El proyecto INCAPA está coordinado por el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV), con la participación del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM) de la UPV y el Instituto Nacional de Educación Física de Cataluña (INEFC). “El modelo matemático permite calcular qué calzados y qué pavimentos pueden suponer un mayor desgaste de ligamentos o tienen un mayor potencial lesivo”, apuntan los investigadores.
Investigadores del Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) coordinan el proyecto INCAPA, que ha desarrollado un modelo músculo-esquelético para prevenir las lesiones de ligamento cruzado de la rodilla. En el proyecto han participado también expertos del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM) de la Universidad Politécnica de Valencia.
Mediante el estudio de la interacción entre diferentes calzados y pavimentos, los investigadores valencianos han establecido un modelo matemático que “permite calcular qué calzados y qué pavimentos pueden suponer un mayor desgaste de ligamentos o tienen un mayor potencial lesivo”.
Según ha señalado el director del ámbito de Actividad Física y Deporte, David Rosa, “saber qué pavimentos y qué calzados exigen más a los ligamentos, nos puede ayudar no sólo a prevenir lesiones, sino a diagnosticar qué superficies son las óptimas para la rehabilitación de deportistas”. En este mismo sentido, Vicente Mata, coordinador del equipo de trabajo del DIMM incide en que lo que se pretende es contar con una herramienta que ayude tanto en la prevención como en el tratamiento de este tipo de lesiones.
El proyecto INCAPA está financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia, por el V Plan Nacional a través de la Acción estratégica sobre Deporte y Actividad Física. Además del IBV y el DIMM, ha participado también el Instituto Nacional de Educación Física de Cataluña (INEFC).
Modelo matemático innovador
Un modelo músculo-esquelético es la descripción mediante ecuaciones matemáticas de alguna parte del cuerpo humano, asimilado a un mecanismo. Para desarrollar este modelo, los socios del proyecto INCAPA han empleado las técnicas más innovadoras en el análisis de movimientos empleadas en el campo de la robótica.
Este tipo de simulaciones permiten relacionar variables como la posición, velocidad y aceleración de cada segmento corporal con las fuerzas internas (musculares, ligamentosas y esqueléticas) y las fuerzas externas (el peso y la interacción con el entorno). Es decir, “se trata de una simulación que nos permite aproximarnos a conocer el esfuerzo que exigen a los ligamentos un determinado calzado y un determinado pavimento”.
La novedad del proyecto radica en que se ha desarrollado un modelo que permite aproximarse a conocer de manera no invasiva la fuerza interna que realizan los ligamentos en una determinada acción.
El estudio recoge las variables externas como son la fuerza de reacción del pavimento y el movimiento de las articulaciones con los métodos de análisis del movimiento más punteros. A partir de ahí se aplica el método matemático diseñado para conocer qué fuerza realiza el ligamento sin necesidad de intervenir al deportista.
Este avance es fundamental para conocer qué condiciones deportivas deben evitarse para no lesionarse, especialmente en la elección del calzado y de la superficie, así como para saber qué elementos “pueden ayudar a reducir el tiempo de rehabilitación”.
Concretamente, este modelo preliminar del miembro inferior es capaz de proporcionar una primera estimación de las fuerzas internas en gestos deportivos realizadas por cada uno de los grupos musculares involucrados en el gesto, las trasmitidas a través de la cadena ósea y las cargas soportadas por los ligamentos.
El IBV ha coordinado el proyecto y se ha responsabilizado de la puesta a punto de los medios experimentales y de la realización de los ensayos con sujetos, así como del análisis de los resultados. El INEFC ha aportado su conocimiento de los gestos deportivos, en cuanto a los grupos musculares que participan y los mecanismos por los que se produce la lesión.
Finalmente, el DIMM ha desarrollado un código informático de las ecuaciones que conforman el modelo y realizado las simulaciones del mismo. Según apunta Vicente Mata, “las ecuaciones lo que intentan reflejar del modo más fiel posible es el comportamiento real del ligamento, ayudando a determinar con qué gestos, en qué pavimentos, con qué tipo de calzado se puede producir ese nivel de fuerzas en los ligamentos que tradicionalmente se han asociado a la rotura”
Desde el Departamento se han obtenido las ecuaciones que relacionan el movimiento y las fuerzas que aparecen en la pierna durante la realización de los movimientos que se pretende analizar. “Primero se creó un modelo virtual con un software de simulación de mecanismos y posteriormente se generaron las ecuaciones del movimiento”, explica Vicente Mata.
El pájaro robótico PigeonBot II, probado con éxito en un túnel de viento y de manera autónoma al aire libre, logra volar de manera similar a estas aves, sin aleta vertical. Sus aplicaciones abren el camino para diseñar aviones más eficientes en combustible.
La Fundación BBVA ha galardonado al informático japonés, de la Universidad Carnegie Mellon (EE UU), por crear los algoritmos que permiten a las máquinas comprender las imágenes y procesar los movimientos. Sus técnicas están presentes en los coches autónomos, los drones y todos los robots con capacidad de visión, como los que se usan en cirugía.
