadístico SPSS V21 para su tabulación, codificación de las variables del estudio y obtención de los resultados. Para la selección de la muestra se utilizaron dos criterios de inclusión: a) que las tesis hubieran sido leídas entre los cursos académicos 1980-81 y 2018-19 y b), que el tema central de las mismas estuviera vinculado con la Biomecánica Deportiva. Se excluyeron, por tanto, las tesis que se hubieran realizado fuera de este campo para lo que se revisaron, no solo los títulos de las tesis, sino también sus resúmenes. En la base de datos TESEO se utilizaron los siguientes términos de búsqueda: Biomecánica; Biomecánica y deporte; Biomecánica y educación física; Biomecánica y actividad física; Ergonomía; Cinemática; Biomecánica de la columna; Biomecánica del pie; Pie diabético; control postural; Electromiografía; Pedobarografía; Plantillas; Isocinético; Análisis Biomecánico; Fotogrametría; Dinámica Inversa; Valoración biomecánica; Calzado; Cinético; Cinética; Marcha; Salto Vertical; Contramovimiento; Biomecánico; Cinemático; plataforma de fuerzas; Tridimensional; Tridimensional y deporte; Rendimiento deportivo; Rendimiento muscular, y Anticipación. Posteriormente, una vez registradas las tesis que cumplían con los 22 criterios de selección establecidos, se pasó a eliminar los registros duplicados. En la figura 1 se presenta un diagrama de flujo que representa el proceso de selección de la muestra final del estudio en sus diferentes fases y la aplicación de los criterios de inclusión/exclusión fijados para realizar la selección de la muestra final que, como puede comprobarse, quedó fijada en un total de 233 tesis doctorales. Variables del estudio y tratamiento estadístico En el presente trabajo se presentan datos referidos a las siguientes variables: Año de lectura, Sexo autor, Sexo directores/as, Número de directores/as, Universidad. Para el tratamiento de los datos se utilizó el paquete estadístico SPSS V21, realizando cálculo de descriptivos (frecuencias y porcentajes), y de tablas de contingencia con análisis de residuos tipificados corregidos de Haberman13, con la utilización de un contraste basado en el estadístico Chi-cuadrado (χ2) para identificar relaciones de dependencia y fijando como valor de significación estadística p≤ 0,05. Se realizó una clasificación en base a los periodos en que las tesis fueron leídas en sus respectivas Universidades. Para ello, se fijaron cuatro períodos académicos utilizando criterios vinculados a cuestiones normativas y de ocurrencia de determinados acontecimientos que han marcado la evolución de los centros y de los programas de doctorado en el campo de la Actividad Física y el Deporte en España. Concretamente, se establecieron los siguientes periodos académicos: Contraste basado en el estadístico Chi-cuadrado (χ2) para identificar relaciones de dependencia y fijando como valor de significación estadística p≤ 0,05. Base de datos TESEO Base de datos DIALNET Base de datos UNIVERSIDADES Búsqueda por términos (32) Búsqueda por investigadores (23) Búsqueda por departamentos (19) 2.389 tesis 297 tesis 37 tesis Aplicación criterios inclusión/exclusión 403 tesis 113 tesis 37 tesis Eliminación de registros coincidentes Tesis finalmente seleccionadas 233 tesis Figura 1. Diagrama de flujo del proceso seguido para la selección de la muestra del estudio. 23 • Periodo de normalización académica. Comprendido entre los cursos 1980/81 y 1989/90: Se aprueba la Ley Cultura Física y el Deporte de 1980. En 1981, el Real Decreto 790/1981 aprueba una nueva regulación de los INEFs ampliando a 5 años y reconocimiento de la equivalencia a titulaciones universitarias. En el curso 1988-89, se produce la aprobación y aplicación del Tercer Ciclo. Entre los años 1986-89 se ponen en marcha los primeros programas de doctorado desde departamentos externos a los INEFs como fueron los casos de la Universidad Complutense de Madrid, del departamento de Personalidad, Evaluación y Tratamiento Psicológico de la Universidad de Granada y del departamento de Teoría e Historia de la Educación de la Universitat de Barcelona. En suma, un periodo donde existían importantes dificultades legales para leer las tesis doctorales por parte de los Licenciados en Educación Física (EF). • Periodo de adaptación al paradigma universitario. Comprendido entre los cursos 1990/91 y 1999/00: Ya hay doctores procedentes de los primeros programas de doctorado de Licenciados y Titulados en EF/CAFD. Inicio de proyectos de investigación financiados en los Planes Nacionales de Investigación I+D+i. El BOE 17 de noviembre de 1994 publica el Real Decreto de incorporación del título de Licenciado en Educación Física al catálogo de títulos oficiales válidos en todo el estado. Se presenta el Libro Blanco de la I+D en el Deporte. El 15 de octubre de 1998 ese mismo año se constituye la Asociación Española de Ciencias del Deporte. • Periodo de consolidación universitaria de los estudios. Comprendido entre los cursos 2000/01 y 2009/10: Se desarrollan aspectos recogidos en el Libro Blanco de la I+D en el Deporte. Como consecuencia del Proceso de Bolonia para la integración al Espacio Europeo de Educación Superior, se implanta en España el nuevo título de Grado en CAFD. Supone un periodo de integración y reconocimiento académico en el que se produce un significativo desarrollo y crecimiento de la producción científica en las Facultades y Centros en Ciencias de la Actividad Física y el Deporte. • Periodo de internacionalización. Comprendido entre los cursos 2010/11 y 2018/19: Se continua la implantación del título de Grado en algunas universidades. Se trata de una etapa de internacionalización de los Centros y Facultades Españolas, así como del reconocimiento del potencial investigador de las Facultades, Departamentos y Grupos de Investigación de todo el Estado, así como su participación en Programas Europeos. Resultados Producción científica. Las tesis doctorales en Biomecánica Deportiva y su evolución en el tiempo En la tabla 1, se presenta la distribución de las tesis leídas en cada uno de los periodos académicos establecidos, comprobándose que existe un incremento lineal en la producción de tesis doctorales a lo largo del tiempo pasando del 4,3% en el primer periodo, a casi la mitad (46,9%)m de las tesis en el último periodo. Periodos por cursos Académicos Periodo de normalización académica (1980-81 al 89-90) Periodo de adaptación al paradigma universitario (1990-91 al 99-00) Periodo de consolidación universitaria de los estudios (2000-01 al 09-10) Periodo de internacionalización (2010-11 al 18-19) Total n 10 46 68 109 233 % 4,3 19,7 29,2 46,8 100,0 Tesis Tabla 1. Evolución de las Tesis leídas en Biomecánica deportiva. 24 La dirección de las tesis. Número de directores/as Otro aspecto de interés está relacionado con la dirección de las tesis, más concretamente, con el número de directores/as existentes y la forma en que evoluciona en el tiempo. Los datos ponen de manifiesto que las tesis dirigidas por una, o dos personas, representan el 89,9% del total, mientras que la opción de tres, o más directores representa el 9,9% del total, esto es, una de cada diez tesis leídas. En la figura 2 se ofrece información de la evolución del número de directores/as a lo largo de los cuatro periodos analizados, constatándose que la opción de un solo director disminuye de forma progresiva en favor de la opción de dos directores. Si tenemos en cuenta los tres últimos periodos, la opción de director único pasa de 34 tesis en el segundo periodo, lo que representa el 74% del mismo, a 27 tesis en el último periodo, lo que representa el 24,8% del mismo. Por el contrario, la opción de tener dos directores/as muestra una evolución creciente al pasar de 9 tesis en el segundo periodo, que representa el 19,5% del mismo, a 61 tesis en el último periodo, que representa el 56% del mismo y por último, la tercera opción de disponer de tres, o más directores/as de las tesis evoluciona también de forma progresiva alcanzando su máxima representatividad en el último periodo con un total de 20 tesis leídas, representando el 18% del mismo. En suma, la evidencia de una tendencia cada vez más acusada entre el profesorado a compartir la dirección de las tesis con otros especialistas en la materia. Para el análisis de contingencia entre número de directores y periodos académicos no se ha tenido en cuenta la alternativa de “dato desconocido” para un mejor ajuste en el cálculo. Los resultados vienen a confirmar que existe una asociación significativa entre ambas variables (X2: 45,250 y p: ,000). Los valores de los residuos tipificados corregidos indican que la asociación encontrada está basada en que, con el paso del tiempo, desciende la alternativa de un solo director, a dos, tres, o más directores, creciendo de forma progresiva hasta alcanzar su máxima representación en el cuarto periodo. Figura 2. Evolución del número de directores de las tesis durante los periodos académicos analizados. 25 El plano institucional: Universidades El siguiente apartado de análisis se centra en el plano institucional, esto es, en los órganos que dan cobertura a las tesis como son las Universidades y los Departamentos Universitarios. De los datos que se incluyen en la tabla 2 se comprueba que, de las 233 tesis registradas, más del 90% se defendieron en Universidades Públicas, entre las que destacan las Universidades de Valencia, Granada y Politécnica de Madrid con 30, 22 y 17 tesis respectivamente. El resto de tesis se presentaron en Universidades Privadas, entre las que destaca la Universidad Católica de Murcia con 6 tesis leídas. Los datos recogidos ponen de manifiesto que el número de Universidades en las que se leyeron tesis doctorales en el campo de la Biomecánica Deportiva durante el periodo establecido fue de 42 Universidades (tabla 3) y de ellas 25 ofertan el Grado en CAFD mientras que 17 no lo ofertan. Por último, y en relación a los Departamentos Universitarios vinculados a las Facultades de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte (CAFD), se ha creído conveniente desagregar la información para conocer cómo se distribuyen las tesis en cada uno de los Departamentos Universitarios existentes en este grupo. Tabla 2. Titularidad de las universidades en las que se leyeron las tesis. TITULARIDAD UNIVERSIDAD Pública Privada Total N 211 22 233 % 90,6 9,4 100,0 TESIS Tabla 3. Universidades (públicas y privadas) con y sin oferta del Grado en CAFD. OFERTA CAFD Con oferta del Grado en CAFD Sin oferta del Grado en CAFD Total N 25 17 42 % 59,5 40,5 100,0 Universidades 32 en Biomecánica Deportiva, tanto en la asunción de tareas de dirección de las tesis, como de investigadores principales en proyectos de investigación competitivos. Finalmente, queremos señalar que en la realización del trabajo, hemos encontrado algunas dificultades que han podido limitar el alcance del estudio como es el caso de las omisiones que se producen en los registros de las tesis en la base de datos TESEO, especialmente en los registros del primer periodod, así como las limitaciones con las que se ofrecen los datos en las webs institucionales de las Facultades y Departamentos Universitarios. Con todo, los efectos que estas limitaciones hayan podido tener en la obtención de los datos han sido muy reducidos. Conclusión La Biomecánica Deportiva se muestra como una perspectiva científica que ha sido prolífica en la promoción de tesis doctorales y que ha tenido un crecimiento constante y progresivo desde el año 1983 hasta la actualidad. Esta evolución ha corrido paralela a la creación y posterior integración de la Facultades de CAFD en la Universidad, que en la fase previa a dicha integración tuvo su soporte en la actividad desarrollada por Programas de Doctorado creados a iniciativa de Departamentos y Áreas de Conocimiento ajenos al campo específico de la Actividad Física y el Deporte. De ahí la gran diversidad encontrada en las denominaciones de los Programas de Doctorado y en los Departamentos a los que se adscriben las tesis que, en todo caso, pertenecen de forma mayoritaria a Universidades de titularidad pública. La constatación de que la investigación en el campo de la Biomecánica Deportiva en España está liderada por hombres de forma mayoritaria confirma un alineamiento con indicadores que van en la misma dirección en el contexto de los estudios de Educación Física y Ciencias del Deporte demostrándose que, a pesar de los años transcurridos desde la creación del INEF de Madrid en 1967, la reducida presencia de la mujer ha sido una constante que se ha mantenido a lo largo del tiempo con valores similares. La solución de este problema para el alcance de mayores cotas de igualdad es compleja porque obedece a cuestiones estructurales y de motivación de la mujer para acercarse a estos estudios que requerirían repensar la propia configuración del área de conocimiento, incorporando valores propios de la cultura femenina, tal y como plantean Rietti y Maffía [20]. Con todo, y reconociendo que la producción de tesis doctorales ha colaborado de forma positiva al desarrollo y avance de la investigación en las Ciencias de la Actividad Física y del Deporte, el futuro dependerá de la capacidad de implantar medidas que permitan superar algunos problemas de carácter estructural como son la dificultad que tienen las áreas de conocimiento específicas en las CAFD para acceder y liderar proyectos en los Planes Nacionales de I+D+i, su grado de subsidiariedad respecto de otras áreas de conocimiento, y la recurrente orientación de nuestra investigación en el terreno aplicado y/o en el de los servicios al deporte de alto rendimiento. En línea de continuidad con el presente trabajo cabría la necesidad de realizar un análisis en profundidad de las temáticas y contenidos de las tesis para acabar de entender mejor la evolución de la investigación en el campo de la Biomecánica Deportiva. Bibliografía Repiso, R., Torres, D., Delgado, E. Análisis bibliométrico y de redes sociales en tesis doctorales españolas sobre televisión (1976/2007).Comunicar, 2011; 19(37): 151– 159. Gambau, V. (2014) Análisis de las salidas profesionales en los planes de estudio de Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte en las universidades españolas. Revista Española de Educación Física y Deportes, 405: 31-52. COLEF. Formación universitaria en ciencias de la actividad física y el deporte. 2021, Recuperado de https://www.consejo-colef.es/ formacion-universitaria Glazier, P., Mehdizadeh, S. Challenging Conventional Paradigms in Applied Sports Biomechanics Research. Sports Medicine, 1 2 3 4 33 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2018; 49:171-176 López Fernández, I., Almendral, P. Contenido de los planes de estudio de la licenciatura en Ciencias de la actividad Física y del Deporte en España. Apunts. Educación Física y Deportes, 2001; 65:72-85 Gutiérrez Dávila, M. Desarrollo de un sistema computerizado de análisis cinematográfico y su sincronización con los registros directos para el análisis del movimiento. [Tesis doctoral]. Universidad de Granada, 1989 Vera. P., Hernández, J.L. (coord.) (1998). Libro Blanco I+D en el Deporte. Ministerio de Educación y Cultura, Ministerio de Industria y Energía, CSD, 1998, Madrid Ferro, A. Tendencia en I+D+I en Biomecánica aplicada al deporte. RICYDE. Revista internacional de ciencias del deporte. 2012; 8 (30):274-275. doi:10.5232/ricyde2012.030 Pastor Pradillo, J.L. La investigación en las Ciencias de la Actividad Física y el Deporte. Perspectiva histórica. Ágora para la educación física y el deporte, 2003; 2-3: 39-50. Delgado, M.A., Medina, J. Investigación sobre las ciencias de la actividad física y el deporte en la universidad española.1981-1996. Motricidad, 1997;3:131-150 Ponce de León Elizondo, A., Gargallo, E., Loza. E. Anàlisi de les tendencies a les tesis doctorals d’educació física. Cursos 1980-81 a 1995-96. Apunts. 1998; 52: 104-108 García García, J. M. Evolución de las tesis doctorales en Educación Física y Deportes en España (1990-2013). Apunts. Educación Física y Deportes, 2016; 125: 21-34. https://doi.org/10.5672/apunts.2014-0983. es.(2016/3).125.02 Haberman, S. J. The analysis of residuals in cross-classified tables. Biometrics, 1973; 205220. Garay, B., Elcoroaristizabal, E., Vizcarra, M.T., Prat, M., Serra, P., Soler, S. ¿Existe sesgo de género en los estudios de ciencias de la actividad física y el deporte?. Retos. Nuevas tendencias en Educación Física, Deportes y Recreación, 2018; 34:150-154 Serra, P., Soler, S., Vilanova, A., HinojosaAlcalde, I. Masculinización en estudios de las ciencias de la actividad física y el deporte. Apunts, 2019; 135 (1): 9-25 Ministerio de Educación y Formación Profesional. Número de estudiantes de nuevo ingreso por tipo de universidad, grupo de edad, sexo y ámbito de estudio en Grado. 2019. De: http://estadisticas.mecd.gob.es/ EducaJaxiPx/Tabla.htm?path=/Universitaria/Alumnado/1GradoCiclo/NuevoIngreso// l0/&file=GradoNuevoIngresoAmbitoTipoU ni.px&type=pcaxis&L=0 García Ferrando, M., Llopis, R. Ideal democrático y bienestar personal. Encuesta de hábitos deportivos en España 2010. C.I.S. Madrid, 2011 Ortega, E., Valdivia-Moral, P., Olmedilla, A., Martínez, M. T., Villarejo, D. Estudio bibliométrico del papel de la mujer en las tesis doctorales de ciencias del deporte. Journal of Sport and Health Research, 2015; 7(2): 139–148. Ministerio Universidades. Datos y cifras del Sistema Universitario Español. Publicación 2019-20. Secretaría General de Universidades, 2020, Madrid Rietti, S., Maffía, D. Género, ciencia y ciudadanía. Arbor, 2005; 181 (716): 539-544 34 N. Uribe Acosta*1, C. Díaz León2, E. Zapata Torres3 1 Universidad EIA, Colombia 2 Universidad EAFIT, Colombia Resumen Con el fin de predecir las fuerzas musculares del miembro superior durante cuatro movimientos (flexión – extensión, pronación – supinación), se desarrolla un modelo cinemático y dinámico en una plataforma de libre acceso (Opensim Biomechanics) que permite movimientos de la articulación del hombro, codo y muñeca. El modelo permite hallar las fuerzas de los principales actuadores musculares durante una trayectoria dada. Un modelo principal (genérico) fue escalado para generar una muestra de 35 sujetos. 30 sujetos se obtuvieron por el denominado escalado manual, basado en factores antropométricos y disponible directamente desde Opensim. Cinco sujetos más se obtuvieron por el denominado escalado por marcadores, basado en trayectorias de análisis de movimiento obtenidas a partir de laboratorio de análisis de movimiento y exportadas a Opensim. Haciendo uso de las diferentes herramientas de análisis presentes en la plataforma Opensim y de diversos scripts creados en paralelo, ha sido posible generar modelos de los mencionados movimientos para estimar los rangos de fuerzas de los principales actuadores musculares. Se encontró que las fuerzas musculares durante la flexión y extensión variaron entre 400N y 1000N, para los movimientos de pronación y supinación las fuerzas musculares variaron entre 200N y 400N. Palabras clave: Opensim, biomecánica, fuerza muscular, antropometría, miembro superior Abstract In order to predict the muscular forces of the upper limb for four movements (flexion - extension, pronation - supination), a kinematic and dynamic model is developed on an open access platform (OpenSim Biomechanics) that allows movements of the shoulder joint, elbow and wrist. The model allows to find the forces of the main muscular actuators during a given trajectory. A main (generic) model was scaled to generate a sample of 35 subjects. 30 subjects were obtained by the so-called scaled manual, based on anthropometric factors and available directly from Opensim. Five more subjects obtained the result by exploration, based on trajectories of movement analysis from movement analysis laboratory and exported to OpenSim. Making use of the analysis tools in the OpenSim platform and of several scripts created in parallel, it has been possible to generate models of them to estimate the ranges of the forces of the main muscular actuators. It was found that the muscular forces during flexion and extension between 400N and 1000N, for the movements of pronation and supination the muscular forces varied between 200N and 400N. Keywords: Opensim, Biomechanics, muscular strength, anthropometry, upper limb Predicción de las fuerzas musculares de miembro superior durante los movimientos de flexión - extensión y pronación - supinación a partir de un modelo biomecánico desarrollado en la plataforma Opensim Correspondencia: Edison Zapata Torres Universidad de Lyon, Francia E-mail: [email protected] Biomecánica, Vol.28, 2020, pp 34-46 DOI: 10.5821/sibb.28.1.10407 3 Universidad de Lyon, Francia 35 Introducción El sistema músculo esquelético puede ser visto como una colección de componentes interconectados que generan una respuesta determinada a un estímulo interno o una perturbación externa. La cinemática del sistema músculo esquelético es compleja y por tanto se hace útil analizarlo a través de modelos computacionales capaces de generar simulaciones, que estimen el valor de ciertas variables para un instante de tiempo dado. Como cualquier otro modelo, los modelos cinemáticos de sistema musculo esquelético requieren variables de entradas que, cuando próximos a la realidad, generaran un conjunto de datos de salida predictores de un determinado comportamiento1. Para la modelación y simulación del cuerpo humano existen diferentes herramientas tales como Opensim Biomechanics, SIMM, AnyBody, LifeMod, etc. Toda ellas incluyen algoritmos que permiten la representación, modificación y simulación de sistemas músculo esqueléticos. OpenSim biomechanics2 es una plataforma de gran alcance y de libre acceso para el modelado y simulación del movimiento humano, desarrollada por investigadores de la universidad de Stanford, California. Las simulaciones dinámicas de movimiento permiten estudiar la coordinación neuromuscular, analizar el rendimiento deportivo y estimar la carga interna del sistema músculo esquelético. La plataforma opensim está desarrollada bajo un sistema de libre disposición y ofrece un código abierto que permite a los usuarios desarrollar modelos de estructuras músculo esqueléticas y crear simulaciones dinámicas con una amplia variedad de movimientos. La plataforma Opensim Biomechanics permite realizar análisis cinemáticos y dinámicos que ayudan a conocer mejor el comportamiento del cuerpo humano cuando éste está en movimiento. Un modelo de Opensim representa la dinámica de un sistema de cuerpos rígidos y articulaciones que son actuadas por fuerzas para producir movimiento. Un archivo de Opensim está construido por componentes que corresponden a partes del sistema físico, estas son: cuerpos, articulaciones, restricciones, geometría de contacto y controladores2. En Opensim, la parte esquelética de un modelo está representada por cuerpos rígidos interconectados por articulaciones. Las articulaciones definen cómo un cuerpo puede moverse con respecto a su cuerpo parental. En esta herramienta todos los cuerpos tienen un padre y están conectados a su padre a través de una articulación, también es posible aplicar restricciones para limitar el movimiento de algún cuerpo. Los músculos se modelan como elementos de fuerza especializados que actúan conectados a cuerpos rígidos. La fuerza de un músculo es típicamente dependiente de la trayectoria. Un modelo de Opensim es descrito por un archivo que utiliza la estructura de código XML para organizar su contenido, este puede ser modificado bajo el propósito de diferentes desarrollos de modelos2. El músculo consta de un componente activo contráctil y de un componente pasivo no contráctil. El primero consiste en un sistema de fibras entrelazadas cuyo propósito se basa en movilizar unas en relación con las otras y producir una contracción global. El segundo comprende una serie de diferentes tipos de tejido conectivo como los tendones y ligamentos alrededor de las fibras musculares. Éstos proporcionan un marco de referencia estructural para los músculos y una red de conexiones entre las partes del sistema musculoesquelético, que estabilizan y transmiten fuerzas por todo el cuerpo. Funcionalmente, tienen un papel importante en la absorción y liberación de energía elástica para mejorar la eficacia de la acción muscular3. En ocasiones es importante conocer con exactitud cuál es el valor de la fuerza que proporciona cada músculo al realizar un movimiento específico. Este trabajo propone generar un modelo predictivo de los valores referentes de fuerza de la mayoría de músculos del miembro superior involucrados en los movimientos de flexión – extensión y pronación – supinación. El estudio se realiza en 35 sujetos con diferentes medidas antropométricas y será útil en estudios comparativos posteriores, por ejemplo, en la medida de la influencia de implantes óseos sobre los cambios de las fuerzas musculares. 36 Materiales y métodos El primer paso fue obtener los huesos que se usarán en el modelo. Unos de ellos se recuperaron desde la biblioteca de datos de la plataforma de Opensim y otros fueron adquiridos a partir de TAC (Tomografía Axial Computarizada) de sujetos voluntarios. Para los TAC fue necesario realizar la segmentación de los huesos usando el software SimpleWare ScanIP 4, esto con el fin de tener los huesos que serán usados en formato stl (stereolithography). La tabla 1, presenta un recuento de dichas adquisiciones. Los sujetos voluntarios firmaron un consentimiento informado donde se les explicó los riesgos y objetivos del estudio, el proyecto además fue avalado por el comité de ética de la Universidad EIA (Medellín, Colombia). El modelo de este estudio se ha creado a partir de dos modelos ya existentes: - Arm26.osim: es un modelo del miembro superior derecho el cual posee dos grados de libertad y 6 músculos. Este modelo proporciona movimientos para la articulación del hombro y para la articulación del codo. Para el hombro: flexión – extensión, rotación externa e interna, aducción y abducción; Para el codo: flexión – extensión5. - Wrist.osim: es un modelo que simula principalmente la muñeca derecha, posee 10 grados de libertad y 23 músculos. Este modelo proporciona los movimientos de pronación y supinación6. Ambos modelos son libres y presentados como ejemplo por el software Opensim. Los archivos XLM y OSIM de estos modelos fueron usados para generan el modelo de estudio. La cinemática de los modelos de Opensim sigue un esquema en forma de árbol en el que los huesos se relacionan entre sí como “parent – child (padre – hijo). Esto quiere decir que cada cuerpo que sea “child” se moverá relativamente al cuerpo “parent”. El suelo (ground) será definido como la referencia global a partir del cual se definirán el resto de cuerpos7. Para entender mejor esto, se adjunta a continuación la figura 1, que muestra cual es la jerarquía del modelo desarrollado. Segmento Tronco Pelvis Brazo Antebrazo Mano Muslo Pierna Pie Geometría asociada Columna completa, mandíbula, cráneo, espina, torso (proporcionado por Opensim) Pelvis (proporcionado por Opensim) Húmero (a partir de TAC) Cúbito, radio (a partir de TAC) Mano derecha (proporcionado por Opensim) Fémur derecho e izquierdo (proporcionado por Opensim) Tibia derecha e izquierda, fíbula derecha e izquierda (proporcionado por Opensim) Pie derecho e izquierdo (proporcionado por Opensim) Tabla 1. Segmentos y geometrías para la formación del modelo biomecánico. 37 La figura 1, explica la relación parent child llevada a cabo para la generación del modelo. Allí puede observarse el ground y sus componentes en color gris, el parent y sus componentes en color verde y el child y sus componentes en color azul. Según lo explicado anteriormente el húmero que es el padre del cúbito - radio - mano hará que estos componentes se muevan en relación a él, además el cúbito es padre del radio este último componente se moverá entonces en relación al cúbito, por último, el radio es el padre de la mano la cual se moverá en relación al radio. Los componentes referentes al ground son la referencia global. En esta instancia se hace necesario explicar a grosso modo los componentes del archivo OSIM del modelo desarrollado. Cabe aclarar que un modelo de Opensim representa la dinámica de un sistema de cuerpo rígidos y articulaciones que son actuados por fuerzas para producir movimiento, el archivo del modelo Opensim está elaborado por componentes que corresponden a partes del sistema físico, estas partes son: cuerpos, articulaciones, fuerzas, marcadores, geometría de contacto y controladores8. Todos los parámetros y los diferentes objetos STL se añaden al modelo a través de un archivo .OSIM, este archivo contiene el código en formato XML del que Opensim extrae toda la información del modelo. Los modelos de OpenSim poseen diversas herramientas que incluyen la cinemática inversa, la cual da explicación de las coordenadas internas de las posiciones de los marcadores espaciales correspondientes a los puntos de referencia conocidos en los segmentos rígidos, se usa para calcular los ángulos de las articulaciones. La dinámica inversa que ayuda a determinar el conjunto de fuerzas generalizadas, necesarias para hacer coincidir las aceleraciones estimadas. La optimización estática para descomponer fuerzas generalizadas netas entre actuadores y la dinámica de avance para generar trayectorias de estados mediante la integración de las ecuaciones dinámicas del sistema en respuesta a controles de entrada y fuerzas externas. La plataforma proporciona además herramientas especializadas que ayudan a generar simulaciones específicas de cada paciente analizado, estas incluyen el escalado del modelo genérico con el fin de hacer coincidirlo con las mediciones específicas de otro sujeto9. Los primeros componentes del código XML del modelo desarrollado son los cuerpos (body), primero se escriben los cuerpos que hacen referencia al ground, seguidos de los cuerpos referentes al parent y child. En la sección <body set> se definen todos los grupos de cuerpos con todas las propiedades y objetos visibles. Figura 1. Relación parent – child del modelo biomecánico desarrollado. 38 Otros componentes importantes del código son los visibleObject y displaygeometry. La propiedad VisibleObject de un cuerpo permite especificar y colocar los archivos de geometría asociados con un cuerpo. Para el displaygeometry se pueden usar archivos .vtp, .stl u .obj para visualizar la geometría. No se puede dejar de mencionar los denominados Wraping dentro del modelo, estos se pueden definir como esferas, elipsoides, cilindros y toroides, su objetivo es hacer que las líneas de acción muscular no se vean interrumpidas por cuerpos rígidos (huesos), estos wraps hacen que los actuadores musculares se envuelvan y conserven su línea de acción. Con todos los componentes del archivo XML en su sitio se procede a agregar al modelo los músculos que serán objeto de estudio y servirán para hallar las fuerzas musculares. Los movimientos explorados fueron: la flexión - extensión del hombro y del codo, la aducción y abducción del hombro, la rotación interna y externa del hombro y la pronación y supinación del antebrazo. Los músculos de estos movimientos se detallan en las tablas 2, 3 y 4 descritas a continuación. Tabla 2. Flexores del codo 10. MÚSCULO Bicep Brachii Largo Bícep Brachii Corto Brachioradialis ORIGEN Escapula Apófisis coracoides Húmero INSERCIÓN Tuberosidad bicipital del radio Radio ACCIÓN Flexión del codo y hombre, supinación del antebrazo. Flexión del codo Tabla 3. Extensores del codo 10. MÚSCULO Triceps Brachii Long Triceps Brachii Lateral Triceps Bachii Medial ORIGEN Tubérculo infraglenóideo de la escápula Superficie posterior del húmero superior a la ranura radial Superficie posterior del húmero inferior a la ranura radial INSERCIÓN Cúbito (parte del olécranon de la fascia del cúbito del antebrazo ACCIÓN Extensión del codo Tabla 4. Pronadores y supinadores 10. MÚSCULO Pronator Teres Pronator Quadratus Supinator Muscle ORIGEN Epicóndilo medial del húmero, coronoide del cúbito Parte anterior distal del cúbito Epicóndilo lateral del húmero y cresta cerca de la muesca radial del cúbito INSERCIÓN ACCIÓN Superficie lateral y media del radio Superficie distal y anterior del radio Superficie lateral de un tercio proximal de radio Pronación Supinación 39 Cada uno de los músculos se compone de puntos que han sido ubicados siguiendo la línea de acción, desde su origen hasta su punto de inserción, como se muestra en la figura 2, para esto fue necesario la obtención de ejes de coordenadas x, y, z para cada uno de los puntos, estos valores de los ejes se ingresaron al código XML en la parte donde se hace referencia a los músculos, en el caso de este modelo es </Thelen2003Muscle>. Cabe aclarar que Opensim simula el tendón y el músculo como una sola línea de acción, esta representación garantiza el funcionamiento en conjunto. Para evitar que algunos músculos se desplacen durante el movimiento hacia el interior de los huesos, fue necesario ubicar geometrías envolventes, que demarcan los lugares por los cuales el músculo puede desplazarse. Estas geometrías aseguran que las líneas de acción fisiológica se comporten de manera adecuada, se pueden definir diferentes tipos de geometrías (esferas, elipsoides, cilindros y toroides), los parámetros y formas se deben definir dentro de un cuerpo rígido. Cada una de estas geometrías se irá transformando según el movimiento del cuerpo al que este adjunto, para cada modelo se debe definir los músculos que esta geometría envolverá. Para el modelo desarrollado se agregaron cilindros y elipsoides. Finalmente, para lograr hallar la fuerza de los músculos en un grupo de personas con diferentes antropometrías se decidió escalar el modelo original. El objetivo de escalar un modelo genérico músculo esquelético es modificar la antropometría o dimensiones físicas del modelo genérico para que coincida con la antropometría de un sujeto en particular. El escalado es uno de los pasos más importantes para resolver los problemas de cinemática y dinámica inversa. En Opensim, este paso ayuda a ajustar tanto las propiedades de masa como las dimensiones de los segmentos corporales. El escalado se puede hacer a partir de dos métodos: 1. Escalado basado en medición por marcadores: este tipo de escalado determina los factores de escala para un segmento del cuerpo, se comparan entonces las distancias que existen entre marcadores experimentales y marcadores virtuales, se hace necesario realizar análisis de movimientos. 2. Escalado manual: este tipo de escalado permite al usuario escalar un segmento basado en un factor de escala predeterminado. A veces es necesario el escalado manual cuando no se cuenta con datos de marcadores o si los factores de escala se determinaron utilizando un algoritmo alternativo11. Para la primera opción se eligió a 5 personas entre hombres y mujeres que presentaran Figura 2. Puntos que componen un músculo. 40 diferentes medidas antropométricas, a estas personas se les realizó un análisis de movimiento en un laboratorio de marcha, de este análisis se obtuvieron los archivos de las trayectorias de los movimientos propuestos (flexión – extensión y pronación – supinación) con estos datos se construyeron unos archivos XML propios para cada trayectoria, estos archivos luego fueron abiertos en la plataforma OpenSim, logrando así escalar el modelo original. Para la segunda opción se eligió a 30 personas a las cuales se les tomó algunas medidas de los huesos de interés (radio, cubito y húmero). Para el húmero se tomó la distancia entre el tubérculo mayor y el epicóndilo lateral, para el cubito la distancia entre el olecranon y la apófisis estiloides del cubito y para el radio la distancia entre la cabeza radial y la apófisis estiloides del radio, también fue necesario tomar estas mismas medidas en los huesos segmentados de los TAC anteriormente mencionados, con ello se halló un factor de escalado para cada uno de los pacientes que sirvió para realizar un escalado manual del modelo genérico a cada uno de los sujetos por medio de la opción de escalado manual de OpenSim. Resultados y discusión Se desarrolló un modelo cinemático y dinámico de miembro superior en la plataforma de libre acceso OpenSim versión 3.3. Se trata de un modelo articulado en hombro, codo y muñeca. El modelo posee 9 músculos representativos de los movimientos de flexión – extensión, pronación – supinación, aducción – abducción y rotación interna – externa para cada una de las articulaciones del hombro y codo. En la figura 3, se muestra el modelo obtenido. El miembro superior es la parte funcional de este estudio. El resto del esqueleto ha sido obtenido de modelos ya desarrollados y que se encuentran en la plataforma Opensim, estos modelos han sido objeto de estudio en otras investigaciones, cabe aclarar que en esta investigación solo juegan un papel espacial y visual y por consiguiente no presentan ningún movimiento. El modelo se escaló basándose en dos métodos de escalado. Para el primer método (escalado basado en mediciones por marcadores) fue necesario realizar un análisis de movimiento, en este caso se eligieron cinco persoFigura 3. Modelo biomecánico completo, vista frontal y posterior. 41 nas que sirvieron para escalar el modelo, para cada una de las personas fue necesario obtener dos algoritmos de escalado, el primer algoritmo ayuda a posicionar los marcadores de análisis de movimiento del miembro superior en el modelo, el segundo algoritmo y con la ayuda de la herramienta Scale Tool de OpenSim permite escalar el modelo a diferentes medidas (figura 4), esta última figura muestra a los cinco pacientes escalados a partir del modelo original. Se ejecutaron de forma separada los diferentes movimientos (flexión – extensión y pronación – supinación), obteniendo así sendas trayectorias, al igual que para el escalado se hizo necesario obtener un algoritmo para cada uno de los movimientos propuestos. Para el segundo método, escalado manual, se usó el factor de escalado para cada sujeto (tabla 5). Para esto se usa la herramienta de escalado manual del software OpenSim. La figura 5 muestra el escalado manual de tres sujetos. Se indica con O al sujeto original y con E al sujeto escalado. Por medio de la herramienta Plot de OpenSim se graficaron y exportaron las fuerzas totales, en las cuales OpenSim usa para su graficación una coordenada generalizada y el modelo alcanza el equilibrio. La fuerza total Figura 4. Cinco pacientes escalados usando la medición por marcadores. Figura 5. Escalado manual de sujetos (O) original (E) escalado.