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ELECCIÓN, IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DEL 
MOVIMIENTO DE ABDUCCIÓN Y ADUCCIÓN DE LA ARTICULACIÓN ESCAPULO HUMERAL 
 
Por 
 
Nicolás Barrera Bateman 
 
 
 
Profesor Asesor 
Juan Carlos Briceño 
 
Profesor Co Asesor 
Daniel Suarez Venegas 
 
Tesis presentada a la Universidad de Los Andes 
en cumplimiento del requerimiento 
de tesis para el título de 
Ingeniero Mecánico 
 
 
Universidad de Los Andes, Bogotá, Colombia, 2013 
©Nicolás Barrera Bateman 2013 
 
2 
 
DECLARACIÓN DEL AUTOR 
 
Por medio de la presente declaro que soy el único autor de esta tesis. Esta es una copia fiel de 
la tesis, incluyendo cualquier revisión final aceptada por mis Asesores. 
 
Entiendo que mi tesis puede digitalizarse para estar disponible para el público. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
ABSTRACT 
 
El análisis de miembros superiores es un tema de investigación que en la actualidad aún se 
encuentra en desarrollo. La complejidad del tema radica en que el hombro constituye un 
complejo de múltiples articulaciones: Escapulohumeral, Acriomioclavicular, Esternoclavicular, 
Escapulotorácica y Subacromial. Es debido a esto que el hombro constituye el complejo 
articular con más grados de libertad del cuerpo humano. El movimiento del brazo está dado 
principalmente por las articulaciones Escapulohumeral y Escapulotorácica, por lo que poder 
medir el comportamiento de los cuerpos que constituyen estas articulaciones se hace 
importante para comprender el correcto movimiento del brazo. 
El estudio presentado en esta tesis está enfocado en la articulación escapulo humeral en el 
movimiento de abducción y aducción del húmero. Específicamente se estudiará el aporte del 
movimiento de la articulación, correspondiente al ángulo de inclinación humero escapular. La 
estimación de las orientaciones de los huesos de la articulación es un requerimiento para el 
desarrollo de modelos biomecánicos los cuales pueden ser usados como indicadores de 
anomalías y disconfort en pacientes. 
Las orientaciones de la escápula son difíciles de medir por la ubicación subcutánea de éste 
hueso. En esta tesis se evaluarán dos métodos invivo para para predecir estas orientaciones en 
función del movimiento de abducción y aducción del húmero: Método del palpador (Bull, 2011) 
de escápula y modelo biomecánico desarrollado en la Universidad de Stanford (Holzbaur, 
Murray, & Delp, 2005), ( Ajay, Sherman, Reinbolt, & Delp, 2011). Se midieron ocho personas sanas 
en el rango de 18 a 25 años, a los cuales se les realizaron pruebas estáticas en el rango de 0° a 
175° de elevación del ángulo axial humeral sin rotación axial (movimiento de abducción y 
aducción). 
En los dos métodos se utilizó el sistema de adquisición de datos “phaseEspace Image 
Caputure”. Para el método del palpador se utilizaron 3 marcadores activos ubicados sobre el 
palpador para medir la posición de los puntos anatómicos: raíz de la espina escapular, ángulo 
inferior y ángulo acromial. A partir de la información cinemática se calcularon las orientaciones 
escapulares usando métodos de algebra lineal. 
Para el modelo biomecánico se usaron 6 marcadores activos ubicados en cinco puntos 
anatómicos del brazo. A partir de la información cinemática se obtuvieron las posiciones 
anatómicas de los 3 puntos escapulares directamente del programa, y con esta información se 
calcularon las orientaciones con el mismo método del palpador. Se compararon los resultados 
obtenidos con información reportada de estudios similares en la literatura. 
Con el método del modelo biomecánico se obtuvieron modelos lineales para las 3 
orientaciones escapulares en función del ángulo de elevación humero torácico y predicciones 
de orientaciones en posición de descanso muy similares a los reportados en la literatura en todo 
el rango del movimiento. 
4 
 
Con el método del palpador, se obtuvieron resultados con bastante error después de los 40° de 
inclinación del húmero respecto al tórax. Las inconsistencias obtenidas por el método del 
palpador aumentaron significativamente con mayores grados de inclinación, sin embargo las 
orientaciones en posición de descanso obtenidas si fueron similares a las reportadas en estudios 
similares. 
 Para detectar las inconsistencias obtenidas usando el método del palpador, se planteó una 
hipótesis la cual sugería que los errores obtenidos se debían en su mayoría a errores asociados a 
la palpación física de la escápula. Por eso se realizó una toma adicional de datos en donde se 
midió 5 veces al mismo participante con el objetivo de identificar el error asociado a la precisión 
de cada modelo. En este caso la palpación física la llevo a cabo un estudiante de medicina a 
diferencia de las primeras, en dónde la palpación la realicé yo mismo. Los resultados 
permitieron identificar el error de precisión asociado a cada modelo y adicionalmente 
permitieron corroborar la hipótesis que planteaba que los errores del método del palpador se 
debían en su mayoría a error de la toma de datos en sí. 
La información obtenida a partir del modelo biomecánico predijo satisfactoriamente las 
orientaciones escapulares de descanso y en todo el rango de movimiento, sin embargo 
presenta leves diferencias entre los resultados de los diferentes individuos medidos. 
En cuanto a la protracción y retracción escapular, el modelo biomecánico reporta 32° +/- 3° en 
la posición de descanso en comparación con valores reportados en entre 30° y 35°, y reporta 
un rango de 10° de protracción escapular cuando el húmero se eleva desde 0° a 180°, igual al 
reportado en la literatura. 
En la rotación lateral y medial escapular el modelo reporta 0° +/- 2° en la posición de descanso 
en comparación con valores entre -5° y 0° y reporta un rango de rotación medial de 45° +/- 3° 
cuando el húmero se eleva desde 0° a 180°, en comparación con rangos reportados entre 35° 
y 40°. 
Y en la inclinación posterior y anterior escapular el modelo reporta -8° +/- 3° en la posición de 
descanso en comparación con valores reportados de -10° y reporta un rango de movimiento 
de 57° +/- 2°, cuando el húmero se eleva desde 0° a 180°, en comparación con rangos 
reportados entre 45° y 55°. 
Esta información puede ser incorporada en los modelos actuales para mejorar sus predicciones. 
 
 
 
 
5 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Quiero agradecer a mis asesores por su ayuda en el desarrollo del proyecto ya que con su 
experiencia profesional me guiaron durante todo el proceso. 
Quiero agradecer también a las personas voluntarias por su ayuda y durante las pruebas 
realizadas. 
Y ante todo quiero agradecer a mi padre y abuelo ya que con su ayuda y paciencia 
incondicional me aportaron significativamente en el desarrollo del proyecto y durante toda mi 
carrera. 
A mis padres y hermana por ser una fuente constante de apoyo, y por su sacrificio día a día. Sin 
ustedes, esto no hubiera sido posible. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
TABLA DE CONTENIDO 
 
DECLARACIÓN DEL AUTOR ..................................................................................................................................... 2 
ABSTRACT ..................................................................................................................................................................... 3 
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................................................... 5 
LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................................................................... 10 
LISTA DE TABLAS ........................................................................................................................................................ 12 
LISTA DE GRÁFICAS ..................................................................................................................................................13 
1.1. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................................ 14 
1.2. RITMO ESCAPULOHUMERAL .................................................................................................................. 14 
1.3. APLICACIONES DEL RITMO ESCAPULOHUMERAL ............................................................................ 15 
1.4. MEDICIÓN DEL RITMO ESCAPULOHUMERAL ..................................................................................... 15 
1.5. OBJETIVOS .................................................................................................................................................. 15 
1.6. HIPÓTESIS .................................................................................................................................................... 16 
2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................................ 17 
2.1. ANATOMÍA DEL HOMBRO ...................................................................................................................... 17 
2.1.1. HUESOS ................................................................................................................................................ 17 
2.1.1.1. Clavícula .................................................................................................................................... 18 
2.1.1.2. Escápula ..................................................................................................................................... 18 
2.1.1.3. Húmero ....................................................................................................................................... 19 
2.1.2. ARTICULACIONES ............................................................................................................................. 20 
2.1.3. MOVIMIENTO DEL HOMBRO .......................................................................................................... 20 
2.1.3.1. Flexión y extensión ................................................................................................................... 20 
2.1.3.2. Abducción y Aducción ......................................................................................................... 21 
2.1.3.3. Rotación Externa e Interna ................................................................................................... 21 
2.1.3.4. Ángulo Húmero Torácico ...................................................................................................... 22 
2.2. ARTICULACIÓN ESCAPULOHUMERAL ................................................................................................. 22 
2.2.1. HUESOS ................................................................................................................................................ 23 
2.2.2. EJES LOCALES .................................................................................................................................... 23 
2.2.3. MOVIMIENTO DE LA ARTICULACIÓN ........................................................................................... 24 
2.2.3.1. Protracción y Retracción ....................................................................................................... 24 
7 
 
2.2.3.2. Rotación Medial y Lateral ..................................................................................................... 25 
2.2.3.3. Inclinación Posterior y Anterior ............................................................................................. 26 
2.3. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA CINEMÁTICA ESCÁPULAR .......................................................... 26 
2.3.1. MÉTODOS INVIVO Y CADAVÉRICOS ........................................................................................... 26 
2.3.2. MÉTODOS INVASIVOS ..................................................................................................................... 26 
2.3.3. MÉTODOS NO INVASIVOS .............................................................................................................. 27 
2.4. LITERATURA DEL MOVIMIENTO ESCAPULOHUMERAL ...................................................................... 27 
2.4.1. MODELOS MATEMÁTICOS .............................................................................................................. 27 
2.4.2. CINEMÁTICA ESCAPULAR .............................................................................................................. 28 
2.4.2.1. Protracción/Retracción ......................................................................................................... 28 
2.4.2.1.1. Rango de Movimiento ....................................................................................................... 28 
2.4.2.1.2. Posición de Descanso ........................................................................................................ 28 
2.4.2.2. Rotación Lateral/Medial ........................................................................................................ 29 
2.4.2.2.1. Rango de Movimiento ....................................................................................................... 29 
2.4.2.2.2. Posición de descanso ........................................................................................................ 29 
2.4.2.3. Inclinación Posterior/anterior ................................................................................................ 29 
2.4.2.3.1. Rango de Movimiento ....................................................................................................... 29 
2.4.2.3.2. Posición de descanso ........................................................................................................ 30 
3. MÉTODOS ........................................................................................................................................................... 31 
3.1. PARTICIPANTES .......................................................................................................................................... 31 
3.2. INSTRUMENTACIÓN .................................................................................................................................. 31 
3.2.1. EQUIPO DE ADQUISISCIÓN DE DATOS PHASESPACE .............................................................. 31 
3.2.2. PALPADOR ESCAPULAR .................................................................................................................. 32 
3.2.2.1. CRITERIOS DE DISEÑO .............................................................................................................. 32 
3.2.2.2. RENDERS DEL MECANISMO.................................................................................................... 33 
3.2.2.3. PROCESO DE MANUFACTURA .............................................................................................. 34 
3.2.3. MECANISMO DE POSTURAS ESTÁTICAS DEL BRAZO ................................................................ 35 
3.2.3.1. CRITERIOS DE DISEÑO .............................................................................................................. 36 
3.2.3.2. PROTOTIPO 1.............................................................................................................................. 36 
3.2.3.3. PROTOTIPO 2.............................................................................................................................. 37 
3.2.3.4. PROTOTIPO FINAL ..................................................................................................................... 39 
8 
 
3.2.3.5. PROCESO DE MANUFACTURA .............................................................................................. 40 
3.2.4. MODELO BIOMECÁNICO ...............................................................................................................42 
3.2.4.1. DESCRIPCIÓN ............................................................................................................................ 42 
3.2.4.2. AMBIENTE DE PROGRAMACIÓN E INTERFAZ ..................................................................... 44 
3.2.5. OPENSIM ............................................................................................................................................. 44 
3.2.5.1. Descripción ................................................................................................................................ 44 
3.2.5.2. Requerimientos técnicos ....................................................................................................... 44 
3.2.5.3. Herramientas de Análisis ........................................................................................................ 45 
3.2.5.3.1. Escalamiento del Modelo ................................................................................................. 45 
3.2.5.3.2. Herramienta de Cinemática Inversa ............................................................................. 48 
3.2.5.3.3. Otras herramientas de interés ......................................................................................... 48 
3.3. PROTOCOLO EXPERIMENTAL ................................................................................................................ 49 
3.3.1. POSICIONAMIENTO DE CAMARAS .............................................................................................. 49 
3.3.2. CONEXIÓN DEL EQUIPO ................................................................................................................. 49 
3.3.3. CALIBRACIÓN DEL SISTEMA ........................................................................................................... 50 
3.3.4. POSICIONAMIENTO DE MARCADORES ...................................................................................... 52 
3.3.4.1. MARCADORES ANATÓMICOS .............................................................................................. 52 
3.3.4.2. MARCADORES PALPADOR ESCAPULAR ............................................................................ 54 
3.3.5. MONTAJE DEL BRAZO AL MECANISMO DE POSTURAS ESTÁTICAS ...................................... 54 
3.3.6. TOMA DE DATOS .............................................................................................................................. 55 
3.3.6.1. PRUEBAS DE PRECISIÓN .............................................................................................................. 55 
3.3.6.2. PRUEBAS EXPERIMENTALES ......................................................................................................... 56 
3.4. PROCESAMIENTO DE DATOS ................................................................................................................. 57 
3.4.1. REQUERIMIENTOS DEL FORMATO PARA OPENSIM ................................................................... 59 
3.4.2. PROGRAMAS DE TRATAMIENTO DE DATOS ............................................................................... 60 
3.5. OBTENCIÓN DE ORIENTACIONES ESCAPULARES ............................................................................. 64 
4. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS .................................................................................................................. 66 
4.1. ORIENTACIONES ESCAPULARES ............................................................................................................ 66 
4.1.1. MODELO BIOMECÁNICO ................................................................................................................... 66 
4.1.2. MÉTODO DEL PALPADOR ................................................................................................................... 69 
4.2. DIFERENCIAS .............................................................................................................................................. 70 
9 
 
4.3. ERROR DE PRECISIÓN .............................................................................................................................. 71 
4.3.1. MODELO BIOMECÁNICO ............................................................................................................... 72 
4.3.2. MÉTODO DEL PALPADOR ............................................................................................................... 74 
5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .......................................................................................................................... 79 
5.1. ORIENTACIONES ESCAPULARES ............................................................................................................ 79 
5.1.1. MODELO BIOMECÁNICO ............................................................................................................... 79 
5.1.2. MÉTODO DEL PALPADOR ............................................................................................................... 81 
5.2. DIFERENCIAS .............................................................................................................................................. 82 
5.3. ERROR DE PRECISIÓN .............................................................................................................................. 82 
5.4. DISMINUCIÓN DEL ERROR HUMANO EN LA PALPACIÓN .............................................................. 83 
5.5. SELECCIÓN DEL MODELO A VALIDAR ................................................................................................ 83 
5.6. VALIDACIÓN DEL MODELO ................................................................................................................... 84 
6. CONCLUSIONES ................................................................................................................................................ 89 
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................................................... 90 
8. APÉNDICES ......................................................................................................................................................... 92 
8.1. CÓDIGO DE LOS PROGRAMAS DE TRATAMIENTO DE DATOS ..................................................... 92 
8.2. PLANOS DE CONSTRUCCIÓN DEL PALPADOR ESCAPULAR ....................................................... 154 
8.3. PLANOS DE CONTRSUCCIÓN PROTOTIPO POSTURAS ESTÁTICAS ............................................. 154 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 Planos anatómicos del cuerpo humano ......................................................................................... 17 
Figura 2 Clavícula .................................................................................................................................................... 18 
Figura 3 Escápula ..................................................................................................................................................... 19 
Figura 4 Húmero ....................................................................................................................................................... 19 
Figura 5 Ubicación anatómica de los huesos del hombro ......................................................................... 20 
Figura 6 Movimiento de Flexión y Extensión Humeral ................................................................................... 21 
Figura 7 Movimiento de Abducción y Aducción Humeral ......................................................................... 21 
Figura 8 Movimiento de Rotación Externa e Interna ..................................................................................... 22 
Figura 9 Corte Transversal de la Articulación Escapulohumeral ................................................................23 
Figura 10 Puntos Anatómicos Escapulares ....................................................................................................... 23 
Figura 11 Ejes Locales Escapulares ..................................................................................................................... 24 
Figura 12 Movimiento de Protracción/Retracción vista en el plano transversal (vista superior) ..... 25 
Figura 13 Movimiento de Rotación Medial/Lateral vista en el plano coronal (vista anterior) ......... 25 
Figura 14 Movimiento de Inclinación Posterior y Anterior visto en el plano Sagital (vista derecha)
....................................................................................................................................................................................... 26 
Figura 15 Render del Mecanismo Palpador Escapular ................................................................................ 33 
Figura 16 Mecanismo Palpador Escapular presentado por (Bull, 2011) .................................................. 34 
Figura 17 Nivelación de los Pines del Palpador Escapular .......................................................................... 35 
Figura 18 Palpador Terminado ............................................................................................................................. 35 
Figura 19 Render Prototipo 1 ................................................................................................................................ 36 
Figura 20 Render 2 Prototipo 1 Ranuras para ajuste de altura................................................................... 37 
Figura 21 Render 3 Prototipo 1 Manija de para diferentes ángulos de inclinación ............................. 37 
Figura 22 Render 1 del segundo prototipo propuesto ................................................................................ 38 
Figura 23 Render 2 del segundo prototipo. Sistema para Ajuste de diferentes Ángulos de 
Elevación .................................................................................................................................................................... 38 
Figura 24 Render del Prototipo Final ................................................................................................................. 39 
Figura 25 Render de los cambios realizados sobre el segundo prototipo .............................................. 39 
Figura 26 Prototipo Final Terminado ................................................................................................................... 40 
Figura 27 Detalles 1 del prototipo Final Terminado ........................................................................................ 41 
Figura 28 Detalles 2 del prototipo Final terminado ........................................................................................ 41 
Figura 29 Detalles 3 del prototipo Final Terminado ........................................................................................ 42 
Figura 30 Interfaz del Modelo Biomecánico en diferentes posturas ........................................................ 43 
Figura 31 Diferentes tipos de modelos de libre descarga disponibles para la comunidad SIMTK .. 44 
Figura 32 Protocolo de Marcadores Experimentales para movimiento del tren superior .................. 46 
Figura 33 Error de posicionamiento entre el set virtual y el experimental ............................................... 47 
Figura 34 Reposicionamiento del set de marcadores virtual ..................................................................... 48 
Figura 35 Configuración Circular de Cámaras ............................................................................................... 49 
Figura 36 Cámaras del sistema Phase Space ................................................................................................. 50 
11 
 
Figura 37 Conexión entre las cámaras y el servidor ...................................................................................... 50 
Figura 38 Espacio de Muestreo Captado por un sistema de 30 cámaras ............................................. 51 
Figura 39 Captación de los sensores de la barra para la calibración de las cámaras...................... 51 
Figura 40 Espacio correctamente calibrado .................................................................................................. 52 
Figura 41 Posicionamiento de los marcadores anatómicos ....................................................................... 53 
Figura 42 Posicionamiento de los marcadores sobre el palpador ........................................................... 54 
Figura 43 Posicionamiento del brazo al mecanismo de posturas estáticas en una de las tomas .. 54 
Figura 44 Posicionamiento del brazo al mecanismo de posturas estáticas en una de las tomas .. 55 
Figura 45 Palpación Escapular para las pruebas de precisión .................................................................. 56 
Figura 46 Interfaz del programa "RECAP" ......................................................................................................... 57 
Figura 47 Exportación del archivo a formato de texto plano *.OWL ....................................................... 58 
Figura 48 Archivo en Formato *.OWL ................................................................................................................. 58 
Figura 49 Descripción de cada uno de los campos del archivo *.OWL ................................................. 59 
Figura 50 Estructura del Archivo *.TRC requerido por el programa OpenSim ...................................... 59 
Figura 51 Interfaz del programa de concatenación de archivos ............................................................ 61 
Figura 52 Finalización del proceso de Concatena ....................................................................................... 61 
Figura 53 Relación de los dos sistemas de referencia a partir de un marcador .................................. 63 
Figura 54 Interfaz del programa "Conversor OWL's" ...................................................................................... 64 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1 Secuencias de Rotación Estándar para la predicción cinemática de diferentes cuerpos
....................................................................................................................................................................................... 28 
Tabla 2 Características de los individuos que realizaron las pruebas ...................................................... 31 
Tabla 3 Características de la población que realizó las pruebas ............................................................. 31 
Tabla 4 Características técnicas del sistema PhaseSpace Image Motion Capture ........................... 32 
Tabla 5 Características Mecánicas del Palpador Escapular ...................................................................... 33 
Tabla 6 Marcadores Propuestos .......................................................................................................................... 46 
Tabla 7 Set de Marcadores Usados .................................................................................................................... 52 
Tabla 8 Descripción del set de marcadores anatómicos usados ............................................................. 53 
Tabla 9 Regresiones de Movimiento Escapulares y Posiciones de Descanso ....................................... 68 
Tabla 10 Regresión de Movimientos Escapulares Promedio ....................................................................... 68 
Tabla 11 Rangos de Movimiento......................................................................................................................... 68 
Tabla 12 Incertidumbres de precisión de cada modelo para cada orientación escapular ........... 76Tabla 13 Tabla Comparativa de Resultados ................................................................................................... 88 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
LISTA DE GRÁFICAS 
Gráfica 1 Resultado de trasladar realizar una suma vectorial sobre un set de marcadores ........... 62 
Gráfica 2 Rotación Medial/Lateral en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con el modelo ...................................................................................................................................... 66 
Gráfica 3 Protracción/Retracción en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con el modelo ...................................................................................................................................... 67 
Gráfica 4 Inclinación Posterior/Interior en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con el modelo ...................................................................................................................................... 67 
Gráfica 5 Rotación Medial/Lateral en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con método del palpador. .............................................................................................................. 69 
Gráfica 6 Protracción/Retracción en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con el método del palpador ........................................................................................................... 69 
Gráfica 7 Inclinación Posterior/Interior en función del Ángulo de Inclinación Húmero Torácico 
obtenidas con el método del palpador. ......................................................................................................... 70 
Gráfica 8 Diferencias entre los dos métodos de las rotaciones laterales y mediales de la 
escápula .................................................................................................................................................................... 70 
Gráfica 9 Diferencias entre los dos métodos de la protracción y retracción escapular................... 71 
Gráfica 10 Diferencias entre los dos métodos de las inclinaciones posterior y anterior de la 
escápula .................................................................................................................................................................... 71 
Gráfica 11 Resultados de precisión de las rotaciones mediales y laterales de la escápula 
obtenidas por el modelo biomecánico ........................................................................................................... 72 
Gráfica 12 Resultados de precisión de la protracción y retracción escapular obtenidas por el 
modelo biomecánico ............................................................................................................................................ 73 
Gráfica 13 Resultados de precisión de las inclinaciones posterior y anterior de la escápula 
obtenidas por el modelo biomecánico ........................................................................................................... 73 
Gráfica 14 Resultados de precisión de las rotaciones mediales y laterales de la escápula 
obtenidas por el método del palpador............................................................................................................ 74 
Gráfica 15 Resultados de precisión de la protracción y retracción escapular obtenidas por el 
método del palpador. ........................................................................................................................................... 75 
Gráfica 16 Resultados de precisión de las inclinaciones posterior y anterior de la escápula 
obtenidas por el método del palpador............................................................................................................ 75 
Gráfica 17 Diferencias entre los dos métodos de las rotaciones laterales y mediales de la 
escápula; palpación llevada a cabo por un estudiante de medicina. ................................................. 77 
Gráfica 18 Diferencias entre los dos métodos de la protracción y retracción escapular; 
palpación llevada a cabo por un estudiante de medicina ...................................................................... 77 
Gráfica 19 Diferencias entre los dos métodos de las inclinaciones posterior y anterior de la 
escápula; palpación llevada a cabo por un estudiante de medicina .................................................. 78 
Gráfica 20 Orientaciones Escapulares Comparativas ................................................................................. 84 
Gráfica 21 Inclinaciones Posterior/Anterior Comparativas. ........................................................................ 85 
Gráfica 22 Rotaciones Lateral/Medial Comparativas ................................................................................. 85 
Gráfica 23 Protracción y Retracción Escapular Comparativas. ............................................................... 86 
14 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
1.1. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 
Entender el comportamiento del sistema músculo esquelético del hombro del cuerpo 
humano es de vital importancia en el campo de la medicina para poder predecir e 
identificar de manera adecuada anomalías en las personas. Para esto es necesario 
identificar el correcto funcionamiento de la articulación; es decir que se requiere de 
evidencia experimental para poder desarrollar modelos que presenten de manera 
acertada las relaciones de movimiento de la articulación. En las últimas décadas se 
han desarrollado diversos métodos para medir el movimiento de la articulación del 
hombro, cada uno con sus ventajas y desventajas. 
Los factores más importantes en el momento de analizar los diferentes métodos 
existentes son el costo, la precisión y exactitud de los datos obtenidos y si el método es 
invasivo o no. Actualmente no existe un método que obtenga un buen resultado en 
todas las variables mencionadas, por lo que dependiendo de los recursos disponibles o 
del tipo de estudio a realizar se podrá elegir aquel que sea de mejor conveniencia. 
Actualmente se cuenta con poca evidencia estadística del ritmo escapulo humeral, 
sin embargo ya existen algunos patrones bien definidos para algunos movimientos. 
Como se mencionó anteriormente, el problema principal radica en la obtención de los 
datos y de cómo una mala interpretación de resultados puede conllevar a decisiones 
perjudícales para un paciente a la hora de ser sometido a alguna intervención o 
tratamiento. 
 
1.2. RITMO ESCAPULOHUMERAL 
En el complejo articular del hombro intervienen varias articulaciones y es de interés 
conocer cómo el movimiento de cada una de estas incide sobre el movimiento del 
brazo. 
El ritmo Escapulohumeral hace referencia a la relación que existe entre el movimiento 
de la articulación, la cual une la escápula y el húmero, y el movimiento del húmero 
relativo al tórax. El movimiento de esta articulación es descrito completamente en el 
momento de identificar las rotaciones tridimensionales de ésta. Estas rotaciones son 
llamadas orientaciones escapulares, ya que los rangos de traslación de la articulación 
son muy bajas para ser tenidos en cuenta. 
 
 
 
15 
 
1.3. APLICACIONES DEL RITMO ESCAPULOHUMERAL 
Una vez se conoce la cinemática de la articulación es posible desarrollar modelos 
cinéticos para predecir las fuerzas requeridas por la articulación para producir el 
movimiento. Así entonces la información cinética proporciona información acerca de 
las fuerzas musculares, donde estas últimas son un factor decisivo para identificar 
problemas de disconfort y cansancio excesivo de las personas. 
Además de predecir las fuerzas musculares, las diferencias el ritmo Escapulohumeral de 
una persona, y en general el ritmo de cualquier otra articulación, con los modelos de 
cinemática“correcta”, son herramientas potenciales para diagnosticar terapias o 
procedimientos médicos a las personas. 
 
1.4. MEDICIÓN DEL RITMO ESCAPULOHUMERAL 
El problema de la medición de la cinemática escapular, y en general de las demás 
articulaciones del hombro, es que debido a su ubicación anatómica, la cual presenta 
una cantidad substancial de tejido suave cubriéndola, y su rango de movimiento, 
obtener información con métodos convencionales como goniometría por ejemplo, se 
hacen muy difíciles. La escápula tiene un movimiento de rotación tridimensional, y a 
partir de los 40° de inclinación del húmero respecto al tórax aproximadamente, ésta 
no solo rota en el plano frontal, sino que empieza a rotar con mayor incidencia en los 
planos sagital y transversal, haciendo que captar la información con métodos no 
invasivos o métodos de rayos x, electromagnéticos o termografías sea una tarea 
bastante difícil. 
1.5. OBJETIVOS 
El objetivo general es poder seleccionar al menos un método que pueda ser 
implementado en las condiciones disponibles, (presupuestales y disponibilidad de 
equipos), para poder medir el movimiento articular en función del movimiento de 
abducción y aducción del brazo. Se realizará una comparación de los rangos de 
movimiento obtenidos del modelo seleccionado, con información proporcionado por 
otros autores disponibles en la bibliografía. 
 
La variable más importante a tener en cuenta en cuanto a la elección del método 
será la facilidad de implementación, ya que el problema está siendo abordado desde 
la perspectiva de un proyecto de pregrado, cuya restricción presupuestal es de 1 
salario mínimo vigente en Colombia en el año 2013, el cual es de 589.500 Pesos 
Colombianos, según lo ha establecido el gobierno nacional mediante decreto 2738 
de diciembre 28 de 2012. 
 
16 
 
Además de la restricción presupuestal, no podrán seleccionarse métodos invasivos, ya 
que estos constituyen métodos con posibles consecuencias legales. Una vez 
seleccionado el método, o los métodos a usar, se realizará una validación de éstos, 
utilizando información reportada en la literatura con el fin de establecer si este o estos 
presentan resultados acertados. 
 
1.6. HIPÓTESIS 
Es posible medir con buena exactitud y precisión el movimiento escapular sin usar 
métodos invasivos y con métodos invivo de baja complejidad y sin equipos altamente 
sofisticados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
2.1. ANATOMÍA DEL HOMBRO 
El hombro constituye el complejo articular que más grados de libertad tiene en el 
cuerpo humano. Es gracias a este que se producen los movimientos del brazo relativos 
al tórax. Los movimientos se catalogan como: flexión/extensión, abducción/ aducción 
y rotación externa/interna. Para poder entender de forma adecuada estos 3 sentidos 
de movimiento, se hará referencia a los planos anatómicos del cuerpo: Plano coronal 
o frontal, plano sagital y plano transversal o axial, de acuerdo con la Figura 1. 
 
 
(Jota, 2012) 
Figura 1 Planos anatómicos del cuerpo humano 
2.1.1. HUESOS 
El hombro está conformado por tres huesos distales: la clavícula, la escápula y el 
húmero. Estos huesos se mueven relativamente entre ellos para producir los 3 
rangos de movimiento humero torácicos, mencionados anteriormente. 
 
18 
 
 
2.1.1.1. Clavícula 
La clavícula es un hueso en forma de “S” situado en la parte anterosuperior 
del Tórax y junto con la escápula forman la cintura escapular. Su extensión 
va desde el esternón hasta el acromion de la escápula, ( Rockwood Jr. & 
Frederich A., 2004), como se observa en la Figura 2. 
La funcionalidad de éste hueso es proporcionar un lugar de sujeción 
muscular. 6 músculos están sujetos a este hueso. 
 
 
(Salamanca, 2013) 
Figura 2 Clavícula 
2.1.1.2. Escápula 
 
La escápula es un hueso triangular situado en la parte dorso lateral del 
tórax. En el cuerpo humano se encuentra localizada entre la segunda y la 
séptima costilla. La escápula articula con la cabeza del húmero, con la 
clavícula y con el tórax. Tiene 18 músculos que actúan sobre ésta ( 
Rockwood Jr. & Frederich A., 2004). 
La escápula presenta 3 grados de rotación: Inclinación posterior/anterior, 
protracción/retracción y rotación Lateral/medial. Junto con el húmero 
conforma la articulación escapulohumeral; junto con la clavícula conforma 
la articulación acriomioclavicular y con el junto con el tórax conforma la 
19 
 
articulación escapulotorácica. La Figura 3 presenta una imagen de la 
escápula. 
 
 
(Bridgeman, 2010) 
Figura 3 Escápula 
 
2.1.1.3. Húmero 
La Figura 4 muestra la anatomía del húmero. Este hueso es el más largo de 
las extremidades superiores. Está articulado en la parte superior con la 
escápula en la articulación escapulo humeral y en la parte inferior con el 
cúbito y el radio en la articulación humero radio ulnar ( Rockwood Jr. & 
Frederich A., 2004). 
 
(Gray, 1918) 
Figura 4 Húmero 
20 
 
En Figura 5 se observa la ubicación anatómica de los 3 huesos que 
conforman el hombro, como se mencionó anteriormente. 
 
(Bridgeman, 2010) 
Figura 5 Ubicación anatómica de los huesos del hombro 
 
2.1.2. ARTICULACIONES 
Las articulaciones que conforman el hombro son: la escapulohumeral y 
subacromial, donde articulan el húmero y la escápula; la acromioclavicular, 
donde articulan la clavícula y la escápula; la esternoclavicular, donde articulan en 
el esternón y la clavícula y la escapulotorácica, donde articulan la escápula y el 
tórax. 
 
2.1.3. MOVIMIENTO DEL HOMBRO 
Como se introdujo anteriormente, el complejo articular del hombro proporciona 
varios movimientos al húmero respecto al tórax: 
2.1.3.1. Flexión y extensión 
En el movimiento de flexión se rota hacia adelante alrededor del eje radial 
del húmero mientras que en la extensión se rota hacia atrás como se 
muestra en la 
Figura 6. 
21 
 
 
(Nordin, 2001) 
Figura 6 Movimiento de Flexión y Extensión Humeral 
 
2.1.3.2. Abducción y Aducción 
En el movimiento de abducción se rota alrededor del eje radial del humero 
hacia afuera mientras que en la aducción se rota hacia adentro como se 
muestra en la Figura 7. 
 
(Nordin, 2001) 
Figura 7 Movimiento de Abducción y Aducción Humeral 
 
2.1.3.3. Rotación Externa e Interna 
En el movimiento de rotación externa se gira hacia afuera alrededor del eje 
longitudinal del húmero mientras que en la interna se gira hacia adentro 
como se observa en Figura 8. 
22 
 
 
(Nordin, 2001) 
Figura 8 Movimiento de Rotación Externa e Interna 
En cuanto a movimiento de traslación, los rangos son muy reducidos en 
comparación con los de rotación, por lo que no se tienen en cuenta en el 
aporte del movimiento del brazo. Y por supuesto que los diferentes tipos de 
movimiento se pueden llevar a cabo simultáneamente, produciendo un 
conjunto de múltiples tipos de movimiento. 
2.1.3.4. Ángulo Húmero Torácico 
Este término hace referencia al ángulo de inclinación del húmero respecto 
al tórax con su eje de rotación en la articulación escapulohumeral. Los 
rangos normales de este ángulo son desde 0°, denominado posición de 
descanso, hasta aproximadamente 175°. 
 
2.2. ARTICULACIÓN ESCAPULOHUMERAL 
 
Aunque la articulación escapulotorácica también contribuye al movimiento del 
humero, su contribución es muy baja en comparación a la de la articulación 
escapulohumeral. La articulación escapulohumeral, también conocida como 
articulación glenohumeral, pertenece al género de las diartrosis por ser una 
articulación móvil, y dentro de estas pertenece al género de la enartrosis por tener 
geometría de esfera y receptáculo, caracterizada por poseer un rango de 
movimientos en todas las direcciones (3 traslaciones y 3 rotaciones). Sus superficies 
articulares son la cabeza del húmero y la cavidad glenoidea de la escápula las cuales 
están rodeadas por tejido cartilaginoso, ( Rockwood Jr.& Frederich A., 2004). La Figura 
9 presenta una imagen de un corte transversal de esta articulación. 
 
23 
 
 
(Valparaiso, 1999) 
Figura 9 Corte Transversal de la Articulación Escapulohumeral 
2.2.1. HUESOS 
Esta articulación une el hueso del húmero con la escápula, como se observa en la 
Figura 9. 
2.2.2. EJES LOCALES 
Para poder medir el movimiento de la articulación es necesario identificar los ejes 
locales escapulares. Los ejes locales están definidos por 3 puntos anatómicos 
llamados ángulo acromial, ángulo inferior y raíz de la espina escapular, 
denominados AA, AI, y TS o RSS, respectivamente por sus nombres en inglés. El 
origen de estos puntos anatómicos es debido a que constituyen relieves 
protuberantes que son fáciles de palpar. La Figura 10 muestra la ubicación 
anatómico de estos puntos: 
 
(Grewal, 2011) 
Figura 10 Puntos Anatómicos Escapulares 
24 
 
A partir de estos 3 puntos se conforman los ejes de referencia locales de la 
escápula, cuyo origen está situado generalmente sobre el ángulo acromial. Sin 
embargo diversos autores sitúan el origen en cualquiera de estos puntos por lo que 
es necesario usar algún estándar para definir los ejes locales. Van der Helm 
propone usar la estandarización de ejes locales, aceptada por el “International 
Shoulder Group”, (Van der Helm, 2010). De acuerdo a este estándar el origen está 
situado en el ángulo acromial. El vector unitario que une el ángulo acromial y el 
ángulo inferior constituyen el eje Z’. El vector unitario que une el ángulo acromial 
con la raíz de la espina escapular conforman el eje X’. Y un vector ortogonal a 
estos dos últimos constituyen el eje Y’. La Figura 11, muestra como estarán definidos 
los ejes locales escapulares en el presente documento de acuerdo al estándar 
dado por el grupo internacional del hombro (ISG). El plano formado por el eje X’ y 
el eje Z’ es un plano coronal; el plano conformado por el eje X’ y el eje Y’ es un 
plano transversal y el plano formado por el eje Z’ y el eje Y’ es un plano sagital. 
 
(Van der Helm, 2010) 
Figura 11 Ejes Locales Escapulares 
2.2.3. MOVIMIENTO DE LA ARTICULACIÓN 
A partir del eje de referencia local escapular (Figura 11), se definen las 3 rotaciones 
escapulares. 
2.2.3.1. Protracción y Retracción 
Se le denomina protracción y retracción escapular a la rotación de la 
escápula en el eje Z’ (rotación en el plano transversal), como se observa en 
la Figura 12. La protracción también es conocida con el nombre de rotación 
interna y hace referencia al giro en sentido negativo sobre el eje Z’ definido 
25 
 
en la Figura 11. Por otro lado la retracción es también conocida con el 
nombre de rotación externa, y hace referencia al giro en sentido positivo 
sobre el eje Z’ escapular. 
 
(Grewal, 2011) 
Figura 12 Movimiento de Protracción/Retracción vista en el plano transversal (vista superior) 
2.2.3.2. Rotación Medial y Lateral 
Se le denomina rotación medial y lateral a la rotación escapular en el eje Y’, 
(rotación en el plano coronal), del sistema local mostrado en la Figura 11. A 
la rotación medial también se le conoce como rotación descendente y 
hace referencia a rotar en el sentido positivo del eje Y’ local escapular. Por 
otro lado la rotación lateral, también llamada con el nombre de rotación 
ascendente hace referencia al sentido de giro de la escapula en el sentido 
negativo del eje local Y’, como se observa en la Figura 13. 
 
(Grewal, 2011) 
Figura 13 Movimiento de Rotación Medial/Lateral vista en el plano coronal (vista anterior) 
26 
 
2.2.3.3. Inclinación Posterior y Anterior 
Se le denomina inclinación posterior y anterior a la rotación escapular sobre 
el eje local X’, (rotación sobre el plano sagital), definido en la Figura 11. La 
inclinación posterior es la rotación escapular cuyo sentido de giro es en el 
sentido positivo del eje X’, mientras que la inclinación anterior hace 
referencia a la rotación en el sentido negativo del eje X’ local escapular, 
como se observa en la Figura 14. 
 
(Grewal, 2011) 
Figura 14 Movimiento de Inclinación Posterior y Anterior visto en el plano Sagital (vista derecha) 
2.3. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA CINEMÁTICA ESCÁPULAR 
Existen múltiples métodos para medir la orientación de la escápula en función del 
ángulo de elevación humero torácico. Los diversos métodos se pueden dividir en 
varios grupos, los cuales serán presentados a continuación: 
2.3.1. MÉTODOS INVIVO Y CADAVÉRICOS 
Los métodos de medición cadavéricos requieren el acceso a centros 
especializados para experimentación con cadáveres. En general han mostrado 
evidencia estadística muy pobre en comparación con los rangos dinámicos reales 
de una persona viva (Hill, Bull, Dallalana, Wallace, & Johnson, 2007). Por otro lado 
los métodos invivo, están divididos en diferentes subgrupos: 
 
2.3.2. MÉTODOS INVASIVOS 
Dentro de los métodos invivo, los métodos invasivos consisten en la inserción de 
pines en el hueso (humero, escápula y tórax) comúnmente. Esta invasividad 
27 
 
puede crear movimientos que no son anatómicamente naturales y predecir 
patrones de comportamiento muy diferentes a los reales. Generalmente este tipo 
de métodos tiene un alto costo y no son viables para la medición del ritmo 
escapulo humeral en el momento de un examen de control. (Hill, Bull, Dallalana, 
Wallace, & Johnson, 2007). Y dentro de los métodos no invasivos se pueden dividir 
en más subgrupos: 
 
2.3.3. MÉTODOS NO INVASIVOS 
En esta clase es donde se encuentra la mayor cantidad de métodos. Dentro de 
los más comunes se encuentran métodos de marcadores en la piel, métodos de 
goniometría convencional, métodos de análisis estático y extrapolación dinámica 
(fotografía), métodos usando radiación y métodos usando equipos 
electromagnéticos y métodos de termografía, (Hill, Bull, Dallalana, Wallace, & 
Johnson, 2007) 
 
Generalmente existe una relación entre el la precisión requerida y el costo, ya que 
una mayor precisión, indica una mayor sofisticación, en la mayoría de los casos, 
del método a utilizar. Para evaluar la efectividad de un método se utiliza 
generalmente la relación precisión/costo, la cual es un indicador más objetivo del 
método utilizado. 
 
2.4. LITERATURA DEL MOVIMIENTO ESCAPULOHUMERAL 
 
2.4.1. MODELOS MATEMÁTICOS 
Dentro de la literatura sobre la medición del ritmo escapulohumeral se encuentran 
diversos modelos matemáticos que predicen las orientaciones escapulares en 
función del ángulo de inclinación humero torácico. En general la mayoría de los 
métodos existentes, usan matrices de rotación de Euler para encontrar los ángulos 
de rotación. Michener publicó una artículo sobre la implicación de alterar las 
rotaciones de Euler sobre la cinemática escapular. (Michener, 2000). En este 
artículo se concluye que el orden de secuencia de las rotaciones influye de 
manera significativa en la predicción cinemática del movimiento. Debido a esto se 
ha estandarizado la secuencia de rotación a tener en cuenta en el momento de 
realizar modelos que predigan la cinemática escapular. La Tabla 1 presenta las 
secuencias estandarizadas por el grupo internacional del hombro (ISG) para 
diferentes cuerpos. 
28 
 
 
(Van der Helm, 2010) 
Tabla 1 Secuencias de Rotación Estándar para la predicción cinemática de diferentes cuerpos 
2.4.2. CINEMÁTICA ESCAPULAR 
La información disponible en la literatura presenta regresiones lineales para las 3 
rotaciones escapulares en función del ángulo de elevación humero torácico. 
Además de estas regresiones, también se encuentra disponible información 
acerca de la posición de descanso de la escapula, es decir con un ángulo de 
inclinación humero torácico de 0°. 
2.4.2.1. Protracción/Retracción 
La protracción y retracción como se indicó en el numeral 2.2.3.1 será 
descrita negativamente para protracción y positivamente para retracción. 
Por ejemplo un ángulo positivo de ésta orientaciónescapular indica que la 
escapula se encuentra retraída. 
2.4.2.1.1. Rango de Movimiento 
El rango de movimiento reportado en la literatura es de -10 ° con 
respecto a todo el rango de inclinación del ángulo humero torácico, 
generalmente 175°. En otras palabras la escápula presenta una 
protracción de alrededor de 10° cuando el humero se eleva 175° con 
respecto al Tórax y se retrae 10° cuando el humero se devuelve hasta 
la posición de descanso, (van Andel, van Hutten, Eversdijk, Veeger, & 
Harlaar, 2009). 
2.4.2.1.2. Posición de Descanso 
La posición de descanso reportada por la mayoría de autores está 
entre -30° y -35°, es decir que cuando el ángulo de inclinación del 
29 
 
húmero respecto al Tórax es de 0°, la escápula presenta una 
protracción entre 30° y 35°. 
2.4.2.2. Rotación Lateral/Medial 
La rotación Lateral/medial, como se indicó en el numeral 2.2.3.2, será 
descrita positivamente para la rotación medial y negativamente para la 
rotación lateral. Es decir que un valor negativo de ésta rotación indicará 
que la escápula se encuentra rotada lateralmente. 
2.4.2.2.1. Rango de Movimiento 
El rango de movimiento reportado en la literatura esta entre -35° y -
40° con respecto a todo el rango de inclinación del ángulo humero 
torácico. En otras palabras la escápula presenta una rotación lateral 
entre 35° y 40° cuando el humero se eleva 175° con respecto al Tórax 
y rota medialmente entre 35° y 45° cuando el humero se devuelve 
hasta la posición de descanso, (van Andel, van Hutten, Eversdijk, 
Veeger, & Harlaar, 2009). 
2.4.2.2.2. Posición de descanso 
La posición de descanso reportada por la mayoría de autores está 
entre -0° y -5°, es decir que cuando el ángulo de inclinación del 
húmero respecto al Tórax es de 0°, la escápula presenta una rotación 
lateral entre 0° y 5°. 
2.4.2.3. Inclinación Posterior/anterior 
La inclinación posterior/anterior, como se indicó en el numeral 2.2.3.3, será 
descrita positivamente para la inclinación posterior y negativamente para la 
inclinación anterior. Es decir que un valor negativo de ésta rotación indicará 
que la escápula se encuentra inclinada en el sentido anterior, mientras que 
un valor positivo indica que la escápula se encuentra inclinada en el sentido 
posterior. 
2.4.2.3.1. Rango de Movimiento 
El rango de movimiento reportado en la literatura está entre 40° y 55° 
con respecto a todo el rango de inclinación del ángulo humero 
torácico. En otras palabras la escápula se inclina posteriormente 
entre 40° y 55° cuando el humero se eleva 175° con respecto al Tórax 
y se inclina anteriormente entre 40° y 55° cuando el humero se 
devuelve hasta la posición de descanso, (van Andel, van Hutten, 
Eversdijk, Veeger, & Harlaar, 2009). 
30 
 
2.4.2.3.2. Posición de descanso 
La posición de descanso reportada por la mayoría de autores es de -
10°, es decir que cuando el ángulo de inclinación del húmero 
respecto al Tórax es de 0°, la escápula presenta una inclinación 
anterior de 10°. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
3. MÉTODOS 
 
3.1. PARTICIPANTES 
8 personas derechas participaron en este estudio. Todos los individuos que participaron 
en el estudio nunca habían tenido ningún accidente o dolor crónico del hombro 
derecho en el último año. Todos los participantes dieron su consentimiento informado 
para realizar las pruebas. Las características de cada individuo se muestran en la Tabla 
2 y las características de la población medida se presentan en la Tabla 3. 
 
 
Tabla 2 Características de los individuos que realizaron las pruebas 
 
Tabla 3 Características de la población que realizó las pruebas 
 
3.2. INSTRUMENTACIÓN 
 
3.2.1. EQUIPO DE ADQUISISCIÓN DE DATOS PHASESPACE 
El sistema PhaseSpace Image Motion Capture, de la universidad de los Andes es un 
equipo de adquisición de datos cinemáticos perteneciente al laboratorio “Colibri” 
de análisis de movimiento. 
Dentro de sus características principales se encuentra que el sistema permite la 
captura de movimientos realizados en tiempo real en un computador. Las 
Individuo Género Edad [Años] Peso [kg] Estatura [m]
1 Masculino 24 73 1.72
2 Femenino 18 54 1.56
3 Femenino 19 57 1.54
4 Masculino 23 68 1.78
5 Femenino 22 61 1.7
6 Femenino 21 61 1.73
7 Femenino 20 62 1.65
8 Femenino 21 54 1.65
Edad [Años] Peso [kg] Estatura [m]
21 61.25 1.67
Edad [Años] Peso [kg] Estatura [m]
2 6.63 0.08
Promedios
Desv. Est
32 
 
cámaras que captan los marcadores tienen una frecuencia variable que va desde 
los 30 fps hasta los 480 fps, lo que permite la adquisición de diferentes tipos de 
movimientos dependiendo de la aplicación requerida. Por ejemplo una frecuencia 
alta de muestreo permite el análisis de movimientos rápidos como movimientos 
deportivos, por ejemplo un golpe, una patada o un swing de golf. Por otro lado 
una frecuencia baja será la más adecuada para pruebas estáticas y cuasi 
estáticas como las realizadas en el presente estudio. La Tabla 4 presenta las 
características principales del sistema: 
 
Tabla 4 Características técnicas del sistema PhaseSpace Image Motion Capture 
El sistema consta de unas cámaras marca “impulse” que pueden ser conectadas 
en diferentes configuraciones para proporcionar una área de muestreo de hasta 
7.5 metros por 7.5 metros. 
Este sistema puede adquirir la señal de un máximo de 72 marcadores activos “LED” 
al mismo tiempo, lo que proporciona una herramienta de medición para casi 
cualquier tipo de movimiento imaginable. 
Esta herramienta utiliza un servidor en línea y un programa que permite la 
digitalización de los datos en tiempo real a un computador. El programa 
mencionado anteriormente proporciona una interfaz gráfica que permite la 
visualización de los marcadores en la pantalla del computador. 
3.2.2. PALPADOR ESCAPULAR 
El palpador escapular es un mecanismo que permite la palpación física de los 
puntos anatómicos escapulares (AI, AA y RSS), (Bull, 2011) 
3.2.2.1. CRITERIOS DE DISEÑO 
 
 El mecanismo debe permitir el posicionamiento de 3 marcadores 
activos. 
 El mecanismo debe poder ajustarse para diferentes tamaños 
escapulares. 
 El mecanismo debe poder manipularse fácilmente por una persona 
para la ubicación en tiempo real de los puntos anatómicos 
mencionados. 
 
33 
 
3.2.2.2. RENDERS DEL MECANISMO 
La Figura 15 presenta el render del mecanismo que se utilizará para la 
palpación escapular. Este mecanismo se diseñó en base al mecanismo 
presentado por (Bull, 2011). 
 
 
Figura 15 Render del Mecanismo Palpador Escapular 
 
Tabla 5 Características Mecánicas del Palpador Escapular 
 
La Figura 16 muestra el mecanismo original presentado por (Bull, 2011). 
Tipo de Mecanismo
Traslación del pin 1 Traslación Pin 2 Rotación Eje RSS
Características Mecánicas del Palpador Escapular
Rangos de Movimiento
Descripción
Permite la ubicación 
del marcador AI en 
diferentes posiciones
Permite la ubicación 
del marcador AA en 
diferentes posiciones
Permite la apertura del 
mecanimos para diferentes 
anatomías escapulares
Mecanismo de 
Ranuras Articulado
34 
 
 
(Bull, 2011) 
Figura 16 Mecanismo Palpador Escapular presentado por (Bull, 2011) 
3.2.2.3. PROCESO DE MANUFACTURA 
Se compraron dos platinas de aluminio de 3 milímetros de espesor por 25 cm 
de largo y 5 centímetros de ancho. A cada una de éstas se le perforaron las 
ranuras utilizando una fresadora y se les realizaron los radios de curvatura en 
las esquinas usando el esmeril. Posteriormente se abrió un agujero en cada 
una para posicionar el pin que permitiría la ubicación del marcador RSS y la 
unión entre las dos platinas. 
Se compraron los 3 pines y 6 tuercas que permitieran ajustar los pines AI, RSS 
y AA en diferentes posiciones de las ranuras. Para la unión de todas las 
piezas era indispensable que los pines quedaran a nivel. La Figura 17 y 
Figura 18 muestra el palpador terminadocon los pines a nivel: 
 
 
 
 
35 
 
 
Figura 17 Nivelación de los Pines del Palpador Escapular 
 
 
Figura 18 Palpador Terminado 
Los planos de construcción se encuentran anexos en el Apéndice 8.2 
3.2.3. MECANISMO DE POSTURAS ESTÁTICAS DEL BRAZO 
El desarrollo de un mecanismo que permitiera la acomodación del brazo en 
diferentes posiciones estáticas era indispensable para permitir tomas con baja 
incertidumbre experimental. 
36 
 
3.2.3.1. CRITERIOS DE DISEÑO 
 
 El mecanismo debe permitir el ajuste del brazo derecho en diferentes 
ángulos de inclinación del húmero respecto al tórax. 
 El mecanismo debe dar soporte al brazo de la persona de tal forma que 
ésta no pueda mover el brazo durante la toma de datos. 
 El mecanismo debe poder ajustarse para diferentes alturas y anatomías 
de las personas a medir 
 
3.2.3.2. PROTOTIPO 1 
El primero prototipo propuesto era un tubo doblado con una ranura que por 
medio de una manija les permitiera a las personas ubicar el brazo en 
diferentes ángulos de inclinación del húmero respecto al tórax. La Figura 19, 
Figura 20 y Figura 21 muestran los Renders del primer prototipo propuesto. 
 
Figura 19 Render Prototipo 1 
 
37 
 
 
Figura 20 Render 2 Prototipo 1 Ranuras para ajuste de altura 
 
 
Figura 21 Render 3 Prototipo 1 Manija de para diferentes ángulos de inclinación 
El problema principal de éste prototipo es que solo cuenta con un único 
radio de giro, por lo que personas con diferentes longitudes del brazo 
tendrían problemas para usar el dispositivo. Además de esto, el mecanismo 
como tal no proporciona un sistema que asegure que la persona no mueva 
el brazo durante la toma de datos. 
 
3.2.3.3. PROTOTIPO 2 
Para solucionar el problema de un único radio de giro, se diseñó un 
segundo prototipo en base al mecanismo de un reloj. La Figura 22 y Figura 
23 muestran los Renders del segundo prototipo propuesto: 
38 
 
 
 
Figura 22 Render 1 del segundo prototipo propuesto 
 
 
Figura 23 Render 2 del segundo prototipo. Sistema para Ajuste de diferentes Ángulos de 
Elevación 
Este segundo prototipo solucionaba el problema del único radio de giro. Sin 
embargo para permitir 170° grados de rotación, el tubo con los agujeros 
debía ser un tubo macizo de un radio muy grande, lo que constituía un 
mecanismo extremadamente pesado. Para solucionar esto se incorporó 
una pieza más al diseño, como se observará en el prototipo final. 
 
39 
 
3.2.3.4. PROTOTIPO FINAL 
Se realizaron 2 cambios básicamente sobre el prototipo 2. El primero fue la 
incorporación de un disco agujerado para no tener que usar un tubo 
macizo. Y el segundo cambio fue utilizar uniones de codos a 90° en vez de 
doblar el tubo. La Figura 24 y Figura 25, presentadas a continuación 
muestran los Renders del prototipo Final. 
 
Figura 24 Render del Prototipo Final 
 
 
Figura 25 Render de los cambios realizados sobre el segundo prototipo 
40 
 
 
3.2.3.5. PROCESO DE MANUFACTURA 
Para el proceso de manufactura se utilizaron tubos de acero galvanizado 
de 1 pulgada y media, una unión de codo de 90°, una platina de acero 
para la sujeción del mecanismo a una base, una platina de aluminio para la 
sujeción del brazo derecho de las personas al mecanismo, correas de velcro 
para la inmovilización del brazo a la platina de aluminio y se mandó a 
manufacturar el disco. Los planos de construcción del mecanismo se 
presentan en el apéndice 8.3. 
A continuación se presentan las ilustraciones del mecanismo terminado: 
 
 
Figura 26 Prototipo Final Terminado 
 
41 
 
 
 
Figura 27 Detalles 1 del prototipo Final Terminado 
 
 
Figura 28 Detalles 2 del prototipo Final terminado 
 
42 
 
 
Figura 29 Detalles 3 del prototipo Final Terminado 
 
3.2.4. MODELO BIOMECÁNICO 
El modelo biomecánico que será validado lleva el nombre “Upper Extremity 
Model”. Es un modelo que fue desarrollado en la Universidad de Stanford, 
California en Junio de 2005, (Holzbaur, Murray, & Delp, 2005). Es un modelo de la 
extremidad superior derecha, y cuenta con representaciones musculares, uniones 
de huesos e interacción entre éstos. 
3.2.4.1. DESCRIPCIÓN 
El modelo cuenta con 15 grados de libertad representando el hombro, el 
codo, el antebrazo, la muñeca, el pulgar y 50 músculos actuadores. Fue 
publicado en 2005 y actuablemente pertenece a la biblioteca del centro 
nacional para la computación biomédica de simulaciones de estructuras 
biológicas basadas en física. (NIH, 2005). Esta institución nació con el 
objetivo de crear un lugar accesible al público interesado en investigación 
en computación biomédica y ha tenido una gran acogida a nivel 
internacional. 
43 
 
El modelo tiene incorporado las soluciones de las ecuaciones diferenciales 
que gobiernan la cinemática del tren superior, además de solución a las 
ecuaciones que gobiernan la cinética muscular y de las articulaciones. 
Entre los objetivos con los cuales el modelo fue creado, se encuentran: 
 Incorporar los músculos principales en la interacción del movimiento del 
tren superior. 
 Proveer información precisa sobre los momentos de fuerza musculares. 
 Derivar propiedades cinéticas a partir de datos experimentales. 
 Representar la máxima capacidad de momento de fuerza muscular. 
 Representar la interacción de los diferentes huesos en las articulaciones. 
 Estar disponible al público para experimentación. 
(Holzbaur, Murray, & Delp, 2005) 
En cuanto al hombro (tema de interés del presente estudio), el modelo 
cuenta con 3 grados de libertad: plano de Elevación, ángulo de elevación, 
rotación del hombro. 
En cuanto al modelado de la articulación Escapulohumeral, esta fue 
modelada como una unión de esfera receptáculo, al igual que lo es en la 
vida real, y las ecuaciones utilizadas para solucionar la cinemática 
escapular son las presentadas por Groot y Brand en 2001, (Groot & Brand, 
2001). 
A continuación se presenta algunas imágenes de la interfaz del modelo: 
 
(Holzbaur, Murray, & Delp, 2005) 
Figura 30 Interfaz del Modelo Biomecánico en diferentes posturas 
44 
 
 
3.2.4.2. AMBIENTE DE PROGRAMACIÓN E INTERFAZ 
El modelo fue diseñado para poder ser utilizado originalmente para la 
plataforma SIMM. Sin embargo en 2007 se desarrolló la herramienta 
OpenSim (Delp, y otros, 2007), la cual presentaba una interfaz mucho más 
amable con el usuario. 
3.2.5. OPENSIM 
 
3.2.5.1. Descripción 
OpenSim provee una plataforma donde la comunidad de investigación 
biomédica puede crear bibliotecas de simulaciones, las cuales pueden ser 
intercambiadas, probadas y analizadas a través de la colaboración de los 
diferentes usuarios. (Delp, y otros, 2007). El desarrollo del programa pretendía 
crear una comunidad donde cualquier persona pueda tener acceso a los 
modelos pertenecientes a la comunidad. 
3.2.5.2. Requerimientos técnicos 
El software es de libre descarga y se encuentra disponible para descargar 
por cualquier persona en el sitio web de la comunidad SIMTK. La dirección 
del sitio web está disponible en la referencia (NIH, 2005). 
Los modelos también se encuentran disponibles para descargar. Existen 
modelos biológicos de todo tipo, no únicamente humanos. 
La Figura 31 muestra imágenes de algunos de los modelos disponibles de 
libre descarga: 
 
 
Figura 31 Diferentes tipos de modelos de libre descarga disponibles para la comunidad SIMTK 
45 
 
Una vez descargados los modelos y el programa, los usuarios pueden usar 
información experimental captada a través de algún sistema de captura de 
movimiento para analizar los comportamientos del modelo. 
Aunque el uso de algún tipo de sistema de captura de movimiento 
específico no es un requerimiento, el formato de los datos que recibe el 
programa si es algo de vital importancia. 
La guía disponible para el usuario, también disponible en el sitio web (NIH, 
2005), proporciona toda la información necesaria para comprenderlos 
requerimientos exigidos por el programa para su correcto uso. 
3.2.5.3. Herramientas de Análisis 
El programa tiene varias herramientas de análisis de datos, donde para la 
utilización de todas se requiere de datos experimentales y la creación de un 
set de marcadores virtuales. 
3.2.5.3.1. Escalamiento del Modelo 
El escalamiento del modelo es una herramienta que se utiliza para 
modificar las relaciones anatómicas del modelo original y poder 
ajustarlo al individuo del que se obtuvieron los datos experimentales. 
A partir del set de marcadores virtuales creado en el programa y la 
información experimental en una pose estática, el modelo realiza un 
proceso minimización de error de las distancias entre marcadores 
variando las relaciones anatómicas del modelo. 
El set de marcadores a utilizar puede ser cualquiera, sin embargo 
existe un protocolo para construir el set de marcadores para algunos 
movimientos estándar. La Figura 32 y la Tabla 6 muestran el set 
propuesto para mediciones de movimiento del tren superior. 
 
46 
 
 
(Andriacchi TP, 1995) 
Figura 32 Protocolo de Marcadores Experimentales para movimiento del tren superior 
 
(Andriacchi TP, 1995) 
Tabla 6 Marcadores Propuestos 
Sin embargo, dependiendo del movimiento que se desea analizar se 
pueden variar, es decir que no es una obligación utilizar todos los 
47 
 
marcadores presentados en la Tabla 6 ni tampoco incluir aquellos 
que el experimentador considere necesarios. 
Una vez el programa termina de realizar este procedimiento, arroja el 
resultado del error máximo encontrado. La guía del usuario 
recomiendo que este error sea de máximo 2 puntos en la escala 
mostrada. (NIH, 2005). Si el error máximo supera este valor se debe 
reposicionar el marcador virtual para ajustarlo con el marcador 
experimental (ambos mostrados en la interfaz). 
La Figura 33 muestra un ejemplo de un set de marcadores (esferas 
rosadas) y el set de marcadores experimentales (esferas azules), en 
una de las pruebas estáticas realizadas. Se puede observar la 
diferencia de posición de los dos sets de marcadores. En este 
momento se modifica la posición del set virtual. La Figura 34 muestra 
el reposicionamiento de los marcadores virtuales para la minimización 
del error reportado. 
 
 
Figura 33 Error de posicionamiento entre el set virtual y el experimental 
48 
 
 
Figura 34 Reposicionamiento del set de marcadores virtual 
3.2.5.3.2. Herramienta de Cinemática Inversa 
La herramienta de cinemática inversa se usa una vez se terminó el 
escalamiento del modelo a el individuo específico. Esta herramienta 
utiliza la información experimental dinámica y utiliza el mismo 
procedimiento de disminución de error que el utilizado en el 
escalamiento. Sin embargo en este caso, el programa no minimiza la 
distancia entre marcadores modificando las relaciones anatómicas 
del modelo, sino ajustando la pose del modelo que mejor ajuste la 
posición de todos los marcadores en cada instante produciendo al 
final un modelo dinámico, en otras palabras al finalizar el proceso de 
cinemática inversa, el modelo produce un movimiento en el modelo. 
3.2.5.3.3. Otras herramientas de interés 
En el estudio presente, las dos herramientas mencionadas 
anteriormente permiten la obtención de las orientaciones 
escapulares. Sin embargo existen otras herramientas de interés como 
lo son: la herramienta de control muscular, la herramienta de 
dinámica directa, la herramienta de optimización estática y la 
herramienta de reducción de residuos. Cada una de estas 
herramientas, requieren el uso previo del escalamiento del modelo y 
de la cinemática inversa. En el manual del usuario, disponible en 
línea, se encuentra la descripción detallada de cada una de éstas. 
 
49 
 
3.3. PROTOCOLO EXPERIMENTAL 
 
3.3.1. POSICIONAMIENTO DE CAMARAS 
El posicionamiento de cámaras se realiza con el objetivo de configurar y limitar el 
espacio donde será realizado el movimiento. Son necesarias al menos 3 cámaras 
con el fin de realizar la triangulación y poder obtener la posición tridimensional de 
los marcadores. 
Las cámaras son ubicadas formando diferentes geometrías, desde círculos, como 
se observa en la Figura 35, que encierran todo el espacio, configuración que 
permite registrar un movimiento con 6 grados de libertad; hasta semicírculos, para 
registrar movimientos que se puedan observar desde un solo plano por ejemplo. 
 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 35 Configuración Circular de Cámaras 
Como las pruebas a realizar son pruebas estáticas, es mejor ubicar las 8 cámaras 
disponibles en un semicírculo para poder captar todos los marcadores sin perderlos 
en ningún momento, ya que es posible observar el movimiento desde un solo 
plano. 
3.3.2. CONEXIÓN DEL EQUIPO 
Cada cámara tiene 2 puertos, ya que la conexión entre todas las cámaras debe 
ser realizada de manera secuencial, de tal forma que se forme una cadena entre 
todas. 
50 
 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 36 Cámaras del sistema Phase Space 
Además de las cámaras, el sistema cuenta con un servidor, el cual debe ser 
conectado a la primera cámara, como se ilustra en la Figura 37. 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 37 Conexión entre las cámaras y el servidor 
3.3.3. CALIBRACIÓN DEL SISTEMA 
Una vez realizada la conexión entre las cámaras y el servidor en la configuración 
deseada se procede a calibrar el sistema. La calibración consiste en captar la 
información de 8 sensores conectados a una barra, denominada “calibration 
Wand”, en el espacio deseado. Además en el proceso de calibración se deben 
definir el origen de referencia y la dirección de los ejes. Todo el proceso de 
calibración se realiza a través de la interfaz del programa visto desde la pantalla 
del computador que accede al servidor. El programa muestra primero el espacio 
detectado por las cámaras, como se ilustra en la Figura 38: 
51 
 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 38 Espacio de Muestreo Captado por un sistema de 30 cámaras 
Posteriormente, al usar la barra de calibración se empieza a detectar el área por 
todas las cámaras: 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 39 Captación de los sensores de la barra para la calibración de las cámaras 
Como se puede ver en la Figura 39. Los recuadros verdes indican el espacio 
captado. Una vez cada recuadro negro se vuelve verde se procede a identificar 
el eje de referencia y las direcciones de sus ejes. Para hacer esto se usa la barra de 
calibración y se debe desplazar en el sentido que se desea cuando en el 
momento que el programa indica para cada uno de los ejes. 
Al terminar esto se puede observar el proceso de calibración del sistema en la 
pantalla de computador, como se observa en la Figura 40: 
52 
 
 
(Phase Space Image Capture System, 2008) 
Figura 40 Espacio correctamente calibrado 
En este momento se guarda la configuración y el sistema se encuentra listo para 
registrar los movimientos. 
3.3.4. POSICIONAMIENTO DE MARCADORES 
Una vez se calibró el sistema se deben posicionar los marcadores requeridos para 
la toma de datos. 
3.3.4.1. MARCADORES ANATÓMICOS 
De acuerdo al protocolo presentado en la sección 3.2.5.3.1, se definió el 
siguiente set de marcadores a utilizar: 
 
Tabla 7 Set de Marcadores Usados 
Nombre Segmento Real Segmento Modelo
HOMBD Acromion Escapular Derecho Escápula
CODD Cabeza superior de la Ulna (cúbito) derecha Ulna
RADMD Radio derecho Radius
MUDMD Cabeza inferior del radio derecho Radius
CUBMD Inicio antebrazo Cúbiro
NUDMD Nudillo Medio Derecho 3proxph
Set de Marcadores Utilizado
53 
 
 
Tabla 8 Descripción del set de marcadores anatómicos usados 
Para posicionar estos marcadores a la piel de los individuos medidos se 
usaron parches para electrodos médicos. A estos parches se pegaron los 
marcadores con cinta doble faz, y para asegurar