Two-Dimensional kinematics of horses at trot through videometry and mathematical modeling

Cinemática 2D de caballos al trote mediante videometría y modelamiento matemático

Actualmente, el método de observación directa se utiliza para evaluar el movimiento de los caballos; sin embargo, este método es limitado dado que es totalmente subjetivo y muchos detalles de la funcionalidad del sistema músculo-esquelético no pueden ser detectados y evaluados, debido a que no son perceptibles a simple vista. El principal objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo matemático que permita calcular, graficar y simular el movimiento angular, en dos dimensiones, de algunas articulaciones de los caballos. El aparato locomotor del caballo fue modelado como un sistema mecánico de cuerpos rígidos articulados por 15 juntas simples. La solución matemática del mecanismo se hizo desde el punto de vista del pasivo de la cinemática inversa (plana); se construyeron 15 ecuaciones de cadena, asociando los segmentos corporales del sistema en movimiento con la base inercial, y fue utilizado el método de optimización matemática basada en el cálculo de los mínimos cuadrados. 

En este estudio se obtuvieron las curvas cinemáticas de las principales articulaciones, las trayectorias (altura) de los marcadores sobre las bandas coronarias trasera y delantera (cascos) y una simulación del sistema mecánico. Esta herramienta elimina la subjetividad y permite a los veterinarios observar, evaluar (cualitativa y cuantitativamente), diagnosticar e investigar sobre diferentes fenómenos de la marcha de los caballos.

I. INTRODUCCIÓN

Aunque algunas de las características morfológicas y de locomoción del caballo pueden ser percibidas por el ojo entrenado de un experto, el método de observación directa carece de validez cuantitativa y objetiva porque depende de la experiencia, la formación y el juicio de cada veterinario. Además, no se pueden evaluar varios aspectos importantes de la funcionalidad del sistema musculoesquelético ni de la articulación cinemática.

Para el análisis del movimiento del caballo, se han utilizado diferentes técnicas, como la fotogrametría analítica 1, la videometría ², la acelerometría ³, la electromiografía ⁴ y, raramente, la modelización matemática ^5-7, para ayudar a los veterinarios e investigadores a cuantificar el movimiento. Las dos primeras técnicas tienen varias ventajas, una de ellas es que no es necesario instrumentar y cablear el cuerpo del caballo, y otra es que permiten un análisis cualitativo y cuantitativo de la marcha del caballo. En cambio, con los acelerómetros y la electromiografía es casi obligatorio instrumentar al animal, y los resultados obtenidos son valores matemáticos o señales eléctricas, que requieren un procesamiento más complejo para su interpretación.