Los marcadores anatómicos reflectantes infrarrojos sirven como la capa crítica de traducción de datos entre un sujeto físico y un sistema de análisis biomecánico. Al adherirse a puntos de referencia óseos específicos como el sacro, las espinas ilíacas y los tobillos, estos marcadores actúan como puntos de referencia distintivos que permiten al software construir un modelo de esqueleto digital para un análisis inmediato.
Conclusión Clave Estos marcadores funcionan como la base geométrica para un modelo corporal de 13 a 15 segmentos, convirtiendo el movimiento biológico en un formato digital. Esta abstracción permite el cálculo automático y en tiempo real del rango de movimiento (ROM) de las articulaciones y los ángulos de rotación complejos en los tres planos de movimiento.
Construcción del Modelo Biomecánico
Identificación de Puntos de Referencia Óseos
La función principal de estos marcadores es la identificación del sistema. Al colocarlos en puntos anatómicos rígidos, específicamente el sacro, las espinas ilíacas y los tobillos, los investigadores establecen un bloqueo visual estable en la estructura esquelética subyacente del sujeto.
Creación de un Sistema Multi-Cuerpo Rígido
Una vez identificados, estos puntos de referencia permiten al sistema generar un modelo de esqueleto humano biomecánico. Este proceso abstrae la compleja forma humana en un sistema enlazado de cuerpos rígidos (segmentos), lo cual es esencial para un análisis matemático consistente.
Establecimiento de Sistemas de Coordenadas
Los marcadores facilitan la creación de un sistema de coordenadas de 13 a 15 segmentos. Esta línea de base geométrica es necesaria para descomponer los movimientos de las extremidades en datos calculables, permitiendo el seguimiento preciso de las relaciones del tórax y la pelvis.
Cálculo de Datos de Rendimiento en Tiempo Real
Medición del Rango de Movimiento (ROM)
El modelo de esqueleto digital permite al sistema calcular automáticamente el rango de movimiento en tiempo real. Esto es fundamental para evaluar cómo el calzado específico afecta la mecánica de las articulaciones de la cadera, la rodilla y el tobillo durante el uso.
Análisis de Planos Tridimensionales
Los marcadores permiten el análisis a través de los planos sagital, coronal y horizontal. Esto proporciona una visión completa del rendimiento, asegurando que el movimiento se rastree en 3D en lugar de un perfil plano bidimensional.
Derivación de Cinética Avanzada
Más allá del simple seguimiento de la posición, los datos de los marcadores permiten el cálculo de indicadores dinámicos como la aceleración del Centro de Masa (CoM). Al medir la orientación de los segmentos óseos, los investigadores también pueden derivar torques articulares y ángulos de Euler para comprender las fuerzas rotacionales.
Comprensión de las Compensaciones
Visibilidad vs. Interferencia
Existe una compensación funcional con respecto al tamaño físico de los marcadores. Si bien los marcadores más grandes representan puntos de datos más claros para cámaras de alta resolución, pueden obstruir el movimiento.
El Estándar de 14 mm
Para mitigar esto, se utiliza típicamente un diámetro de 14 mm como la optimización estándar. Este tamaño específico es lo suficientemente grande como para garantizar una reflectividad de alto contraste durante actividades dinámicas como saltar, pero lo suficientemente pequeño como para evitar la interferencia física con el patrón de marcha natural del sujeto de prueba.
La Limitación del Mapeo de Superficie
Es importante tener en cuenta que los marcadores se colocan sobre la piel para rastrear el hueso subyacente. Si bien los recubrimientos de alta reflectividad aseguran que la *cámara* vea el marcador, los datos son siempre un modelo del esqueleto derivado de la colocación en la superficie, basándose en la suposición de que la piel se mueve al unísono con el punto de referencia óseo.
Tomando la Decisión Correcta para tu Objetivo
Al diseñar un estudio para evaluar el rendimiento del calzado, la configuración de tus marcadores define los datos que puedes extraer.
- Si tu enfoque principal es la Salud Articular: Prioriza los marcadores en el tobillo, la rodilla y la cadera para capturar el Rango de Movimiento (ROM) completo en los planos sagital, coronal y horizontal.
- Si tu enfoque principal es la Estabilidad y el Equilibrio: Asegura una colocación precisa en el sacro y las espinas ilíacas para calcular la aceleración del Centro de Masa (CoM) y la rotación del tronco.
- Si tu enfoque principal es la Agilidad Dinámica: Verifica que se utilicen marcadores de 14 mm para mantener un seguimiento de alto contraste durante eventos de movimiento rápido sin impedir al atleta.
El éxito en el modelado biomecánico no solo depende del hardware, sino de la colocación anatómica precisa de los marcadores para garantizar que el esqueleto digital refleje fielmente al usuario físico.
Tabla Resumen:
| Característica | Función en el Modelado Biomecánico |
|---|---|
| Colocación Anatómica | Los puntos de referencia óseos (sacro, espinas ilíacas, tobillos) establecen la base esquelética. |
| Construcción del Modelo | Crea un sistema de cuerpo rígido de 13-15 segmentos para análisis matemático. |
| Traducción de Datos | Convierte el movimiento biológico en coordenadas 3D (Sagital/Coronal/Horizontal). |
| Tamaño del Marcador de 14 mm | Optimiza el seguimiento de alto contraste sin obstruir la marcha natural. |
| Métricas de Rendimiento | Calcula el Rango de Movimiento (ROM) y el Centro de Masa (CoM) en tiempo real. |
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Referencias
- Minjie Bian, Yurong Mao. A non-immersive virtual reality-based intervention to enhance lower-extremity motor function and gait in patients with subacute cerebral infarction: A pilot randomized controlled trial with 1-year follow-up. DOI: 10.3389/fneur.2022.985700
Este artículo también se basa en información técnica de 3515 Base de Conocimientos .
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