KIN_4D. Aplicación del escaneado dinámico de formas humanas al análisis del movimiento del miembro inferior

El presente proyecto pretende explorar el potencial de la tecnología de registro dinámico de formas para el estudio de movimientos humanos, a través de la evolución desde la generación de modelos cinemáticos a partir de un número limitado de marcadores anatómicos a la utilización de mallas con resoluciones de hasta 5000 puntos. Para modelizar matemáticamente la percepción de confort y facilitar a las empresas tecnologías avanzadas aplicables al diseño y evaluación de nuevas soluciones de confort, se profundizará en herramientas estadísticas de manejo de datos y algoritmos de tratamiento y procesamiento de imágenes y vídeo.

Objetivos

La posibilidad de hacer un seguimiento dinámico de las formas humanas, en forma de trayectorias de grandes cantidades de puntos homólogos, distribuidos homogéneamente por toda la superficie de los segmentos, abre nuevas vías de análisis, para:

1. Mejorar la precisión de los métodos de análisis de movimientos humanos, a través de una mayor cantidad de información sobre el movimiento de la superficie de los segmentos corporales.


2. Aumentar la información resultante de los análisis de movimientos, como la contracción y deformación de las masas alrededor del hueso.


3. Mejorar las interfaces de las metodologías de análisis de movimientos, aumentando su flexibilidad para combinarlas con nuevas formas de medida y procesado, incluyendo escaneados de formas en movimiento, y otros módulos de análisis y simulación prevalentes en el ámbito científico e industrial.


KIN 4D AdobeStock 91233874

Estos resultados permitirán, a medio plazo, tener el potencial de generar productos y servicios de valor añadido a partir de la interpretación del movimiento humano. Para ello es necesario el desarrollo de nuevos algoritmos de cálculo, metodologías de análisis y programas informáticos que implican la consecución de los siguientes objetivos específicos:

1. Desarrollo de técnicas de análisis cinemático y dinámico basadas en el escaneado dinámico de las extremidades. Concretamente prevemos centrarnos en la calibración de los centros articulares.


2. Implementación de modelos y formatos estandarizados para intercambio de información en estudios de los movimientos humanos.


3. Desarrollo de módulos que permitan interconectar distintos sistemas de registro biomecánico (vídeo-fotogrametría, plataformas dinamométricas, EMG, scanner 4D, etc.),


4. Desarrollo de un módulo de análisis biomecánico y visualización de resultados de la información registrada.


5. Ejecución de estudios de validación que permitan evaluar el potencial del registro de formas dinámicas para el estudio de movimientos humanos.


6. Difusión y transferencia de los resultados del proyecto para su posterior explotación por parte de las empresas de la Comunidad Valenciana incluidas en los sectores a quien va dirigido el proyecto.


 

Necesidad/demanda empresarial

Durante la actividad del IBV con empresas de diferentes ámbitos, como el textil, de la salud o el deporte, han surgido de forma frecuente necesidades imposibles de cubrir con los sistemas de registro actuales. Por ejemplo, en determinadas aplicaciones el interés no se centra únicamente en el movimiento del segmento corporal, sino en el comportamiento superficial. Un caso sería el diseño de prendas compresivas con fines clínicos o deportivos, donde la interacción con la piel y su efecto sobre el movimiento del sujeto es un factor de gran importancia en funcionamiento del producto.

En otras aplicaciones, los sistemas actuales no tienen las necesarias prestaciones o precisión. Un caso particular es el análisis del efecto de plantillas o calzado terapéutico sobre el movimiento resultante del pie, imposible de medir con precisión con los modelos simplificados que se usan en la actualidad, al utilizar un número de puntos limitado. En rehabilitación y valoración clínica, la carencia de precisión por la definición de ejes articulares a partir de marcadores reflectantes sobre puntos anatómicos influye en la fiabilidad y validez clínica de la información proporcionada.

En el análisis del gesto deportivo, es de gran relevancia la medida las fuerzas de inercia que se producen en los gestos de alta velocidad. Los métodos de análisis actuales carecen de capacidad para estimar los parámetros inerciales más que a través de tablas antropométricas muy básicas, lo que influye en gran medida en la caracterización de los gestos y en la dificultad de generar criterios válidos para el diseño de material y equipamiento deportivo.

A través del presente proyecto, en el futuro se espera disponer de un sistema de análisis de movimientos humanos de mayor precisión y versatilidad, que permite estudiar los movimientos de la piel y que, además, obtendrá la visualización del cuerpo humano en 3D en movimiento, como complemento de la información biomecánica. La combinación de todo ello tendrá, sin duda, un elevado potencial para el diseño y evaluación de productos en ámbitos como el deporte, la indumentaria o el sociosanitario.

Participantes y empresas cooperantes

Sectores:

Sector textil


Sector de productos ortoprotésicos


Sector de artículos deportivos


Coordinador: 

Instituto de Biomecánica (IBV)


Empresas que cooperan en el proyecto:

HOSPITAL UNIVERSITARI LA FE


EMO - ESPECIALIDADES MEDICOS ORTOPEDICAS S.L.


INSTITUT VALENCIÀ DE RECUPERACIÓ ESPORTIVA S.L.

Duración y referencia

Fecha de inicio: 01-01-2018
Fecha de finalización: 31-12-2018
Referencia del proyecto: IMDEEA/2018/67

Solicitada su financiación en 2018 mediante la convocatoria de ayudas del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) dirigida a centros tecnológicos de la Comunitat Valenciana para el ejercicio 2018 que cuenta con el apoyo del IVACE (Generalitat Valenciana) y la cofinanciación en un 50% por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020, con el número de expediente IMDEEA/2018/67 IVACE GV 2018 FEDER CS color