Modelamiento de la marcha humana con prótesis de miembro inferior mediante herramientas de simulación dinámica (“una aplicación en opensim”)

Abstract

Se presenta el proceso que se siguió para simular la marcha de un paciente con amputación transfemoral mediante la captura de movimiento en un laboratorio de marcha y su correspondiente simulación con el software OpenSim de la Universidad de Stanford, con el cual se pudo simular la cinemática inversa, fuerzas de reacción tridimensional y activaciones musculares del mismo en contraste con los datos capturados de un paciente con marcha normal, para así identificar las contribuciones de la prótesis al caminar, incluidas las subtareas de soporte del cuerpo, propulsión, el inicio de la fase de balanceo y el equilibrio medio-lateral. También se muestra un análisis sobre las premisas y consideraciones biomecánicas desde una perspectiva multidisciplinar necesarias para el correcto desarrollo de la simulación de marcha con prótesis y su comparación con los patrones de marcha normal humana. Se muestra primero los aspectos fundamentales desde el punto de vista de la fisiología de una amputación de miembro inferior y la biomecánica de la marcha normal humana. Luego se realiza el despliegue de algunos modelos matemáticos y herramientas populares conocidas para el estudio de la simulación de marcha humana para así establecer el sistema de especificaciones y variables suficientes para entender el entorno de simulación de la misma. Seguido a esto se presenta las herramientas de simulación del software OpenSim y se explica a groso modo como este trabaja y que tipo de resultados puede este entregar. Por último se presentan los resultados cinéticos, cinemáticos y de activación muscular de la simulación, la comparación entre los resultados obtenidos de marcha normal y marcha con prótesis y la discusión y conclusión del análisis de los mismos. Ya que la mayoría de prótesis transfemorales están diseñadas para mejorar la marcha del amputado. Se muestra como la misma influye en la musculatura y función de la marcha, la identificación de estas relaciones da fundamento cuantitativo para la prescripción de prótesis de pierna que puede conducir a una mejora en la marcha de los pacientes con amputación. El propósito de este estudio es identificar la influencia de la prótesis en la musculatura y la función de la marcha del paciente amputado comparándola con los patrones de la marcha humana normal todo esto mediante la utilización del Software de simulación dinámica OpenSim.