SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

“ELABORACIÓN DE UN PROTOCOLO SOBRE LA BIOMECANICA”

PROTOCOLO

INGENIERÍA MECANICA

Presentan:

Oscar Reyes

Zúñiga

Erick Jaciel

Gonzales Corzo

Asesores internos:

Marcos Arévalo

Héctor Ramos Morales

Asesores externos:

Alejandro Morfin Altuzar

Cristóbal de jesus Nájera

Cristian Emanuel Muñoz Coello

TUXTLA GUTIERREZ, CHIAPAS, MÉXICO, A 28 DE NOVIEMBRE DEL 2014

BIOMECANICA

La biomecánica en la vida diaria

¿Qué quiero investigar? Palabra clave o variable (sustantivo)

La biomecánica en la vida diaria

¿Con relación a qué? (Característica principal con que se relaciona lo que

quiero investigar)

¿A quiénes voy a investigar? Unidad de análisis (idea de tema, personas,

animales cosas, eventos entre otros).

A las personas con problemas físicos

¿Qué características deben tener a quienes voy a investigar?

Dificultades en tener una buena vida

¿Cuándo voy hacer la investigación? El periodo de tiempo en que voy a

investigar.

Primer semestre en el 2014

¿Dónde voy hacer la investigación? Lugar geográfico.

Planteamiento del problema:

La Biomecánica es una rama de la ingeniería Mecánica con aplicación en las

ciencias Médicas para la resolución de problemas ortopédicos (ampliar) en los

seres humanos y en algunos casos en animales…

La biomecánica provee una mejor calidad de vida porque ayuda a las personas

a tener una vida normal y reduce la incomodidad de las imperfecciones física

de las personas.

El diseño e innovación de prótesis a menor costo para que sean más accesibles

para todas las personas que necesitan una, también el diseño y creación de

prótesis agradables con el medio ambiente.

La investigación de este tema se centrará en investigación documental

utilizando las estadísticas de personas con alguna discapacidad y que no tienen

acceso al uso de algún tipo de aparato biomédico para establecer la

importancia de esta área y su impacto en la calidad de vida o en el bienestar de

las personas o en la adaptabilidad a las actividades cotidianas.

Objetivo general:

Compilar las aportaciones recientes de la biomecánica en la medicina para

poder comprender su importancia como forma de mejorar la calidad de las

personas con alguna discapacidad física.

Objetivos:

1.-Recopilar información de los avances de la biomecánica.

2.-Mostrar los diseños más innovadores de prótesis para pacientes

minusválidos especialmente en el ámbito deportivo.

3.-Considerar reducir los costos para la manufactura de las prótesis para que el

precio de estas sea más accesible.

Justificación

Escogimos el tema de la biomecánica debido a que ha sido una de las ramas

de la ingeniería mecánica que ha sobresalido por ayudar mucho a la sociedad

especialmente a la población de discapacitados ya que les promueve una

mejor calidad de vida. Pero debido a que la biomecánica realiza prótesis de

alta calidad, estos tienen altos costos y debido a ellos no todas las personas

tienen acceso a este tipo de ayudas. Por eso el principal objetivo de esta

investigación será buscar reducir costos a los materiales y a algunos procesos,

para que con ello se reduzca los precios de las prótesis. Las prótesis son caras

pero muy necesarias para el bienestar social por ello es que buscamos darle

más importancia a esta carrera y sus creaciones. También buscar la forma de

que las prótesis en específico los órganos sintéticos sean más comerciales y

baratos puesto que de esta forma se podría reducir el tráfico de órganos.

Concepto de biomecánica (Marco teórico):

Es una área de conocimiento interdisciplinaria que estudia los modelos,

fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento (incluyendo el

estático) de los seres vivos. Es una disciplina científica que tiene por objeto el

estudio de las estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos,

fundamentalmente del cuerpo humano. Esta área de conocimiento se apoya en

diversas ciencias biomédicas, utilizando los conocimientos de la mecánica, la

ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el

comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las

diversas condiciones a las que puede verse sometido.

Esta ciencia está íntimamente ligada a la biónica y usa algunos de sus

principios, ha tenido un gran desarrollo en relación con las aplicaciones de la

ingeniería a la medicina, la bioquímica y el medio ambiente, tanto a través de

modelos matemáticos para el conocimiento de los sistemas biológicos como

en lo que respecta a la realización de partes u órganos del cuerpo humano y

también en la utilización de nuevos métodos diagnósticos. Una gran variedad

de aplicaciones incorporadas a la práctica médica; desde la clásica pata de

palo, a las sofisticadas ortopedias con mando mioeléctrico y de las válvulas

cardiacas a los modernos marcapasos existe toda una tradición e implantación

de prótesis. Hoy en día es posible aplicar con éxito, en los procesos que

intervienen en la regulación de los sistemas modelos matemáticos que

permiten simular fenómenos muy complejos en potentes ordenadores, con el

control de un gran número de parámetros o con la repetición de su

comportamiento. Es una ciencia que utiliza los principios y los métodos de la

mecánica (una parte de la física) para el estudio de los seres vivos desde el

punto de vista del movimiento. Teniendo en cuenta las peculiaridades de

éstos. La biomecánica tiene muchas definiciones, pero la podemos considerar,

como un conjunto de principios derivados de la física, para estudiar los efectos

de las fuerzas mecánicas sobe los sistemas orgánicos de los seres vivos y sus

estructuras.

Estas fuerzas se relacionan y se utilizan para predecir cambios a alteraciones

en los sistemas orgánicos y proponer métodos de intervención artificial.

Supone que el cuerpo humano se comporta de acuerdo con las leyes

mecánicos Newtonianas. Es una ciencia que ha evolucionado con la

tecnología, sus aplicaciones se han incrementado en los últimos años con el

desarrollo de los sistemas de información que permiten estudiar las diferentes

fases del movimiento humano.

Se trata de una ciencia multidisciplinar en la que trabajan físicos, biólogos e

ingenieros y en la que sus estudios convergen con la práctica de profesores,

entrenadores y médicos.

Las aplicaciones de la biomecánica sean extendidas en el campo industrial. El

diseño de productos desde zapatos, muebles, mobiliario de vehículos, capsulas

espaciales, toman en cuenta consideraciones biomecánicas. Debido a sus

viejas y actuales aplicaciones se convierte en una ciencia actual importante

La Mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos.

También estudia la falta de movimiento (equilibrio) en relación con las

fuerzas que lo provocan.

La biomecánica podemos dividirla de la misma forma que la Mecánica:

- Cinemática: parte de la biomecánica que describe los movimientos. Sitúalos

cuerpos en el espacio y detalla sus movimientos basándose en los

desplazamientos, las velocidades y las aceleraciones. No tiene en cuenta las

fuerzas que lo provocan. La cinemática describe como son las técnicas

deportivas y las diferentes habilidades y destrezas que puede desarrollar el ser

humano.

- Dinámica: estudia el movimiento o la falta de éste en relación con las fuerzas

que los provocan. Dentro de la dinámica consideramos:

- Cinética: estudia las fuerzas que provocan el movimiento.

- Estática: estudia las fuerzas que determinan que los cuerpos se mantengan en

equilibrio o las condiciones que deben producirse para que un cuerpo o

sistema esté en equilibrio.

El cuerpo humano es una máquina altamente sofisticada compuesta de una

variedad de máquinas. Tanto el cuerpo como los objetos (i.e., los implementos

deportivos que emplea) deben seguir las leyes convencionales de la física. El

estudio detallado de estas leyes y su aplicación a los seres vivientes

(particularmente al humano) se conoce como biomecánica o cinesiología

biomecánica.

Las aplicaciones de la biomecánica van, desde el diseño de cinturones de

seguridad para automóviles hasta el diseño y utilización de máquinas de

circulación extracorpórea (utilizadas durante la cirugía cardíaca para sustituir

las funciones cardíacas y pulmonares). Un desarrollo importante fue el

pulmón de acero, primer dispositivo de respiración artificial que salvó la vida

a algunos enfermos de poliomielitis. También interviene en el desarrollo de

implantes y órganos artificiales. Se han desarrollado prótesis eléctricas para

extremidades de enfermos amputados. Están movidas por pequeños motores

eléctricos estimulados por sistemas electrónicos que recogen las señales

musculares (no todos los pacientes son capaces de utilizarlas de forma

apropiada).

La biología ha influido en muchos ámbitos del mundo actual. El término “bio”

se ha convertido en un valor seguro, garante de lo natural y de lo bueno, frente

a un mundo mecanizado, informatizado y contaminado.

La biomecánica funcional es una amalgama de consideración que cubre

aspectos de la anatomía, la fisiología articular, la fisiología muscular, la

mecánica y la cinesiología (Nordin y Frankel, 2001). Su finalidad es la de ser

soporte de los gestos y las posturas del ser humano sano, de hacer comprender

las difusiones y las patologías habituales, para poder deducir las actitudes

terapéuticas adaptadas que surgen de las mismas.

La biomecánica, en la que aplican los principios y las leyes de la mecánica al

ser vivo, engloba muchos aspectos: mecánica de huesos y músculos, pero

también la mecánica de líquidos (sangre, líquido linfático, líquido

cefalorraquídeo).

El ser humano vive en un ambiente físico regido por leyes (Low y Rred,

1996). Dichas leyes intervienen permanentemente en su evolución y en sus

condiciones de vida. En la fisioterapia, la biomecánica establece a menudo

paralelismo entre el estudio de la estática y de la dinámica y asocia estabilidad

a la primera o la inestabilidad a la segunda.

Los movimientos generados por las articulaciones humanas son esencia de

tipo angular (rotación alrededor de un eje). Los componentes lineales, cuando

existen, son poco significativos desde un punto de vista cuantitativo.

En función de si los segmentos óseos de una articulación se encuentran en una

posición cercana, intermedian o lejana, se habla de recorrido interno,

intermedio o externo.

La actividad de un musculo mono articular está vinculada al grado de la

libertad de la articulación. Su recorrido es por tanto equivalente al de la

articulación. Un musculo tiene mucha actividad y distintas funciones lo cual lo

hace muy difícil de remplazar.

El recorrido medio es el sector de la fuerza del musculo, por dos motivos: por

una parte, corresponde a la posición n en la que existe el máximo de anclaje a

nivel sicométrico, entre las cabezas de la misiona y los puentes de actinia; por

otra parte, con frecuencia, en esta situación el Angulo de ataque del tendón

sobre el hueso se acerca a 90°.

Recordar también que esta es una ciencia que utiliza los principios y los

métodos de la mecánica (una parte de la física) para el estudio de los seres

vivos desde el punto de vista del movimiento. Teniendo en cuenta las

peculiaridades de éstos.

Se trata de una ciencia multidisciplinar en la que trabajan físicos, biólogos e

ingenieros y en la que sus estudios convergen con la práctica de profesores,

entrenadores y médicos.

Para esta ciencia es necesario informarse que es dependiente de otras ciencias

ya que estas son la base. Alguna de estas ciencias es la Mecánica.

La Mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos.

También estudia la falta de movimiento (equilibrio) en relación con las

fuerzas que lo provocan.

La biomecánica ha aportado mucho a la sociedad debido a que aumenta la

población y aumentan las necesidades, así como sus aportaciones al deporte

que ayudan mucho a las personas. El cuerpo humano es una máquina

altamente sofisticada compuesta de una variedad de máquinas. Tanto el

cuerpo como los objetos (i.e., los implementos deportivos que emplea) deben

seguir las leyes convencionales de la física. El estudio detallado de estas leyes

y su aplicación a los seres vivientes (particularmente al humano) se conoce

como biomecánica o cinesiología biomecánica. El campo de la mecánica

puede subdividirse en la estática, la cual considera las estructuras y cuerpos

rígidos en una estado inmóvil, y la dinámica, que estudia el cuerpo (o sus

segmentos) y los implementos en un estado móvil. La dinámica se subdivide

en cinemática y cinética. La cinemática se refiere a la descripción de los

movimientos, tales como el desplazamiento, velocidad y aceleración,

independientemente de las fuerzas que actúan sobre el organismo humano o

de los implementos que se emplean para los deportes. Por otro lado, la cinética

estudia las causas que provocan el movimiento del cuerpo/objetos, incluyendo

los conceptos de masa, fuerza y energía.

Comúnmente durante el análisis cinético de unos movimientos, se dará énfasis

en determinar el efecto que producen aquellas fuerzas que poseen sobre un

cuerpo u objeto. Todos los tipos de momentos (e.g., rectilíneo, curvilíneo,

angular o complejo) dependerán de las fuerzas que actúan sobre el objeto o

cuerpo que se mueve. En ocasiones, las fuerzas que actúan sobre los cuerpos

provocan la inmovilidad de éstos. La estática representa aquellas condiciones

bajo las cuales los objetos se mantienen en equilibrio (o en reposo). Como

resultado de las fuerzas que actúan sobre éstos.

Es importante denotar que la física rige esta ciencia y por ende saber las bases

y leyes de la física ayudan a comprender la función de los mecanismos que se

aplican a esta ciencia.

De acuerdo con la primera ley de Newton, un cuerpo en reposo tiende a

permanecer en reposo, y un cuerpo siguiendo un movimiento lineal mantiene

su misma dirección y velocidad, salvo que fuerzas externas modifique su

estado. Esto se conoce como inercia. Esto implica que una vez en deportista

ha iniciado sus movimientos, será muy difícil cambiar su dirección.

La ley de inercia puede ser modificada como sigue: para que un objeto se

mantenga en equilibrio, la suma de las fuerzas aplicadas a ese objeto debe ser

igual a cero. En otras palabras, solo se podrá alcanzar equilibrio cuando no

existe alguna fuerza que actúe sobre el cuerpo. Inercia representa aquella

propiedad de un objeto que lo hace resistente a la iniciación del movimiento y

el cambio de movimiento.

Para establecer equilibrio de un objeto, todas las fuerzas que actúan sobre este

deben ser consideradas y la suma de todas las fuerzas equivale a cero. La

gravedad actúa sobre todos los objetos. Cualquier objeto en contacto con otro

objeto ejerce una fuerza sobre el objeto que está en contacto. Se dice que

existe un sistema lineal de fuerzas cuando dos o más fuerzas actúan sobre el

mismo objeto simultáneamente. Todas las fuerzas que actúan en una dirección

son positivas, mientras que todas las fuerzas que actúan en dirección opuesta

son negativas. En biomecánica, se denomina como fuerzas positivas aquellas

que actúan hacia arriba o hacia la derecha. Por otro lado, las fuerzas que

actúan hacia abajo o hacia la izquierda se conocen como negativas. El efecto

neto (resultante) de todas las fuerzas que actúan en un sistema de fuerzas

lineales es igual a la suma de las magnitudes de cada fuerza, tomando en

consideración su valor positivo o negativo.

Factores del Implante:

Hace años, se consideraba correcto reponer las piezas ausentes con un número

de implantes igual al de las raíces perdidas. En la actualidad este hecho no

resulta necesario y como ejemplo, podríamos nombrar las rehabilitaciones

híbridas inferiores sobre cuatro o seis implantes, solución que en general da un

resultado exitoso, desde el punto de vista estético y funcional.

Lo ideal es reponer la pérdida con un implante de plataforma regular, ya que

una estrecha puede comprometer la osteointegración. Las plataformas anchas,

en ocasiones, condicionan el resultado estético de las restauraciones.

Los primeros tiempos de la quiropráctica, los terapeutas que se han dedicado a

ella han tratado las articulaciones extravertebrales. D. D. Palmer (1910) dejó

constancia de su tratamiento de los dedos de los pies poco después de

descubrir las posibilidades de la quiropráctica. Desde entonces, los

profesionales de este arte han promovido y desarrollado múltiples

procedimientos adaptados para tratar las dolencias de las articulaciones

periféricas.

La actitud atenta y solícita del terapeuta, el efecto placebo que produce ser

examinado por un especialista y la consiguiente aplicación de un tratamiento

adecuado son ‘cuestiones’ que están inextricablemente ligadas. Sin embargo,

el beneficio psicológico real que obtiene el paciente es difícil de cuantificar,

aunque se considere extremadamente importante para su recuperación.

Laedermann (1984) habla de la gran importancia que tiene observar, y por

supuesto tocar, no sólo lo que podría ser el nivel vertebral de la causa de la

dolencia, sino también la extremidad donde se pueden sentir los síntomas.

PROBLEMAS BIOMECÁNICOS LOCALES

Son los más fáciles de identificar, ya que en estos casos es casi siempre un

dolor, una hinchazón, una parestesia y en ocasiones una combinación de dolor

y miedo lo que mueve al paciente a buscar nuestra ayuda. Entre estos

problemas biomecánicos locales se incluyen la fascitis plantar (Ambrosius y

Kondracki, 1992), las luxaciones, la rigidez, la incapacidad de las

articulaciones para realizar ciertos movimientos, como la pronación del pie, y

las lesiones deportivas.

SÍNDROMES FUNCIONALES PROVOCADOS POR REFLEJOS

Como resultado de una disfunción local, puede desarrollarse una serie de

fenómenos estructurales y/o neurológicos. Janse (1976) advirtió que, a

menudo, las mecánicas defectuosas del cuerpo son consecuencia de una serie

de disfunciones distintas más que de una sola lesión. Tanto Hoppenfeld (1976)

como Bergmann, Peterson y Lawrence (1993) proporcionaron ejemplos

similares que demostraban que un desarreglo en una parte de la cadena

cinética puede afectar a otra parte de ella, tanto proximal como distal.

Gillet (1964) aventuró la hipótesis de que las rigideces de la parte inferior de

la cadena cinética, el pie, pueden provocar rigideces reflejas en la columna

vertebral y en sus apéndices. Otro fenómeno que también se ha observado

habitualmente durante el examen de los pacientes es la condición hipotónica

de varios músculos ligados al tronco que responden de modo positivo cuando

se aplica un tratamiento manual al pie (Greenwalt, 1981) (Blennerhasset,

1997; Walther, 1981).

Por otro lado se sabe que en función que aparece los problemas aparecen las

soluciones como el caso del descubrimiento de los elementos y sustancias que

ayudan a esta ciencia a completar su objetivo. Buscar aumentar su producción

para reducir el costo sería perfecto para el proyecto.

HIPOTESIS:

El fácil acceso a la tecnología biomecánica aumentara la integración de

personas a la sociedad.

La reducción de costos de la tecnología biomecánica está directamente

relacionada con su accesibilidad.

Diagrama de Gantt

actividades Duración (semanas)

Febrero Marzo Abril Mayo Junio

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Investigar

tipos de

prótesis

actuales

Cotizar

precios de

varias

prótesis

Investigar

los

materiales

con los

cuales se

hacen las

prótesis y

buscar

materiales

alternos

Primera

reunión de

trabajo

Realizar

entrevistas

con

personas

necesitadas

de algún

tipo de

prótesis

Investigar

que

instituciones

o

fundaciones

otorgan

prótesis a

personas

necesitadas

Consultar

con algún

ingeniero

biomédico

acerca de

posibles

alternativas

de prótesis

más

económicas.

Segunda

reunión de

trabajo.

Realización

de algún

prototipo de

prótesis.

Elaboración

del

documento

final

Presentación

final del

proyecto

PRESUPUESTO

ACTIVIDADES INSUMOS COSTO

UNITARIO

COSTO

TOTAL

Gestión y

vinculación con

el grupo

colaborativo de

trabajo

Elaboración e

impresión del

proyecto

$80.00

$240.00

Estudios

preliminares y

Planeación

del anteproyecto

Sueldo 1 persona

(2 meses)

Horas- (6 horas

diarias)

$25,000

$125,000.00

Recopilación de

Información

Secundaria

(Revisión

literaria y Web)

*Computadora

personal y

compra o renta de

material

bibliográfico

$1,000.00

$2,000.00

Toma de

fotografías de

instrumentos de

la biomecánica

en las personas

*Vehículo

Oficial, cámara

fotográfica

Combustible (50

litros)

$500.00

$10,000.00

$480.00

$500.00

$10,000.00

$480.00

Integración de

reporte final del

anteproyecto

2 Impresiones del

documento

2 Engargolados

$60.00

$30.00

$120.00

$60.00

Total de gastos para elaboración de anteproyecto

$138,400.00

“El emprendedor siempre busca el cambio, responde a él y lo utiliza como

oportunidad”

Peter Druck

DESCRIPCION CANTIDAD COSTO

UNITARIO

COSTO

TOTAL

EQUIPO

2 90,000.00 180,000.00

MATERIALES

2 30,000.00 60,000.00

PERSONAL

4 20,000.00 80,000.00

MEDIOS DE

TRANSPORTE

2 10,000.00 20,000.00

TOTAL

340,000.00

BIBLIOGRAFIA

Bibliografía: Michael dufour, (2009) “biomecánica funcional Podología

general y biomecánica” segunda edición, José Luis moreno de la fuente.

Gutiérrez, Gilberto (2005). “Principios de anatomía, fisiología e higiene

educación para la salud” Editorial Limusa. pp. 67 y 68.

FUENTES DE INTERNET:

http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/rehabilitacion-bio/biomecanica.pdf