martes, 26 de enero de 2016

El peso de las zapatillas y la carrera

I-. INFLUENCIA DEL PESO DE LAS ZAPATILLAS A LA CARRERA

Durante la carrera, el peso de los zapatos tiene por supuesto una incidencia fundamental sobre la manera de correr pero igual sobre la energía necesaria movilizada por el cuerpo sobre todo en el marco de un esfuerzo que se prolongaría. En efecto, esta diferencia sería mucho mejor observable durante una actividad de una hora o más mientras que sería casi inexistente para un esfuerzo solamente de algunos minutos. Imaginemos un experimento muy simple donde se le pida a una persona correr con zapatos de marcha (o zapatillas de deporte pesadas) luego con zapatos ultra ligeros especialmente previstos para la carrera. Podríamos fácilmente observar una diferencia al nivel del cansancio físico y si deseábamos proceder a la medida de una realización cronometrando la carrera, también nos daríamos cuenta que el tiempo no sería equivalente.

             Foto nº 1 : Zapatilla ligera y adaptada                 Foto nº2 : Zapatillas pesadas no adaptadas a la carrera

Es lógico de pensar que si una persona curso con zapatos más pesados que el normal, el movimiento de flexión efectuado al nivel de las articulaciones del tobillo, de la rodilla y de la cadera va a ser alterada y minimizada. Con el fin de compensar esta pérdida en la amplitud del movimiento, el cerebro va a pedir a los músculos de las piernas aumentar su contracción con el fin de que el movimiento recobre un esquema más clásico. Este aumento de la tensión muscular va a necesitar una aportación más importante en oxígeno y en nutrientes (glucosa), lo que implica una pérdida más grande de energía al nivel del organismo y pues también provocar un cansancio corporal general más importante.

Ademas debemos también considerar la fase de amortiguación (ataque del talón), más la zapatilla es pesada, más el impacto es importante, y más las repercusiones sobre las articulaciones están altas.Esta fase de la zancada sería más rápida debido a la gravedad.La fase de propulsión seria con tanto gran cuento el peso de la zapatilla seria elevado.

Por otra parte muchas investigaciones acaban en la misma conclusión: cada 100 gramos en los pies aumenta del 0.7 al 1 % el consumo de oxígeno (y cada 1 % de aumento de VO2 se traduce por una reducción de velocidad de 2.94m / min). A través de estas cifras, podemos pues observar la influencia directa del peso de une zapatilla sobre la carrera.


II-. INFLUENCIA DEL MOMENTO ANGULAR Y RELACIÓN CON EL PESO DE LAS ZAPATILLAS A LA CARRERA

Ahora nos fijamos sobre el estudio del momento angular para ver la influencia del peso de los zapatos.
El momento angular es el producto de la masa, del radio de giro cuadrado y de la velocidad angular. Concretamente es el área que barre una masa en unidad de tiempo.

Durante una carrera, nos fijamos en las piernas del corredor para estudiar sobre el momento angular y el peso de sus zapatillas. En este caso:
- la masa es la masa de la pierna del corredor y de sus zapatillas.
- el radio de giro es la distancia de la cadera hasta el pie del corredor
- la velocidad angular es como varia el ángulo entre el muslo y la pierna en el tiempo. (rad/s)
El momento angular se conserva, entonces si un elemento cambia (disminuye o aumenta), eso va influir los otros. Por ejemplo, si la masa aumenta, la velocidad angular baja. O bien si el radio disminuye, la velocidad va a disminuir. Para entender, tenemos el ejemplo de cuando giramos sobre una silla, giramos rápido con las piernas flexionada y podemos pararnos cuando extendemos. (la distancia es menor y la velocidad mayor).

Foto nº3                                                                                  Foto nº4

Como decimos, el momento angular se conserva. Entonces si disminuye el peso y que el radio de giro no cambia (si ponemos nuestra pierna, su longitud es constante), la velocidad angular aumentará y al final, la carrera será mejor.

Es decir que si aumenta el peso de las zapatillas, la carrera será más larga, entonces menos efectiva. Podemos dar el ejemplo de un corredor etíope que, durante el verano 1960 ganó una carrera pero descalzo. Esto es una prueba en que el peso influye el rendimiento del deportista.


III-. INFLUENCIA DE LAS FLEXIONES EN LA CARRERA

Debemos considerar que más la zapatilla es pesada, más el corredor necesitara más esfuerzo durante la zancada para llevar su pie de detras a delante. Y para llevar su pie de detras a delante, el corredor debe hacer una triple flexion : flexion de cadera, flexion de rodilla y flexion de tobillo.

Más la zapatilla es ligera, más flexionamos. Si estudiamos con el momento angular, como el ángulo disminuye, la velocidad angular aumenta y  el corredor va más rápidamente.

Al contrario de la zapatilla ligera, la zapatilla pesada representa un peso para el corredor. Es decir, que con una zapatilla pesada, del hecho de peso,  el ángulo (entre la pierna y el muslo  por ejemplo) va a aumentar. Entonces el corredor flexiona menos sus articulaciones (cadera, rodilla) y seria menos eficaz en sus marcas. Como lo decimos, para la conservación del momento angular, como el ángulo sube la velocidad angular va a bajar.
 
 

En nuestro video podemos ver la ilustración simplificada de lo que  explicamos previamente. Más el peso aumenta en los zapatos, menos las flexiones son visibles y la velocidad baja también.                                                                          

IV-. BIBLIOGRAFÍA

  • Service interuniversitaire des activités physiques et sportives
Université de Rennes 1 - Université de Rennes 2. Paris: Elsevier; 2006 [2015] Étude biomécanique de la course à pied; Disponible en: http://www.siuaps.univ-rennes1.fr
  • Goss DL, Lewek M, Yu B, Ware WB, Teyhen DS, Gross MT. Lower Extremity Biomechanics and Self-Reported Foot-Strike Patterns Among Runners in Traditional and Minimalist Shoes. J Athl Train. 2015 Feb 19.
  • Zhang X, Paquette MR, Zhang S. A comparison of gait biomechanics of flip-flops, sandals, barefoot and shoes. J Foot Ankle Res. 2013 Nov 6;6(1):45.
  • MESEGUER M. Abebe Bikila, el corredor descalzo. 2010 [21 de Noviembre]. Diponible en : http://www.lavanguardia.com/…/abebe-bikila-el-corredor-desc…

lunes, 11 de enero de 2016

Termografía

La termografía es un registro gráfico del calor emitido por la superficie de un cuerpo en forma de radiaciones IF(1). Pero en realidad esta definición no está completa, incluye solo una técnica.

La termografía está compuesta por varias técnicas divididas en dos grandes grupos:
  • Con contacto-> incluye técnicas como las pinturas térmicas, la termografía termoeléctrica o una técnica con cristal líquido.
  • Sin contacto-> incluye técnicas como la termografía por infrarrojo. 
Hoy en día, la técnica más común en el campo de la medicina u otros campo de alta tecnología es la técnica con infrarrojo. Esa técnica permite de obtener un análisis térmica en vivo gracias a los infrarrojos. Como estas ondas son invisibles para los seres humanos, tenemos que utilizar un aparato especial para poder verlos.

La termografía es una de las técnicas más utilizadas dentro del campo de la biomecánica humana por varias razones

Uno de los principales motivos es el hecho de que esta técnica está siendo perfeccionada continuamente. Otra característica de la termografía muy útil para el fisioterapeuta y el personal sanitario es que es un sistema muy rápido de diagnóstico, ya que no requiere preparaciones previas por parte del paciente y el resultado es inmediato. Hay otras cualidades por las cuales es un sistema muy útil en su utilización diagnóstica, pero estas dos que hemos nombrado son las más importantes y destacables dentro del ámbito de la medicina.

Otra razón que se aleja de la medicina, pero que cada día está más relacionada con ella, es el precio de la herramienta termográfica. El precio de una cámara termográfica es bastante barato comparado con otras herramientas de diagnóstico como pueden ser una máquina de rayos X o una máquina de resonancia magnética

Atendiendo a la mejora del sistema, la herramienta del diagnóstico por termografía es constante, además del descubrimiento de su utilidad dentro de otras áreas fuera de la fisioterapia como puede ser  la medicina preventiva , ofreciendo una mejor tasa de detección en comparación con los métodos clásicos: rayos X, escáner y resonancias magnéticas. Esta técnica aporta datos especialmente destacables para todas las patologías en relación con los tejidos blandos y para todos las leves variaciones de temperaturas, que pueden indicar signos de infección.

Además es una técnica que se hace a distancia y, por lo tanto, es un modo de diagnóstico no invasivo, puesto que, a grosso modo, funciona utilizando rayos infrarrojos que captan la temperatura corporal y así poder diagnosticar(2)[3][4] sin introducir en el cuerpo del paciente radiación como las máquinas de rayos-X.

Investigando las ventajas nos hemos encontrado con que esta técnica es una de las más completas a la hora del diagnóstico, aunque también tiene sus desventajas. Nos ha preocupado  que el profesional sanitario no pueda tener los conocimientos necesarios para saber interpretar los resultados obtenidos, así como que este método tampoco nos permite saber realmente la gravedad de una lesión y puede arrojar resultados incongruentes con la realidad del paciente. Por ejemplo, puede mostrar un miembro sano como dañado.

En cuanto a las aplicaciones presentes, su uso más común como técnica es el tratamiento de seres vivos con lo cual podemos mostrar procesos fisiológicos y metabólicos, como la sensación de dolor al revelar el efecto combinado del sistema nervioso autónomo y el sistema vascular sobre la temperatura. Además puede convertirse en una herramienta útil para el diagnóstico médico y su consiguiente terapia de seguimiento.

Más conocidas son sus aplicaciones en la localización de defectos en nstalaciones eléctricas, el análisis de de laminaciones de materiales compuestos, el control de procesos de fabricación, la vigilancia en condiciones nocturnas o de visibilidad reducida, la detección de pérdidas energéticas en edificación y hornos, o estudio de dispositivos mecánicos, etc.
Como aplicaciones futuras destacamos un mayor uso de estas técnicas en casi todos los ámbitos de la medicina debido a que las cámaras infrarrojas se han convertido en sistemas similares a las cámaras de vídeo y producen imágenes de muy alta resolución. En todo el mundo son muchas las industrias que han descubierto en la termografía infrarroja las ventajas que pueden traerles en sus programas de mantenimiento preventivo.

Nuestra conclusión es que la termografía es una herramienta muy buena y con gran margen de investigación y predecimos que en unos años será imprescindible para el uso médico.

A continuación vamos a comentar unas imágenes que hemos obtenido con una cámara termográfica.

Figura 1

Figura 2

Aqui vemos el pie en una foto normal (fotografía 1) y como con la termografía (fotografía 2) podemos ver hasta el recorrido venoso en la parte medial del tobillo. El color blanco indica mayor temperatura y el color azul la menor temperatura como se puede apreciar en la escala de la derecha.

Figura 3

Figura 4

Esto son dos fotografías con la cámara termográfica después de aplicar un masaje en donde vemos cómo el área masajeada (área señalada) tiene una temperatura mayor que el resto de la pierna.




Esta es la cámara que hemos utilizado para realizar las fotografías que hemos incluido en el trabajo.

También hemos hecho un vídeo que muestra la temperatura del pie antes y después de hacer ejercicio.



REFERENCIAS
  • [1] www.RAE.es
  • [2] Milosevic M, Jankovic D, Peulic A.Comparative analysis of breast cancer detection in mammograms and thermograms.Biomed Tech (Berl).2015 Feb 1;60(1):49-56
  • [3] Lee YS, Paeng SH, Farhadi HF, Lee WH, Kim ST, Lee KS. The effectiveness of infrared thermography in patients with whiplash injury. J Korean Neurosurg Soc. 2015 Apr;57(4):283-8
  • [4]Sejling AS, Lange KH, Frandsen CS, Diemar SS, Tarnow L, Faber J. Infrared thermographic assessment of changes in skin temperature during hypoglycaemia in patients with type 1 diabetes. Diabetologia. 2015 May 19.

AUTORES
  • Augusto González
  • Eduardo Aimón
  • Luce Segot
  • Quentin Leguay
  • Mario Queralt
  • Morgane Castets


viernes, 1 de enero de 2016

Acelerómetro

I-. INTRODUCCIÓN

Un acelerómetro es un dispositivo  capaz de medir la aceleración a lo largo de un eje determinado. Cuando un cuerpo se acelera en una dirección determinada se convierte en un objeto de una fuerza igual a masa por aceleración.

Desde la aparición del acelerómetro en la primera versión del iPhone está en la mayoría de nuestros Smartphones. En 2008, estaba solamente en el 9% de los móviles y en 2010 en el 33%. Hoy está en todos nuestros Smartphones.

De acuerdo con la segunda ley de Newton, los acelerómetros se basan en el principio de medir la fuerza ejercida sobre un cuerpo de prueba, de masa conocida, a lo largo de un eje determinado. El acelerómetro detecta movimiento basado en la doble integración de la aceleración y la adición de la posición inicial y la velocidad inicial.


II-. TIPOS 

Existen distintos tipos como explicamos a continuación:

a) Acelerómetro mecánico.

El más simple, una masa unida a un dinamómetro.

Sus aplicaciones son: 
Medir el peso de algo y por equivalencia determinar su masa. P = m * g
P es el peso, cuya unidad básica en el Sistema Internacional es el newton.
m es la masa, cuya unidad básica es el kilogramo.
g es la aceleración de la gravedad, cuya unidad básica es el m/s².



b) Acelerómetro piezoeléctrico.

Son acelerómetros pensados para la medida de altas frecuencias Este tipo de acelerómetro se basa en que, cuando se comprime un retículo cristalino piezoeléctrico, se produce una carga eléctrica proporcional a la fuerza aplicada.

Este dispositivo se puede usar para la medida de velocidad y desplazamiento, además de la determinación de formas de onda y frecuencia



c) Acelerómetro efecto Hall:            

Se caracteriza por permitir la conducción directa de más de 7 car¬gas TTL o cualquier familia de la lógica están¬dar, utilizando fuentes de alimentación que van desde 4,5 a 24 V.

Sus aplicaciones se basan en:
La movilidad de una partícula cargada eléctricamente.
Los campos magnéticos.
La intensidad de corrientes eléctricas.
Permiten la elaboración de sensores o detectores de posición sin contacto, utilizados particularmente en el automóvil.
Se encuentran también sensores de efecto Hall bajo las teclas de los teclados de los instrumentos de música modernos (órganos, órganos digitales, sintetizadores) evitando así el desgaste que sufren los contactos eléctricos tradicionales.
En el codificador de un motor de CD.
Los motores de Efecto Hall son aceleradores de plasma de gran eficacia.

d) Acelerómetro de condensador.

Miden el cambio de capacidad eléctrica de un condensador.

Sus aplicaciones se basan en:
Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
Memorias, por la misma cualidad.                            
Filtros.
Fuentes de alimentación.          
Osciladores de todos los tipos.                                         
El flash de las cámaras fotográficas.                              
Tubos fluorescentes.                                                     
Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión


III-. ¿QUÉ PODEMOS MEDIR CON UN ACELERÓMETRO?

Los acelerómetros o sensores de aceleración,  están pensados para realizar una medida de aceleración o vibración, cambio en el campo magnético y en la capacidad eléctrica, mide también desplazamientos, movimientos lineales y angulares. 

Los acelerómetros biométricos miden aceleraciones en las tres dimensiones, sobre la superficie donde está colocado el dispositivo (pies, manos, calzado deportivo, cintas mecánicas, etc.)



IV-. ¿POR QUÉ SE ESTÁ CONVIRTIENDO EN UN SISTEMA MUY ACTUALIZADO PARA LA VALORACIÓN BIOMECÁNICA DEL SER HUMANO? 

Los acelerómetros aplicados a la biomecánica del cuerpo humano nos ayudan a detectar algunas enfermedades que afectan a las articulaciones.
También nos sirve para estudiar la cinemática del cuerpo humano durante la marcha.

Otro ejemplo de por qué se está utilizando mucho el acelerómetro en biomecánica tiene que ver con el deporte, nos ayudan junto con otros instrumentos a medir la actividad física ya que como hemos dicho anteriormente es capaz de medir desplazamientos, movimientos lineales y angulares; basándose en la segunda ley de Newton.


V-. ¿QUÉ APLICACIONES PRESENTES Y FUTURAS LE VES A ESTOS SISTEMAS?

Aplicaciones presentes:
- En industria: para medir las vibraciones de máquinas. 
- En industria militar: para la fabricación de misiles o armamento.
- En sistema de navegación inercial: para determinar aceleración, velocidad, y rapidez.
- En robots
- En teléfonos celulares: para saber la rotación del móvil, la inclinación, aceleración, y orientación.
- Analizar movimientos, gestos (posiciones relativas de un cuerpo con otro), marcha y nivel de actividad física.



Aplicaciones futuras:
Aplicación médica: 
              - Para analizar los temblores de pacientes con enfermedad de Parkinson.
              - Para medir el estado de nerviosismo o agitación en la persona.

Aplicación científica
- Analizar los temblores durante un terremoto. 


VI-. VENTAJAS E INCONVENIENTES FRENTE A OTROS SISTEMAS


VENTAJAS
INCONVENIENTES

Tamaño : pequeño


Consume mucha energía

No tiene cables para realizar movimientos (Ej. : Para medición del número de pasos durante la marcha)


No permite medir la posición. Si hay error en velocidad inicial → error en la posición.

Útiles en muchas aplicaciones (Ej : Smartphone para la inclinación de este, Sismógrafos, Podómetros …


Temperatura influye sobre las medidas del acelerómetro.

Precio : Barato





VII-. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


Referencias a otras páginas de profesionales (universidades, empresas o personajes de referencia…)
  • Empresa SENSING:
  • www.sensores-de-medida.es/sensing_sl/SENSORES-Y-TRANSDUCTORES_35... 

Otro contenido multimedia (de otras web) de correlación con el tema
  • http://www.sensores-de-medida.es/sensing_sl/SENSORES-Y-TRANSDUCTORES_35/Sensores-de-vibraci%C3%B3n---Aceler%C3%B3metros_49/
  • http://www.ecured.cu/index.php/Aceler%C3%B3metro
  • http://www.xatakamovil.com/varios/el-acelerometro-en-los-moviles
  • http://es.slideshare.net/berthatonks/acelermetro
  • http:// daccelerometres-mesure-vibration-choc/polymesure.com/technologies-
  • https://sites.google.com/site/tecnologiaumce/an%C3%A1lisisdemovimientopormediodeaceler%C3%B3met (Proyecto encabezado por Eduardo Vega Gana, Licenciatura en kinesiología UMCE)

VIII-. AUTORES
  • Alice Getten.
  • Marine Génisson.
  • Laetitia Gabard.
  • José Galindo.
  • Cristina Causapé