Biomecánica clínica aplicada (2022)

Biomecánica aplicada al estudio del Sistema músculo-esquelético

Biomecánica clínica aplicada (1)

Dr. Carlos Arce González

Médico Especialista en Medicina de Rehabilitación

Area de Biomecánica Clínica

Lima-Perú (Enero 2005)

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Generalidades

  • Mecánica: Parte de la Física que estudia el movimiento y equilibrio de los cuerpos (objetos materiales) y las leyes que los rigen.

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Para su mejor estudio la Mecánica se divide en 2 partes: Dinámica y Estática.

M e c á n i c a

Dinámica: Estudio de las leyes del movimiento de la materia. Estática: Estudio de las leyes del equilibrio de la materia.

Mecánica Dinámica

Cinética: Estudio de las fuerzas que generan (modifican o detienen) el movimiento. Cinemática: Descripción geométrica del movimiento en términos de desplazamiento, velocidad y aceleración.

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Biomecánica clínica aplicada (7)Biomecánica:

  • Mecánica aplicada al estudio y manejo de los procesos que afectan al sistema músculo-esquelético, aparato sustentacular u osteo-mioarticular.

  • Ciencia que estudia las fuerzas internas y externas, y cómo inciden éstas sobre el cuerpo humano (Hay, 1973)

  • Conjunto de conocimientos interdisciplinares generados a partir de utilizar, con el apoyo de otras ciencias biomédicas, los conocimientos de la mecánica y distintas tecnologías en, primero, el estudio del comportamiento de los sistemas biológicos y, en particular, del cuerpo humano y, segundo, en resolver los problemas que le provocan las distintas condiciones a las que puede verse sometido (IBV, 1992)

  • El análisis de los movimientos corporales (biomecánica) sigue una constante evolución, a los aspectos de orden anatómico-mecánico, se agregan los resultados de las investigaciones neuro- (electro)fisiológicas que aportan diversos parámetros que aplicados a la clínica mejoran los resultados finales.

  • La mecánica ortopédica se basa en la aplicación de fuerzas mecánicas – con el conocimiento de la anatomía y de la fisiología – para la prevención, corrección y tratamiento de diversos procesos patológicos que afectan al sistema musculoesquelético.

Fundamentos biomecánicos

  • Física: Ciencia que considera las magnitudes objeto de medida. Las leyes de la Física son el fundamento de una serie de aplicaciones prácticas de las fuerzas de la naturaleza.

  • Medir una magnitud física es determinar la relación existente entre la magnitud dada y otra

de su misma especie elegida (unidad)

(Video) Biomecánica clínica, nuevos paradigmas

Unidad de longitud

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metro (m)
Unidad de masa

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kilogramo (Kg)
Unidad de tiempo

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segundo (s)
Unidad de frecuencia

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Hertz (Hz)
Unidad de fuerza

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Newton (N)
  • Yatrofísica (Borelli, Giovanni Alfonso). Integra la fisiología y la física y, demuestra mediante métodos geométricos los diversos movimientos humanos. Obra: "On the Motion of Animals" (1680) un estudio de las bases mecánicas de la respiración, circulación y contracción muscular en animales.

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Fuerza (F)

" Estudio de las fuerzas actuantes y/o generadas por el cuerpo humano y sobre los efectos de estas fuerzas en los

tejidos o materiales implantados en el organismo" (Sociedad Ibérica de Biomecánica, 1978).

  • Término referido a la tracción o empuje. Podemos ejercer una fuerza sobre un cuerpo mediante un esfuerzo muscular; un resorte tenso ejerce fuerzas sobre los cuerpos a los que está sujeto; el aire comprimido ejerce una fuerza sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

  • Tipos de fuerzas:

- Fuerzas de contacto (el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto con el cuerpo sobre el cuál se ejerce)

- Fuerzas de acción a distancia (fuerza gravitatoria, fuerza eléctrica y fuerza magnética)

- Fuerzas exteriores (extrínsecas): Fuerzas que actúan sobre un cuerpo dado, ejercidas por otros cuerpos.

- Fuerzas interiores (intrínsecas): Fuerzas ejercidas sobre una parte de un cuerpo por otras partes del mismo.

  • Ecuación fundamental de la dinámica: F/a = m; se deduce que: Fuerza (F) es el producto de la masa (m) por la aceleración (a) Biomecánica clínica aplicada (17) F = m x a (2da ley de Newton)

  • La unidad de fuerza en el sistema C.G.S. es la Dina y en sistema M.K.S. es el Newton.

Magnitudes vectoriales

Representación gráfica de las fuerzas: Vectores.

  • Una fuerza (F) se representa por medio de un vector cuyo origen corresponde al punto de aplicación; la flecha indica el sentido sobre la dirección marcada por la recta.

  • Si una longitud de 1 cm. representa la unidad de F, una longitud de 50 cm. representará una F cincuenta veces mayor.

  • En toda fuerza hay que distinguir cuatro elementos:

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Elementos de una Fuerza

1. Punto de aplicación Es el punto del cuerpo sobre el cuál actúa la fuerza; ejm. el punto de unión entre un coche y los arneses de un caballo.
2. Dirección Es la recta que sigue o tiende a seguir el p.a. si sólo obedece a la acción de la fuerza.
3. Sentido Una vez fijada la dirección se establecen 2 sentidos; se toman como positivas las fuerzas que actúan en un sentido y negativas las que actúan en sentido opuesto.
4. Intensidad Es la relación entre la fuerza considerada y otra tomada como unidad.

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(Video) UMANA Clinica Biomecanica

Sistema de fuerzas: Componentes y resultante

  • Cuando varias fuerzas actúan sobre puntos invariablemente unidos, forman lo que se llama un sistema de fuerzas. Cuando un sistema de fuerzas puede sustituirse por una sola fuerza capaz de realizar el mismo efecto, esta fuerza se denomina resultante (R).

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Fuerzas perpendiculares

  • El gráfico muestra 2 fuerzas de 5 y 10 Kg. aplicadas simultáneamente (O) La flecha OS representa la resultante de las fuerzas dadas. Su longitud, a la misma escala que la utilizada para las fuerzas dadas, determina la intensidad de la resultante, y el ángulo, su dirección.

  • Se deduce que, una sola fuerza de 11,2 Kg. (Teorema de Pitágoras), que forme un ángulo de 26,5° con la horizontal, producirá el mismo efecto que las 2 fuerzas de 10 y 5 Kg.

Momento de una fuerza

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  • Barra rígida sostenida en su punto medio por la arista de una cuchilla, con un peso de 4 Kg. suspendido de un punto situado 3 m a la izquierda de la arista. Es evidente que este peso único producirá la rotación de la barra alrededor de la arista, en sentido antihorario.

  • Supongamos que queremos contrarrestar el efecto de rotación del peso de 4 Kg. colgando un peso de 3 Kg. en algún punto situado a la derecha de la arista. Puede comprobarse que el peso de 3 Kg. tiene que suspenderse a una distancia de la arista mayor que el peso de 4 Kg. y mediante este experimento veríamos que si se colgara exactamente a una distancia de 4 m la barra quedaría equilibrada (condición de equilibrio).

  • Tal experimento indica la efectividad de una fuerza para producir efectos de rotación alrededor del eje a la línea de acción de la misma. Esta distancia recibe el nombre de brazo de palanca o brazo de momento de la fuerza. Así, el brazo de momento del peso de 3Kg. es de 4 m. y el del peso de 4Kg. es de 3 m.

  • El momento es el producto de la fuerza aplicada por la distancia entre el punto de aplicación y el punto de rotación del cuerpo. En una palanca, la distancia entre el fulcro y el punto de aplicación de una fuerza se denomina "brazo de palanca". Así pues, el principio de la palanca afirma que una fuerza pequeña puede estar en equilibrio con una fuerza grande si la proporción entre los brazos de palanca de ambas fuerzas es la adecuada.

  • En la palanca se consideran dos fuerzas: una carga o resistencia, que suele ser el peso de un objeto que se desea mover; y una potencia, que es la fuerza que se ejerce para causar el movimiento. Este principio de la palanca se puede expresar como una sencilla ecuación:

    FpBp = FrBr

    Donde Fp y Fr son las fuerzas de potencia y resistencia, respectivamente; y Bp y Br sus respectivos brazos de palanca.

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Centro de gravedad

  • El peso de un cuerpo se define como la fuerza de atracción gravitatoria ejercida por la tierra sobre él.

    (Video) Biomecanica importa? Como utilizar seus conceitos na prática clínica!

  • La dirección de la fuerza gravitatoria sobre cada elemento de un cuerpo está dirigida verticalmente hacia abajo, al igual que la dirección de la resultante, independientemente de la orientación del cuerpo.

  • El punto fijo por el cuál pasan todas estas líneas de acción recibe el nombre de centro de gravedad corporal (baricentro). En el ser humano está localizado por delante de S2.

  • El baricentro está localizado en la intersección de los 3 planos corporales (Steindler-Govaers)

Fuerza gravitatoria Baricentro

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Aplicaciones clínicas

  • Fuerza:

  • Cualquier acción que produce, o tiende a producir, aceleración del cuerpo sobre el que actúa. Las fuerzas sólo se pueden medir por sus efectos, es decir, desplazamiento o deformación.
  • La fuerza se define como la capacidad de contraer los músculos con diferentes grados de tensión c/s desplazamiento de una masa.

Tipos de contracción muscular

Tipo

Sinonimia

Características
Isométrica Estática El músculo desarrolla tensión pero no cambia su longitud externa (constante). Contracción muscular sin rango de movimiento.
Isotónica Dinámica Concéntrica: El músculo se acorta, variando su tensión; mientras vence una carga constante. Sus puntos de inserción se aproximan. Contracción muscular con movimiento articular centrípeto.
Excéntrica: El músculo se alarga, variando su tensión; mientras vence una resistencia constante. Sus puntos de inserción se alejan. Contracción muscular con movimiento articular centrífugo.
Isoquinética Isokinética La tensión desarrollada durante la contracción es máxima durante todo el ROM.
  • En la contracción muscular isométrica (estática) se produce un aumento de la tensión intramuscular (TIM) sin producirse movimiento articular.

  • En la contracción muscular isotónica (dinámica) el músculo desarrolla TIM; que puede ser de tipo concéntrica o excéntrica.

  • La contracción muscular isoquinética se logra con la ayuda de equipos computarizados empleados para la reeducación y entrenamiento muscular (Nautilius, Cybex, Kin-Com).

Contracción Isométrica e Isotónica (Concéntrica-Excéntrica)

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Componentes del Movimiento

"La Biomecánica es la ciencia que estudia los movimientos del hombre y su coordinación" (Escuela Soviética - 1971)

COMPONENTES ELEMENTOS ANATOMICOS ELEMENTOSMECANICOS
Partes osteoarticulares
Huesos Palancas
Articulaciones Charnelas - Goznes
Partes blandas Músculos Motores
Tendones Cables
Ligamentos Refuerzos - Cierres
(Video) Biomecânica: Conceitos básicos
  • El suministro energético para producirel movimiento se realiza a través de la acción muscular

( "motor"). El músculo transforma la energía química en energía mecánica.

Sistema de Palancas corporales

  • La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo, o fulcro.

  • El ensamblaje del movimiento humano se realiza mediante sistemas de palancas músculo-hueso. La tensión de los músculos se aprovecha al actuar en la serie de palancas proporcionadas por los tejidos óseos rígidos. Los componentes óseos actúan como brazos de palanca y la articulaciones constituyen el eje de movimiento (fulcro); la fuerza depende de la contracción muscular.

  • Este complejo mecánico obedece a las leyes de las palancas, reposa en el suelo por medio de apoyos variables y está sometido a la acción de la fuerza gravitatoria y a las leyes del equilibrio.

  • Los huesos forman entre sí sistemas de palancas destinadas a moverse alrededor de un eje fijo, denominado punto de apoyo (A).

  • Los músculos constituyen la potencia (P) que mueve la palanca; sus inserciones son los puntos de aplicación de esta potencia.

  • La resistencia (R) está constituida por el peso del segmento a utilizar, incrementado, según el caso, por una resistencia externa (pesas, oposición) o interna (ligamentos y músculos antagonistas)

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Video: Acción del Biceps braquial

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Tipos o Géneros de palancas corporales

  • Las palancas pueden ser de tres géneros o tipos, dependiendo de la posición relativa del fulcro y los puntos de aplicación de las fuerzas de potencia y de resistencia. El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo, pero el efecto y forma de uso de cada tipo de palanca cambia considerablemente.

Género

Denominación

Modelos

Primer

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InterApoyante Palanca de equilibrio Columna cervical (art. occipitoatloidea).
Segundo

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InterResistente Palanca de fuerza Tobillo-pie (art. tibiotarsiana) - Postura digitigrada
Tercer

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InterPotente Palanca de velocidad Biceps braquial

Referencias Bibliográficas/Websites

  1. Fucci S., Benigni M. et al.: "Biomecánica del aparato locomotor aplicada al acondicionamiento muscular".Editorial Mosby/Doyma. 1995.

  2. Gowitzke B., Milner M.: "El cuerpo y sus movimientos - Bases científicas".Editorial Paidotribo.2001

  3. Kapanji, J. “Cuadernos de Fisiología articular”. Ed. Toray Masson. 1979.

  4. Miralles R., Puig M.: “Biomecánica clínica del aparato locomotor” . Editorial Masson, S.A. 1998.

  5. http://www.ibv.org/ Instituto de Biomecánica de Valencia (España). Biomecánica clínica aplicada (39)

  6. http://www.isbweb.org/ International Society of Biomechanics (ISB) Biomecánica clínica aplicada (40)

  7. http://asb-biomech.org/ American Society of Biomechanics (ASB) Biomecánica clínica aplicada (41)

  8. http://www.gimnasiaalcorta.com.ar/nb_1.htm

  9. http://www.walter-fendt.de/ph11s/lever_s.htm

  10. http://es.wikipedia.org/wiki/Palanca

    (Video) Webinar: Biomecánica y Neurociencia Aplicada al Ejercicio

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FAQs

O que é biomecânica aplicada? ›

Biomecânica aplicada ao esporte: contribuições, perspectivas e desafios. A Biomecânica é uma disciplina que estuda e faz análises físicas de movimentos do corpo humano. É tarefa da Biomecânica das atividades esportivas a caracterização e melhoria das técnicas de movimento através de conhecimentos científicos.

O que é biomecânica Clínica? ›

A biomecânica clínica, por sua vez, integra todo o conhecimento da biomecânica no estudo e compreensão dos mecanismos de lesão, dos fatores de risco e associados dos diversos acometimentos patológicos musculoesqueléticos do ser humano.

Quais são as quatro grandes áreas da biomecânica? ›

A análise biomecânica do movimento humano é operacionalizada a partir da adoção daquelas que são reconhecidas como as suas quatro grandes áreas de investigação: a cinemetria, a dinamometria, a eletromiografia e a antropometria (AMADIO, LOBO DA COSTA, SACCO, SERRÃO, ARAÚJO, MOCHIZUKI & DUARTE, 1999).

Quais são os 2 tipos de análises que podemos fazer na biomecânica? ›

Segundo Carr (1998), define biomecânica como sendo a aplicação das leis e princípios mecânicos aos organismos vivos. Basicamente existem dois métodos, para a análise do movimento humano: o método quantitativo e o método qualitativo.

Como fazer uma avaliação biomecânica? ›

Normalmente, a avaliação biomecânica é feita a partir de um programa que analisa de forma minuciosa cada movimento do atleta.
...
Entre as propostas de uma avaliação biomecânica, estão:
  1. Apontar qual é a melhor maneira de aperfeiçoar a mecânica do exercício;
  2. Melhorar o desempenho;
  3. Evitar lesões.
19 Dec 2019

Quais são os princípios da biomecânica? ›

Os cinco componentes mais importantes da biomecânica são o movimento, a força, o momento, as alavancas e o equilíbrio: Movimento - consiste no movimento do corpo ou de um objeto através do espaço. A velocidade e a aceleração são partes essenciais do movimento.

Qual a função da biomecânica? ›

Biomecânica é uma ciência que estuda o movimento dos organismos vivos a partir de observações da mecânica, fisiologia e anatomia. Investiga e analisa como os sistemas biológicos interagem e produzem movimento, considerando a eficiência e natureza desse movimento.

O que é biomecânica aplicada ao trabalho? ›

A Biomecânica Ocupacional está relacionada ao estudo das posturas e tarefas do homem no trabalho. Trata-se de uma área interdisciplinar que possui ligação direta com a Ergonomia e que procura buscar soluções para os problemas decorrentes da adaptação do homem ao ambiente de trabalho e vice-versa.

Qual a principal alavanca do corpo humano? ›

Existem poucas no corpo humano, sendo a mais conhecida a do tríceps sural. Nela, a força está entre o eixo e a resistência. Ela produz velocidade e amplitude de movimento, porém, uma grande quantidade de força é necessária para que ela seja movimentada, mesmo quando a resistência é pequena.

Quem é o pai da biomecânica? ›

Também no século XVII, o padre italiano Giovanni Alfonso Borelli produziu teorias que fizeram com que ele fosse considerado até hoje o pai da biomecânica.

Quem estuda biomecânica? ›

Atualmente a Biomecânica constitui-se numa disciplina curricular presente na quase totalidade dos cursos universitários de formação de bacharéis e licenciados em Educação física e Esporte, Fisioterapia, entre outros cursos.

O que é biomecânica e qual a sua importância na reabilitação? ›

Mais especificamente, a Biomecânica permite, entre outras coisas, melhorar o desempenho de atividades esportivas, melhorar a técnica de realização de movimentos, melhorar equipamentos utilizados em esportes ou em atividades do dia a dia, prevenir lesões e auxiliar na reabilitação de lesões.

Quais Três tipos de movimento específico? ›

Pode-se classificar os movimentos em três grandes grupos: voluntário, reflexo e automático. Os movimentos reflexos, por sua vez, podem ser subdivididos em inatos e adquiridos.

Quais são os problemas estudados pela biomecânica? ›

As forças mais comuns envolvidas com a biomecânica são: a força muscular, gravitacional, inércia, de flutuação e força de contato. A força produzida por músculos depende de vários fatores. Dois desses fatores incluem velocidade de contração do músculo e comprimento do músculo.

O que é força biomecânica? ›

Trata-se de uma entidade que tende a produzir movimento, definida a partir de quatro características: direção, sentido, quantidade de tração e valor absoluto. As forças mais comuns envolvidas com a biomecânica são a força muscular, a gravidade, a inércia, a força de flutuação e a força de contato.

Qual a relação da biomecânica com a prática na fisioterapia? ›

O estudo de forças que atuam sobre ou no corpo humano é feito pela Biomecânica. Biomecânica pode ser considerada uma parte inerente à Fisioterapia2, pois, ao lidar com disfunções do movimento, a Fisioterapia precisa da descrição desta, feita pela cinemá- tica.

Qual a importância da biomecânica para o ser humano? ›

“A biomecânica faz a avaliação clínica e funcional dos esportistas para que se possa prescrever de forma individual o melhor treinamento, e melhorar o desempenho pelo aperfeiçoamento do treinamento de acordo com a identificação das necessidades de cada indivíduo”, afirma a professora.

Quais são os tipos de movimento do corpo? ›

Por fim, para não deixar dúvidas, segue uma lista de onde estes movimentos podem ocorrer:
  • Tornozelo: dorsiflexão (ou flexão dorsal), flexão plantar, inversão e eversão;
  • Joelho: flexão, extensão, rotação medial e rotação lateral;
  • Quadril: flexão, extensão, abdução, adução, rotação medial, rotação lateral, circundução;
19 Jul 2021

O que pode a biomecânica aplicada ao esporte? ›

Mensurar as mudanças na forma do corpo, órgãos e tecidos pelo impacto.

Qual é a função da biomecânica? ›

A biomecânica é um dos métodos para estudar a maneira como os seres vivos (principalmente o homem) se adaptam às leis da mecânica quando realizando movimentos voluntários. Chkaidze, 1973 CONCEITOS Page 4 A biomecânica é a ciência que investiga os efeitos das forças internas e externas sobre os corpos vivos.

Qual é o objetivo da biomecânica? ›

A biomecânica é a área do conhecimento que se concentra no estudo de forças que atuam sobre ou no corpo humano, através da investigação e análise física dos sistemas biológicos.

Quanto ganha um biomecânico? ›

Segundo a pesquisa salarial da Catho, site brasileiro de classificados de empregos, a média salarial nacional do fisioterapeuta muda de acordo com sua área de atuação. Um fisioterapeuta hospitalar, por exemplo, ganha em média R$ 2.198, enquanto um fisioterapeuta do trabalho ganha R$ 2.431 no início da carreira.

Qual a área da biomecânica? ›

A biomecânica é uma área interdisciplinar que envolve educação física, fisioterapia, odontologia, engenharia, informática, medicina, física e matemática. Ela auxilia, por exemplo, na prevenção de lesões de atletas, no tratamento de disfunções na mandíbula, e na construção de equipamentos de musculação.

Qual a importância da biomecânica para a melhoria da saúde? ›

Laboratório de Biomecânica do Movimento e Postura Humana estuda movimentos que têm relação com alguma doença. Grupo já realizou importantes pesquisas envolvendo, entre outras doenças, artrose e a diabetes.

Como se divide a biomecânica? ›

A Biomecânica externa estuda as forças físicas que agem sobre os corpos enquanto a biomecânica interna estuda a mecânica e os aspectos físicos e biofísicos das articulações, dos ossos e dos tecidos histológicos do corpo.

Qual é o tipo de alavanca mais comum no corpo humano? ›

Tipos de Alavancas: Alavanca de Terceira Classe – Interpotente: São alavancas em que a força de esforço age entre o eixo e a força de resistência. Tipo de alavanca mais comum no corpo humano. Neste tipo de alavanca, BE < BR e, portanto, a VM < 1.

Quais os fatores podem ser analisados com a biomecânica? ›

As forças mais comuns envolvidas com a biomecânica são: a força muscular, gravitacional, inércia, de flutuação e força de contato. A força produzida por músculos depende de vários fatores. Dois desses fatores incluem velocidade de contração do músculo e comprimento do músculo.

Videos

1. BIOMECÁNICA DEL MOVIMIENTO HUMANO Y SUS APLICACIONES CLÍNICAS
(Equilibra Fisio Channel)
2. Jornada de Biomecánica Clínica Aplicada al Nuevo Baremo
(OSM LAB)
3. Aulão de Biomecânica - Domine a ciência e prática da biomecânica aplicada ao resultado.
(Citius - Exercício, Nutrição e Resultado)
4. Biomecânica Aplicada ao Esporte
(Biomecânica by OnWay Education)
5. [Super Aulão - Método For] Biomecânica do Quadril Aplicada a Reabilitação
(Amir Curcio)
6. Video biomecanica basico
(Clinica de Podologia y Biomecanica)

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Author: Roderick King

Last Updated: 11/09/2022

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Name: Roderick King

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