[EN] Shoulder pain is one of the most common conditions, affecting approximately 16% to 25% of the general population over the age of 50. Individualized treatment plans and preventative strategies are required using objective, reliable and accurate tools to detect minimal changes in patients' functional ability. However, the most commonly used tools for the functional assessment of shoulder pain patients have been shown to have limitations. The use of functional questionnaires may lead to subjective scoring and the reliability of goniometers is low. Human movement analysis using photogrammetry provides great accuracy and reliability. Although there is some evidence for the usefulness of this technique in the assessment of shoulder pain, the complexity of the technology and the measurement protocols have been an obstacle to its implantation within the clinical context. The purpose of this study is to develop a methodology for functional assessment of the shoulder joint based on kinematic analysis. The measurement procedures should meet the main requirements of the clinical setting and provide a differential value in comparison with the most commonly used clinical tools. With this aim, a simplified measurement procedure has been defined in order to measure the humeral elevation in the scapular plane executed with two different weights: 250 g and 1 kg. To assess shoulder functionality three types of variables were calculated: (i) descriptive movement variables; (ii) execution rhythm variables and iii) variability variables. A comparison of reliability in the description of humerothoracic motion during elevation in the scapular plane was made using the YX¿Y¿¿ and XZ¿Y¿¿ sequences and the attitude vector. A reproducibility study was performed in order to determine the reliability and agreement of the measurement procedure. The effect of age, gender, dominance and the magnitude of the weight handled in the motion of the healthy group was analyzed. Normal patterns were obtained to be used as a reference to evaluate the performance of subjects with shoulder pain. Finally, the sample of patients was divided into two levels of functionality (based on the DASH score) and, in a second study, the same sample was classified by diagnosis (tendinitis of the rotator cuff and rotator cuff tears). In both cases, we assessed the capacity of the kinematic variables to discriminate between groups, comparing the results with the outcomes of functional questionnaires, goniometry and dynamometry. The XZ¿Y¿¿ sequence presented the best results in the description of the humerothoracic elevation in the scapular plane. The measurement procedures presented high reliability and agreement in all the variables studied. The weight handled was the only factor that affected the motion of the healthy group, as no significant effect of gender, dominance and age was found. The comparison between healthy people and people with shoulder injuries showed differences in all the kinematic variables. Moreover, patients presented higher sensitivity to the increment of the weight handled. A larger effect was observed in the kinematic variables compared with the clinical variables when the pathologic group was divided according to level of functionality and diagnosis. The variability variables and the descriptive movement variables presented the best ability to differentiate between the two levels of functionality. In the analysis of the two diagnosis groups none of the clinical variables showed differences. In contrast, some of the kinematic variables were able to discriminate between the two groups. In particular, the execution rhythm variables presented the best results. The results of this study show promising progress in the development of objective methods of functional assessment of the shoulder with the aim of providing the clinical community with more precise and sensitive measures that enhance the management of rehabilitation treatments. / [ES] El dolor de hombro es una de las patologías que con más frecuencia afecta a la población ya que se estima que entre el 16% y 25% de los mayores de 50 años lo padecen. La eficacia de los planes de prevención y tratamiento depende de la existencia de herramientas objetivas, válidas y reproducibles y que sean capaces de detectar mínimos cambios en el estado funcional del paciente. Sin embargo, los instrumentos utilizados habitualmente presentan ciertas limitaciones. Los cuestionarios tienen la desventaja de la subjetividad en cuanto a la puntuación del paciente. Por otra parte, los goniómetros presentan una baja reproducibilidad. El análisis de movimientos humanos mediante fotogrametría tiene una alta precisión y fiabilidad y, existen evidencias de su utilidad para la valoración del hombro doloroso, pero la complejidad de la técnica y de los protocolos de medida ha sido un obstáculo para su implantación en el ámbito clínico. El objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología de valoración funcional de la articulación del hombro, basada en técnicas de análisis cinemático, que se adapte a los requerimientos fundamentales del ámbito clínico y que aporte un valor diferencial en comparación con las herramientas clínicas habituales. Con este fin se ha definido un procedimiento de medida simplificado, para medir la elevación humeral en el plano de la escápula, ejecutada con dos pesos distintos, de 250 g y 1 kg. Para valorar la funcionalidad del hombro se calcularon tres tipos de variables: (i) las descriptivas del movimiento; (ii) las de ritmo de ejecución del gesto y (iii) las variables de variabilidad. Se ha realizado una comparación de la fiabilidad en la descripción del movimiento usando las secuencias de Euler YX¿Y¿¿ y XZ¿Y¿¿ y el vector orientación. Se ha llevado a cabo un estudio de reproducibilidad del procedimiento de medida. Se ha analizado el efecto de la edad, el sexo, la dominancia y la magnitud de la carga levantada en sujetos sanos. Se ha comparado el movimiento de los pacientes con lesión del hombro, con los valores de referencia de sujetos sanos. Por último, se realizaron dos subgrupos de la muestra de sujetos con patología de hombro: (i) según el nivel de funcionalidad y (ii) según el diagnóstico. En cada caso, se analizó la capacidad de las variables cinemáticas para discriminar entre los subgrupos definidos, contrastando los resultados con las variables obtenidas de la valoración mediante cuestionarios, goniometría y dinamometría. Se seleccionó la secuencia de Euler XZ¿Y¿¿ para representar el movimiento, por presentar los errores más bajos. El procedimiento de medida demostró una elevada reproducibilidad en todas las variables. El análisis en personas sanas, indicó que no existe una influencia del sexo, la dominancia y la edad en el gesto estudiado. Sí se encontró un efecto significativo del peso levantado. La comparación entre personas sanas y con lesión del hombro mostró diferencias en todas las variables cinemáticas. Además, los pacientes mostraron mayor sensibilidad al peso manejado. Al dividir el grupo patológico, se observó un mayor efecto en las variables cinemáticas que en las variables clínicas, tanto del nivel de funcionalidad como del diagnóstico. Las variables de variabilidad y las descriptivas del movimiento fueron las que mejor discriminaron entre ambos niveles de funcionalidad. Al estudiar los dos subgrupos de diagnóstico no se encontró ninguna diferencia en las variables clínicas. Por el contrario, la valoración cinemática sí mostró resultados distintos, siendo las variables del ritmo de ejecución del movimiento las que mostraron mayores diferencias entre los dos grupos. Los resultados de este trabajo resultan prometedores para progresar en el desarrollo de métodos objetivos de valoración funcional del hombro que proporcionen a la comunidad clínica medidas más precisas y sensibles que permitan mejorar la / [CAT] El dolor de muscle és una de les patologies que amb més freqüència afecta la població ja que s'estima que entre el 16% i 25% dels majors de 50 anys el patixen. Este fet fa necessari que s'establisquen plans de prevenció i tractament individualitzats, per a la qual cosa és imprescindible disposar de ferramentes objectives, vàlides i reproduïbles i que siguen capaços de detectar mínims canvis en l'estat funcional del pacient. Els instruments utilitzats habitualment en l¿avaluació funcional del pacient amb dolor de muscle presenten certes limitacions. Els qüestionaris tenen el principal desavantatge de la subjectivitat en la puntuació del pacient. D'altra banda, els goniòmetres permeten una mesura objectiva del rang articular, encara que presenten una baixa reproduïbilitat. L'anàlisi de moviments humans amb fotogrametria té una alta precisió i fiabilitat i, a més, permet estudiar alteracions en el moviment del pacient al llarg de tot el gest i no únicament valorar el resultat final del mateix (i.e. rang articular). Hi ha evidències de la seua utilitat per a la valoració del muscle dolorós, però la complexitat de la tècnica i dels protocols de mesura han sigut un obstacle per a la seua implantació en l'àmbit clínic. L'objectiu del treball és desenvolupar una metodologia de valoració funcional de l'articulació del muscle, basada en tècniques d'anàlisi cinemàtic, que s'adapte als requeriments de l'àmbit clínic i que aporte un valor diferencial en comparació amb les ferramentes clíniques habituals. Amb aquesta finalitat s'ha definit un procediment de mesura de l¿elevació humeral en el plànol de l¿escàpula simplificat, executat amb dos pesos, 250 g i 1 kg. Per valorar-lo es van calcular tres tipus de variables: (i) descriptives del moviment; (ii) de ritme d'execució del gest i (iii) de variabilitat. S'ha realitzat una comparació de la fiabilitat en la descripció del moviment emprant les seqüències d'Euler YX¿Y¿¿ i XZ¿Y¿¿ i el vector orientació. S¿ha portat a terme un estudi de reproduïbilitat. S¿ ha analitzat el efecte dels factors edat, sexe, dominància i càrrega en subjectes sans. S¿han definit uns valors de referència en subjectes sans usats per avaluar el moviment d¿elevació humeral en el plànol escapular en pacients amb lesió de muscle. Per últim, s¿ha classificat la mostra amb patologia de muscle segons: (i) el nivell de funcionalitat i (ii) el diagnòstic, (tendinitis o trencament del maneguet rotador), amb dos categories cadascuna. En ambdues classificacions s¿ analitzà la capacitat de les variables cinemàtiques per discriminar entre categories. Els resultats es contrastaren amb les variables clíniques (qüestionaris, goniometria i dinamometria). Es va seleccionar la seqüència d'Euler XZ¿Y¿¿ per presentar uns errors més baixos. El procediment de mesura demostrà una elevada fiabilitat a totes les variables. L¿anàlisi amb persones sanes indicà que no existeix una influència significativa del sexe, la dominància i l¿edat en el gest però sí del pes. La comparació entre persones sanes i amb lesió de muscle mostrà diferències en totes les variables cinemàtiques. A més, els pacients presentaren una major sensibilitat al pes suportat. Quan es dividí el grup patològic, es va observar un major efecte en les variables cinemàtiques que en les clíniques, en ambdues classificacions (nivell de funcionalitat i diagnòstic). Les variables de variabilitat i descriptives del moviment foren les que millor discriminaren entre els nivells de funcionalitat. En estudiar els dos subgrups de diagnòstic no es va trobar cap diferència en les variables clíniques però sí amb la valoració cinemàtica, sent les variables del ritme d¿execució les més discriminants. Els resultats d¿aquest treball esdevenen prometedors per progressar en el desenvolupament de mètodes objectius de valoració funcional del muscle que proporcionen a la comunitat clínica / Lopez Pascual, J. (2015). Caracterización cinemática de la elevación humeral en el plano escapular. Definición de patrones de normalidad y análisis del gesto patológico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48880 / TESIS

[ES] En esta Tesis Doctoral se plantea un nuevo modelado biomecánico del cuello para su aplicación en los campos de la valoración funcional y la ergonomía. Se ha realizado un estudio cinemático para describir los axoides asociados a los ejes instantáneos de rotación (EIR) del movimiento de la cabeza respecto del tórax, así como las variables cinemáticas (posiciones, velocidades y aceleraciones), que se describen como funciones continuas mediante técnicas de Análisis de Datos Funcionales (FDA). Se han analizado movimientos cíclicos continuos. El movimiento más reproducible es el de flexo-extensión. Para el análisis dinámico, se ha elaborado un modelo articular de dinámica inversa, que permite estimar las fuerzas, momentos a nivel de C7 y potencia desarrollada, a partir de la cinemática del movimiento y de las características inerciales del sistema cuello-cabeza, obtenidas a partir de estudios previos y ajustadas mediante un procedimiento de calibración. El modelo ha sido validado experimentalmente y se ha cuantificado su fiabilidad, que resulta suficiente para aplicaciones clínicas. Se han estudiado una muestra de sujetos sanos (n=45) con la finalidad de obtener una base de normalidad, analizar el efecto de características individuales (edad, sexo y características antropométricas), y una muestra de pacientes con dolor inespecífico de cuello (n=24), para analizar las diferencias asociados a la patología. Este es el primer estudio en el que se obtiene una representación continua del EIR y se realiza una descripción de la cinemática y dinámica usando funciones continuas mediante técnicas estadísticas de FDA. Los resultados muestran que los patrones cinemáticos y dinámicos están influidos por el sexo y por la longitud del cuello. Las mujeres presentan más movilidad que los hombres y una mayor longitud del cuello va asociada a movimientos más lentos. El efecto de la edad no es demasiado acusado en la muestra analizada, con edades inferiores a 50 años en la mayoría de casos. Las diferencias cinemáticas entre personas sanas y con dolor de cuello son muy claras, siendo mayores en las variables de posición y de aceleración que en los rangos, por lo que son éstas variables más adecuadas para definir protocolos de valoración biomecánica clínica. Desde el punto de vista dinámico, hay diferencias muy claras en las fuerzas y en la potencia desarrollada, aunque no tanto en el momento articular. Las diferencias en las variables funcionales son mucho más evidentes que en las correspondientes variables numéricas extraídas de éstas (rangos, valores máximos y mínimos). En definitiva, se demuestra que el registro de movimientos continuo y el uso conjunto de información cinemática y dinámica ofrece una visión más completa de los patrones biomecánicos de movimiento del cuello y puede mejorar los actuales sistemas de valoración funcional. / [CA] En aquesta tesi doctoral es planteja un nou modelatge biomecànic de el coll per la seva aplicació en els camps de la valoració funcional i l'ergonomia. S'ha realitzat un estudi cinemàtic per descriure els axoides associats als eixos instantanis de rotació (EIR) de el moviment del cap respecte de tòrax, així com les variables cinemàtiques (posicions, velocitats i acceleracions), que es descriuen com a funcions contínues mitjançant tècniques d'Anàlisi de Dades Funcionals (FDA). S'han analitzat moviments cíclics continus. El moviment més reproduïble és el de flexo-extensió. Per a l'anàlisi dinàmic, s'ha elaborat un model articular de dinàmica inversa, que permet estimar les forces, moments a nivell de C7 i potència desenvolupada, a partir de la cinemàtica de el moviment i de les característiques inercials de sistema coll-cap, obtingudes a partir d'estudis previs i ajustades mitjançant un procediment de calibratge. El model ha estat validat experimentalment i s'ha quantificat la seva fiabilitat, que resulta suficient per a aplicacions clíniques. S'han estudiat una mostra de subjectes sans (n = 45) amb la finalitat d'obtenir una base de normalitat, analitzar l'efecte de característiques individuals (edat, sexe i característiques antropomètriques), i una mostra de pacients amb dolor inespecífic de coll (n = 24), per analitzar les diferències associats a la patologia. Aquest és el primer estudi en el qual s'obté una representació contínua de l'AIR i es realitza una descripció de la cinemàtica i dinàmica usant funcions contínues mitjançant tècniques estadístiques de FDA. Els resultats mostren que els patrons cinemàtics i dinàmics estan influïts pel sexe i per la longitud de coll. Les dones presenten més mobilitat que els homes i una major longitud de coll va associada a moviments més lents. L'efecte de l'edat no és massa acusat en la mostra analitzada, amb edats inferiors a 50 anys en la majoria de casos. Les diferències cinemàtiques entre persones sanes i amb mal de coll són molt clares, sent majors en les variables de posició i d'acceleració que en els rangs, de manera que són aquestes variables més adequades per definir protocols de valoració biomecànica clínica. Des del punt de vista dinàmic, hi ha diferències molt clares en les forces i en la potència desenvolupada, encara que no tant en el moment articular. Les diferències en les variables funcionals són molt més evidents que en les corresponents variables numèriques extretes d'aquestes (rangs, valors màxims i mínims). En definitiva, es demostra que el registre de moviments continu i l'ús conjunt d'informació cinemàtica i dinàmica ofereix una visió més completa dels patrons biomecànics de moviment de coll i pot millorar els actuals sistemes de valoració funcional. / [EN] In this Doctoral Thesis, a new biomechanical modeling of the neck is proposed for its application in the fields of functional assessment and ergonomics. A kinematic study has been carried out to describe the axoids associated with the instantaneous axes of rotation (EIR) of the movement of the head with respect to the thorax, as well as the kinematic variables (positions, velocities and accelerations), which are described as continuous functions using techniques of Functional Data Analysis (FDA). Continuous cyclical movements have been analyzed. The most reproducible movement is flexion-extension. For the dynamic analysis, a joint model of inverse dynamics has been developed, which allows estimating the forces, moments at the C7 level and developed power, from the kinematics of the movement and the inertial characteristics of the neck-head system, obtained from starting from previous studies and adjusted by means of a calibration procedure. The model has been experimentally validated and its reliability has been quantified, which is sufficient for clinical applications. A sample of healthy subjects (n = 45) were studied in order to obtain a normality base, analyze the effect of individual characteristics (age, sex and anthropometric characteristics), and a sample of patients with nonspecific neck pain (n = 24), to analyze the differences associated with the pathology. This is the first study in which a continuous representation of the EIR is obtained and a description of the kinematics and dynamics is made using continuous functions using FDA statistical techniques. The results show that the kinematic and dynamic patterns are influenced by gender and neck length. Women are more mobile than men and longer neck length is associated with slower movements. The effect of age is not too pronounced in the analyzed sample, with ages less than 50 years in most cases. The kinematic differences between healthy people and those with neck pain are very clear, being greater in the position and acceleration variables than in the ranges, making these variables more suitable for defining clinical biomechanical assessment protocols. From the dynamic point of view, there are very clear differences in the forces and the power developed, although not so much in the articulation moment. The differences in the functional variables are much more evident than in the corresponding numerical variables extracted from them (ranges, maximum and minimum values). In short, it has been shown that continuous movement recording and the joint use of kinematic and dynamic information offers a more complete view of the biomechanical patterns of neck movement and can improve current functional assessment systems. / Este trabajo ha sido desarrollado en el Instituto Universitario de Ingeniería Mecánica y Biomecánica de la Universitat Politècnica de València, y ha sido financiado con el proyecto de investigación Junior PIJ-15-08 de la Escuela Politécnica Nacional de Quito-Ecuador. / Venegas Toro, WR. (2021). Modelado biomecánico del cuello basado en la imagen cinemática de la función articular para su aplicación en tecnologías para la salud y el bienestar del ser humano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174522 / TESIS