Nuevos horizontes en el estudio de la biomecánica: del laboratorio al escenario natural

Por: Christian Javier Cifuentes De la Portilla.

Profesor asistente del Departamento de Ingeniería Biomédica

La biomecánica, en términos generales, se refiere al estudio del movimiento. Este movimiento puede analizarse en una escala micro (mecanobiología) o en una escala macro (movimiento humano). Nos centraremos en esta última, que es una de las áreas de investigación científica de mayor crecimiento en la actualidad, impulsada por el rápido desarrollo de nuevas tecnologías aplicadas al análisis del movimiento.

Tradicionalmente, este estudio se ha hecho en laboratorios especializados, con un acceso limitado para la población y restricciones en cuanto al espacio y las condiciones de estudio. Sin embargo, existen suficientes evidencias en la literatura que indican que esta forma tradicional de evaluar el movimiento humano genera alteraciones en la naturalidad del gesto, por lo cual existe una tendencia moderna a buscar nuevas alternativas que permitan registrar variables mecánicas del cuerpo en entornos naturales.

La biomecánica del movimiento humano utiliza los principios de la mecánica clásica para estudiar la dinámica de nuestro cuerpo en diferentes situaciones. Actualmente, está muy vinculada con la ortopedia, traumatología, deporte, rehabilitación y acondicionamiento físico.

Su amplio espectro abarca desde el estudio y comprensión de la dinámica del movimiento (fuerzas, velocidades, ángulos, equilibrio), pasando por la descripción detallada de los elementos que generan dicho movimiento (huesos, músculos, tendones y ligamentos), hasta el análisis de patologías complejas que afectan el sistema neuromotor. Este conocimiento ha permitido desarrollar diversas opciones de rehabilitación y tratamiento para estas enfermedades, así como sistemas robóticos avanzados de prótesis que interactúan con el sistema neuromotor. Además, se ha convertido en la base del rendimiento deportivo de alto nivel, utilizando evaluaciones objetivas para mejorar los procesos de entrenamiento, seguimiento y potenciación de los deportistas, combinados con estrategias de rehabilitación más sólidas que reducen significativamente los tiempos de inactividad de los atletas.

Afortunadamente, el avance de la tecnología ha permitido que todo este conocimiento especializado esté cada vez más al alcance de la gente común. Ya no solo los grandes equipos de ciclismo pueden estudiar a sus corredores, sino que cualquier persona puede realizar un estudio especializado de ciclismo para mejorar su postura y adaptación a la bicicleta, conocido comúnmente como bikefitting.

En el mercado existen varias opciones para realizar un estudio biomecánico de una persona sobre su bicicleta. Estos estudios se llevan a cabo utilizando cámaras de alta velocidad en el plano sagital para una evaluación cinemática basada en video e identificación de segmentos corporales. Otras estrategias incluyen el uso de sensores inerciales, que permiten evaluar el movimiento de cada segmento y estimar los cambios angulares en cada articulación. Empresas como Garmin han desarrollado sistemas simples de seguimiento del esfuerzo, así como sistemas capaces de estimar la fuerza generada por la persona en cada pedalada.

En resumen, existen muchas herramientas disponibles actualmente para la evaluación biomecánica en ciclismo, que permiten cuantificar el movimiento fuera de los laboratorios. Sin embargo, los laboratorios especializados siguen siendo la referencia para realizar comparaciones. Bini y Carpes (2014), en su libro Biomechanics of Cycling, mencionan precisamente la necesidad de llevar la evaluación biomecánica del ciclismo a la calle, ya que la actividad es dinámica y las demandas cambian según el terreno, la velocidad, la actitud y la adaptación de la persona a la bicicleta, entre otros factores

Como se mencionó anteriormente, este es solo un ejemplo de la necesidad de evaluar el movimiento más allá de los laboratorios. En el ámbito deportivo, cada vez es mayor la tendencia a seguir este enfoque. Varios emprendimientos, como Theia Markerless o Kinatrax, están utilizando (IA) para estimar variables biomecánicas a partir del uso de cámaras de video exclusivamente. Su aplicación se centra claramente en la evaluación de gestos deportivos en disciplinas como el ballet, el golf, el béisbol, el baloncesto y el fútbol. Sin embargo, el camino en el campo clínico es más complejo, ya que la evaluación en laboratorios

especializados de movimiento es mucho más precisa, controlable y reproducible que cualquier otro método. Por eso, los clínicos aún dudan en abandonar el laboratorio, lo que es comprensible. No se trata de reemplazar los laboratorios especializados en análisis de movimiento, sino de buscar alternativas que enriquezcan la información y, por ende, la evaluación del movimiento de una persona.

En el Departamento de Ingeniería Biomédica, en la línea de Biomecánica, comprendemos esto y hemos dirigido nuestros esfuerzos tanto a fortalecer nuestro laboratorio de análisis de movimiento como a encontrar alternativas para la evaluación deportiva fuera de este entorno. En ese sentido, hemos trabajado en estrecha colaboración con profesores de (IA) para desarrollar métodos de segmentación de los ciclos de movimiento, caracterización de gestos en lenguaje de señas y métodos sólidos de análisis de información.

También hemos colaborado con profesores de ingeniería mecánica para mejorar la investigación relacionada con el uso de sensores inerciales. Hemos avanzado en proyectos e investigaciones que evalúan el movimiento en situaciones reales, como escalada, ciclismo, natación, patinaje y running. Nuestro objetivo es lograr cuantificar variables cinemáticas comparables a las que registramos en el laboratorio y ofrecer a toda la comunidad la posibilidad de realizar estudios especializados de análisis de movimiento a precios competitivos. Se pueden realizar estudios de running, bikefitting y estudios clínicos básicos en nuestro espacio, con la posibilidad de ampliar la evaluación más allá del laboratorio.

En un futuro cercano, seremos capaces de realizar estudios especializados del movimiento humano en entornos controlados y naturales, generando información amplia, diversa y sólida para mejorar la comprensión de la complejidad inherente al movimiento humano.