La osteosíntesis aplicada a las osteotomías tibiales valguizantes aporta estabilidad primaria y disminuye la pérdida de corrección el primer año postoperatorio. Por otra parte, hace posible la movilización precoz de la rodilla después de la cirugía. No hemos hallado referencias en la literatura de tornillos canulados para la estabilización primaria de la osteotomía tibial valguizante (OTV). OBJETIVO Desarrollamos un estudio expeprimental en rodillas de cadáver. El objetivo es la evaluación y comparación del comportamineto mecánico de la OTV estabilizada mediante dos tornillos canulados en diferentes posiciones respecto a sistemas de elevada rigidez ( lámina-placa de 90º y fijador externo).MATERIAL Y MÉTODOS Realizamos una OTV tipo Coventry en 13 rodillas humanas congeladas. Se emplean tamaños variables de cuña de sustracción para obtener un moderado valgo final alrededor de los 7º en todas las rodillas. El Grupo A ( 4 rodillas ) se sintetiza con 2 tornillos canulados aplicados en la cara laterla de la tibia con dirección medial y caudal; en el Grupo B ( 3 especimenes ), dos tornillos canulados se aplican medialmente con dirección inversa ( látero-craneal ); en el Gupo C ( 3 rodillas ) se coloca una lámina-placa a 90º y 4 agujeros; y en el Grupo D ( 3 casos ) se utiliza un fijador externo tipo Charnley. Estudios radiológicos y densitométricos se realizan en cada especimen antes de la prueba mecánica. El estudio radiológico incluye la medición del ángulo fémoro-tibial, ángulo distal femoral y ángulos tibiales alfa y beta tazados utilizando el eje anatómico. Los ángulos tibiales realizados incluyen las mediciones alfa y beta. La posición de la osteosíntesis y las características de cierre de la osteoetomía también se registran antes y después del test mecánico como las fracturas secundarias al test de compresión.Una máquina de ensayos universal aplica sobre los especímenes una fuerza axial compresiva hasta la fracura ósea ( pruebas destructivas) y se registran las curvas de fuerza-desplazamiento. RESULTADOSSe obtienen excelentes registros mecánicso en los 4 grupos en las mediciones de pico de fuerza y rigidez siempre asociados a un correcto cierre de la osteoetomía. En los grupos con tornillos canulados ( A y B ), el elevado número de cierres correctos se justifica por su ajustabilidad que es superior a los grupos C ( lámina-placa) y D ( fijador externo ). El ángulo tibial alfa es la mejor medición después del test de compresión ya que evalúa los cambios del los ejes diafisarios y articulares mientras que los ángulos fémoro-tibial y ángulo tibial beta tienen una menor sensibilidad para detectarlos y una menor especificidad de grupo. Por otra parte se obtiene un acaracter´sitico patrón de fractura con cada osteosíntesis. Las fracturas por compresión a nivel del foco más importantes aparecen en los grupos de tornillos canulados que presentan extrusión a lo largo de su trayecto sin fracturas adicionales. La lámina-placa muestra pocas fracturas por compresión a nivel de la osteotomía y produce fracturas metafisarias entre la lámina y la osteotomía. Finalmente, se observan fracturas compresivas moderadas en el fijador externo asociadas a un deslizamiento entre los extremos de la osteotomía en el plano de perfil. CONCLUSIONESLos tornillos canulados en OTV ofrecen un comportamiento mecánico similar que otros sistemas de elevada rigidez ( lámina-placa y fijador externo ). Las fracturas asociadas del test mecánico de compresión muestran una mayor transmisión de fuerzas a nivel del foco de osteotomía en los grupos con tornillos canulados. PALABRAS CLAVE Osteotomía tibial valguizante. Tornillos canulados. Biomecánica. / Osteosynthesis in high tibial osteotomy give primary stability and reduces the loss of correction in the first postoperative year. In other hand, it makes possible early knee movilization before surgery.There are no reports about the use of cannulated screws in primary stabilization of high tibial osteotomy (HTO). OBJECTIVE We develops an in vitro study in cadaverous knee specimens. The main objective was the evaluation and comparison of mechanical comportment in HTO when is stabilized with two canulated screws in differents positions in contrast to high rigidity systems ( 90º blade-plate and external fixator ).MATERIAL AND METHODS We performed a Coventry HTO in 13 frozen cadaverous knees. Variable wedge was employed for obtain a moderate final valgus around 7 degrees in all the cases.In Group A, 4 Knees were osteosynthetized with two cannulated screws placed in the lateral aspect of the proximal tibia with medial and caudal direction; in Group B ( 3 specimens ), two medial cannulated screws were placed in reverse direction ( latero-craneal ); in Group C ( 3 knees ) we applied a blade-plate with 90 degrees and four holes; and in Group D ( 3 cases ) Charnley external fixator was used. Radiological and densitometrical evaluation were performed in every specimen after mechanical test. Radiological studies includes a femoro-tibial, distal femoral and proximal angles drawed using the anatomical axis. Tibial angles were performed in alfa and beta measurements. Furthermore, the osteosynthesis position and caractheristics of closure osteotomy were registred after and before mechanical test, also we evaluated the secondary fractures of mechanical testing. An universal test machine applies over specimens a system of axial compresive strengths until bone fracture is obtained ( destructive test ) and then, we registred the curves of force-displacement (N/mm). RESULTSWe have obtained excellent mechanical results in four groups in measurements of peak of load and rigidity always associed with a correct osteotomy closure. In cannulated screws groups (A and B), the high number of correct closures were justified by their superior adjustability in contrast to groups C ( blade-plate ) and D ( external fixator).Alfa tibial proximal angle is the best measurement after compresive test because it evalues changes in diaphiseal and articular axis whereas femoro-tibial angle and beta tibial proximal angle have a minor sensibility for this changes and lacks a specificity of group. On the other hand, we obtained a charactheristic pattern of fracture in every osteosynthesis. Maximal compresive fractures in focus of osteotomy appears in cannulated screw groups which presents an extrusion in their trajectory without addicional fractures. Blade-plate show minimal compresive fractures at level of osteotomy and poduces a metaphiseal fractures between blade and osteotomy. And finally, we seen a moderate compresive fractures in external fixator associated with sliding between the two osteotomy segments in the perfil plane.CONCLUSIONSCannulated screws offers a similar mechanical behavior than high rigidity systems ( blade-plate and external fixator ) in HTO. Associated fractures in compresive test showed a major loads transmision at the level of osteotomy in the groups of cannulated screws. KEY WORDSHigh tibial osteotomy. Cannulated screws. Biomechanics.

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Degeneration and age affect the biomechanics of the intervertebral disc, by reducing its stiffness, flexibility and shock absorption capacities against daily movement and spinal load. The biomechanical characterization of intervertebral discs is achieved by conducting mechanical testing to vertebra-disc-vertebra segments and applying axial, shear, bend and torsion loads, statically or dynamically, with load magnitudes corresponding to the physiological range. However, traditional testing does not give a view of the load and deformation states of the disc components: nucleus pulposus, annulus fibrosus and endplate. Thus, the internal state of stress and strains of the disc can only be predicted by numerical methods, one of which is the finite element method. The objective of this thesis was, to study the biomechanics of degenerated intervertebral discs to load conditions in compression, bending and torsion, by using mechanical testing and a finite element model of disc degeneration, based on magnetic resonance imaging (MRI). Therefore, lumbar discs obtained from cadavers corresponding to spinal levels L2-L3 and L4-L5 with mild to severe degeneration were used. Intervertebral osteochondrosis and spondylosis deformans were identified, being the disc space collapse, the most striking feature. Next, all discs were tested to static and dynamic load conditions, the results gained corresponded to the disc stiffness (in compression, bending and torsion), stress relaxation and dynamic response. Of these, the stiffness response was used to validate the disc model. The testing results suggest that discs with advanced degeneration over discs with mild degeneration are, less rigid in compression, less stiffer under bending and torsion, showed less radial bulge, and reduce their viscoelastic and damping properties. This study shows that degeneration has an impact on the disc biomechanical properties which can jeopardize normal functionality. Development of one finite element model of disc degeneration started by choosing a MRI of a L2-L3 disc. Segmentation of vertebra bone and disc materials followed, and were based on pixel brightness and radiology fundamentals, then a finite element mesh was created to account for the disc irregular shape. The disc materials were modeled as hyperelastic and the bone materials were modeled as orthotropic and isotropic. Adjustment of material properties was based on integrity of the annulus fibrosus, giving a stiffness value matching that of a mild degeneration disc. Then, validation of the model was performed, and included a study of the distributions of stress and strain under loads of compression, bending and torsion. The results from all load simulations show that the disc undergoes large deformations. In contrast, the vertebrae are subjected to higher stress but with negligible deformations. In compression, the model predicted formation of symmetrical disc bulge which agree with the testing behavior. The nucleus pulposus showed to be the principal load carrier with negative principal stresses and strains. In bending and torsion, the annulus fibrosus showed to be the principal load carrier with large symmetrical principal strains and stresses for the former loading and large shearing for the latter. The study showed the importance of soft tissue deformation, mostly noticed in advanced degeneration. In contrast, the higher stresses in the vertebra over those of the intervertebral disc showed the relevance of bone predisposition to fracture. Such kind of studies, should contribute to the understanding of the biomechanics of the intervertebral disc. / La degeneración y edad afectan la biomecánica del disco intervertebral, reduciendo la capacidad de rigidez, flexibilidad y atenuación de impactos, contra el movimiento y carga del raquis. La caracterización biomecánica del disco se realiza con ensayos mecánicos a segmentos de vértebra-disco-vértebra y aplicando cargas axiales, cortantes, flexión y torsión, estáticas ó dinámicas, con magnitudes de carga según el intervalo fisiológico. Sin embargo, las pruebas tradicionales no dan una visión de los estados de carga y deformación de los componentes del disco: núcleo pulposo, anillo fibroso y placa terminal. Por lo tanto, el estado interno de esfuerzos y deformaciones del disco, solo puede ser predicho con métodos numéricos, uno de los cuales es el método de elemento finito. El objetivo de esta tesis fue, estudiar la biomecánica de discos intervertebrales degenerados a las condiciones de carga en compresión, flexión y torsión, mediante el uso de ensayos mecánicos y de un modelo de elementos finitos de la degeneración de disco, basado en imágenes con resonancia magnética (MRI). Por lo tanto, se usaron discos lumbares L2-L3 y L4-L5 obtenidos de cadáveres, con degeneración leve a severa. Se identificó osteocondrosis intervertebral y espondilosis deformante, siendo el colapso del espacio intervertebral el aspecto más relevante. Luego, todos los discos fueron ensayados a condiciones de carga estática y dinámica, y los resultados correspondieron a la rigidez del disco (a compresión, flexión y torsión), a la relajación de tensiones y a la respuesta dinámica. De éstos, la rigidez fue usada para validar el modelo de disco. Los resultados de los ensayos sugieren que los discos con degeneración avanzada sobre aquellos con degeneración leve son, menos rigidos a compresión, menos rigidos a flexión y torsión, presentan menor protuberancia radial, y reducen sus propiedades viscoelásticas y de amortiguamiento. El estudio muestra que la degeneración impacta las propiedades biomecánicas del disco, poniendo en riesgo la funcionalidad normal. El desarollo de un modelo de elementos finitos de la degeneración de disco inició eligiendo una secuencia de resonancia magnética de un disco L2-L3. La segmentación de los materiales del disco y de las vértebras se realizó basado en intensidad de brillo del pixel y en fundamentos de radiología, y se creó una malla de elementos finitos correspondiente a la forma irregular del disco. Los materiales del disco se modelaron como hiperelásticos y los tejidos óseos se modelaron como materiales ortotrópicos e isotrópicos. El ajuste de propiedades de los materiales fue basado en la integridad del anillo fibroso, y dio una rigidez correspondiente a la de un disco con degeneración leve. Luego, se realizó la validación del modelo, e incluyó un estudio de las distribuciones de esfuerzo y deformación a las condiciones de carga en compresión, flexión y torsión. Los resultados de todas las simulaciones de carga mostraron que el disco es sometido a grandes deformaciones. En contraste, las vértebras fueron sometidas a mayores esfuerzos pero con deformaciones insignificantes. En compresión, el modelo predijo la formación de una protuberancia radial simétrica, en concordancia con la experimentación. El núcleo pulposo mostró ser el portador principal de carga, con tensiones y deformaciones principales negativas. En flexión y torsión, el anillo fibroso mostró ser el portador principal de carga, con grandes deformaciones y tensiones principales simétricas para la primera carga, y con grandes tensiones cortantes para la segunda carga. El estudio mostró la importancia de las deformaciones de los tejidos blandos, principalmente notados en la degeneración avanzada. Por el contrario, las tensiones mayores en los cuerpos vertebrales sobre aquellas del disco intervertebral mostraron la relevancia de la predisposición a las fracturas óseas. Este tipo de estudio debe contribuir a la comprensión de la biomecánica del disco intervertebral.

Hoy en día los análisis de modos de vida en Bioarqueología, se realizan principalmente a partir de variables y enfoques, donde el principal elemento de análisis, en la mayoría de los casos, es el tejido óseo, ya que este tejido en su proceso de adecuación, responde a diversos estímulos externos, generando de esta forma los denominados Marcadores de Estrés Musculoesqueléticos (MEM). Sin embargo observamos una falta de estudios orientados a la etiología de estos marcadores en puntos específicos, la cual es indispensable para la interpretación bioarqueológica. En los últimos años, se ha generado la necesidad de cuantificar cualquier movimiento, de manera que se pueda medir objetivamente. Hoy en día, gracias al desarrollo de la electrónica e informática, se han ido desarrollando nuevas técnicas como abordar los estudios biomecánicos, una de ellas es la fotogrametría 3D. Este proyecto tiene como finalidad aportar evidencia biomecánica que permita conocer la etiología de ciertos MEM, para lo cual hemos analizado en forma cinemática el gesto técnico de lanzamiento con estólica, utilizando la aplicación bioinformática: Ariel Performance Análysis System (APAS 2000 3D). Los resultados muestran la gran velocidad y coordinación motriz con que se desarrolla el gesto, como así también el origen de éste y las principales fuerzas musculares implícitas, que nos hace inferir aquellos lugares óseos mayormente expuestos a solicitaciones durante la ejecución de dicho gesto y por tanto concluimos que frases como “Codo de Atlatl” que algunos autores sugieren como lesión más conspicua de este gesto técnico debería ser revisado.

Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de título consiste en el diseño y construcción de una pierna exoesquelética para la asistencia de la marcha. La motivación del trabajo de título es el desarrollo de una pierna exoesquelética a un bajo costo, que pueda ser extendido y mejorado en un futuro, por ejemplo, con fines médicos. Además el desarrollo de un proyecto multidisciplinario que incluye diferentes áreas de ingeniería y ciencias. El trabajo de título se inició con en el estudio de exoesqueletos actuales y el estudio biomecánico de la marcha humana. Se realizaron diversos códigos en Matlab para el análisis cinemático y dinámico de un modelo simplificado de la pierna humana, donde se obtuvo los valores de los ángulos de la articulación de la cadera y rodilla, también se obtuvo las fuerzas y torques necesarios para el movimiento, en base a esto se seleccionaron los actuadores, los cuales son actuadores lineales eléctricos. Posteriormente se realizó el diseño CAD de los componentes del exoesqueleto. Los componentes fueron validados mediante una simulación de elementos finitos con el software Solidworks. Posteriormente se realizaron los planos y la compra de materiales con recursos obtenidos por el departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile. La manufactura de la pierna exoesqulética se realizó en el taller mecánico del Departamento de Ingeniería Mecánica. Posteriormente se realizó el desarrollo de la electrónica y la implementación del sistema de control del exoesqueleto, utilizando como microcontrolador una placa Arduino. Se realizaron dos códigos en Arduino, uno correspondiente al a cinemática directa, donde el operador del exoesqueleto selecciona los ángulos objetivos de la articulación de la cadera y rodilla y el exoesqueleto mueve la pierna a esa configuración, y un segundo código correspondiente al ciclo de la marcha, donde el operador puede seleccionar el movimiento correspondiente a una marcha de 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2 km/h. Posteriormente se realizaron las pruebas pertinentes al exoesqueleto. Se obtuvo los valores de los ángulos de las articulaciones de la cadera y rodilla en una marcha humana normal a bajas velocidades, los valores de la dinámica inversa del movimiento, el modelo CAD de la pierna exoesquelética, los planos de los componentes, el diseño del sistema electrónico y dos programas en Arduino que realizan el movimiento de la pierna. El exoesqueleto tuvo un costo aproximado de $340.000 y se desarrolló con la finalidad de ser replicable, ya que todos los programas utilizados son gratuitos o tienen su versión gratuita. Se concluye que es factible realizar exoesqueletos de rehabilitación y asistencia en Chile. Al ser un proyecto multidisciplinario se propone que se incluyan otros profesionales como ingenieros eléctricos y diseñadores industriales para la continuación del proyecto.

En este proyecto de tesis se ha definido un conjunto de soluciones tecnológicas intensivas en conocimiento, basadas en valoración funcional biomecánica, dirigidas a dotar de criterios, rigor y objetividad a los procesos de valoración propios de la medicina laboral, la rehabilitación de trabajadores lesionados y la gestión de los recursos sociosanitarios ligados a la incapacidad temporal y permanente de origen musculo-esquelético. Para ello, se ha generado un cuerpo de conocimiento base asociado a la caracterización funcional biomecánica de los trastornos del aparato locomotor más prevalentes en la población laboral española, así como un modelo de transferencia completo, dotado de las estructuras organizativas y los medios técnicos y humanos necesarios para garantizar su incorporación y utilización por parte de las entidades y profesionales del ámbito de la medicina laboral. Adicionalmente, se han propuesto los instrumentos y mecanismos específicos para garantizar la sostenibilidad, la explotación y la eficiencia de las soluciones propuestas en el seno de las mutuas de accidentes de trabajo y enfermedades profesionales de la Seguridad Social, así como de las empresas privadas de valoración y peritación médica del daño corporal. Finalmente se ha realizado un análisis detallado de la implantación alcanzada de las soluciones tecnológicas propuestas a nivel nacional, así como del grado de utilización práctica logrado por los profesionales usuarios, lo que corrobora su utilidad en un entorno real de trabajo. / Garrido Jaen, JD. (2012). La valoración funcional. Aplicaciones en el ámbito de la discapacidad y el daño corporal. Modelo de transferencia tecnológica de laboratorios de valoración de la discapacidad y del daño corporal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16466 / Palancia

La técnica de cirugía refractiva láser a través de la extracción de un lentículo por una microincisión SMILE (Small Incision Lenticule Extraction), representa una técnica novedosa para la corrección de la miopía y un cambio de paradigma en torno a los procedimientos anteriores de cirugía refractiva láser. En esta Tesis doctoral por compendio de publicaciones se evalúan los resultados de eficacia, seguridad y predictibilidad para las primeras intervenciones de un cirujano experimentado en cirugía refractiva sin experiencia previa en SMILE. Estos resultados clínicos podrían estar condicionados por las características biomecánicas de la córnea intervenida. En esta Tesis doctoral se estudian las variables de confusión en pacientes operados de SMILE y se proponen soluciones para el diseño de estudios con el fin de minimizar el efecto de éstas y así poder detectar cuando los cambios en los parámetros de biomecánica se deben a una modificación de la rigidez corneal y no a un cambio en las variables de confusión. Finalmente, se analizan los parámetros más actuales de la tonometría dinámica de Scheimpflug y se propone una nueva variable conocida como densitometría dinámica por su posible aportación de información sobre la biomecánica e hidratación corneal.

La técnica de cirugía refractiva láser a través de la extracción de un lentículo por una microincisión SMILE (Small Incision Lenticule Extraction), representa una técnica novedosa para la corrección de la miopía y un cambio de paradigma en torno a los procedimientos anteriores de cirugía refractiva láser. En esta Tesis doctoral por compendio de publicaciones se evalúan los resultados de eficacia, seguridad y predictibilidad para las primeras intervenciones de un cirujano experimentado en cirugía refractiva sin experiencia previa en SMILE. Estos resultados clínicos podrían estar condicionados por las características biomecánicas de la córnea intervenida. En esta Tesis doctoral se estudian las variables de confusión en pacientes operados de SMILE y se proponen soluciones para el diseño de estudios con el fin de minimizar el efecto de éstas y así poder detectar cuando los cambios en los parámetros de biomecánica se deben a una modificación de la rigidez corneal y no a un cambio en las variables de confusión. Finalmente, se analizan los parámetros más actuales de la tonometría dinámica de Scheimpflug y se propone una nueva variable conocida como densitometría dinámica por su posible aportación de información sobre la biomecánica e hidratación corneal.

Cada vez son más las personas que deciden iniciarse en la práctica de la carrera de fondo debido a los numerosos beneficios para la salud que supone la práctica de este deporte. No obstante, este aumento de aficionados también está suponiendo un incremento en la incidencia de lesiones, asociadas a sobreesfuerzos, errores de entrenamiento o a la elección de material deportivo inadecuado. Por este motivo, el mercado de calzado deportivo está explorando nuevos conceptos de calzado inteligente, en el que se incorporan dispositivos capaces de monitorizar variables biomecánicas o fisiológicas capaces de identificar situaciones de riesgo, que cubren aspectos como la fatiga, patrones de movimiento de riesgo, impactos, etc. Sin embargo, la simple monitorización de variables biomecánicas no asegura la eficacia de tales sistemas, si la tecnología no va acompañada de criterios objetivos y contrastados que permitan relacionar tales variables con el rendimiento o la prevención de lesiones. Uno de los aspectos más importantes en el rendimiento deportivo es la cuantificación del nivel de fatiga del atleta. En este sentido, mediante el uso de un calzado deportivo inteligente el deportista puede recibir información acerca de su estado, siendo posible ajustar el plan de entrenamiento. En este contexto, el objetivo principal de tesis fue la generación de criterios biomecánicos para la detección, en tiempo real, del estado de fatiga en corredores de fondo y desarrollar un sistema portable capaz de monitorizar el estado de fatiga, mediante el análisis de señales biomecánicas obtenidas por medio de un sensor inercial (IMUs) integrado en la media suela del calzado deportivo. Con este fin se ha puesto a punto y validado un sistema de medida basado en sensores inerciales integrados en el calzado. Los resultados obtenidos en la validación del sistema han mostrado su idoneidad para la medición de la orientación del pie durante la carrera. Adicionalmente, se ha realizado un estudio exploratorio con el fin de analizar las relaciones entre la cinemática del miembro inferior y la orientación del pie. Obteniéndose un modelo capaz de estimar las curvas de tobillo, rodilla y cadera a partir de la orientación del pie. Una vez validado el sistema, se ha caracterizado los patrones de movimiento durante la carrera mediante el calzado instrumentado y técnicas de análisis de datos funcionales en una muestra de 38 corredores. Finalmente, los resultados obtenidos indican que mediante la metodología empleada es posible detectar, predecir y monitorizar el estado de fatiga del corredor a partir, de las medidas obtenidas mediante IMUs sin alterar las propiedades del calzado ni interferir en la práctica del deporte. / Cada vegada són més les persones que decideixen iniciar-se en la pràctica de la carrera de fons a causa dels nombrosos beneficis per a la salut que suposa la pràctica d'aquest esport. No obstant això, aquest augment d'aficionats també està suposant un increment en la incidència de lesions, associades a sobreesforços, errors d'entrenament o a l'elecció de material esportiu inadequat. Per aquest motiu, el mercat de calçat esportiu està explorant nous conceptes de calçat intel·ligent, en què s'incorporen dispositius capaços de monitoritzar variables biomecàniques o fisiològiques capaços d'identificar situacions de risc, que cobreixen aspectes com la fatiga, patrons de moviment de risc, impactes, etc. No obstant això, la simple monitorització de variables biomecàniques no assegura l'eficàcia d'aquests sistemes, si la tecnologia no va acompanyada de criteris objectius i contrastats que permetin relacionar aquestes variables amb el rendiment o la prevenció de lesions. Un dels aspectes més importants en el rendiment esportiu és la quantificació del nivell de fatiga de l'atleta. En aquest sentit, mitjançant l'ús d'un calçat esportiu intel·ligent l'esportista pot rebre informació sobre el seu estat, sent possible ajustar el pla d'entrenament. En aquest context, l'objectiu principal de tesi va ser la generació de criteris biomecànics per a la detecció, en temps real, de l'estat de fatiga en corredors de fons i desenvolupar un sistema portable capaç de monitoritzar l'estat de fatiga, mitjançant l'anàlisi de senyals biomecàniques obtingudes per mitjà d'un sensor inercial (IMUs) integrat a la mitja sola del calçat esportiu. Amb aquesta finalitat s'ha posat a punt i validat un sistema de mesura basat en sensors inercials integrats en el calçat. Els resultats obtinguts en la validació del sistema han mostrat la seva idoneïtat per al mesurament de l'orientació del peu durant la carrera. Addicionalment, s'ha realitzat un estudi exploratori per tal d'analitzar les relacions entre la cinemàtica del membre inferior i l'orientació del peu. Obtenint-se un model capaç d'estimar les corbes de turmell, genoll i maluc a partir de l'orientació del peu. Un cop validat el sistema, s'ha caracteritzat els patrons de moviment durant l'carrera mitjançant el calçat instrumentat i tècniques d'anàlisi de dades funcionals en una mostra de 38 corredors. Finalment, els resultats obtinguts indiquen que mitjançant la metodologia emprada és possible detectar, predir i monitoritzar l'estat de fatiga del corredor a partir, de les mesures obtingudes mitjançant Imus sense alterar les propietats del calçat ni interferir en la pràctica de l'esport. / More and more people decide to start to practice long distance race because of the health benefits that this sport provides. However, the increase of runners is also increasing the incidence of injuries associated with overexertion, training errors or the choice of inappropriate sports equipment. For this reason, the sports footwear market is exploring new concepts of smart footwear that incorporates devices capable of monitoring biomechanical or physiological variables. These variables can help to identify risk of injuries related to fatigue, movement patterns or impacts among others. However, the simple monitoring of biomechanical variables does not ensure the effectiveness of such systems. Technology needs objective and contrasted criteria that allow relating such variables with the performance or prevention of injuries. One of the most important aspects in sports performance is the quantification of the level of fatigue of the athlete. Smart footwear can provide real-time information of the level of fatigue of the athlete, which can be used to adjust the training plan. In this context, the main objectives of this thesis were the generation of biomechanical criteria for the real-time detection of the level of fatigue in long-distance runners and the development of a portable system capable of monitoring the fatigue state, by analyzing biomechanical signals obtained by means of an inertial sensor (IMUs) integrated into the midsole of sports shoes. To this end, a non-invasive measurement system based on IMUs integrated in footwear was developed and validated. The results show the suitability of this instrumented footwear for measuring foot motion during running. Additionally, an exploratory study was conducted to analyze the relationships between lower limb kinematics and the foot motion during running. We obtained a model capable of estimating the ankle, knee and hip curves from the foot motion. Moreover, motion patterns during running were characterized by instrumented footwear and functional data analysis techniques in a sample of 38 runners. Finally, the results obtained show that the methodology proposed makes it possible to detect, predict and monitor the level of fatigue of the runner from IMUs measurements, which can be integrated into a running footwear without altering the properties of the footwear nor interfering in the sports practice. / Programa Marco de la Unión Europea por la financiación del proyecto europeo Runsafer (FP7-SME-2011-1) / Medina Ripoll, EJ. (2018). Estudio del estado de fatiga en corredores de fondo a partir de patrones biomecánicos. Monitorización mediante sistemas integrados en el calzado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113078 / TESIS

La presente tesis doctoral estudió el análisis del rendimiento del segmento de carrera a pie en triatlón mediante la potencia y la técnica. Para realizar estos objetivos se plantearon 3 estudios. El objetivo del estudio 1 fue seleccionar la metodología más adecuada para la determinación del rFTPw. Como principal hallazgo de este trabajo se destaca el test 3-minutos – 9-minutos como la mejor opción sin tener en cuenta la distancia o duración de la competición, debido a que el rFTPw varía en función de la duración de cada test. Concluyendo que la velocidad seguiría siendo la principal variable para controlar la carga externa en carrera en triatletas populares. El estudio 2 tuvo como objetivo específico determinar si la potencia en las disciplinas de ciclismo y carrera podía compararse entre sí. El segundo objetivo de este estudio fue comparar los porcentajes de potencia de la MAP a los que se determinaban los umbrales ventilatorios en cada disciplina. Se calificó como correcta la comparación de los datos de potencia entre ambas disciplinas porque se encontraron correlaciones significativas entre los valores de potencia en ciclismo y en carrera. Además, los coeficientes de variación y coeficientes de correlación intraclase apoyaron estos resultados. Sin embargo, en carrera no sería correcto utilizar zonas de entrenamiento estándar como en ciclismo porque los umbrales ventilatorios son determinados a un porcentaje diferente de la MAP en cada disciplina. Encontrando que, en comparación con la potencia en ciclismo, la potencia en carrera es sobreestimada en el VT1, similar en el VT2, e infraestimada en la MAP. Estas conclusiones se pueden aplicar a triatletas de nivel élite internacional con un nivel similar en los segmentos de ciclismo y carrera. Por último, en el estudio 3 se centró la atención en analizar si los parámetros fisiológicos, antropométricos y biomecánicos son modificados en el segmento de carrera a pie en triatletas durante una temporada nivel élite internacional. La mejora del rendimiento en la intensidad fisiológica específica del triatlón de corta distancia, el VT2, no sólo se explica por las mejoras de los parámetros fisiológicos como VO2 y % VO2max. También debido a los parámetros espaciotemporales que fueron modificados como SL normalizada. Sin embargo, parece difícil cambiar otros factores como el stiffness, la oscilación vertical y la cadencia en triatletas de élite, mientras que se siguen encontrando resultados contradictorios para el tiempo de contacto. Además, el “duty factor” es una variable para tener en cuenta en VT1 y VT2, pero no en la máxima intensidad fisiológica, esto podría ser porque desde un cierto nivel de estrés, la frecuencia de zancada aumenta notablemente y la amplitud se aplana. Esta tesis presenta 3 conclusiones: - El Umbral Funcional de Potencia en carrera (rFTPw) varía en función de la duración de cada test. El test 3-minutos – 9-minutos podría ser la mejor opción sin tener en cuenta la distancia o duración de la competición. Por lo tanto, la velocidad seguiría siendo la principal variable para controlar la carga externa en carrera en triatletas populares. - En triatletas élite internacional los valores de potencia mecánica en ciclismo y en carrera pueden ser comparados entre ambas disciplinas, aunque sean medidos por galgas extensiométricas y estimados mediante acelerometría respectivamente. Sin embargo, en carrera no sería correcto utilizar zonas de entrenamiento estándar por potencia como en ciclismo, porque los umbrales ventilatorios son determinados a un porcentaje diferente de la intensidad de la MAP en cada disciplina. - La mejora del rendimiento en la intensidad fisiológica específica del triatlón de corta distancia, el VT2, no sólo puede explicarse por las características fisiológicas como VO2 y % VO2max. También debido a los cambios antropométricos y de los parámetros espaciotemporales que fueron modificados como SL normalizada.