Tractament de senyals cinemàtics i de masses de teixit tou en l’anàlisi dinàmica inversa de models biomecànics

Abstract

L’anàlisi dinàmica inversa (ADI) s’utilitza per a calcular les forces i els moments que intervenen en el moviment d’un sistema mecànic quan el moviment d’aquest sistema és conegut. En les últimes dècades, aquest tipus d’anàlisi s’ha aplicat àmpliament en el camp de la biomecànica. L’objectiu és obtenir informació quantitativa sobre la cinemàtica, la dinàmica i el comportament mecànic del sistema musculoesquelètic durant l’execució d’un determinat moviment o activitat física. Per a realitzar l’ADI, cal modelitzar el cos humà com un sistema mecànic format per sòlids rígids enllaçats per parells cinemàtics, i adquirir-ne la cinemàtica per mitjà d’un sistema de captura del moviment. Existeixen diferents fonts d’error que afecten el resultat d’aquesta anàlisi. Una manera senzilla de comprovar-ho consisteix a comparar les forces de reacció amb el terra calculades mitjançant l’ADI amb les mesurades per una placa de força. Aquesta discrepància entre les magnituds observables generades pel sistema biològic real i les calculades mitjançant l’ADI del model biomecànic es coneix com a «problema fonamental de la dinàmica inversa mioesquelètica». Aquest problema apareix per causa d’una sèrie d’inconsistències entre la dinàmica del sistema real i la que s’obté simulant el sistema biomecànic. Hi destaquen tres fonts d’error: el soroll que introdueix el mateix sistema de captura del moviment, el moviment de la pell respecte al sistema esquelètic i l’efecte del moviment de les masses de teixit tou. Es presenta un procediment sistemàtic per a tractar de manera integrada aquestes tres fonts d’error, i l’objectiu és millorar els resultats de l’ADI de sistemes biomecànics processant els senyals cinemàtics adquirits.