Biomecánica Bases Del Movimiento Humano [PDF]

Zitiervorschau

Biomecánica Bases del movimiento humano

4.a Ed ic ió n

Biomecánica Bases del movimiento humano

4.a Ed ic ió n

Joseph Hamill, PhD Professor, Department of Kinesiology University of Massachusetts at Amherst Amherst, Massachusetts

Kathleen M. Knutzen, PhD Professor, Department of Physical Education and Kinesiology Dean, School of Social Sciences and Education California State University Bakersfield, California

Timothy R. Derrick, PhD Professor, Department of Kinesiology Iowa State University Ames, Iowa

Av. Carrilet, 3, 9.a planta, Edificio D - Ciutat de la Justícia 08902 L’Hospitalet de Llobregat Barcelona (España) Tel.: 93 344 47 18 Fax: 93 344 47 16 e-mail: [email protected] Revisión científica MFKD. Lic. Ft. TO. Jaime Rebollo Vázquez Coordinador del Programa de Licenciatura en Fisioterapia Facultad de Medicina Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Traducción Dr. Israel Luna Dra. Diana Vanegas Farfano Dirección editorial: Carlos Mendoza Editora de desarrollo: Cristina Segura Flores Gerente de mercadotecnia: Juan Carlos García Cuidado de la edición: Olga Sánchez Navarrete Adecuación de portada: Jesús Mendoza M. Maquetación: Carácter Tipográfico/Eric Aguirre • Aarón León Impresión: R.R. Donnelley Shenzen Impreso en China

•

Ernesto A. Sánchez

Se han adoptado las medidas oportunas para confirmar la exactitud de la información presentada y describir la práctica más aceptada. No obstante, los autores, los redactores y el editor no son responsables de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicación de la información que incluye, y no dan ninguna garantía, explícita o implícita, sobre la actualidad, integridad o exactitud del contenido de la publicación. Esta publicación contiene información general relacionada con tratamientos y asistencia médica que no debería utilizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional médico, ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y universales. El editor ha hecho todo lo posible para confirmar y respetar la procedencia del material que se reproduce en este libro y su copyright. En caso de error u omisión, se enmendará en cuanto sea posible. Algunos fármacos y productos sanitarios que se presentan en esta publicación sólo tienen la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA) para uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario averiguar la situación de cada fármaco o producto sanitario que pretenda utilizar en su práctica clínica, por lo que aconsejamos consultar con las autoridades sanitarias competentes. Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270) Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar públicamente, en todo o en parte, con ánimo de lucro y en perjuicio de terceros, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. Reservados todos los derechos. Copyright de la edición en español © 2017 Wolters Kluwer ISBN de la edición en español: 978-84-16781-17-1 Depósito legal: M-35253-2016 Edición en español de la obra original en lengua inglesa Biomechanical basis of human movement, Joseph Hamill, Kathleen M. Knutzen, Timothy R. Derrick. — Fourth edition, publicada por Wolters Kluwer Copyright © 2015, Wolters Kluwer ISBN edición original: 978-1-4511-7730-5 Two Commerce Square 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103

A

B.T. Bates, familias.

nuestro amigo y maestro y a nuestras

Prefacio

La biomecánica es un campo de estudio cuantitativo dentro de la disciplina de ciencias del ejercicio. Esta obra pretende ser un libro de texto de introducción que enfatice en dicha naturaleza cuantitativa (en lugar de cualitativa) de la biomecánica. Se pretende que, mientras se enfatiza en la cuantificación del movimiento humano, esta cuarta edición de Biomecánica. Bases del movimiento humano también sea de utilidad para aquellos con un conocimiento basal limitado en matemáticas. Los ejemplos cuantitativos son presentados en una manera detallada y lógica que subraya los puntos de interés. El objetivo de esta obra es, por tanto, conformar un libro de texto que introduzca al estudiante a la biomecánica e integre conceptos básicos de anatomía, física, cálculo y fisiología para el estudio del movimiento humano. Decidimos utilizar este enfoque ya que los ejemplos numéricos son significativos y ejemplifican con claridad los conceptos a veces erróneos sobre la mecánica del movimiento humano.

Organización Este libro se encuentra organizado en tres secciones principales: Sección 1: Principios del movimiento humano; Sección 2: Anatomía funcional; y Sección 3: Análisis mecánico del movimiento humano. Los capítulos se encuentran ordenados para brindar una progresión lógica del material esencial que permita la comprensión de la biomecánica y el estudio del movimiento humano. La Sección 1, Principios del movimiento humano, incluye los capítulos 1 a 4. El capítulo 1, “Terminología básica”, presenta la terminología y nomenclatura generalmente utilizada en biomecánica. El capítulo 2, “Consideraciones esqueléticas para el movimiento”, comprende el sistema esquelético con especial énfasis en las articulaciones. El capítulo 3, “Consideraciones musculares para el movimiento,” analiza la organización del sistema muscular. Por último, en el capítulo 4, “Consideraciones neurológicas para el movimiento”, se presentan los sistemas de control y activación para el movimiento humano. En esta edición, parte del material básico fue reorganiza­ do y se añadió nuevo material en áreas como actividad física y formación

de hueso, osteoartritis, osteoporosis, facto­res que influyen en el desarrollo de fuerza y velocidad muscular, y el efecto del entrenamiento sobre la activa­ción muscular. La Sección 2, Anatomía funcional, abarca los Capítulos 5 a 7 y discute regiones específicas del cuerpo: extremidad superior, extremidad inferior y tronco, respectivamente. Cada capítulo integra la información general presentada en la Sección 1 respecto a cada región. En esta edición, se quitó información sobre músculos y ligamentos del apéndice y se integró al texto en cada capítulo para facilitar la revisión de la localización y las acciones de músculos y ligamentos. La sección de ejercicio fue reorganizada para brindar ejemplos de ejercicios comunes utilizados para cada región. Por último, el análisis de actividades seleccionadas al final de cada capítulo incluye un análisis muscular más completo basado en los resultados de estudios electromiográficos. La Sección 3, Análisis mecánico del movimiento humano, incluye los capítulos 8 a 11, en los cuales se presentan técnicas mecánicas cuantitativas para el análisis del movimiento humano. Los capítulos 8 y 9 presentan los conceptos de cinemática lineal y angular. En estos dos capítulos también se detallan las formas convenciona­les de estudio de movimiento lineal y angular del análi­ sis del movimiento humano. Una parte de cada capítulo se dedica a revisar la literatura en investigación del movimiento humano, movimiento en silla de ruedas y golf. Estas actividades son empleadas a lo largo de la Sección 3 para ilustrar las técnicas cuantitativas presentadas. Los capítulos 10 y 11 presentan los conceptos de cinética lineal y angular, incluyendo discusiones sobre las fuerzas y torques que actúan sobre el cuerpo humano durante las actividades cotidianas. Se señalan y explican las leyes del movimiento. Asimismo se incluye un análisis acerca de las fuerzas y torques aplicada a los segmentos del cuerpo durante el movimiento. Aunque el libro sigue un orden progresivo, las secciones principales por lo general se encuentran contenidas. Así, los instructores pueden omitir o restar énfasis a ciertas secciones. Por ejemplo las Secciones 1 y 2 pueden ser empleadas en un curso tradicional de kinesiología, y la Sección 3 puede ser utilizada en un curso de biomecánica.

vii

viii

Prefacio

Características Cada capítulo contiene una lista de Objetivos del capítulo para permitir al estudiante concentrarse en puntos clave del material, y el Esquema del capítulo brinda una guía sobre el contenido que se estudia. Se incluyen Recuadros en todo el libro para subrayar información importante, y se presentan Preguntas relevantes para ayudar al estudiante a revisar brevemente un concepto. El Resumen al final de cada capítulo recoge los conceptos principales que fueron presentados. Cada capítulo contiene Preguntas de repaso, tanto de Verdadero o falso, como de Opción múltiple para retar al estudiante y ayudarle a comprender e integrar el material presentado. Al final del libro se presenta un Glosario en el cual se definen términos utilizados en cada capítulo y que puede ser utilizado como una fuerza de refuerzo y referencia. Por último, los cuatro apéndices presentan información sobre las unidades de medición, funciones trigonométricas e información práctica. Si bien en la mayoría de los deportes es fácil ilustrar los principios del movimiento humano, en esta edición de Biomecánica. Bases del movimiento humano se incluyen nuevas y actualizadas ilustraciones con aplicaciones en ergonomía, ortopedia y ejercicio. Éstas se complementan con referencias de la literatura actual en biomecánica. Con éstos y el contenido, así como las características antes mencionadas, toda la secuencia del movimiento humano potencial está considerado.

Recursos adicionales Biomecánica. Bases del movimiento humano, cuarta edición incluye recursos adicionales en inglés tanto para instructores como estudiantes que se encuentran disponibles en http://thepoint.lww.com/espanol-Hamill_4e. INSTRUCTORES Los instructores autorizados podrán acceder a los siguientes recursos adicionales en inglés:

• Presentaciones en PowerPoint. • Banco de imágenes. • WebCT y Blackboard Ready Cartridges ESTUDIANTES Los estudiantes que han adquirido el texto tienen acceso a los siguientes recursos adicionales en inglés:

• Respuesta a las preguntas de repaso del texto. • Exámenes de práctica para estudiantes. Vea el interior de la portada del libro para conocer más detalles, incluyendo la clave que requerirá para acceder al sitio en internet.

Agradecimientos

A aquellos que revisaron esta edición del libro e hicieron una contribución sustancial a su desarrollo, les expresamos nuestro sincero agradecimiento. También queremos agradecer a Kristin Royer (gerente del producto), Emily Lupash (editora de adquisiciones) y Shauna Kelley (gerente de mercadeo) de Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins por su consejo durante el proceso de publicación. Extendemos un agradecimiento especial a Nic Castona y Nike, Inc., por las fotografías empleadas en el texto.

ix

Contenido

Prefacio  vii Agradecimientos  ix SECCIÓN I

1 2 3 4

Terminología básica Consideraciones esqueléticas para el movimiento Consideraciones musculares para el movimiento Consideraciones neurológicas para el movimiento

SECCIÓN II



Principios del movimiento humano

1 3 25 59 99

Anatomía funcional

129

5 6 7

Anatomía funcional de la extremidad superior Anatomía funcional de la extremidad inferior Anatomía funcional del tronco

131 172 241

SECCIÓN III

Análisis mecánico del movimiento humano

281

Cinemática lineal Cinemática angular Cinética lineal Cinética angular

283 318 346 391

8 9 10 11 APÉNDICE APÉNDICE APÉNDICE APÉNDICE

A El sistema métrico y las unidades del SI B Funciones trigonométricas C Ejemplos de datos cinemáticos y cinéticos D Ejemplo numérico para calcular el movimiento de proyectil

441 445 449 457

Glosario  459 Índice alfabético de materias   473

xi

SECCI Ó N

1

PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO

CAPÍTULO 1

Terminología básica CAPÍTULO 2

Consideraciones esqueléticas para el movimiento CAPÍTULO 3

Consideraciones musculares para el movimiento CAPÍTULO 4

Consideraciones neurológicas para el movimiento

CAPÍTULO

1

TERMINOLOGÍA BÁSICA

OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Definir los términos mecánica, biomecánica y kinesiología, y diferenciar entre sus usos en el análisis del movimiento humano. 2. Definir o proporcionar ejemplos de movimiento lineal y angular. 3. Definir los términos cinemática y cinética. 4. Describir la localización de los segmentos y referencias utilizando los términos anatómicos correctos, como medial, lateral, proximal, y distal. 5. Identificar los segmentos por sus nombres correctos, definir todos los descriptores del movimiento de dichos segmentos y proporcionar ejemplos específicos en el cuerpo. 6. Explicar la diferencia entre los sistemas de referencia relativo y absoluto. 7. Definir los planos sagital, frontal y transverso, junto con los ejes frontal, sagital y longitudinal correspondientes. Proporcionar ejemplos de movimientos humanos que ocurren en cada plano. 8. Explicar lo que es el grado de libertad y proporcionar ejemplos de los grados de libertad asociados con varias articulaciones en el cuerpo.

ESQUEMA Áreas principales de estudio

Biomecánica versus kinesiología Anatomía versus anatomía funcional Movimiento lineal versus angular Cinemática versus cinética Estática versus dinámica

Sistemas de referencia

Relativo versus absoluto Planos y ejes

Resumen Preguntas de repaso

Descriptores anatómicos del movimiento

Nombres de los segmentos Términos anatómicos Descripción del movimiento

3

4

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Para estudiar la kinesiología y la biomecánica utilizando este libro de texto se requiere una mente despejada. Recuerde que el movimiento humano es el tema y el objeto de estudio en ambas disciplinas. Una comprensión adecuada de varios aspectos del movimiento humano puede facilitar una mejor enseñanza, una preparación exitosa, una terapia más acertada, la prescripción de ejercicios con conocimiento de causa, y nuevas ideas de investigación. El movimiento es el medio por el cual interactuamos con nuestro entorno, ya sea simplemente salir a caminar por el parque, fortalecer los músculos con un press de banca, participar en la competencia de salto de altura de la universidad, o estirar un músculo o rehabilitar una articulación lesionada. El movimiento involucra un cambio en el lugar, la posición o postura en relación con algún punto en el entorno. Este libro de texto se enfoca en el desarrollo del conocimiento en el área del movimiento humano de manera tal que usted se sentirá seguro al observar el movimiento humano y resolver problemas del movimiento. Se pueden utilizar muchos abordajes para estudiar el movimiento, como observar el movimiento utilizando sólo el ojo humano u obteniendo datos sobre los parámetros del movimiento mediante equipo de laboratorio. Quienes observan las actividades también tendrán diferentes inquietudes: un entrenador puede estar interesado en el desenlace de un saque de tenis, pero un fisioterapeuta puede estar interesado en identificar en qué parte del saque un atleta con tendinitis está colocando la presión sobre el codo. Algunas aplicaciones de la biomecánica y la kinesiología requieren únicamente una vista superficial de un movimiento, como la inspección visual de la posición del antebrazo en el tiro en suspensión de un jugador de baloncesto. Otras aplicaciones, como la evaluación de las fuerzas aplicadas por la mano sobre el balón de baloncesto durante un tiro, requieren cierto conocimiento avanzado y el uso de equipo y técnicas sofisticadas. No se necesita equipo complicado para aplicar el material en este texto, pero es necesario para comprender e interpretar ejemplos numéricos de los datos recopilados utilizando dichos instrumentos. Los ejemplos cualitativos en este texto describen las características del movimiento. Un análisis cualitativo es una evaluación no numérica del movimiento basada en la observación directa. Estos ejemplos pueden ser aplicados directamente a una situación de movimiento particular utilizando la observación visual o el video. Este texto también presenta información cuantitativa. Un análisis cuantitativo es una evaluación numérica del movimiento basada en los datos obtenidos durante el desempe­ño del mismo. Por ejemplo, pueden presentarse las característi­ cas del movimiento para describir las fuerzas o los componentes temporal y espacial de la actividad. La aplicación de este material en un contexto práctico, como la enseñanza de una habilidad para un deporte, es más difícil ya que es más abstracto y a menudo no puede ser observado visualmente. Sin embargo, la información cuantitativa puede ser importante, porque con frecuencia confirma lo que se observa visualmente en un análisis cualitativo. También dirige la técnica de enseñanza debido a que un análisis cuantitativo identifica la fuente de un movimiento. Por ejemplo, un salto rotatorio frontal con las manos puede evaluarse de forma cualitativa a través de la observación visual al enfocarse en cosas tales como si las piernas están juntas y rectas, la espalda está arqueada, y el

aterrizaje es estable y si el salto fue demasiado rápido o lento. Pero es mediante el análisis cuantitativo que pueden identificarse la fuente del movimiento y la magnitud de las fuerzas generadas. Una fuerza no puede ser observada cualitativamente, pero conocer la fuente del movimiento ayuda con la evaluación cualitativa de sus efectos, esto es, el éxito del salto. Este capítulo introduce terminología que será utilizada durante el resto del texto. El capítulo comienza con la definición y presentación de las diferentes áreas de estudio para el análisis del movimiento. Ésta será la primera exposición a las áreas que se presentan con mayor profundidad más adelante en el texto. Posteriormente, en el capítulo se discuten los métodos y la terminología que describe la forma en la que llegamos a las propiedades mecánicas básicas de varias estructuras. Por último, el capítulo establece un vocabulario de trabajo para la descripción del movimiento tanto a nivel estructural como del cuerpo completo.

Áreas principales de estudio BIOMECÁNICA VERSUS KINESIOLOGÍA Aquellos que estudian el movimiento humano a menudo están en desacuerdo sobre el uso de los términos kinesiología y biomecánica. La kinesiología puede ser utilizada en una de dos maneras. Primero, la kinesiología como el estudio científico del movimiento humano puede ser un término general utilizado para describir cualquier forma de evaluación anatómica, fisiológica, psicológica o mecánica del movimiento humano. En consecuencia, la kinesiología ha sido utilizada por varias disciplinas para describir muchas áreas de contenido diferente. Algunos departamentos de educación física y ciencia del movimiento han ido tan lejos que han adoptado la kinesiología como el nombre de su departamento. Segundo, la kinesiología describe el contenido de una clase en la que se evalúa el movimiento humano examinando su fuente y características. Sin embargo, una clase de kinesiología puede consistir principalmente de la anatomía funcional en una universidad y estrictamente de la biomecánica en otra. Históricamente, el curso de kinesiología ha sido parte del plan de estudios universitario desde que se han implementado los programas de educación física y ciencia del movimiento. El curso originalmente se enfocó en el sistema musculoesquelético, la eficiencia del movimiento desde el punto de vista anatómico, y las acciones articulares y muscu­lares durante los movimientos simples y complejos. Una actividad típica del estudiante en el curso de kinesiología era identificar las fases discretas en una actividad, describir los movimientos de los segmentos que ocurren en cada fase, e identificar los principales contribuyentes musculares a cada movimiento articular. Por lo tanto, si se estaba completando un análisis kinesiológico de la acción de levantarse de una silla, los movimientos serían extensión de la cadera, extensión de la rodilla y flexión plantar mediante los grupos musculares de los isquiotibiales, el cuádriceps femoral y el tríceps sural, respectivamente. La mayoría de los análisis kinesiológicos se consideran cualitativos debido a que involucran la observación del movimiento y proporcionan un desglose de las capacidades y la identificación de las contribuciones musculares al movimiento.





Capítulo 1 Terminología básica

El contenido del estudio de la kinesiología se incorpora en varios cursos de biomecánica, y es utilizado como un precursor a la introducción de contenido biomecánico más cuantitativo. En este texto, se utilizará la biomecánica como un término general para describir contenido previamente cubierto en cursos de kinesiología, así como contenido de­ sarrollado como resultado del crecimiento en el área de la biomecánica. En las décadas de 1960 y 1970, la biomecánica se desarrolló como un área de estudio en el plan de estudios de pregrado y posgrado a lo largo de Estados Unidos. El contenido de la biomecánica fue extraído de la mecánica, un área de la física que consiste en el estudio del movimiento y el efecto de las fuerzas sobre un objeto. La mecánica es utilizada por los ingenieros para diseñar y construir estructuras y máquinas, ya que proporciona las herramientas para analizar la resistencia de las estructuras, y formas de predecir y medir el movimiento de una máquina. Fue una transición natural tomar las herramientas de la mecánica y aplicarlas a los organismos vivos. La biomecánica es el estudio de la estructura y función de los sistemas biológicos por medio de métodos de mecánica (1). Otra definición propuesta por la European Society of Biomechanics (2) es “el estudio de fuerzas que actúan sobre y generadas dentro de un cuerpo y los efectos de dichas fuerzas sobre los tejidos, líquidos o materiales utilizados para propósitos de diagnóstico, tratamiento o investigación.” Un análisis de biomecánica evalúa el movimiento de un organismo vivo y el efecto de fuerzas sobre el organismo vivo. El abordaje biomecánico para análisis del movimien­to puede ser cualitativo, al observar y describir el movimiento, o cuantitativo, lo que significa que se medirá algún aspecto del movimiento. El uso del término biomecánica en este texto incorpora componentes cualitativos con un abordaje cuantitativo más específico. En dicho abordaje, se des­criben las características del movimiento de un humano o un objeto utilizando parámetros como la velocidad y la dirección, la manera en la que se crea el movimiento a través de la aplicación de fuerzas, tanto dentro como fuera del cuerpo, y las posiciones y acciones óptimas del cuerpo para un movimiento eficiente y efectivo. Por ejemplo, para evaluar biomecánicamente el movimiento de levantarse de una silla, se intenta medir e identificar fuerzas articulares que actúan a

nivel de la cadera, rodilla y tobillo junto con la fuerza entre el pie y el piso, todas ellas actúan en conjunto para producir el movimiento hacia arriba y fuera de la silla. Los componentes del análisis biomecánico y kinesiológico del movimiento se presentan en la figura 1-1. A continuación se examinan algunos de estos componentes en forma individual.

ANATOMÍA VERSUS ANATOMÍA FUNCIONAL La anatomía, la ciencia de la estructura de un cuerpo, es la base de la pirámide a partir de la cual se desarrolla el conocimiento del movimiento humano. Es útil desarrollar una comprensión sólida de la anatomía regional de modo que se puedan identificar para una región determinada, como el hombro, los huesos, la configuración de los músculos, la inervación y la irrigación de dichos músculos y de otras estructuras significativas (p. ej., ligamentos). Se puede poner en práctica el conocimiento de la anatomía si, por ejemplo, se está intentando evaluar una lesión. Asuma que un paciente tiene dolor en la parte interna del codo. Conocer la anatomía le permitirá identificar al epicóndilo medial del húmero como la estructura ósea prominente de la parte medial del codo. También indica que los músculos que llevan la mano y los dedos hacia el antebrazo en un movimiento de flexión se insertan en el epicóndilo. Por tanto, la familiaridad con la anatomía puede llevar al diagnóstico de una epicondilitis medial, posiblemente causada por el sobreuso de los músculos flexores dorsales de la mano. La anatomía funcional es el estudio de los componentes del cuerpo requeridos para lograr o realizar un movimiento o función humana. Al utilizar un abordaje de anatomía funcional para analizar la elevación lateral del brazo con una mancuerna, se debe identificar a los músculos deltoides, trapecio, elevador de la escápula, romboides y supraespinoso como contribuyentes a la rotación superior y la elevación de la cintura escapular y la abducción del brazo. El conocimiento de la anatomía funcional es útil en varias situaciones, por ejemplo, para establecer un programa de ejercicio o de entrenamiento con pesas y para evaluar el potencial de lesión en un movimiento o deporte, o cuando se establecen técnicas de entrenamiento y ejercicios para los atletas. La consideración principal de la anatomía funcional no es la localización

ANÁLISIS DE MOVIMIENTO HUMANO

BIOMECÁNICA

CINEMÁTICA

FIGURA 1-1  Tipos de análisis de movimiento. El movimiento puede analizarse al evaluar las contribu­ ciones anatómicas al movimiento (anatomía funcional), describir las características del movimiento (cinemá­ tica), o determinar la causa del movimiento (cinética).

5

KINESIOLOGÍA

CINÉTICA

ANATOMÍA FUNCIONAL

LINEAL

ANGULAR

LINEAL

ANGULAR

POSICIÓN VELOCIDAD ACELERACIÓN

POSICIÓN VELOCIDAD ACELERACIÓN

FUERZA

TORQUE

6

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

del músculo, sino el movimiento producido por el músculo o grupo muscular.

MOVIMIENTO LINEAL VERSUS ANGULAR El movimiento es un cambio en el sitio, posición o postura que ocurre durante un periodo y es relativo a algún punto en el entorno. En un movimiento humano o en el de un objeto impulsado por un humano se tienen dos tipos de movimiento. El primero es el movimiento lineal, a menudo denominado movimiento de traslación. El movimiento lineal es un movimiento a lo largo de una trayectoria recta o curva en el que todos los puntos de un cuerpo u objeto se mueven la misma distancia en el mismo tiempo. Algunos ejemplos son la ruta de un corredor, la trayectoria de una pelota de beisbol, el movimiento de la barra en un press de banca, y el movimiento del pie durante una patada de despeje. El enfoque en estas actividades está en la dirección, la trayectoria y la velocidad del movimiento del cuerpo o el objeto. La figura 1-2 ilustra dos puntos focales para el análisis del movimiento lineal. El centro de masa del cuerpo, de un segmento, o de un objeto usualmente es el punto monitoreado en un análisis lineal (Fig. 1-2). El centro de masa es el punto en el que la masa del objeto parece estar concentrada, y representa el punto en el cual el efecto total de la gravedad actúa sobre el objeto. Sin embargo, se puede seleccionar y evaluar cualquier punto relacionado con el movimiento lineal. En un análisis de habilidades, por ejemplo, a menudo es útil monitorear el movimiento de la parte superior de la cabeza para obtener una indicación de ciertos movimientos del tronco. El análisis de la cabeza al correr es un ejemplo claro. ¿La cabeza se mueve hacia arriba y hacia abajo? ¿De lado a lado? De ser así, es una indicación de que la masa central del cuerpo también se mueve en esas direcciones. La trayectoria de la mano o la raqueta es importante en los deportes de lanzamiento o que se practican con raqueta, por lo que es benéfico monitorear visualmente el movimiento lineal de la mano o raqueta durante la ejecución del movimiento. En una actividad como una carrera de velocidad, el movimiento lineal del cuerpo entero es el componente más importante a analizar, ya que el objetivo del esprint es mover el cuerpo con rapidez de un punto a otro. El segundo tipo de movimiento es el movimiento angular, que es el movimiento en torno a algún punto de manera que diferentes regiones del mismo segmento corporal o del objeto no se desplazan la misma distancia en el mismo tiempo. Como lo ilustra la figura 1-3, balancearse alrededor de una barra representa movimiento angular ya que el cuerpo completo rota alrededor del punto de contacto con la barra. Para realizar una vuelta completa alrededor de la barra, los pies viajan a lo largo de una distancia mucho mayor en comparación con los brazos, ya que están más lejos del punto de giro. Es típico en la biomecánica examinar las características del movimiento lineal de una actividad y posteriormente analizar más de cerca los movimientos angulares que crean y contribuyen al movimiento lineal. Todos los movimientos lineales del cuerpo humano y los objetos impulsados por humanos ocurren como una consecuencia de las contribuciones angulares. Existen excepciones a esta regla, como el paracaidismo o en la caída libre, en las que el cuerpo se mantiene en una posición para permitir que

FIGURA 1-2  Ejemplos de movimiento lineal. Las formas de aplicar el análisis del movimiento lineal incluyen la evaluación del movimiento del centro de gravedad o la trayectoria de un objeto proyectado.

la gravedad genere el movimiento lineal hacia abajo, y cuando un jalón o empujón externo mueve al cuerpo o al objeto. Es importante identificar los movimientos angulares y la secuencia de los mismos que integran una habilidad o movimiento humano, debido a que los movimientos angulares determinan el éxito o fallo del movimiento lineal. Los movimientos angulares se producen en torno a una línea imaginaria llamada eje de rotación. El movimiento angular de un segmento, como el brazo, ocurre en torno a un eje que pasa a través de la articulación. Por ejemplo, bajar el nivel del cuerpo en una posición en cuclillas profunda implica el movimiento angular del muslo alrededor de la articulación de la cadera, el movimiento angular de la pierna en torno a la articulación de la rodilla, y el movimiento angular





Capítulo 1 Terminología básica

7

Eje externo

Centro de gravedad

Eje mediolateral a través de las articulaciones

FIGURA 1-3  Ejemplos de movimiento angular. El movimiento angular del cuerpo, un objeto o un segmento, puede llevarse a cabo alrededor de un eje que pasa a través de una articulación (A), a través del centro de gravedad (B), o alrededor de un eje externo (C).

del pie alrededor de la articulación del tobillo. El movimiento angular también se puede producir en torno a un eje a través del centro de masa. Ejemplos de este tipo de movimiento angular son el salto con voltereta en el aire y el giro vertical de un patinador artístico. Por último, el movimiento angular puede ocurrir en torno a un eje externo fijo. Por ejemplo, el cuerpo sigue una trayectoria de movimiento angular al balancearse alrededor de una barra de gimnasia con la barra que actúa como el eje de rotación. Para la aptitud en análisis del movimiento humano, es necesario identificar las contribuciones del movimiento angular al movimiento lineal del cuerpo u objeto. Esto es aparente en una actividad simple como patear un balón para lograr la distancia máxima. La intención de la patada es hacer contacto entre el pie que viaja a una alta velocidad lineal y se mueve en la dirección apropiada para enviar el balón en la dirección deseada. El movimiento lineal de interés es la trayectoria y velocidad del balón después de que deja de hacer contacto con el pie. Para crear altas velocidades y la trayectoria correcta, los movimientos angulares y los segmentos de la pierna que patea son secuenciales, al obtener velocidad entre sí de modo que la velocidad del pie está determinada por la suma de las velocidades individuales de los segmentos que se conectan. La pierna que patea se mueve hacia una fase de preparación, retrocediendo a través de movimientos angulares del muslo, la pierna y el pie. La pierna latiguea hacia adelante por debajo del muslo muy rápidamente a medida que el muslo comienza a moverse hacia adelante para iniciar la patada. En la fase de potencia de la patada, el muslo se mueve de manera vigorosa hacia adelante y extiende con rapidez la pierna y el pie hacia

adelante a velocidades angulares muy rápidas. A medida que hace contacto con el balón, el pie se mueve muy rápido porque las velocidades del muslo y la pierna han sido transferidas al pie. La observación cuidadosa del movimiento humano permite la relación entre el movimiento angular y el lineal mostrada en este ejemplo de pateo, para funcionar como la base de las técnicas utilizadas para corregir o facilitar un patrón de movimiento o el desarrollo de una habilidad.

CINEMÁTICA VERSUS CINÉTICA Se puede llevar a cabo un análisis biomecánico desde una de dos perspectivas. La primera, la cinemática, está enfocada en las características del movimiento desde una perspectiva espacial y temporal sin referencia a las fuerzas que causan el mo­ vimiento. Un análisis cinemático involucra la descripción del movimiento para determinar qué tan rápido se mueve un ob­jeto, qué tan alto va, o qué tan lejos viaja. Por tanto, en un análisis cinemático, la posición, la velocidad y la aceleración son los componentes de interés. Algunos ejemplos de análisis cinemático lineal son el análisis de las características de proyectil de un saltador de altura o el estudio del desempeño de los nadadores de élite. Ejemplos de análisis cinemático angular son la observación de la secuencia del movimiento articular en un saque de tenis, o el análisis de las velocidades y aceleraciones segmentarias en un salto vertical. La figura  1-4 presenta tanto un ejemplo angular (arriba) como lineal (abajo) de la cinemática del swing de golf. Al examinar el movimiento angular o lineal de forma cinemática, se pueden identificar los segmentos involucrados en ese movimiento que requieren ser

8

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

es el área de estudio que examina las fuerzas que actúan sobre un sistema, como el cuerpo humano, o sobre cualquier objeto. El análisis cinético del movimiento es más complicado que un análisis cinemático, tanto de comprender como de evaluar, porque las fuerzas no pueden verse (Fig. 1-5). Sólo se pueden observar los efectos de las fuerzas. Observe a alguien que levanta una barra con 90.72 kg (200 lb) en una posición en cuclillas. ¿Cuánta fuerza se ha aplicado? Ya que Cadera 200

Extensor

Torque (Nm)

Rodilla 100

Tobillo

Flexor

0

–100 0

25

Tra y

50 Tiempo (%)

75

100

50 Tiempo (%)

75

100

2 600

ect o

r de

Fuerza vertical (N)

ria circula

la

m

uñ

ec

a

2 200

1 800

1 400 0

Velocidad de la pelota 50 m/seg

25

Velocidad del palo 38.1 m/seg

FIGURA 1-4  Ejemplos de análisis cinemático del movimiento. El análisis cinemático se enfoca en la cantidad y tipo de movimiento, la dirección del movimiento, y la velocidad o cambio en la velocidad del cuerpo o de un objeto. El tiro de golf se presenta desde dos de estas perspectivas: los componentes angulares del swing de golf (arriba) y la dirección y velocidad del palo y la pelota (abajo).

mejorados u obtener ideas y mejorías en la técnica para los deportistas de élite, o separar una habilidad en las partes que la componen. De esta forma, se puede mejorar el conocimiento sobre el movimiento humano. Empujar una mesa puede o no hacer que ésta se mueva, dependiendo de la dirección y fuerza del empujón. Un empujón o jalón entre dos objetos que puede o no resultar en la generación de movimiento se denomina fuerza. La cinética

FIGURA 1-5  Ejemplos de análisis cinético del movimiento. El aná­ lisis cinético se enfoca en la causa del movimiento. El levantador de pesas demuestra cómo se puede analizar el levantamiento al observar las fuerzas verticales sobre el suelo que producen el levantamiento (lineal) y los torques producidos en tres articulaciones de la extremi­ dad inferior que generan la fuerza muscular requerida para el levan­ tamiento. (Ilustración tomada de Lander, J. et al. [1986]. Biomechanics of the squat exercise using a modified center of mass bar. Medicine & Science in Sports & Exercise, 18:469–478.)



la fuerza no puede verse, no existe forma alguna de evaluar de forma precisa la fuerza a menos que pueda ser medida con instrumentos especiales. Un estimado probable de la fuerza es al menos 90.72 kg (200 lb), ya que ese es el peso de la barra. La estimación puede ser significativamente imprecisa si el peso del cuerpo levantado y la velocidad de la barra no se toman en cuenta. Las fuerzas producidas durante el movimiento humano son importantes ya que son causales de crear todos nuestros movimientos y de mantener posiciones o posturas donde no hay movimiento. La evaluación de estas fuerzas representa el mayor reto técnico en la biomecánica, ya que requiere equipo sofisticado y una experiencia considerable. Por lo tanto, para el analista principiante de movimiento, los conceptos relacionados con maximizar o minimizar la producción de fuerza en el cuerpo serán más importantes que evaluar las propias fuerzas. Un análisis cinético puede proporcionar al maestro, fisioterapeuta, entrenador o investigador, información valiosa sobre cómo se produce el movimiento o cómo se mantiene una posición. Esta información puede dirigir el acondicionamiento y entrenamiento de un deporte o movimiento. Por ejemplo, los análisis cinéticos realizados por investigadores han identificado posiciones débiles y fuertes en varias posiciones y movimientos articulares. Por tanto, se sabe que la posición más débil para iniciar una flexión de bíceps es con la mancuerna colgando hacia abajo y el antebrazo recto. Si el mismo ejercicio se realiza con el codo ligeramente flexionado, se puede levantar más peso. Los análisis cinéticos también identifican partes importantes de una habilidad en términos de producción de movimiento. Por ejemplo, ¿cuál es la mejor técnica para maximizar un salto vertical? Luego de medir las fuerzas producidas contra el suelo que se utilizan para impulsar el cuerpo hacia arriba, los investigadores han concluido que el salto vertical que incorpora bajar muy rápido el nivel del cuerpo, seguido de una acción de contramovimiento hacia arriba, produce fuerzas más efectivas a nivel del suelo en comparación con un impulso más lento y profundo. Por último, la cinética ha jugado un papel crucial en la identificación de los aspectos de una habilidad o movimiento que vuelven a quien lo realiza propenso a lesionarse. ¿Por qué 43% de los participantes y 76% de los instructores de ejercicio aeróbico de alto impacto se lesionan (3)? La respuesta fue claramente identificada a través de un análisis cinético que encontró que las fuerzas en los ejercicios aeróbicos de alto impacto típicos están en una magnitud de cuatro o cinco veces el peso del cuerpo (4). Para un individuo que pesa 667.5 N (newtons) o 68 kg (150 lb), la exposición repetida a fuerzas en el rango de 2 670 a 3 337.5 N (272 a 340 kg; 600 a 750 lb) contribuye de manera parcial a la lesión del sistema musculoesquelético. Es esencial examinar los componentes tanto cinemático como cinético para comprender todos los aspectos de un movimiento. También es importante estudiar las relaciones cinemática y cinética ya que cualquier aceleración de una extremidad, de un objeto o del cuerpo humano, es un resultado de una fuerza aplicada en algún punto, un instante en particular, de una determinada magnitud, y de una particular duración. Aunque es útil simplemente para describir las características del movimiento cinemático, también se deben



Capítulo 1 Terminología básica

9

explorar las fuentes cinéticas antes de una comprensión total de un movimiento o habilidad.

ESTÁTICA VERSUS DINÁMICA Examinar la postura utilizada para sentarse frente a un escritorio y trabajar en una computadora. ¿Se están ejerciendo fuerzas? Sí. Aun cuando no hay movimiento, existen fuerzas entre la espalda y la silla y entre el pie y el piso. Adicionalmente, hay fuerzas musculares que actúan a lo largo del cuerpo para contrarrestar la gravedad y mantener la cabeza y el tronco erguidos. Hay fuerzas presentes sin movimiento, y son producidas de manera continua para mantener posiciones y posturas que no involucran movimiento. Los principios de la estática se utilizan para evaluar la posición sentada. La estática es la rama de la mecánica que examina los sistemas que no están en movimiento o que se mueven a una velocidad constante. Se considera que los sistemas estáticos están en equilibrio. El equilibrio es un estado de balance en el que no hay aceleración ya que las fuerzas que hacen que una persona u objeto comiencen a moverse, adquieran velocidad o disminuyan su velocidad son neutralizadas por fuerzas opuestas que las cancelan. La estática también es útil para determinar el estrés sobre las estructuras anatómicas del cuerpo, identificar la magnitud de las fuerzas musculares e identificar la magnitud de la fuerza que resultaría en la pérdida del equilibrio. ¿Cuánta fuerza generada por el músculo deltoides se requiere para levantar el brazo extendido hacia un lado del cuerpo? ¿Por qué es más sencillo sostener el brazo al lado del cuerpo si se baja el brazo de modo que no quede perpendicular al cuerpo? ¿Cuál es el efecto de una lordosis (aumento de la curvatura de la espalda) sobre las fuerzas que pasan a través de la columna lumbar? Estas son el tipo de preguntas que el análisis de estática puede resolver. Dado que el caso de estática no involucra un cambio en la cinemática del sistema, el análisis de estática usualmente se lleva a cabo utilizando técnicas de cinética para identificar las fuerzas y el sitio de aplicación de las fuerzas causales de mantener una postura, posición o velocidad constante. Sin embargo, se pueden aplicar los análisis cinemáticos en la estática para corroborar que existe equilibrio a través de la ausencia de aceleración. Para abandonar la estación de trabajo de la computadora y levantarse de la silla es necesario producir fuerzas en la ex­tremidad inferior y sobre el suelo. La dinámica es la rama de la mecánica que se utiliza para evaluar este tipo de movimiento ya que examina sistemas que están en aceleración. La dinámica utiliza un abordaje cinemático o cinético, o ambos, para analizar el movimiento. Un análisis de la dinámica de una actividad, como correr, puede incorporar un análisis cinemático en el que se describen el movimiento lineal del cuerpo completo y el movimiento angular de los segmentos. El análisis cinemático puede estar relacionado con un análisis cinético que describe las fuerzas aplicadas sobre el suelo y a lo largo de las articulaciones a medida que la persona corre. Debido a que este libro trata con numerosos ejemplos que involucran el movimiento de un objeto impulsado por el ser humano, la dinámica es abordada a detalle en los capítulos específicos sobre cinemática y cinética lineal y angular.

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Descriptores anatómicos del movimiento

Cabeza

AXIAL

10

Tronco

NOMBRES DE LOS SEGMENTOS

TÉRMINOS ANATÓMICOS La descripción de la posición de un segmento o movimiento de una articulación se expresa típicamente con relación a una posición de inicio designada. Esta posición de referencia, o po­sición anatómica, ha sido un punto de referencia estándar utilizado por muchos años por los anatomistas, biomecanicistas, y en la profesión médica. En esta posición, el cuerpo está en una posición erecta con la cabeza mirando hacia adelante, los brazos a los lados del tronco con las palmas hacia adelante, y las piernas juntas con los pies apuntando hacia adelante. Algunos biomecanicistas prefieren utilizar lo que se conoce

Brazo Antebrazo

APENDICULAR

Es importante identificar correctamente los nombres de los segmentos y utilizarlos de forma consistente al analizar el movimiento. Para flexionar el hombro, ¿se levanta el brazo con pesas en la mano o se eleva todo el brazo por enfrente? Sea cual sea la interpretación se coloca sobre el nombre del segmento, el término brazo determinará el tipo de movimiento realizado. La interpretación correcta de flexionar a nivel del hombro es elevar el brazo completo, ya que el brazo es el segmento entre el hombro y el codo, no el segmento entre el codo y la muñeca o el segmento de la mano. Vale la pena una revisión de los nombres de los segmentos en preparación para un uso más extenso de los mismos en el estudio de la biomecánica. La cabeza, cuello y tronco son los segmentos que comprenden la parte principal del cuerpo, o la porción axial del esqueleto. Esta porción del cuerpo representa más de 50% del peso de la persona, y por lo general se mueve mucho más lento que las otras partes del cuerpo. Debido a su gran tamaño y velocidad lenta, el tronco es un buen segmento para observar visualmente cuando se aprende a analizar el movimiento o a seguir la actividad del cuerpo entero. Las extremidades superiores e inferiores se denominan la porción apendicular del esqueleto. En términos generales, a medida que se aleja del tronco, o se va más distal al mismo, los segmentos se vuelven más pequeños, se mueven con mayor rapidez, y son más difíciles de observar debido a su tamaño y velocidad. Por tanto, mientras que la flexión del hombro es al elevar la extremidad superior hacia delante, la flexión del antebrazo describe un movimiento a nivel del codo. Los movimientos del brazo típicamente se describen tal como ocurren en la articulación del hombro, los movimientos del antebrazo se describen en relación con la actividad de la articu­lación del codo, y los movimientos de la mano se describen con relación a la actividad articular en la muñeca. La figura 1-6 ilustra las regiones axial y apen­dicular del cuerpo con los nombres correctos de los segmentos. En la extremidad inferior, el muslo es la región entre las articulaciones de la cadera y la rodilla, y el pie es la región distal a la articulación del tobillo. El movimiento del muslo por lo general se describe tal como ocurre en la articulación de la cadera, el movimiento de la pierna se describe por las acciones a nivel de la articulación de la rodilla, y los movimientos del pie se determinan por la actividad de la articulación del tobillo.

Cuello

Mano

Muslo Pierna

Pie

Posición anatómica de inicio

Posición fundamental de inicio

FIGURA 1-6  Posición de inicio anatómica versus fundamental. Las posiciones de inicio anatómica y fundamental sirven como un punto de referencia para la descripción de los movimientos articulares.

como posición fundamental como la posición de referencia. Esta posición de referencia es similar a la posición anatómica, excepto que los brazos están en una postura más relajada a ambos lados con las palmas de las manos apuntando hacia el tronco. Sin importar la posición de inicio que se utilice, todas las descripciones del movimiento de los segmentos se realizan en relación con alguna posición de referencia. Ambas posiciones de referencia se ilustran en la figura 1-6. Para discutir la posición articular, se debe definir el ángulo articular, o con más exatidud, el ángulo relativo entre dos segmentos. Un ángulo relativo es el ángulo incluido entre dos segmentos (Fig. 1-7). El cálculo del ángulo relativo se ilustra en el capítulo 9 de este libro. La posición inicial también se conoce como la posición cero para la descripción de la mayoría de los movimientos articulares. Por ejemplo, cuando una persona está de pie, existe cero movimiento a nivel de la articulación de la cadera. Si el muslo se flexiona o se rota en forma interna o externa (hacia afuera o hacia dentro), la cantidad de movimiento se describe con relación a la posición fundamental o anatómica de inicio. La mayoría de las posiciones cero parecen ser muy evidentes porque usualmente hay una línea recta entre dos segmentos de manera que no se forma ángulo relativo entre ellos. La posición cero en el tronco se produce cuando el tronco está vertical y en línea con la extremidad inferior. La posición cero a nivel de la rodilla se encuentra en la posición de pie cuando no existe ángulo entre el muslo y la pierna. Una posición cero no tan evidente está en la articulación del tobillo. Para esta articulación, la posición se asume en la postura con la planta del pie perpendicular a la pierna. La descripción del movimiento o la localización anatómica se pueden presentar mejor utilizando la terminología que es universalmente aceptada y comprendida. Los términos del movimiento deben volverse parte del vocabulario de trabajo, sin importar el nivel de aplicación de la kinesiología requerido. El desarrollo de un conocimiento sólido acerca de las características del movimiento de las diferentes fases del movimiento





Capítulo 1 Terminología básica

A

B

FIGURA 1-7  Ángulos relativos del codo (A) y la rodilla (B).

humano o habilidad deportiva puede mejorar la efectividad al enseñar una habilidad, ayudar a corregir los fallos en el desempeño, identificar los movimientos y segmentos importantes para enfatizar durante el acondicionamiento, e identificar los aspectos de la habilidad que pueden estar asociados con una lesión. El investigador, entrenador o maestro y fisioterapeuta con experiencia puede determinar los movimientos más relevantes en una habilidad y utilizará un vocabulario específico de términos para instruir a sus estudiantes o atletas. En esta situación, un conjunto de términos estandarizado es más útil.

11

Los términos anatómicos que describen la posición relativa o dirección se ilustran en la figura 1-8. El término medial se refiere a una posición relativamente cercana a la línea media del cuerpo u objeto o al movimiento que se desplaza en dirección de la línea media. En la posición anatómica, el dedo meñique y el dedo grueso del pie están en el lado medial de la extremidad ya que están en el lado más cercano a la línea media del cuerpo. Además, dirigir los dedos de los pies hacia la línea media del cuerpo se considera un movimiento en dirección medial. Lo opuesto de medial es lateral, esto es, una posición relativamente lejana a la línea media o un movimiento que se aleja de la línea media. En la posición anatómica, el pulgar y el dedo pequeño del pie están en el lado lateral de la mano y el pie, de manera respectiva, ya que están más alejados de la línea media. Asimismo, dirigir los dedos de los pies hacia afuera es un movimiento lateral. Las referencias anatómicas por lo general también se designan como mediales o laterales con base en su posición relativa a la línea media, tales como los cóndilos, epicóndilos y maléolos mediales y laterales. Los términos proximal y distal se utilizan para describir la posición relativa con respecto a un punto de referencia designado, donde proximal representa una posición más cercana al punto de referencia y distal es la posición más alejada del mismo. La articulación del codo es proximal, y la articulación de la muñeca es distal con relación a la articulación del hombro. La articulación del tobillo es proximal, y la articulación de la rodilla es distal con relación al punto donde el talón hace contacto con el suelo. Tanto el término proximal como distal deben ser expresados en relación con algún punto de referencia. Un segmento o referencia anatómica puede estar en la parte superior del cuerpo, por encima de un punto de referencia en particular o cercano a la parte superior de la cabeza. Puede estar en la parte inferior, esto es, más abajo que un segmento o referencia anatómica. Por ejemplo, la cabeza se

Medial

Medial

Lateral

Lateral Superior

Proximal

Posterior

Distal

FIGURA 1-8  Términos anatómicos utilizados para describir la posición o dirección relativa.

Inferior

Anterior

12

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

localiza superior al tronco, el tronco es superior al muslo, y así sucesivamente. El trocánter mayor se localiza en la cara superior del fémur, y el epicóndilo medial del húmero se localiza en el extremo inferior del húmero. La localización de un objeto o movimiento con relación al frente o atrás es anterior o posterior, respectivamente. Por tanto, mientras que el grupo muscular del cuádriceps se localiza en la región anterior del muslo, el grupo muscular de los isquiotibiales se localiza en la región posterior del mismo. Anterior también es sinónimo de ventral para una localización en el cuerpo humano, y posterior se refiere a la superficie o posición dorsal en el cuerpo humano. El término ipsilateral describe una actividad o localización de un segmento o referencia colocado del mismo lado con respecto a un punto de referencia en particular. Las acciones, posiciones y localizaciones de las referencias del lado opuesto pueden ser designadas como contralaterales. Por tanto, cuando una persona eleva la pierna derecha hacia adelante, existe actividad muscular extensora en el músculo iliopsoas de dicha pierna, la pierna ipsilateral, y actividad extensora en el glúteo medio de la pierna contralateral para mantener el equilibrio y el apoyo. Al caminar, a medida que la extremidad inferior ipsilateral se balancea hacia adelante, la otra extremidad, la extremidad contralateral, empuja contra el suelo para impulsar al caminante hacia adelante. Extensión Hiperextensión

Hiperextensión

DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Movimientos básicos Hay seis movimientos básicos que se producen en varias combinaciones en las articulaciones del cuerpo. Los primeros dos movimientos, la flexión y la extensión, son movimientos que se encuentran en casi todas las articulaciones con movimiento libre, incluyendo el dedo grueso del pie, el tobillo, la rodilla, cadera, tronco, hombro, codo, muñeca y los dedos. La flexión es un movimiento de doblado en el que el ángulo relativo de la articulación entre dos segmentos adyacentes disminuye. La ex­ tensión es un movimiento de rectificación en el que el ángulo relativo de la articulación entre dos segmentos se incrementa a medida que la articulación regresa a la posición cero o de referencia. En la figura 1-9 se proporcionan varios ejemplos tanto de flexión como de extensión. Una persona también puede realizar una hiperflexión si el movimiento de flexión va más allá del rango normal de flexión. Por ejemplo, esto puede ocurrir en el hombro sólo cuando el brazo se mueve hacia adelante y hacia arriba en flexión a lo largo de 180° hasta que queda al lado de la cabeza, y luego se hiperflexiona a medi­da que continúa moviéndose más allá de la cabeza hacia la espalda. La hiperextensión puede ocurrir en muchas articulaciones a medida que el movimiento de extensión continúa más allá de la posición cero original. Es común observar movimientos de hiperextensión en el tronco, brazo, muslo y en la mano.

Extensión

Flexión Flexión

CABEZA Flexión TRONCO Extensión Hiperflexión

Hiperextensión MUSLO Flexión Extensión PIERNA

Flexión Flexión

Flexión

Flexión Extensión

Extensión Hiperextensión BRAZO

Extensión ANTEBRAZO

Hiperextensión MANO

FIGURA 1-9  Flexión y extensión. Estos movimientos se producen en muchas articulaciones en el cuerpo, incluyendo vértebras, hombros, codos, muñecas, metacarpofalángicas e interfalángicas, cadera, rodillas y metatarsofalángicas.

DEDOS

Extensión





Capítulo 1 Terminología básica

El movimiento para tocarse los dedos de los pies involucra flexión a nivel de las articulaciones vertebrales, del hombro y la cadera. El regreso a la posición de pie involucra los movimientos opuestos de extensión vertebral, extensión de la cadera y extensión del hombro. La fase de poder del tiro en suspensión de un jugador de baloncesto se produce mediante una sincronización precisa de extensión de la cadera, de la rodilla y del tobillo coordinadas con la flexión del hombro, la extensión del codo y la flexión de la muñeca en la extremidad que lanza. Este ejemplo ilustra la importancia de los movimientos de extensión de la extremidad inferior para la producción de poder. La extensión de la extremidad inferior a menudo sirve para producir propulsión hacia arriba que trabaja contra la fuerza de gravedad. Es lo opuesto en la articulación del hombro, donde los movimientos de flexión se utilizan principalmente para desarrollar propulsión hacia arriba contra la gravedad para elevar la extremidad. La abducción y la aducción son otro par de movimientos que por lo general no son tan conocidos como la flexión y la extensión, que se producen sólo en articulaciones particulares, como la metatarsofalángica (pie), cadera, hombro, muñeca y metacarpofalángica (mano). En la figura 1-10 se presentan muchos de estos movimientos. La abducción es un

13

movimiento que se aleja de la línea media del cuerpo o segmento. Elevar un brazo o una pierna hacia un lado o separar los dedos de la mano hacia los lados es un ejemplo de abducción. Se puede producir hiperabducción en la articulación del hombro a medida que el brazo se mueve más de 180° desde un costado hasta más allá de la cabeza. La aducción es el movimiento de regreso del segmento de nuevo hacia la línea media del cuerpo o segmento. Llevar los brazos de nuevo hacia el tronco, juntar las piernas y cerrar los dedos son ejemplos de aducción. La hiperaducción ocurre con frecuencia en el brazo y el muslo a medida que la aducción continúa más allá de la posición cero, así que la extremidad cruza el cuerpo. Los movimientos de lado a lado por lo general son utilizados para mantener el balance y la estabilidad durante las habilidades deportivas tanto de la extremidad superior como inferior. Controlar o prevenir los movimientos de abducción y aducción del muslo es especialmente crucial para el mantenimiento de la estabilidad pélvica y de las extremidades durante la marcha y la carrera. Los últimos dos movimientos básicos involucran rotaciones, ilustradas en la figura 1-11. Una rotación puede ser ya sea medial (también llamada interna) o lateral (también llamada externa). Las rotaciones se designan como izquierda y

Hiperabducción

A

B

C

n

cció

Adu

ón

cci

du

Ab

Abducción

Aducción o retracción

Aducción

Abducción o protracción

ESCÁPULA Hiperaducción

BRAZO

D

E

Flexión cubital o aducción

DEDOS DEL PIE

Flexión radial o abducción

F

G Aducción

Abducción

MANO A bd Ad

u cció n

u c ció

n

c ci ó Hiperadu

MUSLO

n

Abducción

Aducción

DEDOS

FIGURA 1-10  Abducción y aducción. Estos movimientos pueden ocurrir en las articulaciones esternoclavicular, del hombro, de la muñeca, metacarpofalángicas, de la cadera, intertarsales y metatarsofalángicas.

PIE

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano Rotación medial

Rotación derecha

Rotación lateral

Rotación izquierda

CABEZA

BRAZO

Rotación medial Rotación lateral

Rotación medial Rotación lateral

PIERNA Rotación derecha

Rotación medial

Rotación izquierda

Rotación lateral

TRONCO

(DESDE ARRIBA)

MUSLO

FIGURA 1-11  Rotación. Ésta ocurre en las articulaciones de las vértebras, el hombro, la cadera y la rodilla.

derecha sólo para la cabeza y el tronco. Cuando se parte de la posición fundamental de inicio, la rotación interna o medial se refiere al movimiento de un segmento en torno a un eje vertical que corre a través del segmento de manera que la superficie anterior del segmento se mueve hacia la línea media del cuerpo en tanto que la superficie posterior se aleja de la línea media. La rotación lateral o externa es el movimiento opuesto, en el que la superficie anterior se aleja de la línea media y la superficie posterior del segmento se mueve hacia ella. Debido a que la línea media pasa a través de los segmentos de la cabeza y el tronco, las rotaciones en estos segmentos se describen como izquierda o derecha desde la perspectiva de quien realiza el movimiento. La rotación a la derecha es el movimiento de la superficie anterior del tronco de modo que mire a la derecha, en tanto que las superficies posteriores miran hacia la izquierda, y la rotación a la izquierda es el movimiento opuesto de manera que la parte anterior del tronco mira hacia la izquierda y la parte posterior hacia la derecha. Las rotaciones se producen en las articulaciones de las vértebras, el hombro, la cadera y la rodilla. Los movimientos de rotación son importantes en la fase de poder de las habilidades deportivas que involucran el tronco, el brazo o el muslo. Para lanzar, el brazo que lanza rota en forma lateral en la fase de preparación y rota en forma medial en las fases de poder y de seguimiento. El tronco complementa la acción del brazo con rotación a la derecha en la fase de preparación (para el lanzador diestro) y rotación a la izquierda en la fase de poder y seguimiento. De igual forma, el muslo derecho rota lateralmente en la fase de preparación y medialmente hasta que la extremidad inferior se levanta del suelo en la fase de poder.

Descriptores del movimiento especializados Existen varios movimientos segmentarios a los que se les asignan nombres especializados de movimiento (Fig. 1-12). Aunque la mayoría de los movimientos segmentarios están técnicamente entre los seis movimientos básicos, el nombre especializado del movimiento es la terminología comúnmente utilizada por los profesionales del movimiento. La flexión lateral a la derecha y a la izquierda aplica sólo para el movimiento de la cabeza o el tronco. Cuando el tronco o la cabeza se inclinan hacia los lados, el movimiento se denomina flexión lateral. Si el lado derecho del tronco o la cabeza se mueve de manera que mira hacia abajo, el movimiento se denomina flexión lateral derecha y viceversa. La cintura escapular tiene nombres especializados del movimiento que pueden ser mejor descritos al observar los mo­­vimientos de la escápula. Mientras que elevar la escápula, por ejemplo al encoger los hombros, se denomina elevación, el mo­vimiento opuesto hacia abajo se denomina depresión. Si las dos escápulas se alejan una de la otra, el movimiento se denomina protracción. El movimiento de regreso, en el que las escápulas se mueven una hacia la otra con los hombros hacia atrás, se denomina retracción. Por último, la escápula puede balancearse de modo que la parte inferior de la misma se aleja del tronco y la parte superior se mueve hacia el tronco. Este mo­vimiento se denomina rotación hacia arriba, y el movimiento opuesto, cuando la escápula se balancea de nuevo hacia abajo a su posición en reposo, es la rotación hacia abajo. En los segmentos del brazo y el muslo, la combinación de flexión y aducción se denomina aducción horizontal, y la combinación de extensión y abducción se conoce como





Capítulo 1 Terminología básica Flexión lateral izquierda

Flexión lateral derecha

Flexión/ aducción horizontal

Rotación hacia abajo

Extensión/ abducción horizontal

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Dorsiflexión

Rotación hacia arriba Depresión Flexión plantar

TRONCO

Elevación

ESCÁPULA

Pronación

(desde arriba)

MUSLO Flexión/aducción horizontal

Semiprona

Inversión

Eversión

Extensión/abducción horizontal

Supinación

ANTEBRAZO

BRAZO Inversión

PIERNA

CIRCUNDUCCIÓN

PIE

Eversión

TRONCO

FIGURA 1-12  Ejemplos de movimientos especializados. Algunos movimientos articulares se designan con nombres especializados, aún cuando pueden ser técnicamente uno de los seis movimientos básicos.

rotación horizontal. La aducción horizontal, algunas veces llamada flexión horizontal, es el movimiento del brazo o el muslo que cruza el cuerpo hacia la línea media utilizando un movimiento horizontal al suelo. La abducción horizontal, o extensión horizontal, es un movimiento horizontal del brazo o el muslo que se aleja de la línea media del cuerpo. Estos movimientos se utilizan en una amplia variedad de habilidades deportivas. La acción del brazo en el lanzamiento de disco es un buen ejemplo del uso de abducción horizontal en la fase de preparación y aducción horizontal en la fase de poder y seguimiento. Muchas habilidades en el futbol (soccer) utilizan aducción horizontal del muslo para llevar la pierna hacia arriba y al otro lado del cuerpo para un disparo o un pase. En el antebrazo, la pronación y la supinación ocurren a medida que el extremo distal del radio rota sobre y hacia atrás del cúbito a nivel de las articulaciones radiocubitales. La supinación es el movimiento del antebrazo en el que la palma de la mano rota para mirar hacia adelante desde la posición fundamental de inicio. La pronación es el movimiento en el que las palmas apuntan hacia atrás. Los movimientos articulares de supinación y pronación también se conocen como rotación externa e interna, respectivamente. A medida que el antebrazo se mueve desde una posición supina hacia una posición

pronada, el antebrazo pasa a través de la posición semiprona, en la que las palmas apuntan hacia la línea media del cuerpo con los pulgares hacia adelante. La acciones de pronación y supinación del antebrazo se utilizan con los movimientos de rotación del brazo para incrementar el rango de movimiento, añadir rotación, aumentar el poder y cambiar la dirección durante las fases de aplicación de fuerza en los deportes con raqueta, el vóleibol y el lanzamiento. En la articulación de la muñeca, mientras que el movimiento de la mano hacia el pulgar se denomina flexión radial, el movimiento opuesto de la mano hacia el dedo meñique se denomina flexión cubital. Estos nombres especializados del movimiento son más fáciles de recordar debido a que no de­penden de la posición del antebrazo o el brazo, como lo hacen la interpretación de abducción y aducción, y pueden ser fácilmente interpretados si se conocen las localizaciones del radio (lado del pulgar) y el cúbito (lado del meñique). Las flexiones cubital y radial son importantes en los deportes con raqueta para el control y la estabilización de la misma. También, en el vóleibol, la flexión cubital es un componente valioso en el pase con el antebrazo, porque ayuda a mantener la posición extendida del brazo e incrementa el área de contacto de los antebrazos.

16

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

En el pie, la flexión plantar y la dorsiflexión son nombres especializados para la extensión y flexión del pie, respectivamente. La flexión plantar es el movimiento en el que la planta del pie se mueve hacia abajo y el ángulo formado entre el pie y la pierna se incrementa. Este movimiento puede crearse al elevar el talón de modo que el peso se desplaza hacia los dedos de los pies o al colocar el pie plano sobre el suelo y mover la pierna hacia atrás de modo que el peso del cuerpo está detrás del pie. La dorsiflexión es el movimiento del pie hacia la pierna que disminuye el ángulo relativo entre ambos. Este movimiento puede crearse al poner el peso del cuerpo sobre los talones y elevar la punta del pie o al mantener el pie plano sobre el suelo y bajar el nivel del cuerpo con el peso centrado sobre el pie. Cualquier ángulo entre la pierna y el pie mayor a 90° se denomina posición de flexión plantar, y cualquier ángulo entre la pierna y el pie menor a 90° se denomina dorsiflexión. El pie tiene otro conjunto de movimientos especializados, llamados inversión y eversión, que se producen en las articulaciones intertarsales y metatarsianas. La inversión del pie tiene lugar cuando el borde medial del pie se eleva de manera que la planta del pie queda dirigida en forma medial hacia el otro pie. La eversión es el movimiento opuesto del pie: la cara lateral del pie se eleva de modo que la planta del pie mira en dirección opuesta al otro pie. A menudo existe confusión sobre el uso de los términos inversión y eversión y el uso popularizado de otros como pronación y supinación usados como descriptores del moviTA B L A 1- 1

miento del pie. La inversión y la eversión no son lo mismo que la pronación y la supinación; de hecho, son sólo una parte de la pronación y la supinación. La pronación del pie es en realidad un conjunto de movimientos que consiste en dorsiflexión en la articulación del tobillo, eversión y abducción del antepié. La supinación se crea a través de la flexión plantar del tobillo, inversión y aducción del antepié. La pro­nación y la supinación son movimientos dinámicos del pie y el tobillo que ocurren particularmente cuando el pie se en­cuentra sobre el suelo al caminar o correr. Estos dos movimientos están determinados por la estructura y laxitud del pie, el peso corporal, las superficies en juego y el calzado. El último movimiento especializado, la circunducción, puede producirse en cualquier articulación o segmento que tenga el potencial de moverse en dos direcciones, de forma que el segmento puede moverse de manera cónica a medi­da que el extremo final del segmento se mueve en una trayectoria circular. Un ejemplo de circunducción es colocar el brazo hacia adelante y dibujar un círculo imaginario en el aire. La circunducción no es una rotación simple; más bien, se trata de cuatro movimientos en secuencia. El movimiento del brazo en la creación de la O imaginaria es de hecho una combinación de flexión, aducción, extensión y abducción. Los movimientos de circunducción también son posibles en el pie, el muslo, el tronco, la cabeza y la mano. Los movimientos de todos los segmentos principales se revisan en la Tabla 1-1.

Revisión de los movimientos

Segmento

Articulación

gl

Movimientos

Cabeza

Intervertebral

3

Flexión, extensión, hiperextensión, flexión lateral D/I, rotación D/I, circunducción

Atlantoaxial (3 articulaciones)

1 cada una

Rotación D/I

Tronco

Intervertebral

3

Flexión, extensión, hiperextensión, rotación D/I, flexión lateral D/I, circunducción

Brazo

Hombro

3

Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, hiperabducción, hiper­ aducción, abducción horizontal, aducción horizontal, rotación med/lat, circunducción

Brazo/hombro

Esternoclavicular

3

Elevación, depresión, abducción, aducción (protracción, retracción), rotación

Cintura escapular

Acromioclavicular

3

Abducción, aducción (protracción, retracción), rotación hacia arriba/abajo

Codo

1

Flexión, extensión, hiperextensión

Radiocubital

1

Pronación, supinación

Antebrazo Mano

Muñeca

2

Flexión, extensión, hiperextensión, flexión radial, flexión cubital, circunducción

Dedos

Metacarpofalángica

2

Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, circunducción

Interfalángica

1

Flexión, extensión, hiperextensión

Pulgar

Carpometacarpiana

2

Flexión, extensión, abducción, aducción, oposición, circunducción

Metacarpofalángica

1

Flexión, extensión

Interfalángica

1

Cadera

3

Muslo

Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, hiperaducción, aducción horizontal, abducción horizontal, rotación med/lat, circunducción

Pierna

Rodilla

2

Flexión, extensión, hiperextensión, rotación med/lat

Pie

Tobillo

1

Flexión plantar, dorsiflexión

Intertarsal

3

Inversión, eversión

2

Flexión, extensión, abducción, aducción, circunducción

1

Flexión, extensión

Dedos de los pies Metatarsofalángica Interfalángica D/I, derecha-izquierda; med/lat, medial-lateral.





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Capítulo 1 Terminología básica

Sistemas de referencia RELATIVO VERSUS ABSOLUTO Es esencial un sistema de referencia para la observación y descripción precisa de cualquier tipo de movimiento. El uso de movimientos articulares con relación a una posición de inicio fundamental o anatómica es un ejemplo de un marco de referencia simple. Este sistema fue previamente utilizado en este capítulo para describir el movimiento de los segmentos. Para mejorar la precisión del análisis de un movimiento, el movimiento puede ser evaluado con respecto a un punto o posición de inicio diferente. Es necesario un sistema de referencia para especificar la posición del cuerpo, segmento u objeto de modo que se pueda describir el movimiento o identificar si ha ocurrido algún movimiento. El marco o sistema de referencia es arbitrario y puede estar dentro o fuera del cuerpo. El marco de referencia consiste en líneas imaginarias llamadas ejes, que se intersectan en ángulos rectos en un punto común denominado el origen. El origen del marco de referencia se coloca en un sitio designado como el centro de una articulación. A los ejes generalmente se les dan representaciones con letras para diferenciar la dirección en la que apuntan. Cualquier posición puede ser descrita mediante la identificación de la distancia del objeto de cada uno de los ejes. En el movimiento planar o bidimensional, existen dos ejes, el horizontal y el vertical. En un movimiento tridimensional existen tres ejes, dos horizontales que forman un plano, y uno vertical. Es importante identificar el marco de referencia utilizado en la descripción del movimiento. Un ejemplo de un sistema de referencia colocado fuera del cuerpo es la línea de inicio en una carrera. El centro de una articulación anatómica, como el hombro, puede ser utilizado como sistema de referencia dentro del cuerpo. El brazo puede ser descrito como moviéndose a través de un ángulo de 90° si se abduce hasta que queda perpendicular al tronco. Si se utiliza el suelo como marco de referencia, el mismo movimiento

de abducción del brazo puede ser descrito con respecto al suelo, como movimiento hasta una altura de 1.6 m del suelo. Cuando se describe el movimiento angular, las posiciones de las articulaciones, velocidades y aceleraciones pueden ser descritas utilizando ya sea un marco de referencia absoluto o relativo. Un marco de referencia absoluto es aquel en el que los ejes se intersectan en el centro de la articulación y el movimiento de un segmento se describe con respecto a dicha articulación. Los ejes por lo general están orientados en forma horizontal y vertical. El eje horizontal generalmente se denomina eje X, y el eje vertical es el eje Y, aunque estos ejes pueden ser llamados por cualquier nombre siempre y cuando estén definidos y sean consistentes. Un ángulo segmentario se mide desde los ejes horizontales rectos (Fig. 1-13A) y define la orientación del segmento en el espacio. La posición absoluta de un brazo abducido perpendicular al tronco es 0° o 360° cuando se describe con relación a los ejes que pasan a través de la articulación del hombro. Un marco de referencia relativo es aquel en el que el movimiento de un segmento se describe con relación al segmento adyacente. Este tipo de marco de referencia a menudo se utiliza para describir un ángulo articular. Los ejes en este marco de referencia no son horizontales y verticales. La figura 1-13B muestra al eje Y colocado a lo largo de un segmento, la pierna, y al eje X perpendicular al eje Y. Entonces se puede determinar el ángulo de la rodilla desde la porción inferior del eje Y hasta la línea punteada que describe el segmento del muslo. En el ejemplo antes descrito del brazo, con abducción perpendicular al tronco, la posición relativa del brazo con respecto al tronco es 90°. El marco de referencia debe identificarse claramente de modo que los resultados puedan ser interpretados de forma adecuada y, ya que los sistemas de referencia varían entre los investigadores, se deben identificar el sistema de referencia y el punto de referencia antes de comparar y contrastar resultados entre estudios. Por ejemplo, algunos investigadores marcan la posición 0°. Luego de 30° de flexión en la articulación del codo, la posición final es

Y

Y B FIGURA 1-13  Marco de referencia abso­ luto versus relativo. Izquierda, un marco de referencia absoluto mide el ángulo del seg­ mento (A) con respecto a la articulación dis­ tal. Derecha, un marco de referencia relativo mide el ángulo relativo (B) formado por dos segmentos. Es importante designar el marco de referencia en la descripción del movi­ miento.

A

X X

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

150 o 30°, en forma respectiva, para los dos sistemas antes descritos. Puede haber una confusión considerable cuando se intenta interpretar un artículo si se utiliza un sistema de referencia diferente al de los autores.

Eje longitudinal

Plano frontal

PLANOS Y EJES El método universalmente utilizado para describir los movimientos humanos se basa en un sistema de planos y ejes. Un plano es una superficie plana, bidimensional. Hay tres planos imaginarios posicionados a través del cuerpo en ángulos rectos uno de otro, por lo que se intersectan en el centro de masa del cuerpo. Estos son los planos cardinales del cuerpo. Se dice que el movimiento se produce en un plano específico si está realmente a lo largo de ese plano o en paralelo al mismo. El movimiento en un plano siempre ocurre en torno a un eje de rotación perpendicular al plano (Fig. 1-14). Si se atraviesa un trozo de cartón con un alfiler y se gira el car­tón alrededor del alfiler, el movimiento del cartón tiene lugar en el plano, y el alfiler representa el eje de rotación. El cartón puede girar en torno al alfiler mientras el alfiler va de adelante hacia atrás en forma horizontal, vertical o de lado, para que el cartón se mueva en los tres planos. Este ejemplo puede aplicarse para describir las líneas imaginarias que se extienden a través del centro de masa corporal total en las mismas tres direcciones del alfiler. Estos planos permiten la descripción completa de un movimiento y contrastar un movimiento del brazo en línea recta hacia el frente del cuerpo con uno en línea recta hacia un lado del cuerpo. Los planos y ejes del cuerpo humano para la descripción del movimiento se presentan en la figura 1-15. El plano sagital divide al cuerpo en mitades derecha e izquierda. Los movimientos en el plano sagital se producen en torno a un eje mediolateral que va de lado a lado a través del centro de masa del cuerpo. Los movimientos en el plano sagital que involucran la rotación del cuerpo entero alrededor del centro de masa incluyen los saltos con voltereta, los saltos hacia adelante y hacia atrás apoyándose en las manos, y la flexión del cuerpo hacia una posición carpa en un clavado. El plano frontal o coronal divide al cuerpo para crear mitades Plan

o de

mov

imie

nto

Seg

nto me

MOVIMIENTOS HACIA DELANTE Y HACIA ATRÁS MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN

MOVIMIENTOS DE LADO A LADO

FIGURA 1-14  El plano y el eje. El movimiento toma lugar en un plano en torno a un eje perpendicular al plano.

rior

roposte

Eje ante

Plano tr

ansvers

Eje med

o

iolateral

l

ita

ag

s no

Pla

FIGURA 1-15  Planos y ejes en el cuerpo humano. Los tres planos cardinales que se originan en el centro de gravedad están en el plano sagital, el cual divide al cuerpo en lado izquierdo y lado derecho; el plano frontal, que divide el cuerpo en partes frontal y trasera; y el plano transverso, que divide el cuerpo en partes superior e inferior. El movimiento toma lugar sobre o en forma paralela a los planos en torno a un eje mediolateral (plano sagital), un eje anteroposterior (plano frontal), o un eje longitudinal (plano transverso).

frontal y posterior. El eje en el que se dan los movimientos en el plano frontal es el eje anteroposterior que corre anterior y posterior al plano. Los movimientos en el plano frontal del cuerpo entero alrededor del centro de masa no son tan comunes como los movimientos en los otros planos. El plano transverso u horizontal divide el cuerpo para crear mitades superior e inferior. Los movimientos que se dan en este plano son principalmente rotaciones en torno al eje longitudinal. Girar en forma vertical alrededor del cuerpo, como en los giros del patinaje artístico, es un ejemplo de movimiento en el plano transverso en torno al centro de masa del cuerpo. Aunque se ha descrito a los planos cardinales sagital, transverso y frontal, en realidad cualquier otro plano puede pasar a través del cuerpo. Por ejemplo, se pueden definir muchos planos sagitales que no pasan a través del centro de masa del cuerpo. El único requisito para definir uno de estos planos es que sea paralelo al plano cardinal sagital. De igual forma, se pueden tener múltiples planos transversos o frontales. Definir estos planos no cardinales es útil para describir los movimientos de las articulaciones o las extremidades. La intersección de los tres planos se coloca en el centro de la articulación, por lo que las acciones de dicha articulación pueden describirse en los planos sagital, transverso o frontal (Fig. 1-16). Los planos no cardinales también pueden utilizarse para examinar los movimientos que tienen lugar alrededor de un eje externo.





Capítulo 1 Terminología básica

Eje longitudinal

Plan o sagit al Eje mediolateral

Eje anteroposterior

Plano transverso

ntal

o fro

Plan

FIGURA 1-16  Planos y ejes de la rodilla.

La mayoría de los análisis planares o bidimensionales en biomecánica se centran en el movimiento en el plano sagital a través del centro de una articulación. Algunos ejemplos de movimientos en el plano sagital en una articulación pueden demostrarse al realizar movimientos de flexión y extensión, tales como elevar el brazo hacia el frente, doblar el tronco hacia delante y atrás, levantar y bajar la pierna al frente, y levantar los dedos. Ejemplos de movimientos en el plano

sagital del cuerpo alrededor de un punto de apoyo externo incluyen rotar el cuerpo sobre el pie plantado sobre el suelo y correr y rotar el cuerpo sobre las manos en una voltereta. La percepción más precisa de cualquier movimiento en un plano se obtiene a partir de una posición perpendicular al plano de movimiento para permitir la visualización a lo largo del eje de rotación. Por tanto, los movimientos en el plano sagital se observan mejor desde el costado del cuerpo para permitir enfocarse en un eje frontal de rotación (Fig. 1-17). De forma similar a los movimientos en el plano sagital, los movimientos en el plano frontal se pueden producir en cualquier articulación. Los movimientos articulares característicos en el plano frontal incluyen la abducción y aducción del muslo, la abducción y aducción del dedo y la mano, la flexión lateral de la cabeza y el tronco, y la inversión y eversión del pie. El movimiento en el plano frontal en torno a un punto externo de contacto se puede observar especialmente en la danza y el ballet cuando los bailarines se mueven en forma lateral desde un punto pivote, y en la gimnasia con el cuerpo en rotación de lado sobre las manos, como cuando se realiza una rueda de carro. La mejor posición para observar los movimientos en el plano frontal es por delante o por detrás del cuerpo para enfocarse en la articulación o el punto en torno al cual rota todo el cuerpo (Fig. 1-18). Las rotaciones en las articulaciones de las vértebras, el hombro y la cadera son ejemplos de movimientos en el plano transverso alrededor de ejes articulares longitudinales. La pronación y supinación del antebrazo en las articulaciones radio-

Flexión del brazo

Flexión del muslo

Flexión de la pierna

MOVIMIENTOS EN EL PLANO SAGITAL EN TORNO A EJES ARTICULARES

MOVIMIENTOS EN EL PLANO SAGITAL EN TORNO AL CENTRO DE GRAVEDAD

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MOVIMIENTOS EN EL PLANO SAGITAL EN TORNO A UN EJE EXTERNO

FIGURA 1-17  Movimientos en el plano sagital. Los movimientos en el plano sagital por lo general son flexiones y extensiones o algún ejercicio de giro hacia delante o hacia atrás. Los movimientos pueden tener lugar en torno a ejes articulares, el centro de gravedad, o un eje externo.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

MOVIMIENTOS EN EL PLANO FRONTAL EN TORNO A EJES ARTICULARES

MOVIMIENTOS EN EL PLANO FRONTAL EN TORNO AL CENTRO DE GRAVEDAD

MOVIMIENTOS EN EL PLANO FRONTAL EN TORNO A UN EJE EXTERNO

FIGURA 1-18  Movimientos en el plano frontal. Los movimientos segmentarios en el plano frontal en torno a ejes articulares anteropos­ teriores son la abducción y la aducción o algún tipo de movimiento especializado de lado a lado. Los movimientos en el plano frontal en torno al centro de gravedad o a un punto externo involucran movimien­ tos del cuerpo de lado a lado, lo que es más difícil que el movimiento hacia delante o hacia atrás.

cubitales también son movimientos en el plano transverso. El eje para todos estos movimientos es una línea imaginaria que corre en forma longitudinal a través de las articulaciones de las vértebras, el hombro, los radiocubitales o la cadera. Estos son movimientos comunes en la gimnasia, la danza y el patinaje artístico. Adicionalmente, se pueden encontrar numerosos ejemplos en la danza, el patinaje y la gimnasia en los que el atleta realiza movimientos en el plano transverso en torno a un eje externo que corre a través de un punto pivote entre el pie y el suelo. Todos los movimientos de giro en los que el cuerpo entero gira alrededor del suelo o el hielo son ejemplos claros. Aunque los movimientos en el plano transverso son aspectos vitales de las habilidades deportivas más exitosas, estos movimientos son difíciles de seguir, ya que la mejor posición para observarlos es por encima o por debajo del movimiento, perpendicular al plano de movimiento. En consecuencia, los movimientos de rotación se evalúan siguiendo el movimiento lineal de algún punto en el cuerpo si no se puede conseguir una posición vertical. En la figura 1-19 se presentan ejemplos de movimientos en el plano transverso.

La mayoría de los movimientos humanos tienen lugar en múltiples planos en las diferentes articulaciones. Por ejemplo, al correr la extremidad superior parece moverse de manera predominante en el plano sagital a medida que las extremidades se balancean hacia delante y hacia atrás a lo largo del ciclo de la marcha. En una observación más cuidadosa de las extremidades y las articulaciones, se encuentran movimientos en todos los planos. Por ejemplo, en la articulación de la cadera el muslo realiza flexión y extensión en el plano sagital, abducción y aducción en el plano frontal, y rotación interna y externa en el plano transverso. Si los movimientos humanos estuvieran confinados al movimiento en un solo plano, se verían como robots cuando las articulaciones se mueven. Examine el movimiento tridimensional en un lanzamiento presentado en la figura 1-20. Tenga en cuenta la posición para observar el movimiento en cada uno de los planos. El movimiento en un plano también se puede describir como un solo grado de libertad (gl). Esta terminología por lo general es utilizada para describir el tipo y la cantidad de movimiento estructuralmente permitido por las articulaciones anatómicas. Una articulación con 1 gl indica que la articulación permite que el segmento se mueva a través de un plano de movimiento. Una articulación con 1 gl también se denomina uniaxial, porque un eje es perpendicular al plano de movimiento en el cual se presenta el movimiento. Una articulación de 1 gl, el codo, sólo permite flexión y extensión en el plano sagital. De manera convencional, se considera que la mayoría de las articulaciones tienen 1, 2 o 3 gl, lo que ofrece potencial de movimiento uniaxial, biaxial o triaxial, respectivamente. El hombro es un ejemplo de una articulación de 3 gl, o triaxial, ya que permite que el brazo se mueva en el plano frontal vía abducción y aducción, en el plano sagital vía flexión y extensión, y en el plano transverso vía rotación. Las articulaciones con 3 gl incluyen las vértebras, el hombro y la cadera; las articulaciones de 2 gl incluyen la rodilla, las metacarpofalángicas (mano), las carpometacarpianas y la muñeca; y las articulaciones de 1 gl incluyen la atlantoaxial (cuello), las interfalángicas (mano y pie), la radiocubital (codo) y el tobillo. Tres grados de libertad no siempre implica una gran movilidad, pero sí indica que la articulación permite el movimiento en los tres planos de movimiento. El hombro es una articulación mucho más móvil que la cadera, aun cuando ambas son articulaciones triaxiales y son capaces de llevar a cabo los mismos movimientos. Los movimientos del tronco, aunque tienen 3 gl, son bastante restringidos si se evalúa el movimiento en un solo nivel vertebral. Por ejemplo, las áreas lumbar y cervical de las vértebras permiten que el tronco se flexione y se extienda, pero este plano de movimiento está limitado en la porción torácica media de las vértebras. De igual forma, las acciones de rotación del tronco ocurren principalmente en las regiones torácica y cervical ya que la región lumbar tiene un potencial de movimiento limitado en el plano horizontal. Es la única combinación de todos los segmentos vertebrales que permite los 3 gl de movimiento producidos por la columna. También pueden ocurrir movimientos de deslizamiento sobre las superficies articulares. Los movimientos de deslizamiento pueden interpretarse como la adición de más grados de libertad que los definidos en la literatura. Por ejemplo, se considera que la articulación de la rodilla tiene 2 gl para





Capítulo 1 Terminología básica

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MOVIMIENTOS EN EL PLANO TRANSVERSAL ALREDEDOR DE EJES ARTICULARES

MOVIMIENTOS EN EL PLANO TRANSVERSAL ALREDEDOR DE UN EJE EXTERNO

MOVIMIENTOS EN EL PLANO TRANSVERSAL ALREDEDOR DEL CENTRO DE GRAVEDAD

FIGURA 1-19  Movimientos en el plano transversal. La mayoría de los movimientos en el plano transversal son rotaciones alrededor de un eje longitudinal que pasa a través de la articulación, el centro de gravedad, o un punto de contacto externo.

FIGURA 1-20  Movimientos en los tres planos. La mayoría de los movimientos humanos utilizan movi­ miento en los tres planos. La fase de liberación de un lanzamiento ilustra los movimientos en los tres planos. Los movimientos en el plano sagital se observan desde un lado; los movimientos en el plano frontal, desde atrás, y los movimientos en el plano transversal, desde arriba.

flexión y extensión en el plano sagital y rotación en el plano transverso. Sin embargo, la articulación de la rodilla también muestra traslación lineal, y es bien sabido que hay movimiento en la articulación en el plano frontal a medida que las superficies se deslizan una sobre otra para crear movimientos de traslación de lado a lado. Aunque estos movimientos se han medido y son relativamente significativos, no se han establecido como un grado de libertad adicional para la articulación. En la Tabla 1-1 se muestran los grados de libertad para la mayoría de las articulaciones en el cuerpo.

Una cadena cinemática se deriva de combinar los grados de libertad en varias articulaciones para producir una habilidad o movimiento. La cadena es la suma de los grados de libertad en las articulaciones adyacentes que identifica el total de grados de libertad disponibles o necesarios para la realización de un movimiento. Por ejemplo, patear un balón puede involucrar un sistema de 11 gl con relación al tronco. Esto incluiría quizá 3 gl en la cadera, 2 gl en la rodilla, 1 gl en el tobillo, 3 gl en los huesos del tarso (pie), y 2 gl en los dedos del pie.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Resumen La biomecánica, la aplicación de las leyes de la física para el estudio del movimiento, es una disciplina esencial para el estudio del movimiento humano. Desde un punto de vista biomecánico, el movimiento humano puede evaluarse de forma cualitativa o cuantitativa. Un análisis cualitativo es una evaluación no numérica del movimiento. Un análisis cuantitativo utiliza aplicaciones de cinemática o cinética que analizan una habilidad o movimiento mediante la identificación de sus componentes o la evaluación de las fuerzas que crean el movimiento, respectivamente. Para proporcionar una descripción específica de un movimiento, es útil definir los movimientos con respecto a un punto de inicio o a uno de tres planos de movimiento: sagital, frontal o transversal. Deben utilizarse descriptores anatómicos del movimiento para describir el movimiento de los segmentos. Esto requiere el reconocimiento de la posición de inicio (fundamental o anatómica), el uso estandarizado de los nombres de los segmentos (brazo, antebrazo, mano, muslo, pierna y pie), y el uso correcto de los descriptores del movimiento (flexión, extensión, abducción, aducción y rotación).

PREGUNTAS DE REPASO Verdadero o falso 1. ____ La anatomía funcional es la ciencia de la estructura del cuerpo. 2. ____ El movimiento es el cambio de lugar, posición o postura que se presenta en un periodo. 3. ____ La kinesiología es el estudio del movimiento humano. 4. ____ El esqueleto axial incluye las extremidades superior e inferior. 5. ____ Cualquier movimiento angular tiene un eje de rotación. 6. ____ El ángulo relativo es el mismo que el ángulo segmen­ tario. 7. ____ Cuando el ángulo de la articulación entre dos seg­ mentos se incrementa, la acción que ocurre es la flexión. 8. ____ El movimiento en el plano sagital en el tobillo se denomina pronación y supinación. 9. ____ El brazo derecho es ipsilateral a la pierna derecha. 10. ____ El esqueleto axial es el mismo que el esqueleto apendicular. 11. ____ Medial y lateral son lo mismo que izquierdo y derecho. 12. ____ La posición anatómica es la única posición utilizada por los biomecanicistas. 13. ____ La flexión lateral aplica sólo al movimiento de la cabeza o el tronco. 14. ____ El movimiento de la extremidad inferior al correr se produce principalmente en el plano sagital.

15. ____ Sólo existe un plano cardinal en el cuerpo humano. 16. ____ La flexión plantar ocurre en la articulación de la rodilla. 17. ____ El eje mediolateral corre de adelante hacia atrás. 18. ____ El plano transversal tiene un eje longitudinal. 19. ____ La estática es la rama de la mecánica que estudia los sistemas que no están en movimiento. 20. ____ El eje de rotación siempre es perpendicular al plano de movimiento. 21. ____ Los ejes de un marco de referencia se intersectan en el origen. 22. ____ La articulación del codo tiene principalmente 3 gl. 23. ____ Una articulación que tiene 2 gl también puede lla­ marse articulación biaxial. 24. ____ Todas las articulaciones humanas tienen 3 gl. 25. ____ Las rotaciones mediales también se conocen como rotaciones externas.

Opción múltiple 1. ¿En qué periodo se desarrolló la biomecánica como área de estudio? a. 1920 y 1930 b. 1940 y 1950 c. 1960 y 1970 d. 1980 y 1990 2. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de análisis cuantitativo? a. Un entrenador que corrrige un tiro libre b. La determinación de la fuerza que actúa sobre el fémur en un saltador de longitud c. Un fisioterapeuta que observa ejercitarse a un paciente d. Todas los anteriores 3. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de movimiento angular? a. El brazo de un lanzador que tira una pelota b. Un paracaidista en caída libre c. La trayectoria de una pelota de beisbol mientras está en el aire d. Ninguno de los anteriores 4. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de movimiento lineal? a. La trayectoria de una pelota de beisbol mientras está en el aire b. Un niño que realiza una rueda de carro c. El movimiento de la pierna de un corredor durante una carrera de 100 metros d. Ninguno de los anteriores 5. ¿Cuál de los siguientes podría ser considerado un estudio cinemático? a. La fuerza entre un corredor y el bloque de salida b. El torque desarrollado por los músculos que cruzan la articulación de la rodilla en un corredor c. El cambio en la posición de un corredor con el paso del tiempo d. Ninguno de los anteriores



6. ¿Cuál de los siguientes podría ser considerado un estudio cinético? a. La velocidad de un corredor durante una carrera b. La aceleración de un corredor durante el inicio de una carrera c. El torque desarrollado por los músculos que cruzan la articulación de la rodilla en un corredor d. Ninguno de los anteriores 7. ¿Cuál de los siguientes ejemplos es de un análisis estático? a. Un levantador de pesas que eleva una barra sobre su cabeza b. El movimiento de una nave espacial viajando por el espacio c. El despegue de una nave espacial de la Tierra d. Ninguno de los anteriores 8. La unidad de masa es el _____. a. Gramo b. Centímetro c. Newton d. Todos los anteriores 9. Un movimiento humano dinámico implica _____. a. Que la velocidad es cero b. Que la aceleración es cero c. Que las fuerzas netas son cero d. Ninguno de los anteriores 10. La anatomía funcional es _____. a. La ciencia de la estructura del cuerpo b. El estudio de los componentes del cuerpo requeridos para lograr o realizar un movimiento o función humana c. La configuración de los músculos, nervios, vasos sanguí­ neos y huesos d. Ninguna de las anteriores 11. La rotación externa de un segmento ocurre en _____. a. Un plano sagital b. Un plano transversal c. Un plano frontal d. Un plano longitudinal 12. ¿Qué movimiento ocurre principalmente en el plano frontal? a. Lagartija b. Salto c. Lanzamiento de disco d. Sentadilla 13. El plano sagital divide al cuerpo en _____. a. Porciones derecha e izquierda b. Porciones superior e inferior c. Porciones frontal y posterior d. Ninguna de las anteriores 14. En comparación con la posición anatómica, el hombro está más _____ en la posición fundamental. a. Flexionado b. Aducido c. Abducido d. Extendido

Capítulo 1 Terminología básica

15. La articulación del tobillo es _____ a la articulación de la rodilla. a. Proximal b. Medial c. Distal d. Anterior 16. La articulación de la cadera es _____ a la articulación de la rodilla. a. Proximal b. Medial c. Distal d. Anterior 17. El pie derecho es _____ al pie izquierdo. a. Proximal b. Contralateral c. Inferior d. Ipsilateral 18. Una articulación que se mueve en el plano sagital en el que el ángulo relativo se extiende más allá de su posición cero se somete a _____. a. Hiperextensión b. Hiperflexión c. Hiperaducción d. Hiperabducción 19. ¿Cuál de los siguientes no es un movimiento de la escá­ pula? a. Depresión b. Flexión lateral c. Rotación hacia arriba d. Retracción 20. La flexión radial tiene lugar en _____. a. El lado del pulgar de la mano b. El lado del dedo meñique de la mano c. El lado del dedo grueso del pie d. El lado del dedo pequeño del pie 21. Los ejes de un sistema de referencia relativo están alinea­ dos _____. a. Horizontal y verticalmente b. Con un segmento del cuerpo c. Con el suelo d. Ninguno de los anteriores 22. ¿En qué eje se lleva a cabo el movimiento en el plano frontal? a. Longitudinal b. Mediolateral c. Transversal d. Anteroposterior 23. La mayoría de los movimientos humanos tienen lugar en _____. a. El plano sagital b. El plano frontal c. El plano transversal

d. Múltiples planos

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

24. La cadena cinemática para un movimiento particular es _____. a. La flexión/extensión, abducción/aducción, y rotación interna/externa b. Las posiciones, velocidades y aceleraciones c. Los ligamentos, huesos y músculos que restringen los grados de libertad d. La suma de los grados de libertad en articulaciones adyacentes 25. ¿Cuántos grados de libertad tiene una articulación triaxial? a. 1 b. 2 c. 3 d. Más de 3

Referencias 1. Hatze, H. (1974). The meaning of the term “biomechanics.” Journal of Biomechanics, 7:189-190. 2. European Society of Biomechanics. The founding and goals of the society. Available at http://www.esbiomech.org/current/ about_esb/index.html/. 3. Richie, D. H., et al. (1985). Aerobic dance injuries: A retrospective study of instructors and participants. The Physician and Sportsmedicine, 13:130-140. 4. Ulibarri, V. D., et al. (1987). Ground reaction forces in selected aerobics movements. Biomechanics in Sport. New York: Bioengineering Division of the American Society of Mechanical Engineering, pp. 19-21.

CAPÍTULO

2

CONSIDERACIONES ESQUELÉTICAS PARA EL MOVIMIENTO OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Definir la forma en que las propiedades mecánicas de una estructura pueden ser expresadas en términos de su relación tensión-deformación. 2. Definir tensión, deformación, región elástica, región plástica, punto de vencimiento, punto de fallo y módulo elástico. 3. Identificar la región elástica, el punto de vencimiento, la región plástica y el punto de fallo en una curva de tensión-deformación. 4. Describir la diferencia entre los materiales elástico y viscoelástico. 5. Diferenciar entre los materiales frágiles, rígidos y moldeables. 6. Listar las funciones del tejido óseo que componen el sistema esquelético. 7. Describir la composición del tejido óseo y las características del hueso cortical y esponjoso. 8. Identificar los tipos de hueso encontrados en el sistema esquelético, y describir el papel que desempeña cada tipo de hueso en el movimiento y soporte en el hombre. 9. Describir la forma en la que se forma el tejido óseo y las diferencias entre modelación y remodelación. 10. Discutir el impacto de la actividad y la inactividad sobre la formación de hueso. 11. Definir osteoporosis y discutir el desarrollo de la osteoporosis. 12. Discutir la fuerza y rigidez del hueso, así como las propiedades anisotrópicas y viscoelásticas del hueso. 13. Definir los siguientes tipos de cargas que debe absorber el hueso, y proporcionar un ejemplo para ilustrar cada carga sobre el sistema esquelético: compresión, tensión, cizallamiento, doblamiento y torsión. 14. Describir las fracturas por esfuerzo y otras lesiones comunes del sistema esquelético, y explicar la carga que causa la lesión. 15. Describir los tipos de cartílago y sus funciones en el sistema esquelético. 16. Describir la función de los ligamentos en el sistema esquelético. 17. Describir todos los componentes de la articulación diartrodial, los factores que contribuyen a la estabilidad de la articulación, y ejemplos de lesiones en la articulación diartrodial. 18. Listar los siete tipos diferentes de articulaciones diartrodiales y proporcionar ejemplos de cada una. 19. Describir las características de las articulaciones sinartrodiales y anfiartrodiales, y proporcionar un ejemplo de cada una. 20. Definir osteoartritis y discutir el desarrollo de la osteoartritis.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

ESQUEMA Medición de las propiedades   biomecánicas de los tejidos óseos

Cartílago Cartílago articular Fibrocartílago

Análisis estructural básico

Características biomecánicas del hueso Función del tejido óseo Composición del tejido óseo Estructura macroscópica del hueso Formación de hueso

Propiedades mecánicas del hueso Fortaleza y rigidez del hueso Cargas aplicadas sobre el hueso Fracturas por esfuerzo

Ligamentos Articulaciones óseas Articulación diartrodial o sinovial Otros tipos de articulaciones Osteoartritis

Resumen Preguntas de repaso

Medición de las propiedades biomecánicas de los tejidos óseos El hueso, el tendón, el ligamento y el músculo son algunas de las estructuras básicas que componen al cuerpo humano. Las propiedades mecánicas de estos tejidos son de gran interés para los biomecanicistas. En general, al analizar las propiedades mecánicas de dichas estructuras, se identifican las fuerzas externas que se aplican sobre la estructura y se relacionan con la deformación resultante de la estructura. La capacidad de una estructura para resistir la deformación depende de la organización del material del que está compuesta y de su forma en general. Por tanto, este tipo de análisis es importante ya que proporciona información acerca de las propiedades biomecánicas de la estructura que pueden influenciar su función.

formación con una fuerza que jala (distensión), una fuerza que empuja (compresión), o una fuerza de cizallamiento (empujar o jalar sobre la superficie del material). Este libro sólo trata las relaciones tensión-deformación de distensión y compresión. En este tipo de prueba, la tensión se define como la fuer­za por unidad de área y se designa con la letra griega sigma (σ). Por tanto, la tensión se calcula con la fórmula: σ = F/A donde F es la fuerza aplicada y A es la unidad de área sobre la cual se aplica la fuerza. La fuerza se aplica perpendicular a la superficie de la estructura sobre un área predeterminada.

Celda de carga

ANÁLISIS ESTRUCTURAL BÁSICO Tensión y deformación La fuerza aplicada para deformar una estructura y el cambio de forma resultante se denominan tensión y deformación, respectivamente. Para permitir la comparación de estructuras de diferentes tamaños, la tensión y la deformación son cantidades a escala de la fuerza aplicada y la deformación de la estructura, de manera respectiva. Los valores de tensión y deformación se miden utilizando una máquina que puede aplicar ya sea distensión (tensión al tensar) o deformación (tensión al empujar) sobre la estructura. En la figura 2-1, la celda de carga mide la distensión, o fuerza de tirón, aplicada sobre el tendón y el extensiómetro mide la longitud a la que se estira el tendón. El activador es un motor que inicia la distensión sobre el tendón. La figura 2-2 muestra una configuración similar para determinar la tensión de compresión sobre un pie amputado. La gráfica que relaciona la tensión con la deformación es la curva de tensión-deformación de una estructura. Se puede utilizar un análisis de tensión-deformación para discernir la forma en la que un material cambia con la edad, la forma en la que los materiales reaccionan a diferentes aplicaciones de fuerza, y la forma en la que un material reacciona a la falta de estrés diario. La figura 2-3 ilustra las relaciones tensión-deformación de los huesos de las vértebras de macacos Rhesus normales versus aquellos que han sido inmovilizados. Se puede realizar un análisis de tensión-de-

Pinza

Tendón Extensiómetro

Activador

FIGURA 2-1  Una máquina de prueba que determina las propiedades tensión-deformación de un tendón. El activador estira el tendón. (Reimpreso con autorización de Alexander, R. M. [1992]. The Human Machine. New York: Columbia University Press).





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CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

Celda de carga

Varilla en la tibia

Bloque de acero Rodillo

La deformación también está en un escala de acuerdo con la longitud inicial de la estructura que se evalúa. Esto es, la deformación causada por el estrés aplicado es comparada con la longitud inicial, o en reposo, del material, cuando no se aplica fuerza. La deformación, designada con la letra griega épsilon (ε), por tanto, se define como la tasa de cambio en la longitud respecto de la longitud en reposo. De esta forma, ε = ΔL/L donde ΔL es el cambio en la longitud de una estructura y L es la longitud inicial. Debido a que se está dividiendo longitud entre longitud, no hay unidades, y por tanto la deforma­ción es un número sin dimensión. En la figura 2-4 se presenta una curva de tensión-deformación. Hay varios puntos clave que son importantes en esta curva para la función final de la estructura. En esta curva, la pendiente de la porción lineal de la curva es el módulo elástico, o rigidez del material. Así, la rigidez se calcula como k = tensión/deformación = σ/ε

Activador FIGURA 2-2  Una máquina de prueba que determina las propiedades tensión-deformación de un pie amputado. (Reimpreso con autorización de Alexander, R. M. [1992]. The Human Machine. New York: Columbia University Press).

La unidad en la que se mide una fuerza es el newton (N). La unidad de área es el metro cuadrado (m2). Por tanto, la unidad de estrés es el newton sobre metro cuadrado (N/m2), o el pascal (Pa).

Estrés

Normal

Entre mayor es la fuerza que se aplica sobre la estructura, la pendiente de la curva eventualmente disminuye. En este punto, se dice que la estructura se vence o alcanza su punto de vencimiento. Hasta el punto de vencimiento, se dice que la estructura se encuentra en la región elástica. Si se retira la tensión mientras el material está en esta región, el material regresará a su longitud original sin daño estructural. Después del punto de vencimiento, los componentes moleculares del material se desplazan de manera permanente con respecto a otros, y si la fuerza aplicada se retira, el material no regresará a su longitud original (Fig. 2-5). La diferencia entre la longitud original del material y la longitud (en reposo) resultado de la tensión hacia la región plástica es la deformación residual. La región después del punto de vencimiento es la región plástica. Para los materiales rígidos, como el hueso, la región de vencimiento o plástica es relativamente pequeña, pero para otros materiales, puede ser relativamente grande. Si la fuerza aplicada sigue más allá de la región plástica, la estructura de manera eventual alcanzará el fallo, en cuyo punto la tensión cae a cero con rapidez. El máximo estrés alcanzado cuando ocurre el fallo determina la fuerza de fallo y la deformación de fallo del material.

Fallo

σf σy

Punto de vencimiento

Estrés

Inmovilizado E

σ

ε

Tensión FIGURA 2-3  Curvas de tensión-deformación para los segmentos de las vértebras de un macaco Rhesus normal y uno inmovilizado. (Adaptado de Kazarian, L. E., Von Gierke, H. E. [1969]. Bone loss as a result of immobilization and chelation. Preliminary results in Macaca mulatta. Clinical Orthopaedics, 65:67-75).

Elástica

Tensión

Plástica

εy

εf

FIGURA 2-4  Una curva idealizada de tensión-deformación que muestra las regiones elástica y plástica y el módulo elástico.

28

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Flujo plástico

σf

Estrés

σy

A

ME = 1/2σε

B

Tensión residual

Tensión

la estructura puede manejar. En la figura 2-6 se ilustra una curva de tensión-deformación para una tibia humana adulta, y la relación real de tensión-deformación al trotar. Cuando una estructura es deformada por una fuerza aplicada, la deformación en el material se relaciona con la energía mecánica absorbida por el mismo. La cantidad de energía mecánica almacenada es proporcional al área bajo la curva de tensión-deformación (Fig. 2-7). Es decir, la energía mecánica almacenada es:

εy

FIGURA 2-5  Una curva de tensión-deformación de un material que se ha alargado hasta la región plástica. (A) El periodo de aplicación de carga. (B) El periodo donde la carga aplicada se retira. La tensión residual se debe a la organización del material a nivel molecular.

Tipos de materiales Elástico El material idealizado descrito en la figura 2-4 es un material elástico. En este tipo de material existe una relación lineal entre la tensión y la deformación. Esto es, cuando el material es deformado por la fuerza aplicada, la cantidad de deformación es la misma para una determinada cantidad de tensión. Cuando se retira la carga aplicada, el material regresa a su longitud en reposo siempre y cuando el material no haya alcanzado su punto de vencimiento. En un material elástico, la energía mecánica que se almacenó se recupera completamente. Viscoelástico Al contrario de las estructuras elásticas, ciertos materiales muestran características de tensión-deformación que no son estrictamente lineales; estos son materiales viscoelásticos. Estas estructuras tienen propiedades no lineales o viscosas en combinación con propiedades lineales elásticas. La combinación de estas propiedades da lugar a que la magnitud del estrés dependa de la tasa de carga, o a qué tan rápido se aplica

Estrés

En las actividades funcionales normales, la tensión aplicada no causará una deformación que alcance el punto de vencimiento. Cuando un ingeniero diseña estructuras, toma en consideración un factor de seguridad al determinar la relación tensión-deformación de la estructura. Este factor de seguridad por lo general está en el rango de 5 a 10 veces la tensión que normalmente tendría la estructura. Esto es, la fuerza aplicada para alcanzar el punto de vencimiento es en forma significativa mayor a la fuerza aplicada en general en las actividades de la vida diaria. Es evidente, y se ha sugerido, que los materiales biológicos y las estructuras biológicas deben tener un factor de seguridad significativamente alto. No hace falta decir que las tensiones aplicadas sobre una estructura biológica en las actividades de la vida diaria son mucho menores de lo que

Cando la fuerza aplicada se retira, la energía almacenada se libera. Por ejemplo, una liga de hule puede ser estirada tirando de ambos extremos. Cuando se libera uno de los extremos, la liga rebota hasta su longitud original pero, al hacerlo, libera la energía almacenada durante el estiramiento. Para fines prácticos, este es el mismo concepto que el de un trampolín. El peso de la persona que salta sobre éste lo deforma y almacena energía. El trampolín rebota y libera la energía almacenada a la persona.

Estrés

Energía = 1/2 σε

Área fisiológica

Tensión FIGURA 2-6  El área sombreada representa los valores de tensión-deformación de una tibia humana adulta al trotar, y la línea sólida representa muestras de hueso evaluadas en busca de fallo. (Adaptado con autorización de Nordin, M., Frankel, V. H. [1989]. Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System. Philadelphia, PA: Lea & Febiger).

Tensión FIGURA 2-7  La energía mecánica almacenada (área sombreada) es igual al área bajo la curva de tensión-deformación.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

29

Frágil Rígido

σf

Moldeable

σy

Estrés

Estrés

E3

E2 E1

Deformación εy Deformación

εf

FIGURA 2-8  Curva de tensión-deformación de un material viscoelástico típico. El módulo elástico (pendiente de la curva) varía de acuerdo con la porción de la curva en la que se calcula.

la carga. Casi todos los materiales biológicos, como el tendón y el ligamento, muestran cierto nivel de viscoelasticidad. La figura 2-8 ilustra un material viscoelástico. En la curva de tensión-deformación de un material viscoelástico, los términos rigidez, punto de vencimiento y punto de fallo también aplican. Las regiones elástica y plástica se definen de forma similar a las de un material elástico. Sin embargo, a diferencia de una estructura elástica, la rigidez tiene varios valores que pueden ser determinados según el sitio sobre la curva en donde se calculó. En la figura 2-8, la rigidez designada como E1 es menor que la de E2. No obstante, E3 es con certeza menor a E2. Además, en un material viscoelástico, la ener­gía mecánica almacenada no regresa por completo cuando se retira la carga aplicada. Por tanto, la energía que regresa no es igual a la energía almacenada. La energía que se pierde se denomina histéresis (Fig. 2-9). Los materiales, ya sean elásticos o viscoelásticos, a menudo se denominan como rígidos, moldeables o frágiles, dependiendo del módulo elástico. Las curvas de tensión-deformación de estos materiales se presentan en la figura 2-10.

Estrés

Histéresis (energía perdida)

Energía recuperada

Deformación FIGURA 2-9  Curva de tensión-deformación de un material viscoelástico típico, que muestra la energía recuperada cuando se permite que el material regrese a su longitud en reposo. La histéresis, o energía perdida, es igual a la energía almacenada cuando el material es deformado menos la energía recuperada.

FIGURA 2-10  Curvas de tensión-deformación de materiales moldeables, rígidos y frágiles. El módulo elástico es significativamente diferente en los tres materiales.

Un material moldeable tiene un módulo elástico menor al de un material rígido. El material moldeable almacena de manera considerable más energía que el material rígido. Por otro lado, un material frágil tiene un mayor módulo elástico y almacena menos energía que un material rígido. No obstante, todos estos términos son relativos. Dependiendo de los ma­ teriales que se evalúan, un material frágil puede considerarse rígido con relación a un material, y moldeable con relación a otro. Por ejemplo, el hueso es frágil en relación con el tendón, pero moldeable comparado con el vidrio.

Características biomecánicas del hueso FUNCIÓN DEL TEJIDO ÓSEO El esqueleto está compuesto de tejido óseo. Las articulaciones son las intersecciones entre los huesos. Los ligamentos conectan a los huesos en las articulaciones, lo que las refuerza. El esqueleto conforma aproximadamente 20% del peso corporal total. El sistema esquelético por lo general se divide en esqueleto axial y apendicular. Los principales huesos en el cuerpo se presentan en la figura 2-11. El tejido óseo tiene varias funciones, incluyendo soporte, sitios de inserción, función de palanca, protección, almacenamiento y forma­ ción de células sanguíneas. Soporte El esqueleto proporciona un soporte estructural significativo y puede mantener una postura al tiempo que se adapta a fuerzas externas de gran magnitud, como las involucradas en el salto. Los huesos incrementan su tamaño de arriba hacia abajo en proporción a la cantidad de peso corporal que soportan; por tanto, los huesos de las extremidades inferiores, las vértebras más bajas y los huesos pélvicos son de mayor tamaño que los huesos de sus contrapartes en las extremidades superiores y la parte alta del torso. Una comparación visual entre el húmero y el fémur o las vértebras cervicales y las lumbares demuestra estas relaciones de tamaño. Internamente, los huesos también protegen a los órganos.

30

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Cráneo

Clavícula

Esternón

Escápula Costillas

Húmero

Columna vertebral

Radio

Pelvis

Cúbito

Metacarpianos Falanges

Fémur

Tibia Peroné Astrágalo

Tarsianos Metatarsianos Falanges

Calcáneo

Anterior

Posterior

FIGURA 2-11  Vista anterior (izquierda) y vista posterior (derecha) de los huesos del cuerpo humano. (Reimpreso con autorización de Willis, M. C. [1996]. Medical Terminology: The Language of Health Care. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkins).

Sitios de inserción Los huesos proporcionan sitios de inserción para los tendones, músculos y ligamentos, lo que permite la generación de movimiento a través de la aplicación de fuerza sobre los huesos en estos sitios. Conocer los sitios de inserción en cada hueso proporciona buena información acerca del potencial de movi-

miento de los músculos específicos, el soporte ofrecido por los ligamentos y los sitios potenciales de lesión. Función de palanca El sistema esquelético proporciona las palancas y los ejes de rotación en torno a los cuales el sistema muscular genera los



movimientos. Una palanca es una máquina simple que magnifica la fuerza, la velocidad, o ambas, de los movimientos, y consiste en un cilindro rígido que se rota en torno a un punto fijo o eje llamado punto de apoyo. El cilindro rígido en un sistema esquelético de palanca está principalmente en uno de los huesos largos del cuerpo, y el punto fijo de rotación o eje es una de las articulaciones donde los huesos se encuentran. El sistema esquelético de palanca transmite el movimiento generado por los músculos o las fuerzas externas. En el capítulo 10 se proporciona un análisis a detalle de las palancas. Otras funciones Hay tres funciones tradicionales del hueso que no están específicamente relacionadas con el movimiento: protección, almacenamiento y formación de células sanguíneas. El hueso protege al cerebro y a los órganos internos. El hueso también almacena grasa y minerales, y es el principal almacén de calcio y fosfato. Por último, la formación de células sanguíneas, llamada hematopoyesis, tiene lugar dentro de las cavidades del hueso.



CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

Osteoclastos en una fosa de resorción

31

Osteoblastos en la superficie del hueso

Fosa de resorción (laguna)

Osteocitos en el hueso FIGURA 2-12  Los tres tipos principales de células óseas son los osteoclastos, osteoblastos y osteocitos.

COMPOSICIÓN DEL TEJIDO ÓSEO El hueso, o tejido óseo, es un material extraordinario con propiedades que lo hacen ideal para sus funciones de soporte y movimiento. Es ligero, pero tiene una fuerza de tensión y compresiva elevada, y una cantidad significativa de elasticidad. El hueso también es un material muy dinámico, donde los minerales se mueven dentro y fuera de él de manera constante. Casi medio gramo de calcio puede entrar o salir del esqueleto humano cada día, y los humanos reciclan de 5 a 7% de su masa ósea cada semana. El hueso también puede crecer en diferentes formas y es tejido que constantemente está siendo modificado, reformado, remodelado y reparado. El tejido óseo es fuerte y es una de las estructuras más duras del cuerpo debido a su combinación de elementos orgánicos e inorgánicos. El hueso está compuesto de una matriz de sales inorgánicas y colágeno, un material orgánico encontrado en todos los tejidos conjuntivos. Los minerales inorgánicos calcio y fosfato, junto con las fibras de colágeno orgánicas, constituyen alrededor de 60 a 70% del tejido óseo. El agua constituye aproximadamente 25 a 30% del peso del tejido óseo (43). El colágeno le proporciona fuerza de tensión y elasticidad al hueso, y los minerales le proporcionan fuerza de compresión y rigidez (38) Existen tres tipos de células en el hueso (Fig. 2-12). Los osteoclastos son células multinucleadas grandes que tienen propiedades similares a las de los macrófagos. Son creadas por la fusión de 15 a 20 células individuales, y trabajan para disolver el hueso en áreas de microfractura. Los osteoblastos tienen un solo núcleo, y producen un hueso nuevo llamado osteoide. Estas células también son causales de la calcifica­ción del hueso. Algunos osteoblastos quedan atrapados dentro del nuevo hueso formado y se convierten en osteocitos. Los osteocitos son similares a las células nerviosas ya que tienen extensiones largas que se estiran y se conectan con otros osteocitos. Estos parecen tener una función mecanosensora y de comunicación que les permite percibir la deformación y dirigir la actividad de los ostoeclastos.

ESTRUCTURA MACROSCÓPICA DEL HUESO El hueso está compuesto por dos tipos de tejido: el hueso cortical y el hueso esponjoso. La capa externa dura es el hueso cortical; interna a ella está el hueso esponjoso. Una sección de la cabeza del fémur presentada en la figura 2-13 ilustra la arquitectura de un hueso largo. La configuración arquitectónica del tejido óseo está muy bien adaptada para las demandas mecánicas impuestas sobre el sistema esquelético durante la actividad física. Hueso cortical El hueso cortical a menudo se denomina hueso compacto, y constituye alrededor de 80% del esqueleto. El hueso cortical parece sólido, pero un análisis más detallado revela muchos pasajes para los vasos sanguíneos y los nervios. La capa exterior del hueso es muy densa,y tiene una porosidad menor a 15% (48). La porosidad es el índice de espacio de los poros respecto al volumen total; cuando la porosidad aumenta, la fuerza mecánica del hueso se deteriora. Pequeños cambios en la porosidad pueden conducir a cambios significativos en la rigidez y la fortaleza del hueso. El hueso cortical consiste en un sistema de tubos huecos llamados láminas que están colocadas una dentro de la otra. Las láminas están compuestas de fibras de colágeno, todas van en la misma dirección. Las fibras de colágeno de las láminas adyacentes siempre corren en direcciones diferentes. Una serie de láminas forman un osteón o sistema haversiano. Los osteones son estructuras similares a pilares que están orientadas en forma paralela a las tensiones que se ejercen sobre el hueso. La configuración de estos pilares de soporte de peso y la densidad del hueso cortical proporcionan fortaleza y rigidez al sistema esquelético. El hueso cortical puede soportar altos niveles de carga de peso y tensión muscular en dirección longitudinal antes de que falle y se fracture (46). El hueso cortical es en especial capaz de absorber cargas de tensión si las fibras de colágeno están paralelas a la carga.

32

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

La alta porosidad le otorga al hueso esponjoso una elevada capacidad de almacenamiento de energía, de modo que este tipo de hueso se convierte en un elemento crucial en la absorción de energía y la distribución de la tensión cuando se aplican cargas sobre la estructura del esqueleto (43). Este tipo de hueso es metabólicamente más activo y sensible a estímulos en comparación con el hueso cortical (30). Tiene una tasa de recambio mucho más alta que la del hueso cortical, que termina con más remodelación a lo largo de las líneas de estrés (38). El hueso esponjoso no es tan resistente como el hueso cortical, y existe una alta incidencia de fracturas en el hueso esponjoso de los adultos mayores. Se piensa que esto es causado por la pérdida de fuerza compresiva debido a la pérdida mineral (osteoporosis). FIGURA 2-13  Corte a la mitad del extremo proximal del fémur, que muestra tanto el hueso cortical como el hueso esponjoso. El hueso cortical denso rodea el exterior del hueso, continuando hacia abajo para formar el cuerpo del hueso. El hueso esponjoso se encuentra en los extremos y es distinguible por su apariencia similar a una rejilla. Nótese la curvatura de las trabéculas, que se forman para soportar las fuerzas de tensión.

Por lo general, el colágeno está dispuesto en capas que corren en configuraciones longitudinal, circunferencial y oblicua. Esto ofrece resistencia a las fuerzas de tensión en diferentes direcciones ya que entre más capas haya, mayor será la fortaleza y la rigidez del hueso. Además, en los sitios donde los músculos, ligamentos y tendones se insertan en el esqueleto, las fibras de colágeno están dispuestas en forma paralela a la inserción del tejido blando, ofreciendo así mayor fuerza de tensión para estos anclajes. En los cuerpos de los huesos largos puede encontrarse una capa gruesa de hueso cortical, donde se requiere fortaleza para responder a las altas cargas impuestas a lo largo de la longitud del hueso durante el soporte de peso o en respuesta a la tensión muscular. El grosor es mayor en la parte media de los huesos largos, debido al incremento de las fuerzas de doblamiento y torsión (9). Se encuentran capas delgadas de hueso cortical en los extremos de los huesos largos, la epífisis, y que cubren a los huesos cortos e irregulares. Hueso esponjoso El tejido óseo interior con respecto al hueso cortical se denomina hueso esponjoso. El hueso esponjoso se encuentra en los extremos de los huesos largos, en el cuerpo de las vértebras, y en las escápulas y la pelvis. Este tipo de hueso tiene una estructura similar al encaje con una porosidad mayor a 70% (48). La estructura del hueso esponjoso, aunque bastante rígida, es más débil y menos rígida que la del hueso cortical. El hueso esponjoso no es tan denso como el hueso cortical, ya que está lleno de espacios. Las piezas pequeñas y aplanadas de hueso que funcionan como pequeñas vigas entre los espacios se denominan trabéculas (Fig. 2-13). Las trabéculas se adaptan a la dirección del esfuerzo impuesto sobre el hueso, lo que proporciona fuerza sin añadir mucho peso (11). El colágeno corre a lo largo de los ejes de las trabéculas y le proporciona resistencia tanto a la tensión como a la compresión al hueso esponjoso.

Clasificación anatómica de los huesos El sistema esquelético tiene dos partes principales: el esqueleto axial (cráneo, columna, costillas y esternón) y el esqueleto apendicular (cinturas escapular y pélvica, y brazos y piernas). Hay cuatro tipos de huesos que componen cada sección del es­queleto (Fig. 2-14). Éstos incluyen huesos designados como largos, cortos, planos e irregulares. Cada tipo de hueso realiza funciones específicas. Huesos largos Estos huesos son más largos que anchos. Los huesos largos en el cuerpo son la clavícula, el húmero, el cúbito, el radio, el fémur, la tibia, el peroné, los metatarsianos, los metacarpianos y las falanges. Los huesos largos tienen un cuerpo, la diáfisis, una capa gruesa de hueso cortical que rodea la cavidad de la médula ósea (Fig. 2-15). El cuerpo se ensancha hacia el ex­tremo formando una sección llamada la metáfisis. En el esqueleto inmaduro, el extremo final del hueso largo, la epífisis, está separada de la diáfisis por un disco cartilaginoso. Las epífisis están formadas por una capa externa delgada de hueso cortical que cubre al hueso esponjoso interno. Una delgada membrana blanca, el periostio, cubre la parte exterior del hueso con excepción de las partes cubiertas por cartílago. Los huesos largos le proporcionan apoyo al cuerpo, y conforman el grupo de palancas y uniones interconectadas que permiten que usted se mueva. Un hueso largo puede actuar como una columna al soportar cargas sobre su eje largo. Los huesos largos por lo general no son rectos; más bien, tienen forma de viga, lo que crea una estructura más fuerte de modo que los huesos puedan manejar y minimizar las cargas de doblamiento impuestas sobre ellos. Un hueso largo es más resistente cuando se tensiona por fuerzas que actúan sobre el eje largo del hueso. Los sitios de anclaje muscular y las protuberancias son formados por fuerzas de tracción de los músculos que tiran de los huesos. Huesos cortos Los huesos cortos, como los huesos del carpo de la mano y los huesos del tarso en el pie, están formados principalmente por hueso esponjoso cubierto por una delgada capa de hueso cortical. Estos huesos desempeñan un papel importante en la absorción de impacto y la transmisión de fuerzas. Un tipo especial de hueso corto, el hueso sesamoideo, está incrustado en un tendón o cápsula articular. La rótula es un hueso sesamoideo en la articulación de la rodilla que está incrustado en el tendón del





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

33

FIGURA 2-14  Los diferentes tipos de huesos realizan funciones específicas. (A) Los huesos largos funcionan como palancas. (B) Los huesos cortos ofrecen soporte y absorción de impacto. (C) Los huesos planos protegen y ofrecen grandes sitios para inserción muscular. (D) Los huesos irregulares tienen funciones especializadas. (E) Los huesos sesamoideos alteran el ángulo de inserción muscular.

C. Epífisis Línea epifisiaria (cartílago)

B. Metáfisis

A. Diáfisis Cavidad medular

Hueso compacto Hueso esponjoso

B. Metáfisis C. Epífisis

FIGURA 2-15  El hueso largo tiene un cuerpo, o diáfisis (A), que se ensancha en la metáfisis (B) y la epífisis (C). Las capas de hueso cortical componen la diáfisis. La metáfisis y la epífisis están compuestas por hueso esponjoso dentro de una capa delgada de hueso cortical.

cuádriceps. Pueden encontrarse otros huesos sesamoideos en la base del primer metatarsiano en el pie, donde los huesos están incrustados en el tendón distal del músculo flexor corto del dedo grueso, y en el pulgar, donde los huesos están incrustados en el tendón del músculo flexor corto del pulgar. El papel de los huesos sesamoideos consiste en alterar el ángulo de inserción del músculo y disminuir la fricción creada por el músculo. Huesos planos Un tercer tipo de hueso, el hueso plano, está representado por las costillas, el hueso ilíaco, el esternón y la escápula. Estos huesos consisten en dos capas de hueso cortical con hueso esponjoso y médula en medio. Los huesos planos protegen estructuras internas y ofrecen superficies amplias para la inserción muscular. Huesos irregulares Los huesos irregulares, como los que se encuentran en el cráneo, pelvis y las vértebras, están formados por hueso esponjoso con una capa exterior delgada de hueso cortical. Estos huesos se denominan irregulares debido a sus formas y funciones especializadas. Los huesos irregulares llevan a cabo una gran variedad de funciones, incluyendo soportar peso, disipar cargas, proteger a la médula espinal, contribuir al movimiento y proporcionar sitios para la inserción de músculos.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

FORMACIÓN DE HUESO El hueso es un material altamente adaptable que es muy sensible a la falta de uso, la inmovilización o la actividad vigorosa y los altos niveles de carga. A lo largo de la vida, el hueso se optimi­za de manera constante por su papel de soporte de carga a través de la remodelación funcionalmente adaptativa. Los cambios se producen en la arquitectura de todo el hueso y la masa del hueso, a medida que se presenta la adaptación funcional donde la masa y la arquitectura del hueso se ajustan a la demanda funcional (40). En el esqueleto apendicular, esto es en particular importante debido al soporte de carga. Los cambios adaptativos son máximos en el hueso en crecimiento y disminuyen con el envejecimiento, pero aún ocurren en cierto nivel a medida que el hueso se adapta a los cambios en el uso mecánico. El tejido óseo es autorreparable y puede alterar sus propiedades y configuración en respuesta a la demanda mecánica. Esto fue descrito por primera vez por el anatomista alemán Julius Wolff, quien proporcionó la teoría del desarrollo del hueso, denominada ley de Wolff. Esta ley establece que: “Todo cambio en la forma y la función de un hueso o sólo de su función es seguido de ciertos cambios definitivos en su arquitectura interna y de alteración secundaria igualmente definitiva en su conformación externa de acuerdo con las leyes matemáticas” (32). Osificación, modelación y remodelación La formación de hueso es un proceso complejo que no puede ser explorado en detalle aquí. El hueso siempre se forma por el reemplazo de algún tejido preexistente. En los fetos, gran parte del tejido preexistente es cartílago hialino. La osificación es la formación de hueso mediante la actividad de los osteoblastos y osteoclastos. En los fetos, el cartílago es reemplazado lentamente a través de este proceso, así que en el momento del nacimiento muchos de los huesos están al menos parcialmente osificados. En sitios como los huesos planos del cráneo, el hueso reemplaza a un tejido fibroso suave en vez del cartílago. Los huesos largos crecen desde el nacimiento hasta la adolescencia mediante la actividad de las placas de cartílago localizadas entre el cuerpo y las cabezas de los huesos. Estas placas epifisarias se expanden a medida que se forman células nuevas, y el hueso se alarga hasta que el espesor de las placas disminuye para alcanzar lo que se conoce como osificación completa. Esto ocurre en diferentes huesos a distintas edades, pero usualmente se completa para la edad de 25 años. La modelación se presenta durante el crecimiento para crear hueso nuevo a medida que se producen la resorción ósea y la formación de hueso (osificación) en diferentes regiones y tasas para cambiar la forma y el tamaño del hueso. En el hueso en crecimiento, las propiedades del hueso se relacionan con las demandas en el tamaño derivadas del crecimiento y con los cambios en las fuerzas de tensión y de compresión que actúan sobre el cuerpo. Los osteoblastos depositan hueso mientras que al mismo tiempo los osteoclastos resorben el hueso. En el proceso de la resorción, el tejido óseo viejo es degradado y digerido por el cuerpo. Este proceso no es el mismo en todos los huesos, o incluso en el mismo hueso. Por ejemplo, mientras que el hueso en la parte distal del fémur es reemplazado cada 5 a 6 meses, el hueso en el cuerpo del fémur es reemplazado de forma mucho más lenta.

El hueso vivo siempre está sometido a remodelación, en la que la matriz ósea es removida y reemplazada de manera constante. La remoción de hueso por los osteoclastos es relativamente rápida —alrededor de 3 semanas— en tanto que la formación de hueso nuevo por los osteoblastos toma alrededor de 3 meses. El cuerpo debe mantener en forma continua el espesor y la fortaleza del hueso, y esto se lleva a cabo mediante un ciclo constante de reemplazo de hueso viejo con hueso nuevo. Se mantiene un estado estable dinámico al reemplazar una pequeña cantidad de hueso en el mismo sitio mientras que el tamaño y la forma del hueso remodelado se dejan básicamente iguales. Por lo menos cierta cantidad de hueso nuevo se está formando de manera continua, y la remodelación ósea es el proceso mediante el cual la masa ósea se adapta a las de­mandas impuestas sobre ella. Luego de que un individuo ha pasado la etapa de crecimiento, la tasa de depósito y de resorción de hueso son iguales una a la otra, lo que mantiene el total de la masa ósea bastante constante. Sin embargo, a través del ejercicio se puede incrementar la masa ósea, incluso durante la etapa adulta joven. El depósito de hueso excede la resorción cuando se requiere mayor fortaleza o cuando se ha presentado una lesión. Por tanto, los levantadores de pesas desarrollan engrosamientos en la inserción de los músculos muy activos, y los huesos se vuelven más densos donde las fuerzas de tensión son mayores. Los brazos dominantes de los jugadores profesionales de tenis tienen espesores corticales que son 35% mayores que los del brazo contralateral (32). La forma del hueso también cambia durante la cicatrización de una fractura. El proceso de reconstrucción del hueso continúa hasta la edad de 40 años, cuando la actividad de los osteoblastos se enlentece y los huesos se vuelven más frágiles. Este proceso de remodelación tiene dos beneficios importantes: el esqueleto se reforma para responder a las fuerzas gravitacional, muscular y externas de contacto, y se mantienen los niveles de calcio en la sangre para las funciones fisiológicas importantes. Cambios en el tejido óseo durante la vida En el hueso inmaduro, las fibras están distribuidas al azar, lo que proporciona fortaleza en múltiples direcciones pero con una fuerza en general menor. En el hueso maduro tiene lugar la mineralización, se crean canales haversianos y se rodean de hueso, y las fibras están orientadas en las principales direcciones de soporte de carga. El hueso continúa reorganizándose a lo largo de la vida para reparar el daño y el desgaste. En el hueso más viejo, aún hay restauración, pero el sistema haversiano es más pequeño, y los canales son más grandes debido al depósito más lento de hueso. Existen indicaciones de que este ajuste estructural puede ser el resultado de una disminución de la fuerza muscular, que conduce al desuso parcial y a la subsecuente remodelación ósea que reduce la fuerza (20). Actividad e inactividad física y formación de hueso Actividad física Los huesos requieren tensión mecánica para crecer y fortalecerse. Los huesos ganan o pierden masa lentamente y modifican su forma en respuesta a las alteraciones en la carga mecánica. Por tanto, la actividad física es un componente importante en el desarrollo y el mantenimiento de la integridad y la fortaleza del esqueleto. El tejido óseo debe tener un estímulo diario para mantener la salud. La contracción muscular en el movimiento





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

activo ligada con las fuerzas externas ejerce la mayor presión sobre los huesos. No todos los ejercicios son igual de efectivos. Se deben aplicar fuerzas de sobrecarga sobre el hueso para que éste se estimule y se adapte a la fuerza, y la adaptación continua requiere una sobrecarga progresiva (33). Por lo general, la carga dinámica es mejor para la formación de hueso que la carga estática, y la carga a frecuencias más altas resulta más eficaz (52). La carga coordinada y repetitiva sobre el hueso asociada con la actividad habitual puede tener sólo un papel pequeño en la preservación de la masa ósea e incluso puede reducir el potencial osteogénico ya que el tejido óseo se desensibiliza (40). Los periodos cortos de actividad vigorosa son más eficientes para promover un incremento en la masa ósea (40). Para estimular un efecto osteogénico en el hueso adulto, se ha demostrado que cuatro ciclos diarios de carga son suficientes para detener la pérdida ósea (40). La historia diaria de carga aplicada, que comprende el número de ciclos de carga y la magnitud de la tensión, influencia la densidad del hueso. De nuevo, se recomienda que una sesión larga se divida en sesiones más pequeñas, como cuatro sesiones por día, o tres a cinco sesiones diarias por semana (47, 51). El efecto de la actividad física sobre el incremento de la masa ósea varía a lo largo de la vida. En el esqueleto en crecimiento, las cargas aplicadas sobre el esqueleto proporcionan un estímulo mucho mayor que en el esqueleto maduro (52). En los adultos mayores, con una masa ósea baja, el ejercicio es sólo de manera moderada efectivo en la formación de hueso. La meta es maximizar la ganancia en la densidad mineral ósea en las primeras tres décadas de la vida y luego minimizar el declive después de los 40 años de edad (33). La masa ósea alcanza niveles máximos entre los 18 y 35 años de edad (9), y luego disminuye en alrededor de 0.5% al año después de los 40 años (33) (Fig. 2-16). En la etapa adulta, la masa ósea es la masa ósea máxima menos la cantidad perdida, así que el ejercicio puede ser efectivo para atenuar la tasa de pérdida en lugar de aumentar la masa ósea (33).

¿Qué ejercicios son mejores? Existen varios principios que ayudan a determinar el mejor ejercicio para el hueso: 1) Las fuerzas y la tasa de desarrollo de la fuerza deben ser altas (actividades de impacto), 2) el número de impactos no necesita ser mayor, ya que el hueso se desensibiliza a los estímulos mecánicos con bastante rapidez, 3) la sensibilidad al estímulo mecánico se recupera con el reposo, y 4) las cargas desde diferentes direcciones incrementan la osteogénesis. Forme grupos para discutir y clasificar las siguientes actividades deportivas de acuerdo con su potencial para la formación de hueso: natación, ciclismo, gimnasia, correr, esquiar a campo traviesa, baloncesto y futbol. Turner C, Robling A. (2003) Designing exercise regimens to increase bone strength. Exercise and Sport Sciences Reviews, 31(1):45-50.

Inactividad La pérdida de hueso después de una disminución en el nivel de actividad física puede ser significativa (56). Cuando está en condiciones de disminución de carga, como en la fijación y el reposo en cama, la masa ósea se resorbe, lo que resulta en una reducción y adelgazamiento del hueso. El sistema esquelético percibe cambios en los patrones de carga y se adapta para soportar dicha carga de forma más eficiente utilizando la menor cantidad de masa ósea. En condiciones de microgravedad, los astronautas, sometidos a una menor actividad y pérdida de la influencia de peso corporal, pierden de manera significativa masa ósea en periodos relativamente cortos. Algunos de los cambios que ocurren en el hueso como resultado de viajar al espacio incluyen pérdida de rigidez, disminución en la longitud del hueso y del área de corte transversal, y desaceleración en la formación de hueso (57).

¿Qué prescripción de ejercicio facilitará el crecimiento de hueso en niños y adolescentes? Modo de ejercicio Actividades de impacto (gimnasia, ejercicios pliométricos, saltar); entrenamiento de resistencia de moderada intensidad; deportes que involucran correr y saltar

Intensidad del ejercicio

Frecuencia del ejercicio

Alta; entrenamiento Por lo menos 3 d por semana con peso, < 60% de 1RM para propósitos de seguridad

Duración del ejercicio 10-20 min

Fuente: Kohrt, W. M., et al. (2004) Physical activity and bone health. ACSM position stand. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36:1985-1996.

¿Qué prescripción de ejercicio ayudará a conservar la salud del hueso en el adulto? Modo de ejercicio

35

Intensidad del ejercicio

Actividades de resistencia con carga de peso (tenis, Moderada a alta subir escaleras, trotar); actividades que involucran saltar (baloncesto, voleibol); ejercicios de resistencia

Frecuencia del ejercicio

Duración del ejercicio

Actividades de resistencia con carga 30-60 min de peso 3-5 d a la semana; entrenamiento de resistencia 2 d por semana

Fuente: Kohrt, W. M., et al. (2004) Physical activity and bone health. ACSM position stand. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36:1985-1996.

36

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Masa ósea (g de Ca)

1 000

500

0 0

25

50 Edad (años)

75

100

FIGURA 2-16  El pico de masa ósea ocurre durante la última parte de la tercera década de la vida. Las mujeres tienen una masa ósea pico menor y reducciones mayores en las etapas posteriores de la vida, en especial después de la menopausia.

Osteoporosis En la osteoporosis, la resorción del hueso excede al depósito del mismo. La osteoporosis es una enfermedad que aumenta la fragilidad ósea que es inicialmente sutil, afectando sólo a las trabéculas en el hueso esponjoso, pero conduce a ejemplos más graves en los que se puede experimentar una fractura vertebral osteoporótica con sólo abrir una ventana o levantarse de una silla (40, 51). La fragilidad ósea depende de la fortaleza final del hueso, el nivel de fragilidad del hueso y la cantidad de energía que puede absorber (51). Estos factores son influenciados por el tamaño del hueso, la forma, la arquitectura y la calidad del tejido óseo. Los síntomas de osteoporosis a menudo comienzan a aparecer en los adultos mayores, especialmente en mujeres posmenopáusicas. Sin embargo, la osteoporosis puede comenzar de forma más temprana, cuando la densidad mineral ósea disminuye. Cuando el depósito de hueso no puede mantenerle el paso a la resorción ósea, la densidad mineral ósea disminuye, lo que resulta en una reducción de la densidad acompañada de pérdida de la integridad tra­ becular. La pérdida de densidad mineral ósea significa pérdida de la rigidez del hueso, y la pérdida de integridad trabecu­lar debilita la estructura. Ambas pérdidas crean el potencial para una incidencia de fractura mucho mayor (12), que va de 2.0 a 3.7% en los individuos no osteoporóticos, y casi se duplica de 5 a 7% en los individuos osteoporóticos (28). Una razón para las tasas de fractura más altas puede ser la mayor deformación en el hueso osteoporótico bajo patrones de carga similares. Por ejemplo, la cabeza de un fémur osteoporótico mostró poder manejar sólo 59% de la carga externa original al caminar, con deformaciones 70% más grandes de lo normal y menos uniformemente distribuidas (53). Las causas exactas de la osteoporosis no se comprenden del todo, pero la afección ha mostrado estar relacionada con factores genéticos, hormonales, desequilibrios nutricionales y falta de ejercicio. El volumen normal del hueso es 1.5 a 2 L, y el diámetro cortical del hueso está en su punto máximo entre los 30 y 40 años de edad tanto para hombres como para mujeres (19, 44). Después de los 30 años, hay una pérdida anual del peso mineral del hueso de 0.2 a 0.5% (56), que se acelera después de la menopausia en las mujeres hasta una pérdida de hueso que es 50% mayor a la de los hombres de

edad similar (44). Se especula que una proporción considerable de esta pérdida ósea puede estar relacionada con la reducción acompañante en los niveles de actividad (56). El estilo de vida y los hábitos de actividad parecen desempeñar un papel importante en el mantenimiento de la salud del hueso (13). En un estudio, la incidencia de osteoporosis fue de 47% en una población sedentaria en comparación con sólo 23% en una población cuyas ocupaciones incluyeron trabajo físico pesado (8). Está claro que los individuos de edad avanzada pueden beneficiarse de alguna forma del ejercicio con carga de peso que es progresivo y de por lo menos resistencia moderada. Los niveles de estrógenos en las mujeres anoréxicas y las atletas femeninas amenorréicas también se han relacionado con la presencia de osteoporosis en esta población. Se especula que las fracturas por tensión en el cuello femoral de las corredoras pueden estar relacionadas con una pérdida notable de densidad mineral ósea causada por osteoporosis (12). Las atletas de élite en varios deportes han presentado pérdida ósea, por lo general asociada con episodios de entrenamiento pesado y relacionados con irregularidad menstrual. Algunas de estas atletas han perdido tanta masa ósea que sus características esqueléticas se asemejan a las de las mujeres de edad avanzada.

Propiedades mecánicas del hueso Las propiedades mecánicas del hueso son tan complejas y variadas como su composición. La medición de la fortaleza, la rigidez y la energía del hueso depende tanto de la composición material como de las propiedades estructurales del mismo. Adicionalmente, las propiedades mecánicas también varían con la edad y el género, así como con la localización del hueso, como el húmero versus la tibia. Puede haber variación adicional como resultado de factores como la orien­ tación de la carga aplicada sobre el hueso, la tasa de aplicación de carga y el tipo de carga. El hueso debe ser capaz de soportar una gran variedad de fuerzas aplicadas en forma simultánea. En una posición estática, el hueso resiste la fuerza de gravedad, soporta el peso del cuerpo, y absorbe la actividad muscular producida para mantener la postura estática. En un modo dinámico, como correr, las fuerzas se magnifican varias veces y se vuelven multidireccionales.

FORTALEZA Y RIGIDEZ DEL HUESO El comportamiento de cualquier material bajo condiciones de carga está determinado por su fortaleza y rigidez. Cuando se aplica una fuerza externa sobre un hueso o cualquier otro material, ocurre una reacción interna. La fortaleza puede ser evaluada al examinar la relación entre la carga impuesta (fuerza externa) y la cantidad de deformación (reacción interna) que se produce en el material. Como se mencionó anteriormente, el hueso debe ser rígido pero flexible, y fuerte pero ligero. La fortaleza es necesaria para soportar la carga, y la ligereza es necesaria para permitir el movimiento. La fortaleza en los huesos que soportan peso radica en su capacidad para resistir el doblamiento al ser





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

rígidos. Se requiere flexibilidad para absorber las fuerzas de alto impacto, y las propiedades elásticas del hueso le permiten absorber la energía al cambiar su forma sin presentar fallo y posteriormente regresar a su longitud original. Si la energía aplicada sobrepasa la zona de deformación elástica, se produce deformación plástica a expensas de microlesión al hueso. Si tanto la zona elástica como la zona plástica son sobrepasadas, la energía aplicada se libera en forma de una fractura.

RÍGIDO, FUERTE

fibra de vidrio acero

hierro

Fortaleza

Fortaleza La fortaleza del hueso o de cualquier material se define por el punto de fallo o la carga sostenida antes del fallo. La capacidad general del hueso para soportar una carga depende de tener suficiente masa ósea con propiedades adecuadas del material y una configuración de fibras que resista las posibilidades de carga en diferentes direcciones (40). El fallo del hueso depen­de del tipo de carga impuesta (Fig. 2-17); de hecho, no hay un valor estandarizado de fortaleza para el hueso, debido a que la medición es tan dependiente del tipo de hueso y el sitio en el que se evalúa. El fallo del hueso involucra ya sea un único evento traumático o la acumulación de microfracturas. Por tanto, tanto los comportamientos de fractura como de fatiga del hueso son importantes. La fortaleza del hueso es propor­ cionada por la mineralización de su tejido: entre mayor sea el contenido mineral, más rígido y fuerte es el material. Sin embar­go, si el hueso se mineraliza demasiado se vuelve frágil y no puede deformarse durante el impacto de la carga. La fortaleza se mide en términos de almacenamiento de energía o del área bajo una curva de tensión-deformación. La fortaleza de compresión del hueso cortical es mayor que la del concreto, la madera o el vidrio (Fig. 2-18). La for-

FLEXIBLE, FUERTE

37

D A

seda

oro

C B

telaraña cobre HUESO roble vidrio plomo

FLEXIBLE, DÉBIL

RÍGIDO, DÉBIL

Rigidez FIGURA 2-18  La fortaleza y la rigidez de varios materiales se grafican en cuatro cuadrantes que representan un material que es flexible y débil (A), rígido y débil (B), rígido y fuerte (C), y flexible y fuerte (D). El hueso se clasifica como flexible y débil, junto con otros materiales como la telaraña y la madera de roble. (Adaptado con autorización de Shipman, P., Walker, A., Bichell, D. [1985]. The Human Skeleton. Cambridge, MA: Harvard University Press).

taleza del hueso cortical en la parte media de un hueso largo es demostrada por su capacidad para tolerar grandes impactos de carga y resistir el doblamiento. La fortaleza del hueso esponjoso es menor que la del hueso cortical, pero el hueso es­ponjoso puede deformarse 200 veces más antes del fallo.

200

¿Qué hace al esqueleto más fuerte y menos frágil? Estrés (MN/m2)

150

100

50

0

1. Un incremento en la masa ósea. C o m p r e s i ó n

2. La distribución efectiva de la masa ósea de modo que haya más hueso presente donde la demanda mecánica es mayor. D i s t e n s i ó n

3. Propiedades minerales mejoradas del material óseo.

C i z a l l a m i e n t o

FIGURA 2-17  Tensión final para muestras de hueso cortical adulto. (Adaptado con autorización de Nordin, M., Frankel, V. H. (Eds.) [1989]. Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System. Philadelphia, PA: Lea & Febiger.)

Rigidez La rigidez, o el módulo de elasticidad, está determinada por la pendiente de la curva de deformación en el rango de la respuesta elástica y es representativa de la resistencia del material a la carga a medida que la estructura se deforma. La curva de tensión-deformación para un material dúctil, frágil, y el material óseo se muestra en la figura 2-19, y en la figura 2-18 se grafican varios materiales de acuerdo con la fortaleza y la rigidez (49). El metal es un tipo de material dúctil que tiene una alta rigidez, y en tensiones más allá de su punto de venci-

38

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Tensión

a) Material dúctil

b) Material frágil

c) Hueso

Deformación FIGURA 2-19  Curvas de tensión-deformación que ilustran las di­ferencias en el comportamiento entre un material dúctil (A), un material frágil (B), y el hueso (C), que tiene propiedades tanto dúctiles como frágiles. Cuando se aplica una carga, un material frágil responde en forma lineal y falla o se fractura antes de someterse a cualquier deformación permanente. El material dúctil entra en la región plástica y se deforma de manera considerable antes del fallo o la fractura. El hueso se deforma ligeramente antes del fallo.

miento, muestra un comportamiento dúctil cuando se somete a una gran deformación plástica antes del fallo. El vidrio es un material frágil que es rígido, pero falla con facilidad, ya que no tiene región plástica. El hueso no es tan rígido como el vidrio o el metal, y a diferencia de estos materiales, no responde en forma lineal ya que se vence y se deforma de forma no uniforme durante la fase de carga (43). El hueso tiene un nivel de rigidez mucho menor que el metal o el vidrio, y se fractu­ra después de muy poca deformación plástica. Al inicio de la carga, el hueso muestra una respuesta linealmente elástica. Cuando se aplica primero una carga, el hueso se deforma a través de un cambio en la longitud o en la forma angular. El hueso se deforma no más de alrededor de 3% (50). Esto se considera dentro de la región elástica de la curva de tensión-deformación porque cuando se retira la carga, el hueso se recupera y regresa a su forma o longitud original. Con la carga continua, el tejido óseo alcanza su punto de vencimiento, después del cual sus fibras externas comienzan a vencerse, con microdesgarros y despegue del material en el hueso. Esto se denomina la región plástica de la curva de tensión-deformación. El tejido óseo comienza a deformarse de manera permanente y eventualmente se fractura si la carga continúa en la región plástica. Por tanto, cuando la carga se retira, el tejido óseo no regresa a su longitud original, sino que queda de manera permanente elongado. Aunque el hueso puede mostrar una respuesta plástica, la carga normal permanece dentro de la región elástica. El hueso se comporta en gran medida como un material frágil, que exhibe muy poca deformación plástica permanente con el fallo. Características anisotrópicas El tejido óseo es un material anisotrópico, lo que significa que el comportamiento del hueso varía de acuerdo con la dirección de la aplicación de carga (Fig. 2-20). Las diferencias entre las propiedades del hueso esponjoso y cortical contribuyen a la anisotropia del hueso. La contribución de los componentes esponjoso y cortical de todo el hueso a la fortaleza general varía de acuerdo con la localización anatómica, ya que hay cantidades variables de hueso cortical y esponjoso en cada sitio. El hueso esponjoso proporciona resistencia al

FIGURA 2-20  El hueso se considera anisotrópico porque responde de forma diferente si se aplican fuerzas en diferentes direcciones. (A) El hueso puede manejar fuerzas grandes aplicadas en dirección longitudinal. (B) El hueso no es tan fuerte al manejar fuerzas aplicadas en forma transversal a través de su superficie.

doblamiento, y el hueso cortical proporciona una resistencia compresiva significativa. Dentro de cada hueso, existe una variación considerable, como se observa en el fémur, donde el hueso es más débil y menos rígido en las caras anterior y posterior que en las caras lateral y medial. Aunque las propiedades del hueso dependen de la dirección, en general, el tejido de los huesos largos puede manejar las cargas más fuertes en la dirección longitudinal y la menor cantidad de carga a través de la superficie del hueso (46). Los huesos largos son más fuertes al soportar cargas longitudinales porque habitualmente tienen cargas en esa dirección. Características viscoelásticas El hueso es viscoelástico, lo que significa que su respuesta depende de la tasa y la duración de la carga. A velocidades más altas de carga, el hueso se vuelve más rígido, más fuerte y puede absorber más energía antes de romperse. Estas tasas de deformación se observan en las situaciones de alto impacto que involucran caídas o accidentes vehiculares. Como se muestra en la figura 2-21, un hueso al que se le aplica una carga con lentitud se fractura a una carga que es aproximadamente la mitad de la carga que puede ser manejada por el hueso a una tasa de carga rápida. El tejido óseo es un material viscoelástico cuyas propiedades mecánicas son afectadas por su tasa de deformación. Las propiedades dúctiles del hueso son proporcionadas por su material colagenoso. El contenido de colágeno proporciona al hueso la capacidad de soportar cargas de tensión. El hueso también es frágil, y su fortaleza depende del mecanismo de carga. La fragilidad del hueso es provista por los constituyentes minerales que proporcionan al hueso la capacidad de soportar cargas compresivas.





39

CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento Estrés = Fuerza/Área

CARGA

Fractura

Fuerza de tensión

Fuerza

A B

Fuerza

Fractura

A. Estrés normal

B. Estrés de cizallamiento

DEFORMACIÓN FIGURA 2-21  El hueso se considera un material viscoelástico ya que responde de diferente forma cuando se le aplican cargas a diferentes tasas. (A) Cuando la carga se aplica rápidamente, el hueso responde con mayor rigidez, y puede manejar una carga más grande antes de fracturarse. (B) Cuando la carga se aplica de manera lenta, el hueso no es tan rígido o fuerte, y se fractura con cargas menores.

Deformación = cambio en la longitud o ángulo Fuerza compresiva

CARGAS APLICADAS SOBRE EL HUESO El sistema esquelético está sujeto a una variedad de fuerzas aplicadas a medida que el hueso se somete a cargas en varias direcciones. Las cargas son producidas por el soporte de peso, la gravedad, las fuerzas musculares y por fuerzas externas. De manera interna, se pueden aplicar cargas a los huesos a través de las articulaciones por medio de los ligamentos o en las inserciones tendinosas, y estas cargas por lo general están por debajo de cualquier nivel de fractura. Externamente, el hueso se puede ajustar a múltiples fuerzas ejercidas por el entorno que no tienen límite en cuanto a su magnitud o dirección. La actividad muscular también puede influenciar las cargas que el hueso puede manejar. Los músculos alteran las fuerzas aplicadas al hueso al crear fuerzas de tensión y de compresión. Estas fuerzas musculares pueden reducir las fuerzas de tracción o redistribuir las fuerzas sobre el hueso. Ya que la mayoría de los huesos pueden manejar fuerzas de compresión más grandes, la cantidad total de carga se puede incrementar con la contribución muscular. Si los músculos se fatigan durante un episodio de ejercicio, su capacidad para aliviar la carga sobre el hueso disminuye. La distribución alterada de la tensión o el incremento en las fuerzas de tracción vuelve al atleta o artista susceptible a la lesión. La tensión y la deformación producidos por las fuerzas aplicadas sobre los huesos son causales de facilitar el depósito de material óseo. La tensión puede ser perpendicular al plano de un corte transversal del objeto sobre el que se aplica la carga. Esto se denomina tensión normal. Si la fuerza es paralela al plano de corte transversal, se denomina tensión de cizallamiento. Cada tipo de tensión produce deformación. Por ejemplo, en tanto que la deformación normal involucra un cambio en la longitud de un objeto, la deformación por cizallamiento se caracteriza por un cambio en el ángulo original del objeto. Un ejemplo tanto de deformación normal como de deformación por cizallamiento es la respuesta del fémur al soportar peso. El fémur se acorta en respuesta a la deformación normal, y se dobla en forma anterior en respuesta a la deformación por cizallamiento impuesta por el peso del cuerpo (46). La tensión normal y la tensión de cizallamiento, desarrollados en respuesta a la tensión aplicada sobre la tibia, se presentan en la figura 2-22. También se ilustran la deformación normal y por cizallamiento, desarrolladas en respuesta a la compresión del fémur.

D. Deformación por cizallamiento C. Deformación normal

Fuerza compresiva

FIGURA 2-22  El estrés, o fuerza por unidad de área, puede ser perpendicular al plano (estrés normal) (A) o paralelo al plano (estrés de cizallamiento) (B). La deformación del material es normal (C), cuando la longitud varía, o por cizallamiento (D), en la que el ángulo cambia.

Si el hueso tiene una lesión o no como resultado de una fuerza aplicada es algo que está determinado por los límites críticos de fortaleza del material y la historia de carga sobre el hueso. Los factores externos relacionados con una fractura incluyen la magnitud, dirección y duración de la fuerza aunada a la tasa a la cual se aplica la carga sobre el hueso. La capacidad de un hueso de resistir la fractura se relaciona con su capacidad de absorber energía. La capacidad de un hueso de resistir la deformación varía a lo largo de su longitud, debido a la diferente composición de hueso cortical y esponjoso (38). El hueso esponjoso, dependiendo de su arquitectura, puede deformarse más y absorber una cantidad mayor de energía en comparación con el hueso cortical (38). Estos límites están principalmente influenciados por la carga sobre el hueso. La carga sobre el hueso puede aumentar o disminuir por la actividad física y el acondicionamiento, la inmovilización y la madurez esquelética del individuo. La tasa de carga también es importante debido a que la respuesta y la tolerancia del hueso son sensibles a la tasa. A tasas altas de carga, cuando el tejido óseo no puede deformarse lo suficientemente rápido, puede presentarse una lesión.

40

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

TA B L A 2- 1

Diferentes tipos de cargas que actúan sobre el hueso

Carga

Tipo de fuerza

Fuente

Tensión/deformación

Compresión

Presiona los extremos de los huesos para causar ensanchamiento y acortamiento

Músculos, soporte de peso, gravedad o fuerzas externas

Tensión máxima en el plano perpendicular a la carga aplicada

Tensión

Jala o estira al hueso para causar alargamiento y estrechamiento

Por lo general el tirón del tendón de un músculo que se contrae

Tensión máxima en el plano perpendicular a la carga aplicada

Cizallamiento

Fuerza aplicada en forma paralela a la superficie, que causa deformación interna en una dirección angular

Aplicación de una fuerza compresiva o de tensión o una fuerza externa

Tensión máxima en el plano paralelo a la carga aplicada

Doblamiento

Fuerza aplicada al hueso sin un apoyo directo de la estructura

Soportar peso o múltiples fuerzas aplicadas en diferentes puntos del hueso

Fuerzas de tensión máximas sobre la superficie convexa del miembro doblado y fuerzas de compresión máximas sobre el lado cóncavo

Torsión

Fuerza giratoria

Fuerza aplicada con un extremo del hueso fijo

Tensión de cizallamiento máximo tanto en los ejes perpendicular como paralelo del hueso, con fuerzas de tensión y compresión también presentes en un ángulo a través de la superficie

Los cinco tipos de fuerzas que aplican cargas sobre el hueso son la compresión, la tensión, el cizallamiento, el doblamien­to y la torsión. Estas fuerzas se resumen en la Tabla 2-1 y se ilustran en la figura 2-23. Fuerzas de compresión Las fuerzas compresivas son necesarias para el desarrollo y crecimiento del hueso. Los huesos específicos necesitan estar mejor adaptados para manejar fuerzas compresivas. Por ejemplo, el fémur soporta una gran proporción del peso corporal y necesita ser rígido para evitar la compresión al tener carga. Las cargas que actúan sobre el fémur se han medido en el rango de 1.8 a 2.7 veces el peso corporal al pararse sobre una pierna, y de hasta 1.5 el peso corporal en una elevación de pierna en la cama (2). Si se aplica una fuerza compresiva grande y si la carga sobrepasa los límites de tensión de la estructura, ocurrirá una fractura por compresión. Hay numerosos sitios en el cuerpo que son susceptibles de presentar fracturas por compresión. Las fuerzas compresivas son causales del dolor rotuliano y el ablandamiento y la destrucción del cartílago por debajo de la rótula. Mientras la articulación de la rodilla se mueve a lo largo de su rango de movimiento, la rótula se mueve hacia arriba y hacia abajo en la escotadura femoral. La carga entre la rótula y el fémur aumenta y disminuye hasta un punto en el que la fuerza compresiva femororrotuliana es mayor a aproximadamente 50° de flexión, y es menor en la extensión completa o la hiperextensión de la articulación de la rodilla. La gran fuerza compresiva en la flexión, principalmente sobre la superficie femororrotuliana lateral, es la fuente del proceso destructivo que rompe el cartílago y la superficie subyacente de la rótula (17). La compresión también es la fuente de fracturas en las vértebras (18). Se han reportado fracturas en el área cervical en actividades como los deportes acuáticos, la gimnasia, la lucha, el rugby, el hockey sobre hielo y el futbol americano. Por lo general, la columna cervical está un poco extendida con una curvatura anteriormente convexa. Si se baja la cabeza, la columna cervical se rectificará hasta casi 30° de flexión. Si se aplica una fuerza sobre la parte superior de la cabeza cuando se encuentra en esta posición, las vértebras cervicales sufren

carga a lo largo de su longitud por una fuerza compresiva, lo que crea una dislocación o fractura-dislocación de las facetas de las vértebras. Cuando se prohibió en el futbol americano golpear con la cabeza al taclear mientras se tenía la cabeza en flexión, el número de lesiones en la columna cervical disminuyó de manera drástica (18). También se han reportado fracturas por compresión en las vértebras lumbares de los levantadores de pesas, linieros de futbol americano, y los gimnastas que colocan carga sobre las vértebras mientras la columna se mantiene en hiperlordosis o una posición hacia atrás (23). La figura 2-24 es una radiografía de una fractura sobre la columna lumbar, que demuestra el efecto de acortamiento y ensanchamiento de la fuerza compresiva. Por último, las fracturas por compresión son comunes en individuos con osteoporosis.

A. Compresión

B. Tensión

C. Cizallamiento

D. Torsión

E. Doblamiento

FIGURA 2-23  El sistema esquelético está sujeto a una variedad de cargas que alteran la tensión sobre el hueso. El cuadro en el fémur indica el estado original del tejido óseo. El área coloreada ilustra el efecto de la fuerza aplicada al hueso. (A) La fuerza compresiva causa acortamiento y ensanchamiento. (B) La fuerza de tensión causa estrechamiento y alargamiento. (C) y (D) Las fuerzas de cizallamiento y torsión crean distorsión angular. (E) La fuerza de doblamiento incluye todos los cambios observados en la compresión, tensión y cizallamiento.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

41

Tensión

Compresión

Tensión

Compresión

FIGURA 2-24  Las vértebras lumbares pueden sufrir fracturas por compresión (flecha), en las que el cuerpo de la vértebra se acorta y se ensancha. Este tipo de fractura se ha asociado con la aplicación de carga sobre las vértebras mientras se mantiene una posición hiperlordótica. (Reimpreso con autorización de Nordin, M., Frankel, V. H. [1989]. Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System. (2nd Ed.). Philadelphia, PA: Lea & Febiger).

Los levantamientos específicos en el entrenamiento con peso pueden resultar en espondilólisis, una fractura por tensión en la sección de la pars interarticularis de la vértebra. Los levantamientos que tienen una alta incidencia de esta fractura son el arranque y el envión de las competencias olímpicas de halterofilia, y la sentadilla y el levantamiento de peso muerto en el levantamiento de poder (22, 23). En los gimnastas, se asocia con posiciones de extensión extrema en las vértebras lumbares. Esta lesión se discutirá con mayor detalle en el capítulo 7, donde se revisa el tronco. Una fuerza compresiva sobre la cadera puede incrementar o disminuir el potencial de lesión del cuello femoral. La articulación de la cadera debe absorber fuerzas compresivas de aproximadamente tres a siete veces el peso corporal al caminar (43, 46). Las fuerzas compresivas son de hasta 15 a 20 veces el peso corporal al saltar (46). En una posición normal de pie, la articulación de la cadera asume casi un tercio del peso del cuerpo si ambas extremidades están sobre el suelo (43). Esto crea grandes fuerzas compresivas en la porción inferior del cuello femoral y una fuerza de tensión grande sobre la porción superior del cuello. La figura 2-25 muestra la forma en la que esto sucede a medida que el cuerpo empuja hacia la cabeza femoral, al empu-

FIGURA 2-25  (A) Durante la posición de pie o en la fase de apoyo al caminar o correr, la fuerza de doblamiento aplicada al cuello femoral crea una fuerza compresiva grande sobre la parte inferior del cuello y una fuerza de tensión sobre la parte superior del cuello. (B) Si el glúteo medio se contrae, la fuerza compresiva se incrementa, y la fuerza de tensión disminuye. Esto reduce el potencial de lesión porque es más probable que la lesión ocurra en tensión.

jar la parte inferior del cuello femoral y tirar de la parte superior del cuello femoral mientras genera doblamiento. Los abductores de la cadera, específicamente el glúteo me­dio, se contraen para contrarrestar el peso del cuerpo durante la bipedestación. Como se muestra en la figura 2-25, también producen una carga compresiva sobre la cara superior del cuello femoral que reduce las fuerzas de tensión y el potencial de lesión en el cuello femoral ya que el hueso por lo general se fractura más rápido con una fuerza de tensión (43). Se ha propuesto que los corredores desarrollan fracturas del cuello femoral debido a que el glúteo medio se fatiga y no puede mantener su reducción de fuerza de tensión alta, lo que produce la fractura (29, 46). También se puede producir una fractura del cuello femoral por una cocontracción fuerte de los músculos de la cadera, en específico los abductores y aductores, creando fuerzas de compresión excesivas sobre la parte superior del cuello. Fuerzas de tensión Cuando un músculo aplica una fuerza de tensión sobre el sistema a través del tendón, el colágeno en el tejido óseo se configura a sí mismo en línea con la fuerza de tensión del tendón. La figura 2-26 muestra un ejemplo de alineamiento del colágeno en la tuberosidad tibial. Esta figura también ilustra la influencia de las fuerzas de tensión sobre el desarrollo de las apófisis. Una apófisis es un crecimiento óseo, como un proceso, un tu­bércu­lo o una tuberosidad. La figura 2-26 ilustra cómo una apófisis, la tuberosidad de la tibia, es formada por fuerzas tensiles.

42

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Avulsión del cuadrado Ligamento rotuliano

Avulsión del sartorio FUERZAS DE TENSIÓN Tuberosidad tibial

Avulsión del aductor FIGURA 2-26  A. Cuando las fuerzas de tensión se aplican al sistema esquelético, el hueso se fortalece en la dirección del tirón, a medida que las fibras de colágeno se alinean con la dirección del tirón del tendón o ligamento. B. Las fuerzas de tensión también son causales del desarrollo de las apófisis, crecimientos óseos como los procesos, tubérculos y tuberosidades.

El fallo del hueso usualmente se presenta en el sitio de inserción de un músculo. Las fuerzas de tensión también pueden crear avulsiones ligamentosas. La avulsión de un ligamento, o fractura por avulsión, ocurre cuando se arranca una porción del hueso en la inserción del ligamento. Esto se produce con más frecuencia en niños que en adultos. Las fracturas por avulsión ocurren cuando la fuerza de tensión del hueso no es la suficiente para prevenir la fractura. Esto es típico de algunas de las lesiones que se producen con los movimientos de lanzamiento de alta velocidad en el brazo de un lanzador de ligas pequeñas. La fractura por avulsión en este caso por lo general es a nivel del epicóndilo medial como resultado de la tensión generada en los flexores de la muñeca. Otras dos fracturas por tensión comunes son la del quinto metatarsiano, causada por las fuerzas de tensión generadas por el grupo del músculo peroneo, y en el calcáneo, donde las fuerzas son generadas por el grupo del músculo tríceps sural. También puede producirse una fuerza de tensión sobre el calcáneo durante la fase de apoyo de la marcha a medida que el arco se deprime y la fascia plantar que cubre la superficie plantar del pie se tensa, ejerciendo una fuerza de tensión sobre el calcáneo. Algunos sitios de fracturas por avulsión en la región pélvica, presentadas en la figura 2-27, incluyen las espinas ilíacas anterior superior e inferior, el trocánter menor, la tuberosidad isquiática y el hueso púbico. Las fuerzas de tensión por lo general son causales de las distensiones y los esguinces. Por ejemplo, un esguince de inversión típico del tobillo se produce cuando el pie es sobresupinado. Esto es, el pie se gira sobre su borde lateral, estirando los ligamentos del lado lateral del tobillo. También se identifican fuerzas de tensión en el síndrome de estrés de la tibia medial. Esta lesión se presenta cuando el tibial anterior jala sobre su sitio de inserción en la tibia y sobre la membrana interósea entre la tibia y el peroné.

Avulsión del iliopsoas

Avulsión del isquiotibial

FIGURA 2-27  Las fracturas por avulsión pueden ser el resultado de la tensión aplicada por un tendón o un ligamento. Los sitios de fracturas por avulsión en la región pélvica incluyen la espina ilíaca anterior superior (A), la espina ilíaca anterior inferior (B), la tuberosidad isquiática (C), el hueso púbico (D), y el trocánter menor (E).

Otro sitio expuesto a altas fuerzas de tensión es la tuberosidad de la tibia, la cual transmite fuerzas de tensión muy altas cuando el grupo del cuádriceps femoral está activo. Esta fuerza de tensión, si es de suficiente magnitud y duración, puede causar tendinitis o inflamación del tendón en individuos de mayor edad. Sin embargo, en individuos más jóvenes, el daño por lo general se presenta en el sitio de la unión del tendón con el hueso, y puede resultar en inflamación, depósitos óseos, o una fractura por avulsión en la tuberosidad de la tibia. La enfermedad de Osgood–Schlatter se caracteriza por inflamación y formación de depósitos óseos en la unión del tendón con el hueso. El hueso responde a las demandas colocadas sobre él, como lo describe la ley de Wolff (32). Por tanto, diferentes huesos y diferentes secciones en un hueso responden a la tensión y a las fuerzas de compresión de forma diferente. Por ejemplo, la tibia y el fémur participan en el soporte de peso en la extremidad inferior, y son más fuertes cuando se cargan con una fuerza compresiva. El peroné, que no participa de manera significativa en el soporte de peso, pero es un sitio para la inserción muscular, es más fuerte cuando se aplican fuerzas de tensión (43). Una evaluación de las diferencias encontradas en el fémur ha revelado mayores capacidades de fortaleza de tensión en el tercio medio del cuerpo, el cual se carga a través de una fuerza de doblamiento al soportar peso. En el cuello femoral, el hueso puede soportar altas fuerzas de compresión, y los sitios de inserción de los músculos tienen una gran fortaleza de tensión (43). Fuerzas de cizallamiento Las fuerzas de cizallamiento son causales de algunos de los problemas en los discos vertebrales, como la espondilolistesis,





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

en la que las vértebras se deslizan en forma anterior una sobre otra. En las vértebras lumbares, la fuerza de cizallamiento se incrementa con la hiperlordosis (22). El tirón del músculo psoas sobre las vértebras lumbares también incrementa las fuerzas de cizallamiento sobre las vértebras. Esta lesión se discute con mayor detalle en el capítulo 7. Los ejemplos de fracturas causadas por fuerzas de cizallamiento se encuentran comúnmente en los cóndilos femorales y la meseta tibial. El mecanismo de lesión para ambos por lo general es la hiperextensión de la rodilla a través de algún grado de fijación del pie y una fuerza en valgo o medial sobre el muslo. En los adultos, esta fuerza de cizallamiento puede fracturar un hueso así como lesionar los ligamentos colaterales o cruzados (37). En los niños en crecimiento, esta fuerza de cizallamiento puede crear fracturas epifisiarias, como en la epífisis femoral distal. En la figura 2-28 se presenta el mecanismo de lesión y el daño epifisiario resultante. Los efectos de dichas fracturas en los niños en crecimiento pueden ser significativos, ya que esta epífisis representa alrededor de 37% del crecimiento del hueso en longitud (15). Las fuerzas de compresión, tensión y cizallamiento aplicadas en forma simultánea al hueso son importantes en el desarrollo de la fortaleza del hueso. La figura 2-29 ilustra líneas de estrés tanto compresivas como tensiles en la tibia y el fémur al correr. La fortaleza del hueso se desarrolla a lo largo de estas líneas de tensión. Fuerzas de doblamiento El hueso está regularmente sometido a grandes fuerzas de doblamiento. Por ejemplo, durante la marcha, los huesos de la extremidad inferior están sujetos a fuerzas de doblamiento causadas por fuerzas alternantes de compresión y tensión. Durante la postura normal, tanto el fémur como la tibia se doblan. El fémur se dobla tanto anterior como lateralmente debido a su forma y a la manera en que se transmite la fuerza

Placa epifisiaria fracturada

FUERZA EN VALGO

FIGURA 2-28  La fractura de la epífisis femoral distal por lo general es el resultado de una fuerza de cizallamiento. Esto se produce comúnmente por una fuerza en valgo aplicada sobre el muslo o al hacer palanca con el pie fijo y la rodilla hiperextendida.

43

FIGURA 2-29  Las líneas de tensión compresiva (líneas negras gruesas) y la fuerza de tensión (líneas negras delgadas y líneas azules) para el fémur distal y la tibia proximal durante la fase de apoyo al correr.

causada al soportar peso. Además, soportar peso produce un doblamiento anterior en la tibia. Aunque estas fuerzas de doblamiento no producen lesiones, el hueso es más fuerte en las regiones donde la fuerza de doblamiento es mayor (46). Por lo general, el hueso falla y se fractura sobre el lado convexo en respuesta a altas fuerzas de tensión porque el hueso puede soportar fuerzas compresivas de mayor magnitud en comparación con las fuerzas de tensión (43). La magnitud de las fuerzas de compresión y tensión producidas por el doblamiento se incrementa con la distancia con respecto al eje del hueso. Por tanto, las magnitudes de fuerza son mayores en las porciones externas del hueso. Las cargas de doblamiento que producen lesiones son causadas por múltiples fuerzas aplicadas en diferentes puntos en el hueso. En general, estas situaciones se denominan aplicaciones de fuerza en tres o cuatro puntos. Una fuerza se apli­ca generalmente en forma perpendicular al hueso sobre ambos extremos del mismo, y se aplica una fuerza en dirección opuesta en algún punto entre las otras dos fuerzas. El hueso se romperá en el punto de la aplicación de la fuerza media, como en el caso de una fractura por bota de esquiar mostra­do en la figura 2-30. Esta fractura es producida a medida que el esquiador cae sobre la punta de la bota, con el esquí y la bota empujando en la otra dirección. El hueso de manera usual se fractura en el lado posterior debido a que ahí es donde se aplican la convexidad y las fuerzas de tensión. Las fracturas por bota de esquiar se han reducido en forma sig­nificativa debido a las mejoras en las correas de sujeción, esquís que giran con más facilidad, pistas de esquí bien preparadas y un cambio en la técnica de esquiar que coloca el peso hacia adelante sobre los esquís. Sin embargo, la reducción de las fracturas tibiales mediante la mejoría en el equipo y la técnica, ha conducido a un incremento en el número de lesiones de rodilla, por las mismas razones (14). La fuerza de doblamiento en tres puntos también es causal de las lesiones en un dedo que se atora y queda en hiperextensión forzada, y en una rodilla o extremidad inferior cuando el pie queda fijo sobre el suelo y la parte inferior del cuerpo se

44

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Área de fractura

Fortaleza compresiva

Fortaleza de tensión

Punto sin tensión

FIGURA 2-30  La fractura por bota de esquiar, creada por una carga de doblamiento en tres puntos, ocurre cuando el esquí se detiene de manera súbita. Se produce una fuerza compresiva sobre la tibia anterior y una fuerza de tensión sobre la tibia posterior. La tibia por lo general se fractu­ra del lado posterior.

FUERZA

FUERZA

dobla. La simple eliminación de los tacos largos en los zapa­tos de los jugadores de futbol americano y jugar sobre campos con una superficie pareja ha reducido este tipo de lesiones en 50% (22). Las aplicaciones de fuerza de doblamiento en tres puntos también se utilizan en la aplicación de arneses. La figura 2-31 presenta dos aplicaciones para arneses utilizando la aplicación de fuerza en tres puntos para corregir una desviación postural o estabilizar una región. Una carga de doblamiento en cuatro puntos consiste en dos pares de fuerzas iguales y opuestas en cada extremo del hueso. En el caso del doblamiento en cuatro puntos, el hueso se rompe en el punto más débil. Esto se ilustra en la figura 2-32 con la aplicación de una fuerza de doblamiento en cuatro puntos sobre el fémur. Fuerzas de torsión Las fracturas que resultan de una fuerza torsional pueden presentarse en el húmero cuando una mala técnica de lanzamiento crea una torsión sobre el brazo (46) y en la extremidad inferior cuando el pie está plantado y el cuerpo cambia de dirección. Una

fractura en espiral es el resultado de una fuerza torsional. En la figura 2-33 se presenta el ejemplo del mecanismo de una fractura en espiral en el húmero en un lanzador. Las fracturas en espiral por lo general comienzan en el exterior del hueso en forma paralela a la parte media del mismo. La carga torsional sobre la extremidad inferior también es causal de las lesiones del cartílago y de los ligamentos de la rodilla (22), que pueden ocurrir cuando el pie queda atrapado mientras el cuerpo está girando. Cargas combinadas La tensión, compresión, cizallamiento, doblamiento y torsión, representan modos simples y puros de ejercer una carga. Es más común incurrir en varias combinaciones de cargas que actúan de manera simultánea sobre el cuerpo. Por ejemplo, los huesos de la extremidad inferior tienen cargas en múltiples direcciones durante el ejercicio. La carga mecánica proporciona el estímulo para la adaptación del hueso y la selección Fuerzas

FUERZAS FUERZAS

Fractura

A. Arnés de Milwaukee

B. Arnés de Jewett

FIGURA 2-31  Las cargas de doblamiento en tres puntos se utilizan en muchos arneses. (A) El arnés de Milwaukee, utilizado para la corrección de la curvatura lateral de la columna, aplica una fuerza de doblamiento en tres puntos sobre la columna. (B) El arnés de Jewett aplica una fuerza de doblamiento en tres puntos sobre la columna torácica para crear extensión de la columna en esa región.

FIGURA 2-32  Ejemplo hipotético de una carga de doblamiento en cuatro puntos aplicada al fémur, creando una fractura o fallo en el punto más débil.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

45

Torsión en el húmero

Tensión de cizallamiento en el hueso

Fractura en espiral

FIGURA 2-33  Ejemplo de torsión aplicada sobre el húmero, creando tensión de cizallamiento a través de la superficie.

de ejercicios para este propósito se vuelve una consideración importante. Ya que el hueso responde con más rigidez a tasas más altas de carga, la tasa de deformación también se vuelve importante. En la figura 2-34, la deformación ósea en la tibia durante el uso del press de pierna, la bicicleta, la escaladora y al correr, se compara con los valores normales al caminar (39). Mientras que los valores de compresión y cizallamiento producidos durante el uso del press de pierna, la escaladora y al correr son mayores que al caminar, los valores de deformación por tensión varían entre los modos de ejercicio. El ciclismo resulta en valores más bajos de tensión, compresión y cizallamiento que caminar. Sin embargo, cuando se evalúa la tasa de carga (Fig. 2-35), sólo correr produce tasas más altas de deformación que caminar.

FRACTURAS POR ESFUERZO La lesión al sistema esquelético puede ser producida por una sola aplicación de alta magnitud de uno de estos tipos de carga o por la aplicación repetida de una carga de baja magnitud con el tiempo. La primera lesión se denomina fractura traumática. La segunda se denomina fractura por esfuerzo, fractura por fatiga, o sobrecarga del hueso. En la figura 2-36 se muestra una radiografía de una fractura por esfuerzo en el metatarsiano. Estas fracturas se producen como consecuencia de microtraumatismo acumulado impuesto sobre el sistema esquelético cuando la aplicación de carga sobre el sistema es tan frecuente que la reparación del hueso no puede seguirle el paso a la degradación del tejido óseo.

Deformación principal de la tibia durante el ejercicio

Porcentaje de microdeformación al caminar

400

300

200

100

0

Press de pierna

Bicicleta

Escaladora

Correr

−100

−200

−300 Tensión (Caminar = 840 microdeformaciones)

Ejercicio Compresión (Caminar = 454 microdeformaciones)

Cizallamiento (Caminar = 183 microdeformaciones)

FIGURA 2-34  Comparación de la deformación tibial in vivo durante cuatro ejercicios comparados con caminar. (Adaptado de Milgrom, C., et al. [2000]. Journal of Bone & Joint Surgery, 82-B:591-594).

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Deformación principal de la tibia durante el ejercicio

Porcentaje de microdeformación al caminar

300

200

100

0

−100

Press de pierna

Escaladora

Bicicleta

Correr

−200

−300 Tensión (Caminar = 840 microdeformaciones)

Ejercicio Compresión (Caminar = 454 microdeformaciones)

Cizallamiento (Caminar = 183 microdeformaciones)

FIGURA 2-35  Comparación de las tasas de deformación tibial in vivo durante cuatro ejercicios comparados con caminar. (Adaptado de Milgrom, C., et al. [2000]. Journal of Bone & Joint Surgery, 82-B:591-594).

La fractura por esfuerzo típica ocurre durante la aplicación de una carga que produce deformación por cizallamiento o por tensión y resulta en laceración, fractura, rotura o avulsión. El tejido óseo también puede desarrollar una fractura por esfuerzo en respuesta a cargas compresivas o tensiles que sobrecargan el sistema, ya sea a través de una fuerza excesiva aplicada una o unas cuantas veces, o a través de la aplicación demasiado frecuente de un nivel bajo o moderado de fuerza (29, 34, 36). El microdaño por fatiga se presenta bajo la aplicación cíclica de cargas y requiere ser reparado antes de que el hueso progrese hasta el fallo, resultando en una fractura por esfuerzo. La relación entre la magnitud y la frecuencia de aplicaciones de carga sobre el hueso se presenta en la figura 2-37.

Carga

Una fractura por esfuerzo puede ocurrir cuando la resorción ósea debilita demasiado al hueso, y el depósito de hueso no se da lo suficientemente rápido como para fortalecer el área. Las fracturas por esfuerzo en la extremidad inferior pueden ser atribuidas a fatiga muscular que reduce la absorción de impacto y causa redistribución de las fuerzas a puntos focales específicos en el hueso. En la extremidad superior, las fracturas por esfuerzo son resultado de fuerzas musculares repetitivas que tiran sobre el hueso. Las fracturas por esfuerzo representan 10% de las lesiones en los atletas (36).

Umbral de lesión

Tolerancia FIGURA 2-36  Las fracturas por tensión ocurren en respuesta a una sobrecarga del sistema esquelético de manera que se produce acumulación de microtraumatismos en el hueso. Una fractura por esfuerzo del segundo metatarsiano, como se muestra en esta radiografía (flecha), es causada al correr sobre superficies duras o con zapatos rígidos. También está asociada con personas con arcos altos y puede ser causada por la fatiga de los músculos circundantes (Reimpreso con autorización de Fu, H. F., Stone, D. A. [1994]. Sports Injuries. Baltimore, MD: Williams & Wilkins).

Repetición FIGURA 2-37  Puede ocurrir una lesión cuando se aplica una carga elevada un número pequeño de veces o cuando las cargas se aplican muchas veces. Es importante permanecer dentro del rango de tolerancia a la lesión.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

La tolerancia del hueso a la lesión está en función de la carga y de los ciclos de carga. En la Tabla 2-2 se presentan ejemplos de lesiones en el sistema esquelético. En ella se resumen la actividad asociada con la lesión, el tipo de carga que causa la lesión y el mecanismo de lesión. Aún no está claro el porqué algunos atletas que participan en la misma actividad presentan una fractura por esfuerzo y otros no. Se ha sugerido que otros factores, como la alineación de la extremidad y el amortiguamiento de los tejidos blandos de las cargas impuestas pueden jugar un papel en el riesgo de fractura (5).

TA B L A 2- 2

47

Cartílago El cartílago es un tejido firme y flexible conformado por células llamadas condrocitos rodeadas de una matriz extracelular. Los dos principales tipos de cartílago que se discutirán en este capítulo son el cartílago articular o hialino y el fibrocartílago.

CARTÍLAGO ARTICULAR Las articulaciones conectan los diferentes huesos del esqueleto. En las articulaciones con movimiento libre, los extremos

Lesiones en el sistema esquelético

Tipo de lesión

Ejemplos de actividad

Carga que causa la lesión

Tensión tibial

Bailar, correr, baloncesto

Compresión

Mal acondicionamiento, calzado rígido, superficies disparejas, pie hipermóvil (sobrepronación)

Fractura del epicóndilo medial

Gimnasia

Tensión, compresión

Exceso de trabajo en las volteretas y ejercicios sobre el suelo

Fractura por esfuerzo del dedo grueso

Carrera de velocidad, esgrima, rugby

Tensión

Los extensores del dedo crean un efecto de arco sobre el dedo grueso cuando se está parado sobre la punta del pie; principalmente en individuos con hallux valgus

Fractura por esfuerzo del cuello femoral

Carrera, gimnasia

Compresión

Fatiga muscular, pie con arco alto

Fractura por esfuerzo en el calcáneo

Carrera, baloncesto, voleibol

Compresión

Superficies duras, calzado rígido

Fractura por esfuerzo en las vértebras lumbares

Levantamiento de pesas, gimnasia, futbol americano

Compresión, tensión

Cargas altas con una postura hiperlordótica de la espalda baja

Fracturas de la meseta tibial

Esquí

Compresión

Hiperextensión y valgo de la rodilla, como al girar, con la fuerza sobre el borde interno del esquí al ir pendiente abajo, y detenerse abruptamente cuando hay mucha nieve

Fractura por esfuerzo del maléolo medial

Carrera

Compresión

Esguince del tobillo hacia afuera, que causa compresión entre el astrágalo y el maléolo medial o pronación excesiva porque el maléolo medial rota hacia dentro con la rotación y pronación tibial

Fractura del hueso ganchoso de la mano

Beisbol, golf, tenis

Compresión

Un agarre relajado en el swing que se detiene abruptamente al final del mismo cuando el palo golpea contra el piso, el bate es detenido de forma forzada, o se pierde el control de la raqueta

Fractura de la tibia

Esquí

Doblamiento, compresión, tensión

Caída con doblamiento en tres puntos en la que el peso del cuerpo, la bota y el suelo doblan la tibia en forma posterior

Fractura de los cóndilos femorales

Esquí, futbol americano

Cizallamiento

Hiperextensión de la rodilla con fuerza en valgo

Fractura por esfuerzo del peroné

Correr, ejercicios aeróbicos, saltar

Tensión

Saltar o flexiones produndas de la rodilla al caminar; tirón por el sóleo, tibial posterior, peroneos y los flexores del dedo grueso, que jalan la tibia hacia el peroné

Desgarro de los meniscos de la rodilla

Baloncesto, futbol americano, saltar, vóleibol, futbol

Compresión, torsión

Girar sobre una extremidad que soporta peso o una fuerza en valgo sobre la rodilla

Fractura por esfuerzo en el metatarsiano

Correr

Compresión

Superficies duras, calzado rígido, pie con arco alto, fatiga

Fractura por esfuerzo en el cuerpo del fémur

Correr, triatlón

Tensión

Entrenamiento excesivo y distancia; creada por el tirón del vasto medial o el aductor corto

Mecanismo de lesión

48

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

articulares de los huesos están cubiertos por un tejido conjuntivo denominado cartílago articular. El cartílago articular o hialino es una sustancia avascular conformada por 60 a 80% de agua y una matriz sólida compuesta de colágeno y proteoglucano. El colágeno es una proteína con las propiedades mecánicas importantes de rigidez y fortaleza. El proteoglucano es un gel altamente hidratado. No es claro cómo el colágeno y el gel de proteoglucano interactúan durante la tensión al cartílago. Sin embargo, la interacción ente los dos materiales determina las propiedades mecánicas del cartílago. El cartílago no tiene un aporte vascular y tampoco tiene nervios, y se nutre a través del líquido dentro de la articulación (41). El cartílago articular es anisotrópico, lo que significa que tiene diferentes propiedades materiales para distintas orientaciones en relación con la superficie articular. Las propiedades del cartílago hacen que esté bien adaptado para resistir fuer­ zas de cizallamiento, ya que responde a la carga de manera viscoelástica. Se deforma de manera instantánea con una car­ga baja o moderada, y si la carga se aplica con rapidez, se vuelve más rígido y se deforma durante un periodo más largo. La distribución de la fuerza a lo largo del área en la articulación determina la tensión sobre el cartílago, y la distribución de la fuerza depende del espesor del cartílago.

¿Cuál es el papel del cartílago articular? 1. Transmite las fuerzas compresivas a lo largo de la articulación 2. Permite el movimiento en la articulación con una mínima fricción y desgaste 3. Redistribuye la tensión de contacto sobre un área más grande 4. Protege al hueso subyacente

El cartílago es importante para la estabilidad y la función de una articulación, ya que distribuye cargas sobre la superficie y reduce la tensión de contacto a la mitad (50). Las fibras de colágeno están configuradas para soportar la carga. Por ejemplo, en la rodilla, el menisco medial transmite 50% de la carga de compresión. Retirar sólo una pequeña parte del cartílago ha demostrado incrementar la tensión por contacto en hasta 350% (25). Hace varios años, un desgarro en el cartílago hubiera significado el retiro del cartílago completo, pero en la actualidad los ortopedistas recortan el cartílago y remueven sólo cantidades mínimas para mantener la mayor cantidad de absorción de impacto y estabilidad en la articulación como sea posible. El cartílago es de 1 a 7 mm de espesor, dependiendo de la tensión y la incongruencia de las superficies articulares (26). Por ejemplo, en las articulaciones del tobillo y el codo, el cartílago es muy delgado, pero en las articulaciones de la cadera y la rodilla es grueso. El cartílago es delgado en el tobillo debido a la arquitectura del mismo. Un área considerable de distribución de fuerza impone menos tensión sobre el cartílago. Por el contrario, la articulación de la rodilla está expuesta a fuerzas menores, pero el área de distribución de la fuerza es más pequeña, lo que impone mayor tensión sobre el cartílago. Uno de los cartílagos más gruesos del cuerpo, de aproximadamente 5 mm de espesor, yace por debajo de la rótula (54).

El cartílago articular permite el movimiento entre dos huesos con mínima fricción y desgaste. Las superficies articulares tienen coeficientes de fricción notablemente bajos. El cartílago articular contribuye en forma significativa a este hecho. Se ha reportado que el coeficiente de fricción de algunas articulaciones está en un rango de 0.01 a 0.04; el coeficiente de fricción del hielo a 0 °C es alrededor de 0.1. Estas superficies casi sin fricción le permiten a las superficies óseas desplazarse unas sobre otras sin problema. El crecimiento del cartílago durante la vida es dinámico. En la madurez, el espesor del cartílago articular se estabiliza, pero la osificación no cesa del todo (4). La interface entre el cartílago y el hueso subcondral subyacente permanece activa, y es causal por el cambio gradual en la forma de la articulación con el envejecimiento. La cantidad de crecimiento del cartílago es regulada por la tensión compresiva, y entre más altas son las presiones de contacto en la articulación, más grueso es el cartílago. En las actividades cotidianas a lo largo de la vida, los cambios en el uso de las articulaciones pueden causar un cambio en el cartílago, resultando en adelgazamiento o engrosamiento.

FIBROCARTÍLAGO Otro tipo de cartílago es el fibrocartílago, el cual se ubica a menudo donde el cartílago articular se encuentra con un tendón o ligamento. El fibrocartílago actúa como un intermediario entre el cartílago hialino y los otros tejidos conjuntivos. El fibrocartílago se encuentra donde se requieren tanto fortaleza de tensión como la capacidad de soportar altas presiones, como en los discos intervertebrales, la mandíbula y la articulación de la rodilla. Una estructura de fibricartílago se denomina como un disco articular, o menisco. Los meniscos también mejoran el ajuste entre los huesos que se articulan y que tienen formas ligeramente diferentes. Los desgarros en los meniscos por lo general ocurren durante un cambio brusco de dirección con todo el peso cargado sobre una extremidad. La compresión y la tensión resultantes sobre el menisco desgarran el fibrocartílago. El desgarro en sí no se asocia con dolor; más bien, los puntos de unión periféricos son los sitios de irritación y de sensibilidad resultantes por la lesión.

Ligamentos Un ligamento es una banda corta de tejido conjuntivo fuerte que une hueso con hueso y está formado por colágeno, elastina y fibras de reticulina (55). El ligamento por lo general proporciona apoyo en una dirección y a menudo se mezcla con la cápsula de la articulación. Los ligamentos pueden ser capsulares, extracapsulares o intraarticulares. Los ligamentos cap­sulares son sólo engrosamientos en la pared de la cápsula, como los ligamentos glenohumerales en la parte frontal de la cápsula del hombro. Los ligamentos extracapsulares yacen por fuera de la propia articulación. Los ligamentos colaterales encontrados en numerosas articulaciones son extracapsulares (es decir, el ligamento colateral peroneo de la rodilla). Por último, los ligamentos intraarticulares, como los ligamentos cruzados de la rodilla y el ligamento transverso en la cadera, se localizan dentro de la articulación.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

El estrés máximo que un ligamento puede soportar está relacionado con su área de corte transversal. Los ligamentos muestran un comportamiento viscoelástico, lo que ayuda a controlar la disipación de energía y controla el potencial de lesión (7). Los ligamentos responden a las cargas al volverse más fuertes y rígidos con el paso del tiempo, lo que demuestra una respuesta tanto dependiente del tiempo como una respuesta tensión-deformación no lineal. Las fibras de colágeno en un ligamento están configuradas de forma que el ligamento pueda manejar tanto cargas tensiles como cargas de cizallamiento; sin embargo, los ligamentos están mejor adaptados para la carga de tensión. En la figura 2-38 se presenta un ejemplo de comportamien­to viscoelástico. Las fibras de colágeno en un ligamento tienen una configuración casi paralela. Cuando están sin carga, tie­ nen una configuración ondulada o rizada. A niveles de tensión bajos, la ondulación en las fibras de colágeno del ligamento desaparece. En este punto, el ligamento se comporta casi de forma lineal, con deformaciones que son relativamente pequeñas y dentro del límite fisiológico. Con mayores grados de estrés, el ligamento se desgarra, ya sea parcial o por completo. En general, cuando se aplica una carga de tensión con mucha rapidez sobre una articulación, el ligamento puede disipar rápidamente la energía y la posibilidad de fallo es más probable que esté en el hueso y no en el ligamento. La fuerza de un ligamento también disminuye rápidamente con la inmovilización. Una lesión de tensión en un ligamento se denomina esguince. Los esguinces se clasifican como de grado 1, 2 o 3 de gravedad, dependiendo de si existe un desgarro parcial de las fibras (grado 1), un desgarro con cierta pérdida de estabilidad (grado 2), o un desgarro completo con pér­ dida de la estabilidad articular (grado 3) (26). Al final del rango de movimiento de cada articulación, el ligamento por lo general se tensa para detener el movimiento. Los ligamentos proporcionan restricción pasiva y transfieren las cargas al hueso. Un ligamento puede someterse a un estrés extremo y dañarse mientras está sobrecargado cuando realiza su papel de restringir el movimiento anormal. Debido a que los ligamentos estabilizan, controlan y limitan el movimiento de una articulación, cualquier lesión en un ligamento influye en

Tensión (MPa)

¿Cuál es la función de un ligamento? 1. Guiar la función normal de la articulación. 2. Restringir el movimiento anormal de la articulación.

Articulaciones óseas ARTICULACIÓN DIARTRODIAL O SINOVIAL El potencial de movimiento de un segmento está determinado por la estructura y la función de la articulación diartrodial o sinovial. La articulación diartrodial constituye una articulación de baja fricción capaz de soportar un desgaste significativo. Las características de todas las articulaciones diartrodiales son similares. Por ejemplo, la rodilla tiene estructuras similares a las articulaciones de los dedos. Debido a esta similitud, vale la pena revisar los diversos componentes de la articulación diartrodial para obtener un conocimiento general acerca de la función, el apoyo y la nutrición de la articulación. En la figura 2-39 se muestran las características de la articulación diartrodial. Características de la articulación diartrodial Al cubrir los extremos de los huesos se encuentra la placa terminal articular, una delgada capa de hueso cortical sobre el hueso esponjoso. Por encima de la placa hay cartílago articular.

Cartílago articular (hialino)

Cápsula fibrosa

40

Membrana sinovial

20

Deformación 2

Ortejo

el movimiento de dicha articulación. El daño en los ligamentos puede resultar en inestabilidad de la articulación, lo que a su vez puede causar la alteración de la cinemática articular, resultando en una alteración en la distribución de la carga y vulnerabilidad de la articulación.

Lineal

4

6

8 (%)

Cápsula articular

60

49

Ligamento

Fallo

FIGURA 2-38  La curva de tensión-deformación para un ligamento. En la región del ortejo, las fibras de colágeno del ligamento son onduladas. Las fibras se rectifican en la región lineal. En la región plástica, algunas de las fibras de colágeno se rompen. (Adaptado con autorización de Butler, D. L., et al. [1978]. Biomechanics of ligaments and tendons. Exercise and Sports Sciences Reviews, 6:125-181.)

FIGURA 2-39  Las articulaciones diartrodiales tienen características similares. Si se estudia la rodilla, las articulaciones interfalángicas, del codo o cualquier otra articulación diartrodial, se encuentran las mismas estructuras. Éstas incluyen (A) cartílago articular o hialino, (B) cápsula, (C) membrana sinovial y (D) ligamentos.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Este cartílago en la articulación ofrece transmisión adicional de la carga, estabilidad, permite un mejor ajuste de las superficies, protege los bordes de la articulación y proporciona lubricación. Otra característica importante de la articulación diartrodial es la cápsula, un tejido conjuntivo fibroso blanco conformado principalmente por colágeno. La cápsula protege a la articulación. Los engrosamientos en la cápsula, conocidos como ligamentos, son comunes donde se requiere apoyo adicional. La cápsula básicamente define la articulación, creando la porción interarticular, o parte interna de la articulación, en la cual se encuentra una cavidad articular con una presión atmosférica reducida (50). Aunque las cargas de los tejidos blandos son difíciles de calcular, la cápsula soporta algo de la carga impuesta sobre la articulación (27). Cualquier inmovilización de la cápsula altera las propiedades mecánicas del tejido capsular y puede resultar en rigidez de la articulación. De igual forma, la lesión de la cápsula por lo general resulta en el desarrollo de una sección engrosada o fibrosa que puede ser palpable de forma externa (16). En la superficie interna de la cápsula articular se encuentra la membrana sinovial, una capa de tejido conjuntivo laxo, vascu­larizado, que secreta líquido sinovial hacia el interior de la articulación para lubricar y proporcionar nutrición a la misma. El líquido, que tiene la consistencia de la clara del huevo, disminuye la viscosidad a medida que se incrementan las tasas de cizallamiento. La consistencia es similar a la de la salsa de tomate, donde es difícil iniciar el movimiento, pero una vez iniciado es fácil continuar. Cuando la articulación se mueve lentamente, el líquido es muy viscoso, y el soporte es alto. Por el contrario, cuando la articulación se mueve con rapidez, el líquido tiene una respuesta elástica, que disminuye la fricción en la articulación (50). Una articulación sana proporciona movimiento sin esfuerzo a lo largo de direcciones anatómicas definidas con una restricción acompañante del movimiento articular anormal. La libertad de movimiento también es proporcionada por la acción lubrican­te del cartílago articular. La articulación sana también es estable como resultado de la interacción entre las conexiones óseas, los ligamentos y otros tejidos blandos. Por último, los ligamentos actúan para guiar y restringir el movimiento, lo que define la dotación normal de movimiento pasivo de la articulación. Cualquier lesión en la articulación es perceptible tanto un engrosamiento en la membrana como un cambio en la consistencia del líquido. El líquido llena el compartimento articular y crea dolor en la articulación. Los médicos drenan la articulación para aliviar la presión, a menudo el líquido se encuentra teñido con sangre. Estabilidad de la articulación diartrodial La estabilidad en una articulación diartrodial es proporcionada por la estructura (los ligamentos que rodean a las articulaciones, la cápsula, y los tendones que cruzan la articulación) la gravedad y el vacío en la articulación producido por la presión atmosférica negativa. La cadera es una de las articulaciones más estables del cuerpo, ya que tiene buen soporte muscular, capsular y ligamentoso. La articulación de la cadera tiene congruencia entre las superficies, con un alto grado de contacto hueso con hueso. Sin embargo, la mayor parte de la estabilidad en la cadera se deriva de los efectos de la gravedad y el vacío en la articulación (26). La presión negativa en la articulación es suficiente para mantener el

fémur en la articulación si todas las demás estructuras, como los ligamentos de soporte y los músculos, se retiran. Por el contrario, la estabilidad del hombro es proporcionada únicamente por la cápsula y los músculos que rodean la articulación. Además, la congruencia de la articulación del hombro es limitada, con sólo una pequeña proporción de la cabeza del húmero haciendo contacto con la cavidad glenoidea.

Estabilidad versus movilidad Las articulaciones se mantienen juntas por la acción de los músculos, los ligamentos, la cápsula y la presión negativa dentro de la cápsula, y los propios huesos. En un mundo ideal se podría restringir el movimiento lineal de los huesos (deslizar y dislocar) mientras se permite el movimiento angular sin restricción (rotación). En realidad, a menudo se crea un equilibrio entre la estabilidad necesaria de una articulación y la cantidad de movilidad. Se requiere una mayor movilidad en las articulaciones de las extremidades superiores, para manipular los objetos en el entorno. Se requiere de una gran estabilidad en las articulaciones de las extremidades inferiores para soportar las grandes fuerzas de reacción del suelo causadas al caminar y correr. Cada una de las estructuras estabilizadoras antes mencionadas tienen atributos positivos y negativos, como la cantidad de movilidad que permiten, el costo de energía de proporcionar la estabilidad, la fatigabilidad de la estructura, la capacidad de recuperarse tras una lesión y la fuerza de la influencia estabilizadora. Discuta estos atributos en referencia a las estructuras estabilizadoras antes mencionadas.

Posiciones cerrada (apretada) versus abierta (laxa) A medida que se da el movimiento a través del rango de movimiento, el área de contacto real varía entre las superficies articulares. Cuando la posición de la articulación es tal que los dos huesos adyacentes embonan mejor y existe un máximo contacto entre las dos superficies, se considera que la articulación está en una posición cerrada (apretada). Esta es la posición de máxima compresión de la articulación, en la que los ligamentos y la cápsula están tensos y las fuerzas viajan a través de la articulación como si ésta no existiera. La extensión completa de la rodilla, la extensión de la muñeca, la extensión de las articulaciones interfalángicas, y la dorsiflexión máxima del pie son ejemplos de posiciones cerradas (50). Todas las otras posiciones se denominan posiciones abiertas (laxas) debido a que hay menos área de contacto entre las dos superficies y las áreas de contacto cambian con frecuencia. Existe más deslizamiento y rodamiento de los huesos uno sobre otro en una posición abierta. Esta posición permite el movimiento continuo, que reduce la fricción en la articulación. Aunque la posición abierta de una articulación es menos estable que la posición cerrada, no es tan susceptible a la lesión debido a su movilidad. En la figura 2-40 se presentan las posiciones abierta y cerrada de la articulación de la rodilla. Nótese la mayor área de contacto en la posi­ción cerrada.





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

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Articulación en pivote La articulación en pivote también permite el movimiento en un plano (rotación, pronación y supinación), y es uniaxial. Las articulaciones en pivote se encuentran en la articulación radiocubital superior e inferior, y la articulación atloaxoidea en la base del cráneo. Articulación condilar La articulación condilar permite un movimiento primario en un plano (flexión y extensión) con pequeñas cantidades de movimiento en otro plano (rotación). Las articulaciones metacarpianas, las interfalángicas y la temporomandibular son ejemplos. La articulación de la rodilla también se denomina como una articulación condilar debido a la articulación entre los dos cóndilos del fémur y la meseta tibial. Sin embargo, debido a las uniones mecánicas creadas por los ligamentos, la articulación de la rodilla actúa como una bisagra y por esta razón en la literatura se le considera una articulación en bisagra modificada.

Cerrada (apretada)

Abierta (laxa)

FIGURA 2-40  En la posición cerrada o apretada, el contacto entre dos superficies articulares es máximo y la movilidad es mínima. En la posición articular abierta o laxa existe menos contacto entre las superficies en la articulación y más movilidad entre las dos superficies.

Mientras está en la posición cerrada, la articulación es muy estable, pero vulnerable a la lesión debido a que las estructu­ras están tensas y las superficies articulares están presionadas una contra la otra. La articulación es en particular susceptible a la lesión si es golpeada por una fuerza externa, tal como golpear la rodilla cuando se encuentra completamente extendida. Tipos de articulación diartrodial Un sistema de clasificación define siete tipos de articulaciones diartrodiales de acuerdo con las diferencias en las superficies ar­ ticulares, las direcciones de movimiento permitidas por la articulación, y el tipo de movimiento que ocurre entre los segmentos. La figura 2-41 ofrece una representación gráfica de estos siete tipos de articulaciones. Articulación plana o de deslizamiento El primer tipo es la articulación plana o de deslizamiento, se encuentra en el pie entre los huesos del tarso, y en la mano entre los huesos del carpo. El movimiento en este tipo de articulación se denomina no axial, ya que consiste en dos superficies planas que se deslizan una sobre la otra en lugar de alrededor de un eje. En la mano, por ejemplo, los huesos del carpo se deslizan uno sobre otro a medida que la mano se mueve en posiciones de flexión, extensión, desviación radial y desviación cubital. De igual forma, en el pie, los huesos del tarso se desplazan durante la pronación y supinación, al deslizarse uno sobre el otro en el proceso. Articulación en bisagra La articulación en bisagra permite el movimiento en un plano (flexión, extensión); es uniaxial. Las articulaciones interfalángicas en el pie y en la mano y la articulación humerocubital en el codo son ejemplos de articulaciones de bisagra en el cuerpo.

Articulación elipsoidal La articulación elipsoidal permite el movimiento en dos planos (flexión y extensión; abducción y aducción) y es biaxial. La articulación radiocarpiana en la muñeca y la articulación metacarpofalángica en las falanges son ejemplos de este tipo de articulación. Articulación en silla de montar La articulación en silla de montar, se encuentra únicamente en la articulación carpometacarpiana del pulgar, permite dos planos de movimiento (flexión y extensión; abducción y aducción) más un pequeño grado de rotación. Es similar a la articulación elipsoidal en su función. Articulación de esfera y socket El último tipo de articulación diartrodial, la articulación de esfera y socket, permite el movimiento en tres planos (flexión y extensión; abducción y aducción; rotación), y es la más móvil de las articulaciones diartrodiales. La cadera y el hombro son ejemplos de articulaciones de esfera y socket. En la Tabla 2-3 se presenta un resumen de las principales articulaciones en el cuerpo.

OTROS TIPOS DE ARTICULACIONES Articulaciones sinartrodiales o fibrosas Otras articulaciones están limitadas en sus características de movimiento, sin embargo, desempeñan papeles importantes en la estabilización del sistema esquelético. Algunos huesos se mantienen unidos mediante articulaciones fibrosas, como las encontradas en las estructuras del cráneo. Estas articulaciones, llamadas articulaciones sinartrodiales, permiten poco o ningún movimiento entre los huesos y los mantiene firmemente unidos (Fig. 2-42). Articulaciones anfiartrodiales o cartilaginosas Las articulaciones cartilaginosas o anfiartrodiales mantienen unidos a los huesos ya sea con cartílago hialino, tal como se encuentra en las placas epifisiarias, o fibrocartílago, como en la sínfisis del pubis y en las articulaciones intervertebrales. El movimiento en estas articulaciones también es limitado, aunque no en el grado de las articulaciones sinartrodiales.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Fémur

Húmero Tibia

CONDÍLEA

Escápula Cúbito

BISAGRA

Húmero

PIVOTE

ESFERA Y SOCKET

PLANA

SILLA DE MONTAR

ELIPSOIDAL

FIGURA 2-41  Los siete tipos de articu­laciones diartrodiales. La articulación no axial es la articulación plana o de deslizamiento. Las articu­ la­ ciones uniaxiales incluyen las articulaciones en bisagra y en pivote; las articulacio­nes biaxiales son la condilar, la elipsoide y en silla de montar. La articulación de esfera y socket es la única articulación diartrodial triaxial.

OSTEOARTRITIS La lesión de las estructuras de la articulación diartrodial puede presentarse durante una carga de gran magnitud, o mediante la carga repetitiva durante un periodo extendido. El cartílago articular en las articulaciones está especialmente sujeto al desgaste durante la vida de una persona. La osteoartritis es una

enfermedad caracterizada por la degeneración del cartílago articular, lo que conduce a la formación de fisuras, fibrilación y por último desaparición del espesor total del cartílago articu­lar. La osteoartritis es el principal trastorno crónico, y es la principal causa de discapacidad en personas de 65 años





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

TA B L A 2- 3

 rincipales articulaciones P del cuerpo

Articulación

Tipo

Grados de libertad

Vértebra

Anfiartrodial

3

Cadera

Enartrosis

3

Hombro

Enartrosis

3

Rodilla

Condílea

2

Muñeca

Elipsoide

2

Metacarpofalángica

Elipsoide

2 (dedos)

Carpometacarpiana

Silla de montar

2 (pulgar)

Codo

Bisagra

1

Radiocubital

Pivote

1

Atloaxial

Pivote

1

Tobillo

Bisagra

1

Interfalángica

Bisagra

1

A. Sinartrodial

Peroné Tibia

Ligamento tibioperoneo anterior

Articulación tibioperonea distal

B. Anfiartrodial Vértebra

Placa epifisiaria (cartílago hialino) Disco intervertebral fibrocartilaginoso Disco intervertebral

Epífisis

FIGURA 2-42  (A) Un ejemplo de articulación sinartrodial es la articulación fibrosa en la articulación tibioperonea distal. (B) La articulación anfiartrodial, o cartilaginosa, puede encontrarse entre las vértebras o en la placa epifisiaria de un hueso en crecimiento.

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de edad o mayores (4). La osteoartritis comienza como resultado de traumatismo o desgaste repetitivo en la articulación que provoca un cambio en la sustancia articular hasta el punto de una eliminación real de material generada por acción mecánica. Esto resulta en disminución de las áreas de contacto y erosión del cartílago a través del desarrollo de puntos rugosos en el cartílago. Los puntos rugosos progresan a fisuras, y eventualmente se vuelven tan profundas que provocan exposición del hueso subcondral. Se forman osteofitos o quistes dentro y alrededor de la articulación, y éste es el comienzo de la enfermedad articular degenerativa u osteoartritis. Las radiografías en la figura 2-43 muestran las áreas de degeneración articular asociadas con la osteoartritis de la cadera y las vértebras. Se ha teorizado que la osteoartritis se desarrolla primero en el hueso subcondral o esponjoso por debajo de la articulación (45). El cartílago que cubre al hueso en la articulación es delgado; en consecuencia, el hueso subcondral subyacente absorbe el impacto de la carga. Las cargas repetitivas o desiguales en la articulación causan microfracturas en el hueso subcondral. Cuando las microfracturas sanan, el hueso subcondral se vuelve más rígido y menos capaz de absorber el impacto, pasando esta función al cartílago. El cartílago se deteriora como consecuencia de esta sobrecarga, y el cuerpo deposita hueso en la forma de osteofitos para incrementar el área de contacto. La osteoartritis ha demostrado que no tiene relación con la hiperlaxitud de la articulación (6), los niveles de osteoporosis (24), o la actividad física general (35). Sin embargo, una articulación lesionada se deteriora a una tasa más rápida, lo que la hace más susceptible al desarrollo de osteoartritis. Adicionalmente, el riesgo de osteoartritis incrementa por factores como el tipo de empleo, el nivel de participación en actividades deportivas, y los niveles de intensidad de ejercicio (21). Levantar cargas pesadas y la torsión se consideran factores contribuyentes, pero los niveles de actividad física elevados no parecen ser un factor de riesgo. La inmovilización de una articulación también puede generar osteoartritis, ya que la articulación y el cartílago requieren de cargas y compresión para intercambiar nutrientes y productos de desecho (42). Luego de sólo 30 días de inmovilización, el líquido en el cartílago aumenta y se desarrolla una forma temprana de osteoartritis. Por fortuna, este proceso puede revertirse con el regreso a la actividad física. También la lesión de otras estructuras en la articulación diartrodial puede ser grave. Una lesión en la cápsula articular resulta en la formación de más tejido fibroso y, posiblemente, estiramiento de la cápsula (16). La lesión de los meniscos puede crear inestabilidad, pérdida del rango de movimiento, y un incremento en la efusión de líquido sinovial en la articulación (edema). La lesión de la membrana sinovial causa un incremento en la vascularidad y produce fibrosis gradual del tejido, lo que conduce eventualmente a una sinovitis crónica o inflamación de la membrana. De manera sorprendente, muchas de estas respuestas a la lesión también pueden ser reproducidas mediante la inmovilización de la articulación, la cual puede generar formación de adherencias, pérdida del rango de movimiento, fibrosis y sinovitis.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Aorta abdominal calcificada Gas en el intestino grueso

Osteoesclerosis subcondral

Osteofitos

FIGURA 2-43  La osteoartritis se caracteriza por cambios físicos en la articulación que consisten en la erosión del cartílago y la formación de quistes y osteofitos. Esta radiografía muestra osteoartritis en la cadera y las vértebras.

Resumen Las estructuras del cuerpo humano pueden analizarse mecánicamente mediante una curva de tensión-deformación para ayudar a determinar sus propiedades básicas. Las curvas de tensión-deformación ilustran las regiones plástica y elástica y el módulo elástico de una estructura. Las estructuras y los materiales pueden clasificarse como elásticos o viscoelásticos con base en sus curvas de tensión-deformación. Estas propiedades mecánicas básicas pueden proporcionar información acerca de cómo se realiza un movimiento. El esqueleto está compuesto por huesos, articulaciones, cartílago y ligamentos. Proporciona un sistema de palancas que permite una variedad de movimientos en las articulaciones, provee una estructura de soporte, actúa como un sitio para la inserción muscular, protege a las estructuras internas, almacena grasa y minerales, y participa en la formación de células sanguíneas. El hueso es un órgano con vasos sanguíneos y nervios que corren a través de él. Los tipos de huesos que componen el sistema esquelético (largos, cortos, planos e irregulares) tienen formas diferentes, realizan funciones distintas, y están compuestos por proporciones diferentes de tejido óseo esponjoso y cortical. El tejido óseo es una de las estructuras más duras del cuerpo debido a sus propiedades orgánicas e inorgánicas. El tejido óseo se remodela constantemente mediante el depósito y la resorción de tejido. La modelación del hueso es causal tanto de la forma como del tamaño del hueso, y la remodelación mantiene la masa ósea mediante resorción y el depósito

en el mismo sitio. El hueso es sensible al desuso y a la carga. El tejido óseo se deposita en respuesta a la carga sobre el hueso, y es removido mediante resorción cuando no está sujeto a tensión. Una de las formas de incrementar la fortaleza y la densidad del hueso es a través de un programa de actividad física. La osteoporosis ocurre cuando la resorción del hueso excede al depósito del mismo, y el hueso se debilita. El estudio de la arquitectura del tejido óseo identifica dos tipos de hueso: el cortical y el esponjoso. El hueso cortical, que se encuentra en el exterior del hueso y en el cuerpo de los huesos largos, está adaptado para manejar niveles altos de cargas de compresión y tensión producidas por los músculos. El hueso esponjoso está adaptado para el almacenamiento de energía y facilita la distribución de la tensión dentro del hueso. El hueso es tanto anisotrópico como viscoelástico en su respuesta a las cargas, y responde de diferente forma de acuerdo con la dirección de la carga y la velocidad a la que se aplica la carga. Cuando se somete a una carga por primera vez, el hueso responde mediante la deformación a través de un cambio en la longitud o en la forma, lo que se conoce como respuesta elástica. Con la carga continua, se producen microdesgarros en el hueso a medida que falla durante la fase plástica. El hueso se considera un material flexible y débil en comparación con otros materiales como el vidrio y el acero. El sistema esquelético está sujeto a una variedad de cargas, y puede manejar cargas compresivas más grandes en comparación con las cargas tensiles o de cizallamiento. Por lo general, el hueso presenta cargas en más de una dirección, como en el doblamiento, en el que se aplican tanto cargas de compresión como de tensión, y en las cargas de torsión, en las que se producen car-





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

gas de cizallamiento, compresión y tensión. El hueso se lesiona cuando la carga aplicada sobrepasa la fortaleza del material. En el sistema esquelético se encuentran dos tipos de cartílago. El cartílago articular o hialino cubre los extremos de los huesos a nivel de las articulaciones sinoviales. Este cartílago está compuesto por agua y una matriz sólida de colágeno y proteoglucano. Las funciones del cartílago articular son atenuar el impacto en la articulación, mejorar el ajuste de la articulación y proporcionar una fricción mínima en la articulación. El cartílago tiene propiedades viscoelásticas en su respuesta a las cargas. Un segundo tipo de cartílago, el fibrocartílago, ofrece transmisión de cargas y estabilidad adicionales a la articulación. El fibrocartílago a menudo se conoce como disco articular o menisco. Los ligamentos conectan hueso con hueso y se clasifican como capsulares, intracapsulares o extracapsulares, dependiendo de su localización en relación con la cápsula articular. Los ligamentos muestran un comportamiento viscoelástico. Responden a las cargas al volverse más rígidos a medida que la carga se incrementa. Los movimientos de los huesos largos se producen en la articulación sinovial, una articulación con características comunes como la presencia de cartílago articular, una cápsula, una membrana sinovial y ligamentos. La articulación sinovial puede lesionarse por un esguince, en el que se lesionan los ligamentos. Las articulaciones también son susceptibles a la degeneración caracterizada por la degradación del cartílago y el hueso. Esta degeneración se conoce como osteoartritis. La cantidad de movimiento entre dos segmentos está influenciada en gran parte por el tipo de articulación sinovial. Por ejemplo, la articulación planar permite la traslación simple entre las superficies articulares; la articulación en bisagra permite flexión y extensión; la articulación en pivote permite rotación; la articulación condilar permite flexión y extensión con cierto grado de rotación; la articulación elipsoide y la articulación en silla de montar permiten flexión, extensión, abducción y aducción; y la articu­ lación de esfera y socket permite flexión, extensión, abducción, aducción y rotación. Otros tipos de articulaciones —sinartrodial y anfiartrodial— permiten poco o ningún movimiento.

PREGUNTAS DE REPASO Verdadero o falso 1. ____ La porción de una curva de tensión-deformación hasta el punto de vencimiento se conoce como región plástica. 2. ____ En un material elástico puro la energía mecánica se recupera completamente después de la deformación. 3. ____ La rigidez de un material puede determinarse calculando la pendiente de la porción plástica de la curva de tensión-deformación. 4. ____ Una palanca amplifica la fuerza de movimiento. 5. ____ La hematopoyesis tiene lugar dentro del hueso cortical. 6. ____ El hueso esponjoso también se conoce como hueso compacto. 7. ____ El hueso esponjoso constituye alrededor de 80% del esqueleto. 8. ____ Los huesos del tarso son huesos cortos. 9. ____ El cuerpo de un hueso largo se conoce como diáfisis.

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10. ____ El hueso cortical es más poroso que el hueso esponjoso. 11. ____ El hueso cortical es más fuerte que el hueso esponjoso. 12. ____ La metáfisis se localiza entre la epífisis y la diáfisis de los huesos largos. 13. ____ Los huesos planos constituyen las mejores palancas para los músculos. 14. ____ La remodelación ósea tiene lugar después de los 40 años. 15. ____ Una vez que se conforma el hueso la forma no puede cambiar. 16. ____ Los huesos utilizan la inactividad como un estímulo para el crecimiento óseo. 17. ____ Las articulaciones tienen menos fricción que el hielo. 18. ____ La osteoporosis es una inflamación del tejido óseo. 19. ____ El hueso es más fuerte cuando está en tensión. 20. ____ El hueso se vuelve más rígido cuando la tasa de carga es alta. 21. ____ La tensión de cizallamiento es paralelo al plano de corte transversal. 22. ____ Una fractura por fatiga también se conoce como fractura traumática. 23. ____ El cartílago articular no tiene aporte sanguíneo. 24. ____ El menisco de la rodilla es un tipo de fibrocartílago. 25. ____ Los ligamentos capsulares son parte de la cápsula articular.

Opción múltiple 1. ¿Cuál de las siguientes no es parte de una curva de tensión-deformación? a. Región elástica b. Región plástica c. Punto de vencimiento d. Región de nailon 2. Durante el fallo, La tensión en un material_____. a. Se elevará rápidamente b. Caerá a cero c. Permanecerá igual a la tensión de vencimiento d. Ninguna de las anteriores 3. El estrés es _____. a. La tasa de cambio en la longitud con respecto a la longitud en reposo b. La cantidad de fuerza en una deformación particular c. La fuerza por unidad de área d. La energía mecánica almacenada 4. Un material viscoelástico _____. a. Tiene propiedades elásticas y viscosas b. Exhibe una conducta no lineal de tensión-deformación c. Tiene múltiples rigideces d. Todas las anteriores 5. Estas células son causales de formar hueso nuevo. a. Osteoclastos b. Osteopatos c. Osteocitos d. Osteoblastos

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

6. ¿Qué grupo contiene ejemplos de huesos planos? a. Fémur, húmero, cráneo b. Costillas, carpianos, tarsianos c. Costillas, cráneo, escápula d. Carpianos, clavícula, vértebras 7. El proceso de resorción ósea por los osteoclastos toma aproximadamente 3 _____. a. Horas b. Días c. Semanas d. Meses 8. Estas células óseas son causales de percibir la tensión mecánica. a. Osteoclastos b. Osteopatos c. Osteoblastos d. Osteocitos 9. El hueso en la parte distal del fémur es reemplazado cada ____. a. 5 a 6 meses b. 10 a 12 meses c. 2 años d. 4 años 10. ¿Cuál de los siguientes no es un tipo de hueso? a. Largo b. Ancho c. Corto d. Plano 11. El hueso esponjoso tiene una porosidad mayor de _____%. a. 10 b. 30 c. 50 d. 70 12. Construir hueso nuevo en el mismo sitio donde se remueve hueso viejo se conoce como _____. a. Modelación b. Remodelación c. Resorción d. Micromodelación 13. Esta estructura mejora el ajuste entre los huesos de una articulación. a. Ligamento capsular b. Fibrocartílago articular c. Cápsula fibrosa d. Ligamento 14. Esta característica del hueso sugiere que la rigidez depende de la tasa de carga. a. Isotrópica b. Anisotrópica c. Anisotónica d. Viscoelástica 15. El umbral de lesión _____ con la repetición. a. Aumenta b. Disminuye c. Permanece sin cambio d. Se elimina

16. Una persona que está de pie tiene fuerzas de _____ en la porción inferior y fuerzas de _____ en la porción superior del cuello femoral. a. Torsión, tensión b. Tensión, compresión c. Compresión, tensión d. Tensión, torsión 17. El pico de masa ósea ocurre durante la última parte de la _____ década de la vida. a. Primera b. Segunda c. Tercera d. Cuarta 18. El cartílago reduce las fuerzas de contacto en _____. a. 50% b. 60% c. 70% d. Ninguna de las anteriores 19. El cartílago hialino en los extremos de los huesos largos se conoce como _____. a. Cartílago articular b. Fibrocartílago c. Cartílago fibroso d. Todos los anteriores 20. El cartílago muestra características _____. a. Isotrópicas b. Anisotrópicas c. Tanto a como b d. Ni a ni b 21. Una articulación diartrodial también se conoce como una articulación _____. a. En bisagra b. Condílea c. Sinartrodial d. Sinovial 22. Las articulaciones elipsoidales tienen _____ grados de libertad. a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 23. El codo es un ejemplo de una articulación _____. a. Elipsoidal b. En bisagra c. Condílea d. Simple 24. El tipo más móvil de articulación es la articulación _____. a. De esfera y socket b. En silla de montar c. En pivote d. En bisagra 25. La osteoartritis afecta _____. a. A la cápsula articular b. A los ligamentos c. Al cartílago articular d. Al fibrocartílago articular





CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

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CAPÍTULO

3

CONSIDERACIONES MUSCULARES PARA EL MOVIMIENTO OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el alumno será capaz de: 1. Definir las propiedades, funciones y papeles del músculo esquelético. 2. Describir la estructura anatómica macroscópica y microscópica de los músculos. 3. Explicar las diferencias en la configuración de las fibras musculares, volumen muscular, y la sección transversal y su relación con el rendimiento del músculo. 4. Describir la diferencia en la fuerza de salida entre los tres tipos de fibras musculares (tipos I, IIa y IIb). 5. Describir las características de la inserción del músculo en el hueso, y explicar la respuesta viscoelástica del tendón. 6. Discutir la forma en la que se genera la fuerza en el músculo. 7. Describir la forma en la que se transmite la fuerza al hueso. 8. Discutir el papel del músculo en términos de producción de movimiento o estabilidad. 9. Comparar las acciones musculares isométricas, concéntricas y excéntricas. 10. Describir las consideraciones específicas de los músculos de dos articulaciones. 11. Discutir la interacción entre la fuerza y la velocidad en el músculo. 12. Describir factores que influencian el desarrollo de fuerza y velocidad en el músculo, incluyendo la sección transversal y la longitud del músculo, la relación longitud-tensión, la activación neural, el tipo de fibra, la presencia de un preestiramiento, y el envejecimiento. 13. Explicar los cambios físicos que ocurren en los músculos como resultado del entrenamiento de fuerza y describir cómo la especificidad, intensidad y el volumen del entrenamiento influencian los resultados del entrenamiento de fuerza. 14. Describir los tipos de entrenamiento de resistencia, y explicar cómo debe ajustarse el entrenamiento para atletas y no atletas. 15. Identificar algunos de los principales contribuyentes a la lesión muscular, la localización de lesiones comunes, y los medios para prevenir la lesión de los músculos.

ESQUEMA Propiedades del tejido muscular Irritabilidad Contractilidad Extensibilidad Elasticidad

Funciones del músculo Producir movimiento Mantener posturas y posiciones

Estabilizar articulaciones Otras funciones

Estructura del músculo esquelético Organización física del músculo

Generación de fuerza en el músculo Unidad motora Contracción muscular Transmisión de la fuerza muscular   al hueso 59

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Modelo mecánico del músculo:   la unidad musculotendinosa

Función del músculo Origen versus inserción Desarrollando torque Función del músculo versus ángulo   de unión Acciones musculares que crean, se   oponen a, y estabilizan movimientos Acciones netas de los músculos Músculos de una y dos articulaciones

Relaciones fuerza-velocidad   en el músculo esquelético Fuerza-velocidad y acción   o carga muscular

Factores que influencian la fuerza   y la velocidad generadas por el   músculo esquelético

Fortaleciendo al músculo Principios del entrenamiento   de resistencia Modalidades de entrenamiento

Lesión del músculo esquelético Causa y sitio de lesión muscular Previniendo la lesión muscular Efectos de la inactividad, lesión e   inmovilización sobre el músculo

Resumen Preguntas de repaso

Los músculos ejercen fuerza y, por tanto, son los principales contribuyentes al movimiento humano. Los músculos se uti­lizan para mantener una posición, para elevar o bajar una parte del cuerpo, para detener un segmento que se mueve rápidamente, y para generar una gran velocidad en el cuerpo o sobre un objeto impulsado hacia el aire. El músculo sólo tiene la capacidad de jalar, y crea movimiento debido a que cruza una articulación. La tensión desarrollada por los músculos aplica compresión a las articulaciones, mejorando su estabilidad; sin embargo, en algunas posiciones articulares, la tensión generada por los músculos puede actuar para separar segmentos y crear inestabilidad. Los programas de ejercicios para una población joven y sana incorporan aquellos que llevan al sistema muscular a altos niveles de desempeño. Los músculos pueden ejercer fuerza y desarrollar poder para producir los resultados deseados en cuanto a movimiento. Los mismos principios de ejercicio uti­lizados en individuos jóvenes y activos pueden ser ajustados para utilizarse en personas con una capacidad limitada. Por ejemplo, en los adultos mayores es evidente que la disminución de la fuerza es uno de los principales factores que influencian la eficiencia en las actividades de la vida cotidiana. La pérdida de fuerza en el sistema muscular puede crear una variedad de problemas, que van desde la incapacidad para levantar los brazos por encima de la cabeza o abrir un frasco, hasta dificultad para utilizar escaleras y levantarse de una silla. Otro ejemplo es el individuo con sobrepeso que tiene dificultad para caminar cualquier distancia debido a que su sistema muscular no puede generar el suficiente poder, y la persona se fatiga con facilidad. Estos dos ejemplos realmente no son diferentes al del levantador de poder que intenta realizar un levantamiento máximo en una sentadilla. En los tres casos, el sistema muscular se sobrecarga, y sólo varían la magnitud de la carga y el poder generado. El tejido muscular es un tejido excitable, y puede ser estriado o liso. Los músculos estriados incluyen a los músculos esquelético y cardiaco. Tanto el músculo cardiaco como el músculo liso están bajo el control del sistema nervioso autónomo. Esto es, no están bajo control voluntario. El músculo esquelético, por otro lado, está bajo control voluntario directo. El interés

principal de este capítulo es el músculo esquelético. En este capítulo se exploran todas las características de la estructura y función del músculo en relación con el movimiento humano y la eficiencia de la contribución muscular. Debido a que los músculos son responsables de la locomoción, el movimiento de las extremidades, y la estabilidad de las posturas y de las articulaciones, es necesario un conocimiento adecuado de las características y limitaciones de la acción muscular. Aunque no es el objetivo de este capítulo el describir todos los músculos y sus acciones, es necesario que el lector tenga una buena noción de la localización y acción de los principales músculos esqueléticos. En la figura 3-1 se ilustran los músculos esqueléticos de la superficie del cuerpo humano.

Propiedades del tejido muscular El tejido muscular es muy resistente, y puede ser estirado o acortado a velocidades considerablemente altas sin provocar un daño serio al tejido. El desempeño del tejido muscular bajo cargas y velocidades variables está determinado por las cuatro propiedades del tejido muscular: irritabilidad, contractilidad, extensibilidad y elasticidad. Una revisión más a detalle de estas propiedades y la forma en la que se relacionan específicamente con el tejido muscular esquelético mejorará la comprensión de las acciones del músculo esquelético descritas más adelante en este capítulo.

IRRITABILIDAD La irritabilidad o excitabilidad es la capacidad para respon­ der al estímulo. En un músculo, la estimulación la proporciona la neurona motora al liberar un neurotransmisor químico. El músculo esquelético es uno de los tejidos más sensibles y responsivos del cuerpo. Sólo el tejido nervioso es más sensible que el músculo esquelético. Como tejido excitable, el músculo esquelético puede ser reclutado rápidamente, con un control significativo sobre la cantidad de fibras musculares que se reclutan y cuáles de ellas serán estimuladas para un movimiento.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

Frontal

Gálea aponeurótica

Temporal Orbicular de los ojos Cigomático Orbicular de la boca Masetero Buccinador Coracobraquial Serrato anterior Bíceps braquial Recto abdominal Línea alba Oblicuo externo removido Oblicuo interno

61

Occipital Esternocleidomastoideo Trapecio Deltoides Pectoral mayor Dorsal ancho Tríceps braquial Oblicuo externo Músculo braquial bajo el bíceps Ancóneo

Redondo menor Redondo mayor

Flexor radial del carpo Flexor cubital del carpo Braquiorradial Extensor radial largo del carpo Extensor de los dedos Extensor radial corto del carpo Extensor cubital del carpo

Aponeurosis palmar Abdominal transverso Tensor de la fascia lata Gracilis Sartorio Peroneo largo Tibial anterior

Banda iliotibial Iliopsoas Pectíneo Aductor largo Aductor mayor Vasto lateral Recto femoral Vasto medial Bíceps femoral Aductor mayor Semimembranoso Semitendinoso

Extensor largo del dedo grueso

Glúteo medio Glúteo mayor

Tendón del calcáneo Sóleo Peroneo largo Peroneo corto

Plantar Gastrocnemio

Anterior Posterior FIGURA 3-1  Músculos esqueléticos del cuerpo humano: vistas anterior y posterior. (Reimpresa con autorización de Willis, M. C. [1986]. Medical Terminology: The Language of Health Care. Baltimore, MA: Lippincott Williams & Wilkins).

CONTRACTILIDAD La contractilidad es la capacidad de un músculo para generar tensión y acortarse cuando recibe la suficiente estimulación. Algunos músculos esqueléticos pueden acortarse tanto como 50 a 70% de su longitud en reposo. El rango promedio es de alrededor de 57% de la longitud en reposo para todos los músculos esqueléticos. La distancia a la que se acorta un músculo está usualmente limitada por el confinamiento físico del cuerpo. Por ejemplo, el músculo sartorio puede acortarse más de la mitad de su longitud si se retira y se estimula en un

laboratorio, pero en el cuerpo, la distancia de acortamiento está restringida por la articulación de la cadera y la posición del tronco y el muslo.

EXTENSIBILIDAD La extensibilidad es la capacidad de un músculo para alargarse o estirarse más allá de su longitud en reposo. El músculo esquelético por sí mismo no puede producir elongación; se requiere de otro músculo o de una fuerza externa. El llevar a una articulación a lo largo de un rango pasivo de

62

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

movimiento, esto es, empujar la extremidad de otra persona más allá de su longitud en reposo, es un buen ejemplo de elongación del tejido muscular. La cantidad de extensibilidad del músculo está determinada por el tejido conjuntivo que lo rodea y que se encuentra dentro de él.

ELASTICIDAD La elasticidad es la capacidad de una fibra muscular de regresar a su longitud de reposo después que se retira el estiramiento. La elasticidad en el músculo está determinada por el tejido conjuntivo dentro del músculo y no por las propias fibras musculares. Las propiedades de elasticidad y extensibilidad son mecanismos protectores para mantener la integridad y la longi­ tud básicas del músculo. La elasticidad también es un componente crítico para facilitar el rendimiento en la acción de un músculo que se acorta y que está precedida de un estiramiento. Utilizando un ligamento como comparación facilita el ver cómo la elasticidad beneficia al tejido muscular. Los ligamentos, que son principalmente colagenosos, tienen poca elasticidad, y si se estiran más allá de su longitud en reposo, no regresarán a la longitud original, sino que permanecerán extendidos. Esto puede crear laxitud alrededor de la articulación cuando el ligamento es demasiado largo para ejercer el control suficiente sobre el movimiento de la articulación. Por otro lado, el tejido muscular siempre regresa a su longitud original. Si el músculo se estira demasiado, eventualmente se rompe.

FUNCIONES DEL MÚSCULO El músculo esquelético lleva a cabo varias funciones diferentes, todas las cuales son importantes para el desempeño eficiente del cuerpo humano. Las tres funciones que se relacionan específicamente con el movimiento humano son la contribución a la producción de movimiento esquelético, asistir en la estabilidad de las articulaciones, y mantener la postura y el posicionamiento del cuerpo.

PRODUCIR MOVIMIENTO El movimiento esquelético se crea a medida que las acciones de los músculos generan tensiones que son transferidas al hueso. Los movimientos resultantes son necesarios para la locomoción y otras manipulaciones segmentarias.

MANTENER POSTURAS Y POSICIONES Se utilizan acciones musculares de menor magnitud para mantener las posturas. Esta actividad muscular es continua y resulta en pequeños ajustes mientras la cabeza se mantiene en posición y el peso del cuerpo se balancea sobre los pies.

ESTABILIZAR ARTICULACIONES Las acciones musculares también contribuyen significativamente a la estabilidad de las articulaciones. Las tensiones musculares generadas son aplicadas sobre las articulaciones mediante los tendones, proporcionando estabilidad donde cruzan la articu­ lación. En la mayoría de las articulaciones, especialmente el hombro y la rodilla, los músculos que cruzan la articulación por medio de los tendones están entre los estabilizadores primarios.

OTRAS FUNCIONES Los músculos esqueléticos también proporcionan otras funciones que no están directamente relacionadas al movimiento humano. Primero, los músculos proporcionan soporte y pro­tección a los órganos viscerales, y protegen a los órganos internos de la lesión. Segundo, la tensión en el tejido muscular puede alterar y controlar las presiones dentro de las cavidades. Tercero, el músculo esquelético contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal al producir calor. Cuarto, los múscu­los controlan la entrada y salida al cuerpo a través del control voluntario sobre la deglución, la defecación y la diuresis.

Estructura del músculo esquelético ORGANIZACIÓN FÍSICA DEL MÚSCULO Los músculos y los grupos musculares están configurados de tal forma que pueden contribuir de forma individual o colectiva para producir movimiento muy fino y preciso o muy grande y poderoso. Los músculos rara vez actúan en forma individual, sino que interactúan con otros músculos en una multitud de papeles. Para comprender la función muscular, se debe examinar la organización estructural del músculo desde la anatomía macroscópica externa hasta el nivel microscópico de la acción muscular. Un buen punto de inicio es la anatomía gruesa y la configuración externa de los músculos, y la revisión microscópica de la fibra muscular. Grupos de músculos Los grupos de músculos están contenidos dentro de compartimientos que están definidos por la fascia, una capa de tejido fibroso. Los compartimientos dividen a los músculos en grupos funcionales, y es común que los músculos en un compartimiento estén inervados por el mismo nervio. El muslo tiene tres compartimientos: el anterior, que contiene al cuádriceps femoral; el posterior, el cual contiene a los isquiotibiales y el compartimiento medial, que contiene los aduc­ tores. Los compartimientos del muslo y la pierna se ilustran en la figura 3-2. Los compartimientos mantienen a los músculos organizados y contenidos en una región, pero algunas veces el compartimiento no es lo suficientemente grande para acomodar al músculo o a los grupos musculares. En la región tibial anterior, el compartimiento es pequeño, y surgen problemas si los músculos están demasiado desarrollados para la cantidad de espacio definida por el compartimiento. Esto se conoce como síndrome compartimental anterior, y puede ser grave si el compartimiento afectado comprime nervios o el aporte vascular a la pierna o al pie. Arquitectura muscular Existen dos principales configuraciones de fibras en el múscu­lo: paralelas y penadas.

Muchos de los más de 600 músculos en el cuerpo están organizados en pares derecho e izquierdo. Cerca de 70 a 80 pares de músculos son responsables de la mayoría de los movimientos.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento Isquiotibiales en el compartimento posterior ST

BF

Fémur

SM

Gr.

AM VL

AL VM

r.

Sa

RF

Compartimento anterior

Aductores en el compartimento medial

MUSLO Compartimiento posterior Gastrocnemio Sóleo

Peroné

FLDG

D

EL

G ELD

Compartimiento anterior

TP

TA

FLD

PC PL

Compartimiento lateral

Compartimiento posterior profundo Tibia

PARTE INFERIOR DE LA PIERNA FIGURA 3-2  Los músculos están agrupados en compartimientos en cada segmento. Cada compartimiento se mantiene por láminas de fascia. Los músculos en cada compartimiento son funcionalmente similares y definen grupos de músculos que se clasifican de acuerdo con su función, como extensores y flexores. ELD, extensor largo de los dedos; ELDG, extensor largo del dedo grueso; FLD, flexor largo de los dedos; FLDG, flexor largo del dedo grueso; PC, peroneo corto; PL, peroneo largo; TA, tibial anterior; TP, tibial posterior.

Configuraciones paralelas de las fibras En la configuración paralela, los fascículos son paralelos al eje largo del músculo. Las cinco formas diferentes de con-

63

figuración paralela de las fibras son plana, fusiforme, en banda, radiada o convergente y circular (Fig. 3-3). La con­ figuración paralela plana de las fibras es usualmente delgada y ancha, y se origina de aponeurosis en forma de lámina. Las fuerzas generadas en el músculo de forma plana pueden extenderse sobre un área grande. Ejemplos de músculos planos son el recto abdominal y el oblicuo externo. El músculo fusiforme tiene forma de huso, con un vientre central que se adelgaza hasta los tendones en cada extremo. Esta forma de músculo permite la transmisión de fuerza a pequeños sitios óseos. Ejemplos de músculos fusiformes son el músculo braquial, el bíceps braquial y el braquiorradial. Los músculos en banda no tienen un vientre, sino que tienen un diámetro uniforme a lo largo de toda la longitud del músculo. Esta forma muscular permite la transmisión de fuerza a sitios específicos. El sartorio es un ejemplo de un músculo en banda. La forma radiada o convergente de un músculo tiene una configuración combinada de fibras planas y fusiformes que se originan en la aponeurosis y convergen en un tendón. El pectoral mayor y el trapecio son ejemplos de formas musculares convergentes. Los músculos circulares son configuraciones concéntricas de músculos en banda, y este músculo rodea aberturas para cerrarlas al contraerse. El músculo orbicular de la boca es un ejemplo de un músculo circular. La fuerza de las fibras en una configuración muscular paralela va en la misma dirección que la musculatura (23). Ello resulta en un mayor rango de acortamiento y genera una mayor velocidad de movimiento. Esto se debe básicamente a que los músculos paralelos a menudo son más largos que otros tipos de músculos, y las fibras musculares son más largas que el tendón. La longitud de las fibras en el músculo bíceps braquial (fusiforme) se muestra en la figura 3-4, y puede ser igual a la longitud del músculo.

Banda (sartorio)

A. Paralelo Fusiforme (bíceps braquial) Circular (orbicular del ojo)

Plano (oblicuo externo)

B. Peniforme

FIGURA 3-3  (A) Los músculos parale­ los tienen fibras que corren en la misma dirección del músculo en su totalidad. (B) Los músculos peniformes tienen fi­ bras que corren en forma diagonal res­ pecto a un tendón central. Las fibras de un músculo peniforme no jalan en la misma dirección que el músculo en su totalidad.

Convergente (pectoral mayor) Bipenado (gastrocnemio) Unipenado (semimembranoso)

Multipenado (deltoides)

64

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

A

B

C Ftendón

LF

AFCT

Ffibras

LF AFCT LM = LF AFCT

LM

30°

Ftendón = Ffibras x cos 30 FIGURA 3-4  (A) La longitud muscular (LM) es igual a la longitud de las fibras (LF) en el bíceps braquial, y tiene un área fisiológica de corte transversal (AFCT) pequeña, haciéndolo mejor adaptado para un rango de movimiento mayor. (B) El vasto lateral es capaz de una gran producción de fuerza debido a que tiene una mayor área fisioló­ gica de corte transversal. Adicionalmente, la longitud de las fibras es menor que la longitud del músculo, haciéndolo menos adaptado para moverse una gran distancia. (C) La mayor área fisiológica de corte transversal se ve en el glúteo medio.

Configuraciones peniformes de las fibras En el segundo tipo de configuración de las fibras, la peniforme, las fibras corren en forma diagonal con respecto a un tendón central que corre a lo largo de la longitud del múscu­lo. La forma general del músculo peniforme es como de una pluma, ya que los fascículos son cortos y corren en forma angulada respecto a la longitud del músculo. Dado que las fibras del músculo peniforme están anguladas en relación a la línea de tracción del músculo, la fuerza generada por cada fibra va en una dirección diferente que la fuerza del músculo (23). Las fibras son más cortas que el músculo, y el cambio en la longitud individual de las fibras no es igual al cambio en la longitud del músculo (23). Las fibras pueden correr en forma diagonal de un lado del tendón, lo que se denomina unipenado (p. ej., bíceps femoral, extensor largo de los dedos, flexor largo del pulgar, semimembranoso y tibial posterior); de ambos lados del tendón, lo que se denomina bipenado (p. ej., recto femoral, flexor largo del dedo grueso, gastrocnemio, vasto medial, vasto lateral e infraespinoso); o ambos, lo que se denomina multipenado (p. ej., deltoides y glúteo mayor). Dado que las fibras musculares son más cortas y corren en forma diagonal respecto al tendón, las fibras peniformes crean movimientos más lentos a través de un rango de movimiento más pequeño en comparación con los músculos fusiformes. En contraparte, los músculos peniformes tienen un área fisiológica de corte transversal mucho mayor, que en general puede producir más fuerza que un músculo fusiforme. Ángulo de penación El ángulo de penación es el ángulo formado por los fascícu­ los y la línea de acción (tracción) del músculo (Fig. 3-5). Entre mayor sea el ángulo de penación, menor es la cantidad de fuerza transmitida por el tendón, y dado que el ángulo

FIGURA 3-5  El ángulo de penación es el ángulo formado entre las fibras y la línea de acción (tracción) del músculo.

de penación se incrementa con la contracción, las capaci­ dades de producción de fuerza disminuirán. Por ejemplo, el gastrocnemio medial trabajando en la articulación del tobillo está en una posición desventajosa cuando la rodilla se coloca a 90° debido a que los ángulos de penación son de aproximadamente 60°, permitiendo que se aplique sólo la mitad de la fuerza al tendón (29). Cuando el ángulo de penación es bajo, como con los músculos cuádriceps, el ángulo de penación no es un factor significativo. Volumen muscular y sección transversal Hay varios parámetros que se pueden calcular para describir el potencial de un músculo con relación a la arquitectura del mismo. La masa muscular, la longitud del músculo y el ángulo de penación de superficie pueden medirse directamente después de la disección de un músculo en modelos cadavéricos. También pueden utilizarse la ultrasonografía y la resonancia magnética para obtener algunos de estos parámetros. El volumen muscular (VM) (cm3) puede ser calculado si se conocen estos factores iniciales utilizando la siguiente ecuación:

VM = m/ρ donde m es la masa del músculo (g) y ρ (g/cm3) es la den­ sidad del músculo (1.056 g/cm2). El área de corte transversal (ACT) (cm2) puede calcularse con la siguiente ecuación: ACT = VM/L donde VM es el volumen muscular (cm3) y L es la longitud de la fibra (cm). Éste es un estimado para el músculo en su totalidad. En un estudio (58), el mayor volumen muscular registrado en el muslo y en el área inferior de la pierna fue en el vasto lateral (1 505 cm3) y en el sóleo (552 cm3). Se registraron áreas grandes de corte transversal en el glúteo mayor (145.7 cm2) y en el vasto medial (63 cm2). La medición del área de corte transversal perpendicular al eje longitudinal





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

del músculo se denomina sección transversal anatómica, y sólo es relevante al sitio donde se realiza el corte. La sección transversal fisiológica es la suma total de todas las secciones transversales de las fibras en el músculo en el plano perpendicular a la dirección de las fibras. La fórmula para calcular el área fisiológica de corte transversal (AFCT) es: AFCT = m cos θ/rL donde m es la masa del músculo, ρ es la densidad del músculo (1.056 g/cm2), L es la longitud del músculo, y θ es el ángulo de penación de superficie. El músculo sóleo tiene un AFCT de 230 cm2, que es tres a ocho veces mayor que la del gastrocnemio medial (68 cm2) y el gastrocnemio lateral (28 cm2), lo que hace que su potencial para la producción de fuerza sea mayor (14). El AFCT es directamente proporcional a la cantidad de fuerza generada por un músculo. Músculos como el cuádriceps femoral, que tienen un AFCT grande y fibras cortas (índice longitud de fibras/longitud muscular bajo) pueden generar grandes fuerzas. Por el contrario, músculos como los isquiotibiales, que tienen un AFCT similar y fibras largas (alto índice longitud de fibras/ longitud muscular) están mejor diseñados para desarrollar velocidades altas. En la figura 3-4 se ilustra la diferencia entre la longitud de las fibras, la longitud del músculo y el área fisiológica de corte transversal en músculos fusiformes (bíceps braquial) y penados (vasto lateral y glúteo medio). Tipo de fibra Cada músculo contiene una combinación de tipos de fibras que se categorizan como fibras de contracción lenta (tipo I) o fibras de contracción rápida (tipo II). Las fibras de contracción rápida se dividen a su vez en tipos IIa y IIb. El tipo de fibra es un aspecto importante en cuanto al metabolismo y el consumo de energía del músculo, y el tipo de fibra muscular es algo estudiado exhaustivamente en la fisiología del ejercicio. Las diferencias mecánicas en la respuesta de las fibras de contracción lenta y rápida amerita un análisis de cada tipo de fibra. Fibras de contracción lenta Las fibras de contracción lenta, o tipo I, son oxidativas. Las fibras son rojas debido al alto contenido de mioglobina en el músculo. Estas fibras tienen tiempos de contracción lentos y están bien adaptadas para el trabajo prolongado y de baja intensidad. Los atletas de resistencia usualmente tienen una cantidad elevada de fibras de contracción lenta. Fibras de contracción intermedia y rápida Las fibras de contracción rápida, o tipo II, se dividen a su vez en fibras tipo IIa, oxidativas-glucolíticas, y fibras de tipo IIb, glucolíticas. La fibra de tipo IIa es una fibra muscular roja conocida como fibra de contracción rápida intermedia, ya que puede mantener actividad por periodos largos o contraerse con una explosión de fuerza y luego fatigarse. La fibra tipo IIb blanca nos proporciona una producción de fuerza rápida y luego se fatiga con rapidez. Casi todos, si no es que todos los músculos contienen ambos tipos de fibras. Un ejemplo es el vasto lateral, que típicamente contiene la mitad de fibras de contracción rápida y la mitad de fibras de contracción lenta (31). El tipo de fibra influencia la forma en la que el músculo se entrena y desarrolla, y las técnicas a las que individuos con tipos específicos de

65

fibras les sacarán más provecho. Por ejemplo, los corredores de velocidad y los saltadores usualmente tienen altas concentraciones de fibras de contracción rápida. Estos tipos de fibras también se encuentran en altas concentraciones en los músculos de los que dependen estos atletas, como el gastrocnemio. Por otro lado, los corredores de fondo usualmente tienen mayores concentraciones de fibras de contracción lenta. Estructura individual del músculo En la figura 3-6 se presenta la anatomía de un músculo esquelético. Cada músculo individual usualmente tiene una porción central gruesa, el vientre del músculo. Algunos músculos, como el bíceps braquial, tienen vientres muy pronunciados, pero otros músculos, como los flexores y extensores de la muñeca, tienen vientres que no son tan evidentes. Cubriendo la parte externa del músculo hay otro tejido fibroso, el epimisio. Esta estructura tiene un papel vital en la transferencia de tensión muscular al hueso. La tensión en el músculo es generada en varios sitios, y el epimisio transfiere las diversas tensiones al tendón, proporcionando una aplicación pareja de la fuerza muscular al hueso. Cada músculo contiene cientos de miles de fibras muscu­ lares, las cuales están cuidadosamente organizadas en compartimientos dentro del propio músculo. Los haces de fibras musculares se denominan fascículos. Cada fascículo puede contener hasta 200 fibras musculares. Un fascículo está cubierto por una densa vaina de tejido conjuntivo llamada perimisio, que protege a las fibras musculares y proporciona vías para el paso de nervios y vasos sanguíneos. El tejido conjuntivo en el perimisio y el epimisio le proporciona al músculo mucha de su capacidad para estirarse y regresar a una longitud normal de reposo. El perimisio también es el foco del entrenamiento de flexibilidad, ya que el tejido conjuntivo del músculo puede ser estirado, permitiendo que el músculo se alargue. Los fascículos corren paralelos uno al otro. Cada fascículo contiene las fibras musculares largas y cilíndricas, las células del músculo esquelético, donde se genera la fuerza. Las fibras musculares tienen entre 10 y 100 µm de espesor y entre 15 y 30 cm de longitud. Las fibras también corren paralelas unas a otras, y están cubiertas por una membrana, el endomisio. El endomisio es una vaina muy delgada que lleva los capilares y los nervios que nutren e inervan a cada fibra muscular. Los vasos y los nervios usualmente penetran en la parte media del músculo y se distribuyen a lo largo de todo el músculo a través del endomisio. El endomisio también actúa como aislante para la actividad neurogénica dentro del músculo. Directamente por debajo del endomisio se encuentra el sarcolema. Éste es una superficie delgada de membrana plasmática que se ramifica hacia el interior del músculo. La inervación neurológica del músculo viaja a través del sarcolema y eventualmente llega a cada unidad contráctil mediante neurotransmisión química. A nivel microscópico, una fibra puede dividirse aún más en numerosas miofibrillas. Estos delicados filamentos en forma de cilindro corren a lo largo de la longitud total del músculo, y contienen las proteínas contráctiles del mismo. En cada fibra muscular hay cientos o incluso miles de miofibrillas, y cada fibra contiene alrededor de 80% de miofibrillas (5). El resto de la fibra está conformado por los organelos usuales, como mitocondrias, el sarcoplasma, el retículo sarcoplás-

66

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

C

Sarcolema

Núcleo

Miofibrilla Sarcoplasma

Perimisio Endomisio

Fibra muscular

B Fascículo z

Epimisio

er

Z

Músculo

r

Sa

o

m có

D

A

Banda A

Banda I

Filamento grueso–miosina

Filamento delgado-actina

Miofibrilla

Sarcolema Mitocondria

Sarcotúbulo

Cisterna terminal

Túbulo transverso

FIGURA 3-7  Una porción de una fibra de músculo esquelético que ilustra al retículo sarcoplásmico que rodea a la miofibrilla. (Adaptada con autorización de Pittman, M. I., Peterson, L. [1989]. Biomechanics of skeletal muscle. En M. Nordin, V. H. Frankel (eds.). Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System (2a. ed.). Philadelphia, PA: Lea & Febiger, 89-111.

FIGURA 3-6  (A) Cada músculo se conecta al hueso mediante un tendón o aponeurosis. (B) Dentro del músculo, las fibras están empa­ quetadas en fascículos. (C) Cada fibra contiene filamentos de miofibrillas que corren a lo largo de la longitud de la fibra. (D) La unidad con­ tráctil real es el sarcómero. Hay muchos sar­ cómeros conectados en serie a lo largo de la longitud de cada miofibrilla. El acortamiento muscular ocurre en el sarcómero, a medida que los miofilamentos en el sarcómero, actina y miosina, se deslizan unos sobre otros.

mico y los túbulos t (o túbulos transversos). Las miofibrillas tienen de 1 a 2 µm de diámetro y corren a lo largo de la longitud de la fibra muscular (5). En la figura 3-7 se ilustran miofibrillas musculares y algunos de estos organelos. Las miofibrillas están estriadas en forma transversal por filamentos claros y oscuros colocados en un orden que forma patrones de bandas que se repiten. La banda oscura es la proteína gruesa miosina, y la banda clara es un polipéptido delgado, la actina. A una unidad de estas bandas se le llama sarcómero. Esta estructura es la unidad contráctil real del músculo que desarrolla la tensión. Los sarcómeros están organizados en serie a lo largo de una miofibrilla. Esto es, los sarcómeros forman unidades a lo largo de la longitud de la miofibrilla de forma muy parecida a los eslabones de una cadena.

Generación de fuerza en el músculo UNIDAD MOTORA El músculo esquelético está organizado en grupos funcionales llamados unidades motoras. Una unidad motora está conformada por un grupo de fibras musculares que están inervadas por la misma neurona motora. Las unidades motoras se discuten más a detalle en el capítulo 4, pero es importante discutir algunos aspectos en este capítulo. Las unidades



motoras pueden estar formadas por sólo unas cuantas fi­bras muscu­lares (p. ej., los músculos de los ojos) o pueden tener hasta 2 000 fibras musculares (p. ej., el gastrocnemio). La se­ñal para contraerse que es transmitida por la neurona motora al músculo se denomina potencial de acción. Cuando una neurona motora es estimulada lo suficiente para causar una con­tracción, todas las fibras musculares inervadas por esa neurona motora se contraen. El tamaño del potencial de acción y de la acción muscular resultante son proporcionales al número de fibras en la unidad motora. Para que se dé un incremento en la fuerza de salida del músculo, se requiere un aumento en el número de unidades motoras activadas.

CONTRACCIÓN MUSCULAR El potencial de acción de una neurona motora llega a la fibra muscular en la unión neuromuscular o placa motora terminal que yace cerca del centro de la fibra. En este punto existe una sinapsis, o espacio, entre la neurona motora y la membrana de la fibra. Cuando el potencial de acción llega a la sinapsis, tienen lugar una serie de reacciones químicas, y se libera acetilcolina (ACh). La ACh se difunde a través de la sinapsis y provoca un incremento en la permeabilidad de la membrana de la fibra. La ACh se degrada rápidamente para prevenir la estimulación continua de la fibra muscular. La velocidad a la que se propaga el potencial de acción a lo largo de la membrana es la velocidad de conducción. El potencial de membrana del músculo en reposo es de 270 a 295 mV en el interior con respecto al exterior. Al nivel umbral del potencial de membrana (aproximadamente 250 mV), ocurre un cambio en el potencial de la membrana de la fibra o sarcolema. El potencial de acción se caracteriza por una despolarización desde el potencial de reposo de la membrana, de modo que el potencial se vuelve positivo (aproximadamente +40 mV). Hay un estado hiperpolarizado (hiperpolarización) antes de regresar al potencial de reposo. Esto es seguido por una repolarización, o retorno al estado polarizado. La onda de despolarización del potencial de acción se mueve a lo largo del nervio hasta que alcanza las fibras musculares, donde se extiende a la membrana del músculo a medida que se liberan iones de calcio (Ca2+) hacia el área que rodea a las miofibrillas. Estos iones de Ca2+ promueven la formación de puentes cruzados, lo que resulta en una interacción entre los filamentos de actina y miosina (véase la discusión sobre la teoría del filamento deslizante en la siguiente sección). Cuando la estimulación se detiene, los iones son activamente removidos del área que rodea a las miofibrillas, liberando los puentes cruzados. Este proceso se denomina acoplamiento excitación-contracción (Fig. 3-8). Los iones de calcio vinculan los potenciales de acción en una fibra muscular con la contracción al unirse a los filamentos e iniciar la interacción entre la actina y la miosina para iniciar la contracción del sarcómero. Hay dos formas en las que se logra la producción de fuerza por el músculo. Primero, se puede incrementar la fuerza muscu­ lar reclutando unidades motoras cada vez más grandes. Al inicio, durante la contracción de un músculo, se activan unidades motoras pequeñas. A medida que la fuerza del músculo se incrementa, se involucran unidades motoras más grandes y en mayor número. Este es el principio de tamaño (20). Segundo,



CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

67

una unidad motora puede ser activada a cualesquiera de las varias frecuencias. Un solo potencial de acción que activa una fibra hará que la fuerza se incremente y disminuya. Esto se denomina sacudida. Si se presenta un segundo estímulo antes de que haya terminado la sacudida inicial, se produce otra sacudida encima de la primera. Con estímulos subsecuentes de alta frecuencia, la fuerza continúa acumulándose y da lugar a un estado llamado tétanos sin fusión. Por último, la fuerza se acumula hasta un nivel en el que no hay incremento en la fuerza muscular. En este punto, el nivel de fuerza ha alcanzado la tetania. Este escenario se ilustra en la figura 3-9. En una contracción muscular, se utilizan simultáneamente tanto el reclutamiento de tamaño como la frecuencia de estimulación para incrementar la fuerza muscular. Teoría del filamento deslizante La forma en la que un músculo genera tensión ha sido un área de mucha investigación. Una explicación para el acortamiento del sarcómero ha sido presentada a través de la teoría del filamento deslizante propuesta por Huxley (26). Esta teoría es la explicación más ampliamente aceptada para la contracción muscular, pero ciertamente no es la única. En el pasado, se pensaba que la contracción muscular era similar al principio de la coagulación de la sangre, el comportamiento del hule de la India, una cadena de anillos elásticos circulares, y un movimiento de deslizamiento causado por cargas eléctricas opuestas en diferentes filamentos (42). En la teoría del filamento deslizante de Huxley, el proceso de contracción comienza cuando se libera calcio hacia el múscu­lo a través de la estimulación neuroquímica. El sarcómero se contrae a medida que el filamento de miosina camina sobre el filamento de actina, formando puentes cruzados entre la cabeza del filamento de miosina y un sitio determinado en el filamento de actina. En el estado contraído, los filamentos de actina y miosina están sobrepuestos a lo largo de casi toda su longitud (Fig. 3-10). El deslizamiento simultáneo de varios miles de sarcómeros en serie modifica la longitud y la fuerza del músculo (5). La cantidad de fuerza que puede desarrollarse en el músculo es proporcional al número de puentes cruzados que se forman. El acortamiento de muchos sarcómeros, miofibrillas y fibras desarrolla tensión a través del músculo hacia el hueso en ambos extremos para crear un movimiento.

TRANSMISIÓN DE LA FUERZA MUSCULAR AL HUESO Tendón versus aponeurosis El músculo se une al hueso en una de tres formas: directamente hacia el hueso, a través de un tendón, o mediante una aponeurosis, un tendón plano. En la figura 3-11 se presentan estos tres tipos de uniones. El músculo puede insertarse directamente en el periostio del hueso a través de la fusión entre el epimisio y la superficie del hueso, como en la unión del trapecio (56). El músculo puede insertarse a través de un tendón que está fusionado con la fascia del músculo, como en los isquiotibiales, el bíceps braquial, y el flexor radial del carpo. Por último, el músculo puede unirse al hueso a través de una capa de tejido fibroso llamada aponeurosis, como se observa en los músculos abdominales y la unión al tronco del dorsal ancho.

68

2

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

El potencial de acción llega al túbulo T

Pasos en el inicio de una contracción

Pasos en el final de una contracción

1

6

Terminal sináptica

Se libera ACh que se une a receptores.

La ACh es degradada por la AChE

Sarcolema

Túbulo T Placa motora terminal Retículo sarcoplásmico 3

7

El retículo sarcoplásmico + libera Ca2

+

Ca2

+

Ca2 4

Exposición de Actina sitio activo y unión mediante puentes cruzados

+

Ca2

+

Ca2

8

+

Ca2

Sitio activo Tropomiosina

Miosina

5

El retículo sarcoplásmico + recaptura Ca2

9

Comienza la contracción

10

Los sitios activos se cubren, no hay interacción por puentes cruzados

+

Ca2

+

Ca2

Citoplasma

La contracción termina

El músculo se relaja; retorno pasivo a la longitud en reposo

FIGURA 3-8  El acoplamiento excitación-contracción se presenta cuando el potencial de acción que viaja por la neurona motora llega a la fibra muscular, donde se libera acetilcolina (ACh). Esto causa despolarización y la liberación de iones de Ca2+ que promueven la formación de puentes cruzados entre la actina y la miosina, lo que resulta en un acortamiento del sarcómero. AChE, acetilcolinesterasa; ADP, adenosín difosfato.

Fuerza

Tetania

Tétanos no fusionado

Sacudida 0

1

2

Tiempo (s)

FIGURA 3-9  Cuando se da un estímulo, ocurre una sacudida. Cuando se da una serie de estímulos, la fuerza del músculo se incre­ menta hasta una meseta dispareja o tétanos no fusionado. A medida que se incrementa la frecuencia del estímulo, la fuerza muscular llega a un límite, o tetania. (Adaptada de McMahon, T. A. [1984]. Muscles, Reflexes, and Locomotion. Princeton, NJ: Princeton University Press).

Características del tendón La forma más común de inserción, el tendón, transmite la fuerza del músculo asociado al hueso. El tendón se conecta con el músculo en la unión miotendinosa, donde las fibras musculares están entretejidas con las fibras de colágeno del tendón. Los tendones son poderosos y conducen grandes cargas a través de conexiones donde las fibras perforan la superficie de los huesos. Los tendones pueden resistir el estiramiento, son flexibles, y pueden doblar esquinas al pasar sobre cartílagos, huesos sesamoideos o bursas. Los tendones pueden estar configurados en forma de cordón o en tiras, y pueden ser circulares, ovales o planos. Los tendones están formados por un haz inelástico de fibras de colágeno en un arreglo paralelo a la dirección de la aplicación de la fuerza del músculo. Aun cuando las fibras son inelásticas, los tendones pueden responder de forma elástica retrayéndose y por la elasticidad del tejido conjuntivo. Los tendones pueden soportar grandes fuerzas tensiles producidas por los músculos, y muestran un comportamiento viscoelástico en





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

MIOFIBRILLA

Sarcómero Zona desnuda

Filamento de actina Filamento de miosina

Filamento de actina Separado

Filamento de miosina

Se une

La miosina se dobla y jala a la actina

Se separa y se mueve FIGURA 3-10  La teoría del filamento deslizante. El acortamiento del músculo ha sido explicado por esta teoría. El acortamiento se da en el sarcómero a medida que la cabeza del filamento de miosina se une a sitios en el filamento de actina para formar un puente cruzado. La cabeza del filamento de miosina se une y gira, desplazando al fila­ mento de actina hacia el centro. A continuación se separa y se mueve hacia el siguiente sitio de actina.

Directa

Aponeurosis Tendón

A. Coracobraquial B. Cabeza larga del tríceps

C. Palmaris longus

FIGURA 3-11  El músculo se une directamente al hueso (A) o a tra­ vés de un tendón (B) o mediante una aponeurosis (C).

69

respuesta a la carga. Se ha reportado que el tendón de Aquiles puede resistir cargas tensiles a un grado igual o mayor que el de una lámina de acero de dimensiones similares. La respuesta de tensión-deformación de un tendón es viscoelástica. Esto es, los tendones muestran una respuesta no lineal y exhiben histéresis. Los tendones son relativamente rígidos y mucho más fuertes que otras estructuras. Los tendones responden de forma muy rígida cuando son expuestos a una alta tasa de carga. Se piensa que este comportamiento rígido de los tendones está relacionado a su relativamente alto contenido de colágeno. Los tendones también son muy resistentes y muestran de manera relativa poca histéresis o pérdida de energía. Estas características son necesarias para la función de los tendones. Los tendones deben ser bastante rígidos y fuertes para transmitir fuerza al hueso sin deformarse mucho. Además, debido a la baja histéresis de los tendones, son capaces de almacenar y liberar energía elástica. En la figura 3-12 se muestran las diferencias en la fuerza y las características de desempeño de los tendones versus los músculos. Los tendones y los músculos se conjuntan en uniones miotendinosas, donde las miofibrillas de la fibra muscular se unen a las fibras de colágeno del tendón para producir una interface en multicapas (62). La conexión del tendón al hueso consiste en fibrocartílago que se une a fibrocartílago mineralizado y luego a hueso lamelar. Esta interface se mezcla con el periostio y el hueso subcondral. Los tendones y los músculos trabajan en conjunto para absorber o generar tensión en el sistema. Los tendones están configurados en serie, o en línea con los músculos. Por consecuencia, los tendones soportan la misma tensión que los músculos (46). La interacción mecánica entre los músculos y los tendones depende de la cantidad de fuerza que está siendo aplicada o generada, la velocidad de la acción muscular, y lo laxo que se encuentre el tendón Los tendones están compuestos por fibras paralelas que no están perfectamente alineadas, dándoles un aspecto ondulado. Si se genera tensión en las fibras musculares mientras el tendón está laxo, hay una compliancia inicial en el tendón a medida que se estira. Posteriormente comenzará a retraerse a su longitud inicial (Fig. 3-13). A medida que la laxitud del tendón es sustituida por la acción de retracción, el tiempo que toma estirar el tendón causa un retraso en la obtención del nivel requerido de tensión en las fibras musculares (46). La retracción del tendón también reduce la velocidad a la que se puede acortar un músculo, lo que a su vez incrementa la carga que puede soportar el músculo (46). Si el tendón está rígido y no tiene retracción, la tensión es transmitida directamente a las fibras musculares, creando altas velocidades y disminuyendo la carga que el músculo puede soportar. La respuesta rígida en un tendón permite el desarrollo de tensiones rápidas en el músculo, y resulta en movimientos rápidos y precisos. El tendón y el músculo son muy susceptibles a la lesión si el músculo se está contrayendo al tiempo que está siendo estirado. Un ejemplo es la fase de seguimiento de un lanzamiento. Aquí, el manguito rotador posterior se estira a medida que se está contrayendo para enlentecer el movimiento. Otro ejemplo es el alargamiento y contracción del grupo muscular del cuádriceps femoral durante la fase de soporte al correr, conforme se baja el nivel del centro de masa mediante la flexión de la rodilla. El tendón aguanta el estiramiento inicial

70

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Tensión

MÚSCULO

Deformación

Tensión

TENDÓN

Deformación

Tensión

HUESO

de tirón del músculo y reduciendo la tensión generada en el músculo. Ejemplos de esto pueden encontrarse en los músculos cuádriceps femoral y la rótula, y en los tendones de los isquiotibiales y el gastrocnemio a medida que pasan sobre los cóndilos del fémur. Algunos tendones están cubiertos por vainas sinoviales que mantienen al tendón en su lugar y lo protegen. La tensión en los tendones también produce las crestas y protuberancias en el hueso. Las apófisis encontradas en un hueso se desarrollan por fuerzas de tensión aplicadas sobre el hueso a través del tendón (véase capítulo 2). Esto es de interés para los antropólogos físicos, ya que pueden estudiar los restos óseos y realizar predicciones bien fundamentadas acerca del estilo de vida y las ocupaciones de una civilización al evaluar crestas prominentes, el tamaño de los trocánteres y tuberosidades y el tamaño básico del espécimen. Influencias del tendón sobre el desarrollo de fuerza (características fuerza-tiempo) Cuando un músculo comienza a desarrollar tensión a través del componente contráctil (CC) del músculo, la fuerza se incrementa de forma no lineal con el paso del tiempo, ya que los componentes elásticos pasivos en el tendón y el tejido conjuntivo se estiran y absorben algo de la fuerza. Luego de que los componentes elásticos se han estirado, la tensión que el músculo ejerce sobre el hueso se incrementa de forma no lineal con el paso del tiempo hasta que se alcanza una fuerza máxima. El tiempo que toma en alcanzar una fuerza máxima y la magnitud de la fuerza varían con un cambio en la posición de la articulación. En una posición, se puede producir una fuerza máxima muy rápidamente, pero en otras posiciones articulares, puede tomar más tiempo. Esto refleja los cambios en la laxitud del tendón, no los cambios en las capacidades generadoras de tensión del CC. Si el tendón está laxo, la fuerza máxima ocurre después de un periodo mayor, y viceversa.

MODELO MECÁNICO DEL MÚSCULO: LA UNIDAD MUSCULOTENDINOSA Deformación

FIGURA 3-12  Curvas de tensión-deformación para el músculo, ten­ dón y hueso. Arriba. El músculo es viscoelástico, y por tanto se deforma bajo una carga leve y entonces responde de forma rígida. En medio. El tendón es capaz de manejar cargas grandes. El final de los límites elás­ ticos del tendón también es el nivel de fuerza final (no hay fase plástica). Abajo. El hueso es un material frágil que responde de manera rígida y posteriormente sufre mínima deformación antes del fallo.

del músculo relajado, y si el músculo se contrae mientras está estirado, la tensión se incrementa mucho tanto en el músculo como en el tendón (46). Cuando se genera tensión en un tendón a una tasa lenta, es más probable que ocurra una lesión en la unión tendón-hueso que en otras regiones. A una tasa más rápida de desarrollo de tensión, el tendón es el sitio más común de falla (54). Cuando se considera la unidad músculo-tendón completa, el sitio probable de lesión es el vientre del músculo o la unión miotendinosa. Muchos tendones pasan sobre protuberancias óseas que reducen algo de la tensión sobre el tendón al cambiar el ángulo

Una serie de experimentos realizados por A. V. Hill dieron lugar a un modelo de comportamiento que predice la naturaleza mecánica del músculo. El modelo de Hill tiene tres componentes que actúan en conjunto en una forma que describe el comportamiento del músculo en su totalidad (21, 22). En la figura 3-14 se presenta un esquema de configuraciones del modelo de Hill. Hill utilizó las técnicas de un ingeniero en sistemas para realizar experimentos que lo ayudaron a identificar fenómenos clave en la función muscular. El modelo contenía los componentes denominados contráctil (CC), elástico paralelo (CEP) y elástico en serie (CES). Debido a que este es un modelo conductual, es inapropiado atribuir estos componentes mecánicos a estructuras específicas en el propio músculo. Sin embargo, el modelo ha proporcionado mucha información acerca de la forma en que el músculo actúa para desarrollar tensión, y a menudo se utiliza como la base para muchos modelos computarizados de músculo. El CC es el elemento del modelo muscular que convierte la estimulación del sistema nervioso en una fuerza, y refleja el acortamiento del músculo a través de las estructuras de actina y miosina. El CC tiene características mecánicas que determi-





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

A

71

B

FIGURA 3-13  (A) En un estado relajado, las fibras en muchos tendones están laxas y onduladas. (B) Cuando se aplica tensión, el tendón se retrae a su longitud inicial, causando un retraso en el tiempo en que se logra la tensión muscular requerida.

nan la eficiencia de una contracción, esto es, qué tan bien se traduce la señal del sistema nervioso a una fuerza. Ya hemos discutido antes la primera de estas características mecánicas, la relación entre la estimulación y la activación. Más adelante en este capítulo se discuten otras dos: las relaciones fuerza-velocidad y fuerza-longitud. La elasticidad inherente en el músculo está representada por el CES y el CEP. Dado que el CES está en serie con el CC, cualquier fuerza producida por el CC también es aplicada al CES. Al principio parece que el CES está en el tendón del músculo, pero el CES representa la elasticidad de todos los elementos elásticos en serie con las estructuras generadoras de fuerza del músculo. El CES es una estructura elástica altamente no lineal.

El músculo muestra un comportamiento elástico aun cuando el CC no esté produciendo fuerza. Una fuerza externa aplicada a un músculo hace que éste genere resistencia, pero el músculo también se estira. Esta respuesta elástica inactiva es producida por estructuras que deben estar paralelas al CC en lugar de en serie con el CC. Por tanto, tenemos al CEP. El CEP a menudo está asociado con el tejido conjuntivo que rodea al músculo y sus compartimientos, pero de nuevo, éste es un modelo conductual y no un modelo estructural, de modo que no puede hacerse esta asociación. El CEP, de forma similar al CES, es altamente no lineal, e incrementa su rigidez a medida que el músculo se alarga. Tanto el CES como el CEP también se comportan como resortes cuando actúan rápidamente.

Función del músculo A

CEP

CC

B

fCE = fCES

fCEP

fpasiva ftotal

CES factiva

CEP fCEP

CES ftotal

CC FIGURA 3-14  (A) La forma más común del modelo muscular de Hill. (B) Una forma alternativa. Debido a que el componente elástico en serie (CES) es usualmente más rígido que el componente elástico para­ lelo (CEP) para la mayoría de los músculos, en general no importa qué forma del modelo se utilice. (Adaptada con autorización de Winters, J. M. [2000]. Terminology and foundations of movement science. En J. M. Winters, P. E. Crago (eds.). Biomechanics and Neural Control of Posture and Movement. Nueva York: Springer-Verlag, 3-35).

En la realización de una habilidad motora, sólo se utiliza una pequeña porción de la capacidad potencial de movimiento del sistema musculoesquelético. Veinte o treinta grados de libertad pueden estar disponibles para levantar el brazo por encima de la cabeza y peinarse el cabello. Sin embargo, muchos de estos movimientos disponibles pueden ser ineficientes en términos del movimiento deseado (p. ej., peinarse el cabello). Para eliminar los movimientos no deseados y crear la habilidad o movimiento deseado, músculos o grupos de músculos desempeñan una variedad de funciones. Para realizar una habilidad motora en un tiempo determinado, sólo se utiliza un pequeño porcentaje de la capacidad potencial de movimiento del sistema motor.

ORIGEN VERSUS INSERCIÓN Un músculo se une de manera típica a un hueso en ambos extremos. La unión más cercana a la parte media del cuerpo, o más proximal, se denomina origen, y esta unión es por lo regular más ancha. La unión más lejana a la línea media, o más distal, se denomina inserción; esta unión casi siempre converge en un tendón. Puede haber más de un sitio de unión en ambos extremos del músculo. Las clases tradicionales de anatomía por lo regular incorporan el estudio de los

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

orígenes e inserciones de los músculos. Es un error común ver el origen como la unión ósea que no se mueve cuando el músculo se contrae. La fuerza muscular es generada y aplicada en ambas conexiones óseas, resultando en movimiento de un hueso o ambos. La razón por la cual no se mueven ambos huesos cuando un músculo se contrae es la fuerza estabilizadora de los músculos adyacentes o la diferencia de masa entre los dos segmentos o huesos a los que el músculo está unido. Adicionalmente, muchos músculos cruzan más de una articulación y tienen el potencial para generar múltiples movimientos en más de un segmento. Existen varios ejemplos de un músculo que puede mover un extremo de su unión o el otro, dependiendo de la actividad. Un ejemplo es el músculo psoas, que cruza la articulación de la cadera. Este músculo flexiona el muslo, como en las elevaciones de pierna, o eleva el tronco, como al realizar abdominales (Fig. 3-15). Otro ejemplo es el glúteo medio, que mueve la pelvis cuando el pie está sobre el suelo y la pierna cuando el pie no está sobre el suelo. El efecto de tensión en un músculo debe ser evaluado en todos los sitios de unión, aun cuando la fuerza no resulte en la generación de movimiento. El evaluar todos los sitios de unión permite una valoración de la magnitud requerida de las fuerzas estabilizadoras y las fuerzas reales aplicadas en la inserción ósea.

DESARROLLANDO TORQUE Un músculo controla o crea un movimiento a través del desarrollo de torque. El torque se define como la tendencia de una fuerza para producir rotación en torno a un eje específico. En el caso de un músculo, se genera una fuerza en el músculo a lo largo de la línea de acción de la fuerza, y es aplicada sobre un hueso, lo que causa una rotación en torno a la

articulación (eje). La línea de acción del músculo, o línea de tracción, es la dirección de la fuerza muscular resultante que corre entre los sitios de unión a ambos extremos del múscu­lo. Los dos componentes del torque son la magnitud de la fuerza y la distancia más corta o perpendicular desde el punto pivote a la línea de acción de la fuerza, a menudo denominada brazo de momento. Matemáticamente, el torque se calcula con la fórmula:

T=F×r donde T es el torque, F es la fuerza aplicada en newtons, y r es la distancia perpendicular en metros desde la línea de acción de la fuerza al punto pivote (brazo de momento). La cantidad de torque generada por el músculo está influenciada por la capacidad de generar fuerza en el propio músculo y el brazo de momento del músculo. Durante cualquier movimiento, ambos factores son cambiantes. En particular, el brazo de momento aumenta o disminuye dependiendo de la línea de tracción del músculo con relación a la articulación (Fig. 3-16). Si el brazo de momento del músculo se incrementa en cualquier parte del movimiento, el músculo puede producir menos fuerza y aun así generar el mismo torque en torno a la articulación. Por el contrario, si el brazo de momento disminuye, se requiere más fuerza para producir el mismo torque en torno a la articulación (Fig. 3-17). Más adelante en este capítulo se presenta una discusión más detallada del torque.

FUNCIÓN DEL MÚSCULO VERSUS ÁNGULO DE UNIÓN El músculo proporciona una cierta cantidad de tensión que se transfiere a través del tendón o aponeurosis hacia el hueso. No toda la tensión o fuerza producida por el músculo se uti-

Elevación de una pierna

Brazo de momento (cm)

8 Braquiorradial Bíceps Braquial

7 6 5 4 3 2 1 0

Abdominal FIGURA 3-15  El origen del músculo psoas está en los cuerpos de la última vértebra torácica y todas las vértebras lumbares, y la inser­ ción es en el trocánter menor del fémur. Es incorrecto asumir que el origen permanece estable en un movimiento. Aquí el psoas jala tanto sobre las vértebras como sobre el fémur. Cuando el tronco está esta­ ble, el fémur se mueve (elevación de pierna), y cuando las piernas están estables, el tronco se mueve (abdominal).

0

50

100

150

Ángulo del codo (grados) FIGURA 3-16  Los brazos de momento del músculo flexor del codo pueden cambiar dramáticamente a medida que el codo se flexiona. El músculo braquiorradial puede producir casi tres veces el torque a 150° de flexión en comparación con el que produce a 0° de flexión, con la misma cantidad de fuerza. Los cambios en el brazo de momento a menudo son no lineales.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

(θ = 20˝ )

73

(θ = 50˝ )

θ 5 cm

θ 5 cm

A

B

FIGURA 3-17  Un músculo con un pequeño brazo de momento (A) necesita producir más fuerza para generar el mismo torque en comparación con un músculo con un brazo de momento más grande (B).

liza para generar la rotación del segmento. Dependiendo del ángulo de inserción del músculo, cierta cantidad de fuerza va dirigida a estabilizar o desestabilizar el segmento jalando el hueso hacia o lejos de la articulación. La fuerza muscular está principalmente dirigida a lo largo de la longitud del hueso y hacia la articulación donde el ángulo del tendón es agudo o yace plano sobre el hueso. Cuando se extiende el antebrazo, el tendón del bíceps braquial se inserta en el radio en un ángulo bajo. El iniciar una flexión del brazo desde esta posición requiere una mayor fuerza muscular que el iniciarla desde otras posiciones, ya que la mayoría de la fuerza generada por el bíceps braquial está dirigida al codo en lugar de mover los segmentos en torno a F

F

A

la articulación. Por fortuna, la resistencia ofrecida por el peso del antebrazo está al mínimo en la posición extendida. Por tanto, la pequeña fuerza muscular disponible para mover el segmento es por lo regular suficiente. Tanto la fuerza dirigida a lo largo de la longitud del hueso como la que se aplica en forma perpendicular al hueso para crear el movimiento de la articulación pueden ser determinadas resolviendo el ángulo de la aplicación de la fuerza muscular en sus respectivos componentes, paralelo y rotatorio. En la figura 3-18 se muestran los componentes paralelo y rotatorio de la fuerza del bíceps braquial para varios ángulos de unión. Aun cuando la tensión muscular puede mantenerse durante el movimiento de una articulación, el componente rotatorio

FyR

B

C

D

F

E

F

P R

P R P

P R

A

A A

A

R

A

FIGURA 3-18  Cuando los ángulos de unión muscular son agudos, el componente paralelo de la fuerza (P) es mayor, y está estabilizando la articulación. El componente rotatorio (R) es bajo (A). A medida que el ángulo se incrementa, el componente rotatorio también lo hace (B). El componente rotatorio se incrementa a su máximo nivel a un ángulo de 90° respecto a la unión (C). Después de los 90° en el ángulo de unión, el componente rotatorio disminuye, y el componente paralelo se incrementa para producir una fuerza de dislocación (D y E).

74

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

y el torque varían con el ángulo de inserción. Muchas posiciones de inicio neutrales son débiles dado que la mayor parte de la fuerza muscular está dirigida a lo largo de la longitud del hueso. A medida que los segmentos se mueven a la mitad del rango del movimiento articular, el ángulo de inserción por lo regular se incrementa y dirige una mayor parte de la fuerza muscu­lar hacia el segmento en movimiento. Por consecuencia, cuando se inicia un movimiento de levantamiento de peso desde la posición completamente extendida, se puede levantar menos peso que si la persona inicia el levantamiento con algo de flexión en la articulación. La figura 3-19 muestra la fuerza isométrica de salida de los flexores y extensores del hombro para un rango de posiciones articulares. Adicionalmente, al final de algunos movimientos articulares, el ángulo de inserción puede moverse más allá de los 90°, el punto en el cual la fuerza de movimiento comienza de nuevo a disminuir, y la fuerza a lo largo de la longitud del hueso actúa para jalar al hueso lejos de la articulación. Esta fuerza de dislocación está presente en las articulaciones del codo y el hombro, donde hay un mayor grado de flexión. Las acciones mecánicas de los músculos anchos que tienen fibras que se unen directamente al hueso en un sitio de unión más grande, como el pectoral mayor y el trapecio, son difíciles de describir utilizando un movimiento para todo el músculo (56). Por ejemplo, la parte inferior del trapecio se une a la escápula en un ángulo opuesto al de la parte superior del trapecio; por tanto, estas secciones del mismo músculo son funcionalmente independientes. Cuando la cintura escapular se eleva y se abduce a medida que el brazo se mueve hacia el frente del cuerpo, la porción inferior del trapecio puede estar inactiva. Esto presenta un problema complicado al momento de estudiar la función del músculo en su totalidad, y requiere múltiples líneas de acción y efectos (56).

ACCIONES MUSCULARES QUE CREAN, SE OPONEN A, Y ESTABILIZAN MOVIMIENTOS Agonistas y antagonistas En la figura 3-20 se presentan los diversos papeles de múscu­ los seleccionados en un simple ejercicio de abducción del brazo. Los músculos que crean el mismo movimiento articular Flexión del hombro

Fuerza (N)

Extensión del hombro Extensión del hombro

Flexión del hombro

Ángulo del hombro (grados)

FIGURA 3-19  La fuerza isométrica de salida varía con el ángulo de la articulación. A medida que el ángulo del hombro se incrementa, la fuerza extensora del hombro aumenta. Ocurre lo opuesto con los valores de fuerza cuando el hombro está en flexión, los cuales dismi­ nuyen con un incremento en el ángulo del hombro. (Adaptada con autorización de Kulig, K., et al. [1984]. Human strength curves. En R. L. Terjund (ed.). Exercise and Sport Sciences Reviews, 12:417-466).

Estabilizador Agonista

Neutralizador

Antagonista

FIGURA 3-20  Los músculos desempeñan varios papeles en el movimiento. En la abducción del brazo, el deltoides es el agonista, ya que es responsable del movimiento de abducción. El dorsal ancho es el músculo antagonista, ya que resiste la abducción. También hay múscu­los estabilizadores en la región, de modo que pueda darse el movimiento. Aquí se muestra el trapecio estabilizando y sosteniendo a la escápula en su sitio. Por último, puede haber algo de acción neutrali­ zadora: el músculo redondo menor puede neutralizar, mediante rota­ ción externa, cualquier rotación interna producida por el dorsal ancho.

se denominan agonistas. Por el contrario, los músculos que se oponen o producen movimientos articulares opuestos se denominan antagonistas. Los antagonistas deben relajarse para permitir que ocurra un movimiento, o contraerse de forma concurrente con los agonistas para controlar o enlentecer el movimiento de una articulación. Debido a esto, los cambios más notables en la posición relativa de los músculos ocurren en los antagonistas (25). Por tanto, cuando el muslo se balancea hacia adelante y hacia arriba, los agonistas que producen el movimiento son los flexores de la cadera, esto es, el iliopsoas, el recto femoral, el pectíneo, el sartorio y el gracilis. Los antagonistas, o músculos que se oponen al movimiento de flexión de la cadera, son los extensores de la cadera, los isquiotibiales y el glúteo mayor. Los antagonistas en combinación con el efecto de la gravedad, enlentecen el movimiento de flexión de la cadera y finalizan la acción de la articulación. Tanto los agonistas como los antagonistas están conjuntamente involucrados en el control o regulación del movimiento. Cuando un músculo está actuando el papel de un antagonista, es más susceptible a la lesión del lado de la unión muscular o en la propia fibra muscular. Esto se debe a que el músculo se contrae para enlentecer la extremidad mientras se está estirando. Estabilizadores y neutralizadores Los músculos también son utilizados como estabilizadores, actuando sobre un segmento de modo que pueda ocurrir un movimiento específico en una articulación adyacente. La estabilización es importante, por ejemplo, en la cintura escapular, que debe recibir soporte de modo que los movimientos del brazo puedan darse de forma suave y eficiente. También es importante en la cintura pélvica y en la región de la cadera durante la marcha. Cuando un pie está en el suelo al caminar o correr, el glúteo medio se contrae para mantener la estabilidad de la pelvis de modo que no se vaya de lado. El último papel que los músculos deben desempeñar es el de sinergistas o neutralizadores, en los que un músculo se contrae para eliminar una acción no deseada de otro músculo.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

Las fuerzas pueden ser transferidas entre dos músculos adyacentes y complementar a la fuerza en el músculo blanco (25). Por ejemplo, el glúteo mayor se contrae en la articulación de la cadera para producir extensión del muslo, pero el glúteo mayor también intenta rotar la cadera en forma externa. Si la rotación externa es una acción no deseada, el glúteo menor y el tensor de la fascia lata se contraen para producir una acción neutralizadora de rotación interna que cancela la acción de rotación externa del glúteo mayor, dejando únicamente el movimiento deseado de extensión.

ACCIONES NETAS DE LOS MÚSCULOS Acción muscular isométrica La tensión muscular es generada contra resistencia para mantener la posición, elevar un segmento u objeto, o bajar o controlar un segmento. Si el músculo está activo y desarrolla tensión sin un cambio visible o externo en la posición de la articulación, la acción del músculo se denomina isomé­ trica (31). En la figura 3-21 se ilustran ejemplos de acciones musculares isométricas. Para inclinarse a 30° de flexión del tronco y mantener la posición, la acción muscular utilizada para mantenerla se denomina isométrica debido a que no está ocurriendo movimiento. Los músculos que se contraen isométricamente para mantener al tronco en una posición de flexión son los de la espalda, dado que están resistiendo la fuerza de gravedad que tiende a flexionar más el tronco. Para obtener una perspectiva opuesta, considere el movimiento en el que el tronco se flexiona a 30° desde una posición acostada y se mantiene en esa posición. Para mantener esta posición de flexión del tronco, se produce una acción muscular isométrica utilizando los flexores del tronco. Esta acción muscular resiste la acción de la gravedad que hace que el tronco se extienda. Acción muscular concéntrica Si un músculo se acorta visiblemente mientras genera tensión de forma activa, la acción muscular se denomina concéntrica (31). En la acción concéntrica, las fuerzas musculares netas que producen movimiento van en la misma dirección que el

cambio en el ángulo de la articulación, lo que significa que los músculos agonistas están llevando el control (Fig. 3-21). Además, el movimiento de la extremidad producido en una acción muscular concéntrica se denomina positivo debido a que las acciones de la articulación usualmente van en contra de la gravedad o son la fuente inicial del movimiento de una masa. Muchos movimientos articulares son creados por acción muscular concéntrica. Por ejemplo, la flexión del brazo o el antebrazo desde una posición de pie es producida por la acción muscular concéntrica de los agonistas respectivos o músculos flexores. Adicionalmente, para iniciar un movimiento del brazo hacia el otro lado del cuerpo en un movimiento de aducción horizontal, los aductores horizontales inician el movimiento mediante acción muscular concéntrica. Las acciones musculares concéntricas se utilizan para generar fuerzas contra resistencias externas, como el elevar una pesa, impulsarse desde el suelo, y lanzar un objeto. Acción muscular excéntrica Cuando un músculo se somete a un torque externo que es mayor al torque generado por el músculo, el músculo se alarga, y la acción se conoce como excéntrica (31). La fuente de la fuerza externa que genera el torque externo que produce una acción muscular excéntrica es usualmente la gravedad o la acción de un grupo muscular antagonista (5). En la acción excéntrica de una articulación, las fuerzas musculares netas que producen la rotación van en dirección opuesta al cambio en el ángulo articular, lo que significa que los antagonistas son los músculos que controlan (Fig. 3-21). Además, el movimiento de la extremidad producido en la acción muscular excéntrica se denomina negativo debido a que las acciones de la articulación usualmente se están moviendo a favor de la gravedad o son acciones de control del movimiento, en lugar de acciones para iniciar el movimiento de una masa. En una actividad como el caminar colina abajo, los músculos actúan como amortiguadores de impacto a medida que resisten el movimiento hacia abajo mientras se alargan. La mayoría de los movimientos hacia abajo, a menos que sean muy rápidos, son controlados por la acción excéntrica de los grupos musculares antagonistas. Para invertir el ejemplo ISOMÉTRICA

CONCÉNTRICA

El deltoides sostiene al brazo en abducción

EXCÉNTRICA

FIGURA 3-21  La acción de un músculo es iso­ métrica cuando la tensión no crea cambio en la posición de la articulación. Una acción muscular es concéntrica cuando la tensión acorta al músculo. La acción muscular excéntrica es generada por una fuerza externa cuando el músculo se alarga.

75

El deltoides se acorta para elevar el brazo en abducción

El deltoides se alarga para bajar el brazo en aducción

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

mostrado en la figura 3-21, durante la aducción del brazo desde la posición de abducción, los abductores o el grupo muscular antagonista, producen una acción muscular excéntrica. De igual forma, el acuclillarse a una posición de sentadilla, lo que involucra flexión de la cadera y la rodilla, requiere movimiento excéntrico controlado por los exten­sores de la cadera y la rodilla. Por el contrario, los movimientos de elevación y extensión de la pierna contra la gravedad se producen en forma concéntrica por los extensores. A partir de estos ejemplos, se pueden identificar los sitios potenciales de desbalances musculares en el cuerpo, ya que los extensores en el tronco y la extremidad inferior se utilizan tanto para bajar como para elevar segmentos. En la extremidad superior, los flexores elevan los segmentos en forma concéntrica y bajan los segmentos en forma excéntrica, obteniendo por tanto un mayor uso. Las acciones excéntricas también se utilizan para enlentecer un movimiento. Cuando el muslo se flexiona rápidamente, como el patear, los antagonistas (extensores) controlan excéntricamente y enlentecen la acción de la articulación cerca del final del rango de movimiento. Puede haber riesgo de lesión en un movimiento que requiere una desaceleración rápida en atletas con una fuerza excéntrica alterada. Las acciones musculares excéntricas que preceden a las acciones musculares concéntricas incrementan la salida de fuerza debido a la contribución de energía elástica de deformación en el músculo. Por ejemplo, al lanzar, el tronco, la extremidad inferior y la rotación interna del hombro son excéntricamente activas en las fases de toma de impulso, y de preparación precoz y tardía. En estos músculos se almacena energía elástica de deformación, la cual aumenta la fase concéntrica del movimiento de lanzamiento (39). Comparación de acciones musculares isométricas, concéntricas y excéntricas Las acciones musculares isométricas, concéntricas y excéntricas no se utilizan de forma aislada, sino que lo hacen en combinación. Típicamente, las acciones isométricas se utilizan para estabilizar una parte del cuerpo, y las acciones musculares excéntricas y concéntricas se utilizan en forma secuencial para maximizar el almacenamiento de energía y el desempeño muscular. Esta secuencia natural de función muscular, durante la cual una acción excéntrica precede a una acción concéntrica, se conoce como ciclo de estiramiento-acortamiento, que se describe más adelante en este capítulo. Estas tres acciones musculares son muy diferentes en términos de su costo energético y fuerza de salida. La acción muscular excéntrica puede desarrollar la misma fuerza de

3.5

VO2 (1 x min-1)

Captación de oxígeno

76

2.5

C

a

tric

én

c on

1.5 Excéntrica

0.5

500

1 000

Carga de trabajo (kpm x min-1)

1 500

FIGURA 3-22  Se ha ilustrado que la acción muscular excéntrica puede producir altas cargas de trabajo con niveles más bajos de cap­ tación de oxígeno en comparación con las mismas cargas producidas por la acción muscular concéntrica. (Adaptada con autorización de Asmussen, E. [1952]. Positive and negative muscular work. Acta Physiologica Scandinavica, 28:364-382).

salida que los otros dos tipos de acciones musculares, con menos activación de fibras musculares. Por consecuencia, la acción excéntrica es más eficiente y puede producir la misma fuerza de salida con menos consumo de oxígeno que las otras (3) (Fig. 3-22). Adicionalmente, la acción muscular excéntrica es capaz de una mayor fuerza de salida utilizando un menor número de unidades motoras en comparación con las acciones isométricas y concéntricas (Fig. 3-23). Esto ocurre a nivel del sarcómero, donde la fuerza se incrementa más allá de la fuerza isométrica máxima si la miofibrilla se estira y se estimula (10, 13). Las acciones musculares concéntricas generan la menor fuerza de salida de los tres tipos de acciones. La fuerza está relacionada al número de puentes cruzados formados en la miofibrilla. En la acción muscular isométrica, el número de puentes unidos permanece constante. A medida que el múscu­‑ lo se acorta, el número de puentes unidos se reduce con el aumento de la velocidad (13). Esto reduce el nivel de fuerza de salida generada por la tensión en las fibras musculares. En la figura 3-24 se presenta una curva hipotética de torque de salida. Un factor adicional que contribuye a las notables diferencias de fuerza de salida entre las acciones musculares excéntricas y concéntricas se presenta cuando las acciones están produciendo movimientos verticales. En este caso, la fuerza de salida tanto en las acciones concéntricas y excéntricas está influenciada por torques creados por la gravedad. La fuerza gravitacional crea

Ejemplos de acciones musculares Músculo

Movimiento

Acción muscular

Bíceps braquial-flexor del codo Isquiotibiales-flexor de la rodilla Deltoides anterior-flexor del hombro

Flexión del codo al levantar Extensión de la rodilla al patear Flexión del hombro al pararse de manos

Concéntrica-acortamiento Excéntrica-alargamiento Isométrica-estabilización

¿Cuál es la acción muscular del cuádriceps femoral en la acción de acuclillarse en una sentadilla? ¿Cuál es la acción muscular del deltoides posterior en la fase de movimiento complementario (seguimiento) de un lanzamiento?





Actividad del bíceps braquial

CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

0.5

IEMG

0.4 0.3

C 0.2

a

tric

én

c on

ntrica

Excé

0.1

100

200 300 Fuerza flexora (N)

400

500

FIGURA 3-23  La actividad integrada del EMG (IEMG) en el músculo bíceps braquial es mayor cuando se generan las mismas fuerzas utili­ zando acción muscular concéntrica en comparación con acción mus­ cular excéntrica. (Adaptada con autorización de Komi, P. V. [1986]. The stretch-shortening cycle and human power output. En N. L. Jones, et al. (Eds.). Human Muscle Power. Champaign, IL: Human Kinetics, 27-40.)

un torque que contribuye a la fuerza de salida en una acción excéntrica, a medida que los músculos generan torque que controla el descenso de la extremidad o el cuerpo. El total de fuerza de salida en una acción de descenso es el resultado tanto de los torques musculares como de los torques gravitacionales. La fuerza de gravedad inhibe el movimiento de una extremidad hacia arriba, y antes de que pueda ocurrir cualquier movimiento, la acción muscular concéntrica debe desarrollar una fuerza de salida que sea mayor a la fuerza de gravedad que actúa sobre la extremidad o el cuerpo (peso). La fuerza total de salida en una acción de elevación es predominantemente fuerza muscular. Ésta es otra razón por la que la acción muscu­lar concéntrica es más demandante que la acción excéntrica o isométrica. Esta información es útil al considerar programas de ejercicio para individuos no acondicionados o programas de rehabilitación. Incluso el individuo con la mínima cantidad de fuerza puede ser capaz de realizar un descenso controlado de una parte del cuerpo o una pesa pequeña, pero puede no ser capaz

77

de sostener o levantar la pesa. Un programa que inicia con ejercicios excéntricos y después conduce a ejercicios isométricos seguidos de ejercicios concéntricos puede resultar benéfico para el aumento de la fuerza o la progresión de la rehabilitación de una parte del cuerpo. Por tanto, una persona que no es capaz de realizar una lagartija debe iniciar en la posición extendida y bajar lentamente hacia la posición de lagartija, y luego recibir asistencia durante la fase de levantamiento hasta que se desarrolle la suficiente fuerza para la porción concéntrica de la habilidad. Factores a tomar en cuenta en el uso de ejercicios excéntricos son el control de la velocidad a la que desciende la extremidad o el peso, y el control sobre la magnitud de la carga impuesta en forma excéntrica, dado que pueden presentarse lesiones o dolor muscular más fácilmente con la acción muscular excéntrica en condiciones de cargas grandes y velocidades altas.

¿Contracciones concéntricas o excéntricas? ¿Qué músculos utiliza para levantarse y sentarse? Primero observe la acción en la articulación de la rodilla. Al ponerse de pie, la rodilla se extiende, y al sentarse, la rodilla se flexiona. ¿Significa esto que usted utiliza los extensores de la rodilla para levantarse y los flexores de la rodilla para sentarse? No. Usted utiliza los extensores de la rodilla para ponerse de pie y también para sentarse. A medida que usted se levanta y luego se sienta, puede sentir la tensión en los extensores de la rodilla (cuádriceps). Los flexores de la rodilla (isquiotibiales) están relativamente flácidos. Intente esto hasta que se convenza que son de modo predominante los extensores de la rodilla los que están activos al levantarse y al sentarse. Utilice los extensores de la rodilla para levantarse lentamente de su asiento. Los músculos extensores de la rodilla se están acortando, pero si los contrae con un poco menos de fuerza, usted empezará a descender de nuevo hacia su asiento. Durante esta fase de descenso, encontrará que el cuádriceps se está alargando y usted está utilizando sus músculos extensores de forma excéntrica para controlar la velocidad del movimiento para sentarse. La fuerza que realmente lo está jalando hacia abajo es la gravedad.

MÚSCULOS DE UNA Y DOS ARTICULACIONES Torque (N-m)

Excéntrica Isométrica Concéntrica

Ángulo (rad)

FIGURA 3-24  La acción muscular excéntrica puede generar la mayor cantidad de torque a través de un rango de movimiento determinado. La acción muscular isométrica puede generar el siguiente nivel más alto de torque, y la acción muscular concéntrica genera la menor cantidad de torque. (Adaptada con autorización de Enoka, R. M. [1988]. Neuromuscular Basis of Kinesiology. Champaign, IL: Human Kinetics).

Como se mencionó anteriormente, uno no puede determinar la función o contribución de un grupo muscular al movimiento de una articulación simplemente localizando los sitios de unión. Una acción muscular puede mover un segmento en uno de sus extremos de unión o dos segmentos en ambos extremos. De hecho, un músculo puede acelerar y crear movimiento en todas las articulaciones, ya sea que el músculo abarque la articulación o no. Por ejemplo, el sóleo es un flexor plantar del tobillo, pero también puede forzar la rodilla hacia la extensión aun cuando no cruza la articulación de la rodilla (61). Esto puede ocurrir en la postura de pie. El sóleo se contrae y crea flexión plantar en el tobillo. Debido a que el pie se encuentra sobre el suelo, el movimiento de flexión plantar requiere extensión de la articulación de la rodilla. De esta forma, el sóleo acelera la articulación de la rodilla el doble

78

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

de lo que acelera al tobillo, aun cuando el sóleo ni siquiera abarca la rodilla. La mayoría de los músculos cruza solamente una articu­ lación, de manera que la acción dominante del músculo de una sola articulación es a nivel de la articulación que cruza. El músculo biarticular es un caso especial en el que el músculo cruza dos articulaciones, creando multitud de movimientos que a menudo ocurren en secuencias opuestas. Por ejemplo, el recto femoral es un músculo biarticular que crea tanto flexión de la cadera como extensión de la rodilla. Tomemos como ejemplo la acción de saltar. La extensión de la cadera y la extensión de la rodilla impulsan el cuerpo hacia arriba. ¿Contribuye el recto femoral, un flexor de la cadera y extensor de la rodilla, a la extensión de la rodilla?, ¿resiste el movimiento de extensión de la cadera?, ¿o hace las dos cosas? La acción de un músculo biarticular, o biarticulado, depende de la posición del cuerpo y de la interacción del músculo con objetos externos como el suelo (61). En el caso del recto femoral, el músculo contribuye principalmente a la extensión de la rodilla debido a la posición de la articulación de la cadera. Esta posición da como resultado que la fuer­za del recto femoral actúe cerca de la cadera, limitando por tanto la acción del músculo y su efectividad para producir flexión de la misma (Fig. 3-25). La distancia perpendicular desde la línea de acción de la fuerza del músculo hasta la articulación de la cadera es el bra­‑ zo de momento, y el producto de la fuerza y el brazo de momento es el torque del músculo. Si el brazo de momento aumenta, el torque en la articulación se incrementa, aun si la fuerza muscular aplicada es la misma. Por tanto, en el caso de un músculo biarticular, el músculo actúa principalmente sobre la articulación donde tiene el brazo de momento más grande o donde está más alejado de la articulación. El grupo de los isquiotibiales crea principalmente extensión de la cadera en lugar de flexión de la rodilla, debido al mayor brazo de momento en la cadera (Fig. 3-25). El gastrocnemio produce flexión plantar en el tobillo en lugar de flexión en la rodilla, debido a que el brazo de momento es más grande en el tobillo. Por ejemplo, en un salto vertical, se alcanza una altura má­‑ xima al extender las articulaciones proximales primero y luego moviéndose en forma distal hasta donde ocurre la extensión (flexión plantar) en la articulación del tobillo. Para cuando la articulación del tobillo se involucra en la secuencia, se requieren momentos articulares y velocidades de exten-

Recto femoral

Isquiotibiales

sión muy altos (57). El papel de un músculo biarticular se vuelve muy importante. El músculo biarticular gastrocnemio cruza tanto la articulación de la rodilla como la del tobillo. Su contribución en el salto está influenciada por la articulación de la rodilla. Al saltar, la articulación de la rodilla se extiende y optimiza la longitud del gastrocnemio (6). Esto mantiene la velocidad de contracción en el músculo gastrocnemio baja, aun cuando el tobillo se flexiona rápidamente. Con la velocidad disminuida, el gastrocnemio es capaz de producir una mayor fuerza en la acción de salto. La contribución más importante del músculo biarticular en la extremidad inferior es la reducción del trabajo requerido por los músculos de una sola articulación. Los músculos de dos articulaciones inician un acoplamiento mecánico de las articulaciones que permite una liberación rápida de energía elástica almacenada en el sistema (61). Los músculos de dos articulaciones ahorran energía permitiendo trabajo positivo en una articulación y trabajo negativo en la articulación adyacente. Por tanto, mientras los músculos están actuando a nivel del tobillo están produciendo una acción concéntrica y trabajo positivo, los músculos de las rodillas pueden estar almacenando excéntricamente energía elástica mediante trabajo negativo (61). En la figura 3-26 se presentan las acciones de los músculos biarticulares en la marcha. Los músculos biarticulares que trabajan en conjunto al caminar son el sartorio y el recto femoral cuando choca el talón; los isquiotibiales y el gastrocnemio en la fase media de apoyo; el gastrocnemio y el recto femoral en el despegue de los dedos; el recto femoral, el sartorio y los isquiotibiales en el balanceo hacia adelante, y los isquiotibiales y el gastrocnemio en el descenso del pie (60). Con el choque del talón, el sartorio, un flexor de la cadera y flexor de la rodilla, trabaja junto con el recto femoral, un flexor de la cadera y extensor de la rodilla. Conforme el talón hace contacto con la superficie, el recto femoral realiza trabajo negativo, absorbiendo energía en la rodilla de acuerdo a como se mueve hacia la flexión. El sartorio, por otro lado, realiza trabajo positivo a medida que tanto la rodilla como la cadera se flexionan con la gravedad (60). El músculo biarticular está limitado en su función en posiciones articulares específicas. Cuando un músculo biarticular está restringido en elongación, se denomina insuficiencia pasiva. Esto ocurre cuando el músculo antagonista no puede ser elongado más, y no se puede alcanzar el rango de movi-

FIGURA 3-25  Los brazos de momento del recto femoral en la cadera y la rodilla al estar de pie (A) y en una sentadilla (B) demuestran el porqué este músculo es más efectivo como extensor de la rodi­ lla que como flexor de la cadera. De igual forma, el brazo de momento de los isquiotibiales al estar de pie (C) y en cuclillas (D) demuestra el porqué los isquiotibiales son más efectivos como extensores de la cadera que como flexores de la rodilla.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

FIGURA 3-26  Los músculos biarticulares tra­ bajan en forma sinérgica para optimizar el de­sempeño, como se muestra aquí en el caso de la marcha.

Choque del talón Sartorio Recto femoral

miento completo. Un ejemplo de insuficiencia pasiva es la prevención del rango completo de movimiento en la extensión de la rodilla por un cabestrillo de muslo. Un músculo biar­ ticular también puede ser restringido en contracción a través de insuficiencia activa, donde el músculo es aflojado hasta el punto en el que ha perdido su capacidad de generar una tensión máxima. Un ejemplo de insuficiencia activa se ve en la muñeca donde los flexores de los dedos no pueden generar una fuerza máxima en un agarre cuando son acortados por un movimiento acompañante de flexión de la muñeca.

La flexión con fuerza de la muñeca extiende los dedos ¿Alguna vez ha tenido que quitarle algo de la mano a un niño sin lastimarlo? Los conceptos de insuficiencia pasiva y activa pueden ayudar. Al flexionar suavemente la muñeca del niño, los músculos extensores alcanzarán el límite al que pueden estirarse y comenzarán a extender los dedos (insuficiencia pasiva). Al mismo tiempo, los músculos flexores se acortarán tanto que no serán capaces de producir mucha fuerza (insuficiencia activa). La combinación de insuficiencias pasiva y activa hará que la mano se abra y suelte el contenido. Demuestre esto con un compañero.

Relaciones fuerza-velocidad en el músculo esquelético Las fibras musculares se acortarán a una velocidad específica mientras que concurrentemente desarrollan la fuerza utilizada para mover un segmento o carga externa. Los músculos crean una fuerza activa que corresponda a la carga al acortarse, y la fuerza activa continuamente se ajusta a la velocidad a la que se mueve el sistema contráctil (10). Cuando la carga es lenta, la fuerza activa se ajusta incrementando la veloci­‑

Fase media de apoyo Isquiotibiales Gastrocnemio

Despegue Balanceo de los dedos hacia adelante Gastrocnemio Recto femoral

Recto femoral Sartorio Isquiotibiales

79

Descenso del pie Isquiotibiales Gastrocnemio

dad de contracción. Con cargas mayores, el músculo ajusta la fuerza activa reduciendo la velocidad de acortamiento.

FUERZA-VELOCIDAD Y ACCIÓN MUSCULAR O CARGA Relación fuerza-velocidad en las acciones musculares concéntricas En una acción muscular concéntrica, la velocidad se incrementa a expensas de una disminución en la fuerza y viceversa. La fuerza máxima puede ser generada a velocidad cero, y la velocidad máxima puede alcanzarse con la carga más ligera. Se puede crear una fuerza óptima a velocidad cero debido a que se forman un mayor número de puentes cruzados. A medida que la velocidad de acortamiento del músculo aumenta, la tasa de ciclado de los puentes cruzados se incrementa, dejando menos puentes cruzados unidos en un mismo momento (24). Esto es igual a menos fuerza, y a velocidades altas, cuando todos los puentes cruzados se están ciclando, la producción de fuerza es insignificante (Fig. 3-27). Esto es lo opuesto a lo que ocurre en un estiramiento en el que un incremento en la velocidad de deformación de los componentes pasivos del músculo resulta en mayores valores de velocidad. La velocidad máxima en una acción muscular concéntrica está determinada por las tasas de ciclado de los puentes cruzados y la longitud de las fibras del músculo en las cuales puede ocurrir el acortamiento. Fuerza-velocidad en la fibra muscular versus carga externa La relación fuerza-velocidad se relaciona con el comportamiento de la fibra muscular, y algunas veces resulta confuso relacionar este concepto a una actividad como levantar pesas. A medida que un atleta incrementa la carga en el levantamiento, es muy probable que la velocidad de movimiento disminuya. Aunque la relación fuerza-velocidad aún existe en la propia fibra muscular, el sistema total está respondiendo

80

SECCIÓN I Principios del movimiento humano Fuerza

Fuerza

Fuerza isométrica máxima

Acción muscular excéntrica

Poder máximo a 30%

Velocidad

Fuerza isométrica

Acción muscular concéntrica

Velocidad máxima

FIGURA 3-27  La relación fuerza-velocidad en una acción muscular concéntrica es inversa. La cantidad de tensión, o capacidad generadora de fuerza en el músculo disminuye con un incremento en la velocidad dado que se pueden mantener menos puentes cruzados. Se puede generar una tensión máxima en condiciones isométricas o de veloci­ dad cero, en las que se pueden formar muchos puentes cruzados. Se puede generar el máximo poder en una acción muscular concéntrica cuando los niveles de fuerza y velocidad son de 30% de máximo.

al incremento en la carga externa o peso. El músculo puede estar generando la misma cantidad de fuerza en la fibra, pero la adición de peso enlentece el movimiento del sistema total. En este caso, la velocidad de acción del músculo es alta, pero la velocidad del movimiento de la carga pesada es baja (48). Los músculos generan fuerzas mayores que el peso de la carga en las etapas iniciales de la actividad para mover el peso, y en las etapas tardías del levantamiento, se puede requerir menos fuerza muscular después de que el peso se está moviendo. Potencia El producto de la fuerza por la velocidad, la potencia, es una de las principales características que distinguen a los atletas exitosos de los atletas promedio. Muchos deportes requieren una gran cantidad de potencia, y se espera que el atleta mueva su cuerpo o algún objeto externo muy rápidamente. Debido a que la velocidad disminuye con el aumento de la carga, se puede lograr la mayor cantidad de potencia si el atleta produce un tercio de la fuerza máxima a un tercio de la velocidad máxima (43, 44). De esta forma, la potencia de salida se maximiza aun cuando las velocidades o las fuerzas puedan no estar en sus niveles máximos. Para entrenar a los atletas para que desarrollen más potencia, los entrenadores deben establecer actividades de alta velocidad a 30% de la fuerza máxima (43). El desarrollo de la potencia también es reforzado por las fibras musculares de contracción rápida, las cuales son capaces de generar cuatro veces más poder pico en comparación con las fibras de contracción lenta. Relaciones fuerza-velocidad en las acciones musculares excéntricas La relación fuerza-velocidad en una acción muscular excéntrica es opuesta a la de una acción muscular de acortamiento o concéntrica. La acción muscular excéntrica es generada por músculos antagonistas, la gravedad, o alguna otra fuerza externa. Cuando se aplica una carga mayor al valor máximo de fuerza isométrica a una fibra muscular, la fibra comienza a alargarse de forma excéntrica. En las etapas iniciales del alar-

Velocidad máxima de alargamiento

Velocidad

Velocidad máxima de acortamiento

FIGURA 3-28  La relación entre fuerza y velocidad en una acción muscular excéntrica es opuesta a la de una acción muscular con­ céntrica. En la acción muscular excéntrica, la fuerza se incrementa a medida que la velocidad de alargamiento aumenta. La fuerza con­ tinúa incrementándose hasta que la acción excéntrica ya no puede controlar el alargamiento del músculo.

gamiento, cuando la carga es ligeramente mayor al máximo isométrico, la velocidad de alargamiento y los cambios en la longitud de los sarcómeros son pequeños (10). Si la carga es tan alta como 50% mayor del máximo isométrico, el músculo se alarga a una velocidad máxima. En la acción muscular excéntrica, la tensión se incrementa con la velocidad de alargamiento debido a que el músculo se estira al tiempo que se contrae (Fig. 3-28). La curva de fuerza-velocidad excéntrica termina de forma abrupta con cierta velocidad de alargamiento cuando el músculo ya no puede controlar el movimiento de la carga.

FACTORES QUE INFLUENCIAN LA FUERZA Y LA VELOCIDAD GENERADAS POR EL MÚSCULO ESQUELÉTICO Hay muchos factores que influencian qué tanta fuerza, o qué tan rápida es la contracción que puede producir un músculo. Hay varios factores que se oponen a la fuerza de contracción muscular, incluyendo la resistencia pasiva interna del músculo y el tejido, los músculos antagonistas y los tejidos blandos, y la gravedad o el efecto de la carga que está siendo desplazada o controlada. Examinemos algunos de los principales factores que influencian al desarrollo de fuerza y velocidad. Éstos incluyen la sección transversal del músculo, la longi­ tud del músculo, la longitud de la fibra muscular, la precarga del músculo antes de la contracción, la activación neural del músculo, el tipo de fibra y la edad del músculo.

¿Cuáles son algunos de los factores que determinan la producción de fuerza en el músculo? 1. El número de puentes cruzados formados a nivel del sarcómero. 2. La sección transversal de la fibra muscular individual. 3. La sección transversal del músculo en su totalidad. 4. La configuración de las fibras del músculo.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

81

¿Cuáles son algunos de los factores que determinan la producción de velocidad en el músculo? n 1 sarcómero

3 sarcómeros en series

3 sarcómeros en paralelo

Fuerza

f=1

f=1

nf = 3

Rango de movimiento

x=1

nx = 3

x=3

Tiempo de contracción

t=1

t=1

t=1

Velocidad

x /t = 1

x /t = 3

x /t = 1

1. La longitud del músculo. 2. La tasa de acortamiento por sarcómero por fibra.

Longitud de la fibra muscular La magnitud de la fuerza producida por un músculo durante una contracción también está relacionada a la longitud a la cual se mantiene el músculo (10). La longitud del músculo puede aumentar, disminuir, o mantenerse constante durante una contracción dependiendo de las fuerzas externas que se

FIGURA 3-29  Esta tabla muestra el efecto de configurar los sarcó­ meros en serie o en forma paralela. Tienen ventaja en la producción de grandes rangos de movimiento y velocidad cuando están en serie. Tienen ventaja en la producción de fuerza cuando están configurados en forma paralela.

oponen. La longitud muscular está restringida por la anatomía de la región y la unión al hueso. La tensión máxima que puede generarse en una fibra muscular se da cuando un músculo es activado a una longitud ligeramente mayor a la longitud en reposo, en algún punto entre 80 y 120% de la longitud en reposo. Afortunadamente, la longitud de la mayoría de los músculos en el cuerpo está dentro de este rango de producción máxima de fuerza. En la figura 3-30 se muestra la relación longitud-tensión y se demuestra la contribución de los componentes activo y pasivo en el músculo durante una contracción isométrica. Tensión a longitudes acortadas La capacidad de desarrollo de tensión disminuye cuando el músculo es activado tanto a longitudes acortadas como alargadas. La longitud óptima a nivel del sarcómero es cuando existe una superposición máxima de miofilamentos, permitiendo el

ta

l s Ten

to

a tiv ac

P

ón

ió n

Filamento de miosina

y

el

CE

Te ns i

Sección transversal muscular y longitud total del músculo La arquitectura del músculo determina si el músculo puede generar grandes cantidades de fuerza y si puede cambiar significativamente su longitud para desarrollar una mayor velocidad de movimiento. En este último caso, la capacidad de un músculo de acortarse se ve reflejada por los cambios tanto en la longitud como en la velocidad, dependiendo de la situación. En general, la fuerza de un músculo y su potencial para desarrollar fuerza están determinados principalmente por su tamaño. Los músculos pueden producir una fuerza contráctil máxima de entre 25 y 35 N por centímetro cuadrado de sección transversal, de modo que los músculos más grandes producen más fuerza. En el músculo peniforme, las fibras son típicamente más cortas y no están alineadas con la línea de tracción. Hay un mayor número de sarcómeros alineados en paralelo, lo que aumenta la capacidad de producción de fuerza. Con un AFCT más grande, el músculo peniforme es capaz de ejercer más fuerza que una masa similar de fibras paralelas. Las fibras paralelas con una mayor longitud de fibra tienen típicamente un rango de trabajo más grande, produciendo un mayor rango de movimiento y una mayor velocidad de contracción. Con las fibras alineadas en paralelo respecto a la línea de tracción, un mayor número de sarcómeros están unidos extremo con extremo en serie. Esto resulta en una mayor longitud de las fibras y la capacidad de generar velocidades de acortamiento más rápidas. Un músculo con un mayor índice de longitud muscular respecto a la longitud del tendón tiene el potencial para acortarse sobre una mayor distancia. Por consecuencia, los músculos que se unen al hueso con un tendón corto (p. ej., el recto abdominal) pueden moverse a lo largo de una mayor distancia de acortamiento que los músculos con tendones más largos (p. ej., el gastrocnemio) (19). También se dan grandes cantidades de acortamiento debido a que el músculo esquelético puede acortarse hasta aproximadamente 30 a 50% de su longitud en reposo. De forma similar, un músculo con menos penación también puede acortarse a lo largo de una mayor distancia y generar velocidades más altas (p. ej., isquiotibiales, dorsiflexor). Por el contrario, un músculo con una mayor penación (p. ej., el gastrocnemio) puede generar fuerzas más grandes. En la figura 3-29 se ilustran las ventajas de configurar los sarcómeros en paralelo (fibras relativamente más cortas con una mayor AFCT, como en un músculo penado) o en serie (fibras relativamente más grandes, como en un músculo fusiforme).

Tensión isométrica

3. La configuración de las fibras del músculo.

ió ns Te

lC ne ne

ES

Filamento de actina

L0 Longitud FIGURA 3-30  Las fibras musculares no pueden generar tensiones altas en el estado acortado (A) debido a que los filamentos de actina y miosina están superpuestos al máximo. La mayor tensión en una fibra muscular puede generarse a una longitud ligeramente mayor que la longitud en reposo (B). En el músculo elongado (C), las fibras son inca­ paces de generar tensión dado que los puentes cruzados están siendo separados. Sin embargo, la tensión muscular se incrementa dado que los componentes elásticos incrementan su desarrollo de tensión. CEP, componente elástico paralelo; CES, componente elástico en serie.

82

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

mayor número de puentes cruzados. Cuando un músculo se ha acortado a la mitad de su longitud, no es capaz de generar mucha más tensión contráctil. A longitudes cortas, hay menos tensión presente debido a que los filamentos han excedido su capacidad de superponerse, creando una activación incompleta de los puentes cruzados dado que se pueden formar menos de ellos (10) (Fig. 3-30). Por tanto, al final de un movimiento articular o del rango de movimiento de un segmento, el músculo está débil y es incapaz de generar grandes cantidades de fuerza. Tensión a longitudes alargadas Cuando un músculo se alarga y luego se activa, la tensión en la fibra muscular es inicialmente mayor debido a que los puentes cruzados son separados después de que inicialmente se habían unido (49). Esto continúa hasta que la longitud del músculo aumenta ligeramente más allá de la longitud en reposo. Cuando el músculo se alarga aún más y se contrae, la tensión generada en el músculo cae debido al deslizamiento de los puentes cruzados, resultando en la formación de menos puentes cruzados (Fig. 3-30). Contribución de los componentes elásticos El CC no es el único factor que contribuye a la tensión a diferentes longitudes musculares. La tensión generada en un músculo acortado es compartida por el CES, esto es, la mayoría de la tensión se desarrolla en el tendón. La tensión en el músculo es igual a la tensión en el CES cuando el músculo se contrae en una longitud acortada. A medida que las características de desarrollo de tensión de los componentes activos de las fibras musculares disminuyen con el alargamiento, la tensión en el músculo total se incrementa debido a la contribución de los elementos pasivos en el músculo. El CES se estira, y se desarrolla tensión en el tendón y los puentes cruzados a medida que rotan hacia atrás (24). También se desarrolla una tensión significativa en el CEP a medida que el tejido conjuntivo en el músculo ofrece resistencia al estiramiento. A medida que el músculo se alarga, se genera tensión pasiva en estas estructuras, de modo que la tensión total es una combinación de los componentes contráctil y pasivo (Fig. 3-30). A longitudes musculares extremas, la tensión en el músculo es casi exclusivamente elástica o pasiva. Longitud óptima para la tensión La longitud óptima de un músculo para generar tensión muscular es ligeramente mayor a su longitud en reposo dado que los CC están produciendo tensión de forma óptima y los componentes pasivos están almacenando energía elástica y añadiendo al total de tensión en la unidad (18). Esta relación apoya el hecho de colocar al músculo en estiramiento antes de utilizarlo para una acción articular. Uno de los principales propósitos de la fase de preparación es colocar al músculo en estiramiento para facilitar el rendimiento del músculo en el movimiento. Activación neural del músculo La cantidad de fuerza generada en el músculo está determinada por el número de puentes cruzados formados a nivel del sarcómero. La naturaleza de la estimulación de las unidades motoras y los tipos de unidades motoras reclutadas afectan a la fuerza de salida. La fuerza de salida se incrementa a mayores niveles a medida que el reclutamiento de unidades moto-

¿De qué forma contribuye la tensión en los componentes activo y pasivo a la generación de fuerza en el músculo? 1. A menos de 50% de la longitud en reposo, el músculo no puede desarrollar fuerza contráctil. 2. A una longitud en reposo normal, la tensión activa generada en el músculo es lo que más contribuye a la fuerza muscular. También contribuye algo de tensión elástica pasiva ligera. 3. Más allá de la longitud en reposo, la tensión pasiva compensa algo de la disminución en la fuerza muscular activa. 4. Con el estiramiento adicional del músculo, la tensión pasiva es responsable de la mayor cantidad de generación de fuerza.

ras se expande de fibras de contracción lenta tipo I a fibras de contracción rápida tipo IIa y luego tipo IIb. El reclutamiento de unidades motoras adicionales o reclutamiento de fibras de contracción rápida incrementa la fuerza de salida. Tipo de fibra A una determinada velocidad de movimiento, la fuerza generada por los músculos depende del tipo de fibra. Una fibra de contracción rápida genera más fuerza que una fibra de contracción lenta cuando el músculo se está alargando o acortando. Las fibras de contracción rápida tipo IIb producen la mayor cantidad de fuerza máxima de todos los tipos de fibras. A un nivel determinado de fuerza absoluta, la velocidad también es mayor en los músculos con un mayor porcentaje de fibras de contracción rápida. Las fibras de contracción rápida generan velocidades más altas debido a una liberación más rápida de Ca2+ y mayor actividad de la ATPasa. Las fibras de contracción lenta, que son reclutadas primero, son el tipo predominantemente activo de fibra en las situaciones de carga baja, y su velocidad máxima de acortamiento es más lenta que la de las fibras de contracción rápida. Precarga del músculo antes de la contracción Si la acción concéntrica, o de acortamiento, está precedida por un preestiramiento mediante acción muscular excéntrica, la acción concéntrica resultante es capaz de generar una mayor fuerza. Denominado ciclo de estiramiento-contracción o esti­‑ ramiento-acortamiento, el estiramiento del músculo incrementa su tensión a través del almacenamiento de energía elástica potencial en el CES del músculo (32) (Fig. 3-31). Cuando un músculo se estira, se da un pequeño cambio en la longitud del músculo y el tendón (33) y la acumulación máxima de energía almacenada. Por tanto, cuando sigue una acción muscular concéntrica, se añade un efecto de retroceso a la fuerza de salida a través del complejo músculo-tendón (24). Una acción muscular concéntrica que comienza al final de un preestiramiento también está aumentada por la energía elástica almacenada en el tejido conjuntivo alrededor de las fibras musculares. Esto contribuye a una alta fuerza de salida en la porción inicial de la acción muscular concéntrica a medida que estos tejidos regresan a su longitud normal. Si la contracción del músculo ocurre dentro de un tiempo razonable después del estiramiento (hasta 0.9 segundos), la





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

Estiramiento

Acortamiento

FIGURA 3-31  Si un estiramiento del músculo (A-B) precede a una acción muscular concéntrica (B-C), la fuerza de salida resultante es mayor. El incremento en la fuerza de salida es atribuible a contribu­ ciones de energía elástica almacenada en el músculo, tendón y tejido conjuntivo y a través de cierta facilitación neural.

energía almacenada se recupera y se utiliza. Si el estiramiento se mantiene durante demasiado tiempo antes de que ocurra el acortamiento del músculo, la energía elástica almacenada se pierde a través de su conversión a calor (31). Contribuciones neurales El estiramiento que precede a la acción muscular concéntrica también inicia una estimulación del grupo muscular a través de potenciación refleja. Esta activación representa sólo aproximadamente 30% del incremento de la acción muscular concéntrica (31). El incremento restante se atribuye a energía almacenada. El proceso real de activación propioceptiva a través del asa refleja se presenta en el siguiente capítulo. Uso del preestiramiento La mejor técnica para incrementar significativamente el desempeño de una acción muscular concéntrica a través del retorno de energía elástica y aumento de la activación del músculo, es un preestiramiento de rango corto o baja amplitud durante un periodo corto (4, 31). Para obtener el mayor retorno de energía absorbida en la acción negativa o excéntrica, el atleta debe realizar el estiramiento rápido pero no demasiado lejos. Además, el atleta no debe pausar al final del estiramiento, sino moverse inmediatamente hacia la acción muscular concéntrica. En el salto, por ejemplo, un “contra-salto” rápido desde la posición anatómica, con una acción de bajar-detenerse-impulsarse, bajando sólo entre 8 y 12 pulgadas, es mucho más efectivo que un salto desde una posición en cuclillas o un salto desde una altura que fuerza a las extremidades a flexionarse más (4). En la figura 3-32 se presenta la influencia de este tipo de técnica de salto sobre el músculo gastrocnemio. Las fibras de contracción lenta y contracción rápida manejan el preestiramiento de forma diferente. Los músculos con

83

fibras predominantemente de contracción rápida se benefician de un preestiramiento a muy alta velocidad con una distancia corta, dado que pueden almacenar más energía elástica (31). Las fibras de contracción rápida pueden manejar un estiramiento rápido debido a que la formación de puentes cruzados en la miosina ocurre de forma rápida. En las fibras de contracción lenta, la formación de puentes cruzados es más lenta (17). En una fibra de contracción lenta, el preestiramiento de baja amplitud no es ventajoso, dado que la energía no puede almacenarse lo suficientemente rápido y la formación de puentes cruzados es más lenta (17, 31). Por tanto, las fibras de contracción lenta se benefician de un preestiramiento que sea más lento y que implique un mayor rango de movimiento. A algunos atletas con fibras de contracción lenta predominantes se les debe alentar a utilizar preestiramientos más prolongados del músculo para obtener los beneficios del estiramiento. Sin embargo, para la mayoría de los atletas, el preestiramiento corto con un rango de movimiento pequeño es el método preferido. Ejercicios pliométricos El uso de un preestiramiento rápido es parte de un protocolo de acondicionamiento conocido como ejercicios pliométricos. En este protocolo, el músculo se somete a un estiramiento rápido, y se inicia acción muscular concéntrica al final del estiramiento. Los saltos sobre una sola pierna, los saltos de profundidad y el saltar escalones son todas actividades pliométricas para la extremidad inferior. También se utilizan bandas elásticas para producir un estiramiento rápido en los músculos de las extremidades superiores. Los ejercicios pliométricos se cubren en mayor detalle en el capítulo 4. Envejecimiento del músculo Sarcopenia es el término para definir la pérdida de masa muscu­lar y el declive de la calidad del músculo que se presenta con el envejecimiento. La sarcopenia resulta en una pérdida de fuerza muscular que impacta la densidad del hueso, la función, la intolerancia a la glucosa, y varios otros factores que conducen a la discapacidad en los adultos mayores. En el envejecimiento del músculo ocurren cambios tanto anatómicos como bioquímicos que conducen a la sarcopenia. Anatómicamente, hay varios cambios, incluyendo una disminución de la masa muscular y de la sección transversal, aumento de la grasa y el tejido conjuntivo, disminución en el tamaño de las fibras de tipo II, disminución en el número de fibras tanto tipo I como II, cambios a nivel del sarcómero, y disminución en el número de unidades motoras (28). Bioquímicamente, hay reducción en la síntesis de proteínas, cierto impacto sobre la actividad enzimática y cambios en la expresión de proteínas en el músculo. La fuerza muscular disminuye con el envejecimiento a una tasa de aproximadamente 12 a 15% por década después de los 50 años de edad (28). La tasa de pérdida de fuerza aumenta con la edad, y está relacionada a muchos factores, algunos de los cuales son anatómicos, bioquímicos, nutricionales y ambientales. El entrenamiento progresivo de resistencia es la mejor intervención para enlentecer o revertir los efectos del envejecimiento sobre el músculo. Otros factores que influencian el desarrollo de fuerza y velocidad Existen varios otros factores que influencian el desarrollo de fuerza y velocidad en el músculo esquelético. La fatiga muscu­

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Estiramiento mediante actividad muscular excéntrica

Acción muscular concéntrica

Caída (1.1 m)

Facilitación por estiramiento

100

0

100

200

Tiempo (ms) FIGURA 3-32  Facilitación neural en el gastrocnemio. En los saltadores entrenados, se utiliza el preestira­ miento para facilitar la actividad neural en los músculos de la extremidad inferior. La facilitación neural, ligada con el efecto de retroceso de los componentes elásticos, contribuye al salto si se realiza en el momento y con la amplitud correctos. (Adaptada con autorización de Sale, D. G. [1986]. Neural adaptation in strength and power training. En N. L. Jones, et al. (Eds.). Human Muscle Power. Champaign, IL: Human Kinetics, 289-308).

lar puede influenciar el desarrollo de fuerza a medida que el músculo se vuelve progresivamente más débil, la velocidad de acortamiento se reduce, y la tasa de relajación se enlentece. Las diferencias de género y los factores psicológicos también pueden influenciar el desarrollo de fuerza y velocidad.

Fortaleciendo al músculo La fuerza se define como la máxima cantidad de fuerza producida por un músculo o grupo muscular en el sitio de unión con el esqueleto (38). Mecánicamente, la fuerza es





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

igual al torque isométrico máximo a un ángulo específico. Sin embargo, la fuerza se mide por lo regular moviendo la carga externa más pesada posible a través de una repetición de un rango específico de movimiento. El movimiento de la carga no se realiza a una velocidad constante debido a que los movimientos articulares por lo general se llevan a cabo a velocidades que varían de manera considerable a través del rango de movimiento. Hay muchas variables que influencian la medición de la fuerza. Algunas de éstas incluyen la acción muscular (excéntrica, concéntrica e isométrica) y la velocidad del movimiento de la extremidad (30). Además, las características de longitud-tensión, fuerza-ángulo y fuerza-tiempo influencian las mediciones de fuerza ya que ésta varía a través del rango de movimiento. Las mediciones de fuerza están limitadas por la posición articular más débil. El entrenar un músculo para aumentar su fuerza se enfoca en el desarrollo de una mayor área de corte transversal en el músculo y en desarrollar más tensión por unidad de área de corte transversal (59). Esto aplica para todas las personas, tanto jóvenes como mayores. El aumento en el área de corte transversal, o hipertrofia, asociado con el entrenamiento con pesas, es causado por un incremento en el tamaño de las fibras musculares y más capilares en el músculo, lo que crea una mayor área neta de fibras en el músculo (32, 40). El aumento de tamaño es atribuido al incremento de tamaño de las miofibrillas o separación de las miofibrillas, como se muestra en la figura 3-33. Algunos investigadores especulan que las fibras musculares pueden dividirse (Fig. 3-33), pero esto no ha sido demostrado experimentalmente en humanos (40). El incremento en la tensión por unidad de corte transversal refleja la influencia neural sobre el desarrollo de fuerza (47). En las etapas iniciales del desarrollo de fuerza, la adaptación del sistema nervioso es responsable de una porción significativa de las ganancias de fuerza a través de la mejoría en el reclutamiento de unidades motoras, las tasas de disparo, A Preentrenamiento Aumento del tamaño de la miofibrilla

Posentrenamiento

Separación de la miofibrilla

B

Entrenamiento

FIGURA 3-33  (A) Durante el entrenamiento de fuerza, las fibras musculares incrementan su sección transversal a medida que las mio­ fibrillas se vuelven más grandes y se separan. (B) Se ha postulado que las fibras pueden de hecho dividirse, pero esto aún no ha sido demos­ trado en humanos. (Adaptada con autorización de MacDougall, J. D. [1992]. Hypertrophy or hyperplasia. En P. Komi (ed.). Strength and Power in Sport. Boston, MA: Blackwell Scientific, 230-238).

85

y la sincronización (37). A esto sigue la hipertrofia a medida que la calidad de las fibras mejora. En la figura 3-34 se ilustra la progresión de la fuerza.

¿Cuáles son los componentes de un programa de entrenamiento de resistencia? 1. El tipo de acciones musculares que se utilizarán (concéntricas, excéntricas e isométricas). 2. La selección de ejercicios (ejercicios de una sola articulación o de múltiples articulaciones). 3. El orden de los ejercicios y el esquema de trabajo (cuerpo entero versus parte superior/inferior del cuerpo versus sesiones de trabajo divididas). 4. La carga (la cantidad de peso que será levantado, % del máximo en una repetición). 5. El volumen de entrenamiento (número de sets y repeticiones en una sesión). 6. Los intervalos de reposo (30 a 40 s a 2 a 3 min). 7. La velocidad de repetición (levantamiento lento versus rápido). 8. La frecuencia (1 a 6 d/sem). Fuente: Kraemer, W. J., Ratamess, N. A. (2004). Fundamentals of resistance training: progression and exercise prescription. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36:674-688.

PRINCIPIOS DEL ENTRENAMIENTO DE RESISTENCIA Especificidad del entrenamiento La especificidad del entrenamiento, con relación a músculos específicos, es importante en el entrenamiento de resistencia. Sólo los músculos utilizados en un patrón específico de movimiento ganan fuerza. Este principio, la adaptación específica a las demandas impuestas, debe dirigir la elección de levantamientos hacia patrones de movimiento relacionados al deporte o actividad en el que el patrón puede ser utilizado (59). Esta especificidad del entrenamiento tiene una base neurológica, de forma muy parecida al aprender una nueva habilidad motora, uno es usualmente torpe hasta que se establece el patrón neurológico. En la figura 3-35 se muestran dos habilidades deportivas, los impulsos de un liniero de futbol americano y el tablereo de un basquetbolista. Las decisiones que conciernen a las acciones musculares, la velocidad del movimiento, el rango de movimiento, los grupos musculares y la intensidad y volumen son todas importantes en términos de especificidad del entrenamiento (Tabla 3-1) (37). En las etapas iniciales del entrenamiento de fuerza hay un proceso de aprendizaje. Este proceso continúa hacia las etapas más tardías del entrenamiento, pero tiene su mayor influencia al comienzo del programa. En las etapas iniciales de un programa, el levantador novato muestra ganancias en cuanto a la fuerza como consecuencia de aprender a levantar, en lugar de obtener un incremento notable en las determinantes físicas de fuerza, como el incremento en el tamaño de las fibras (15, 59). Ésta es la base para utilizar una resistencia submáxima y un número alto de repeticiones al comienzo de un programa de entrenamiento de fuerza, de modo que primero se puede aprender a realizar el levantamiento de forma segura.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Progreso

Fuerza

La mayoría de los estudios de entrenamiento

Atletas de fuerza más serios Neural

Hipertrofia

Duración de entrenamiento 8 semanas

30 semanas

FIGURA 3-34  En las fases iniciales de un programa de entrenamiento de fuerza, la mayoría de la ganan­ cia de fuerza se debe a adaptación neural, lo que es seguido de hipertrofia de las fibras musculares. Ambos cambios contribuyen al incremento general en la fuerza.

Además de la especificidad del patrón de movimiento articu­ lar, la especificidad del entrenamiento del músculo también se relaciona con la velocidad del entrenamiento. Si el músculo se entrena a velocidades bajas, mejorará su fuerza a velocidades bajas, aunque entrenar a una mayor velocidad de levantamiento puede promover mayores ganancias en cuanto a fuerza (53). Es importante que si el poder es el objetivo principal de un atleta, la rutina de entrenamiento de fuerza debe contener movimientos que se enfocan en los componentes de fuerza y velocidad para maximizar y emular el poder. Luego de que se ha establecido una base de fuerza, el poder se obtiene con cargas de alta intensidad y un bajo número de repeticiones (48). Intensidad La intensidad de la rutina de entrenamiento es otro factor importante para monitorear el desarrollo de fuerza. Las ga­ nancias en cuanto a fuerza están directamente relaciona­das a la tensión producida en el músculo. Un músculo debe ser sobrecargado a un umbral particular antes de que responda y se adapte al entrenamiento (60). La cantidad de tensión en el músculo, y no el número de repeticiones, es el estímulo para el desarrollo de fuerza. La cantidad de sobrecarga usualmente está determinada como el porcentaje de la cantidad máxima de tensión que puede desarrollar un músculo o un grupo de músculos. Los atletas intentan trabajar al porcentaje más alto de su capacidad máxima de levantamiento para incrementar la magni-

tud de sus ganancias de fuerza. Si el atleta entrena regularmente utilizando un alto número de repeticiones con bajas cantidades de tensión por repetición, las ganancias de fuerza serán mínimas debido a que el músculo no ha sido sobrecargado más allá de su umbral. Las mayores ganancias de fuerza se logran cuando el músculo se trabaja cerca de su tensión máxima antes de alcanzar un estado de fatiga (dos a seis repeticiones). El músculo se adapta a las mayores demandas colocadas sobre él, y un incremento sistemático a través de una sobrecarga progresiva puede conducir a mejorías en cuanto a la fuerza, poder y la resistencia de la musculatura local (36). Se puede sobrecargar al músculo aumentando la carga, ampliando las repeticiones, alterando la velocidad de repetición, reduciendo el periodo de reposo entre ejercicios, e incrementando el volumen (37). Reposo La calidad y el éxito de una rutina para desarrollar fuerza también están directamente relacionados al reposo que se les proporciona a los músculos entre los sets, entre los días de entrenamiento, y antes de una competencia. El reposo del músculo esquelético que ha sido estresado a través del entrenamiento de resistencia es importante para la recuperación y reconstrucción de la fibra muscular. A medida que el múscu­‑ lo esquelético se fatiga, la capacidad de desarrollar tensión se deteriora, y el músculo no está operando a su sobre­‑ carga óptima.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

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FIGURA 3-35  Los ejercicios de levantamiento de pesas deben seleccionarse de modo que reproduzcan algunos de los movimientos utilizados en el deporte. Para el liniero de futbol americano (A a C), el levantamiento de peso muerto incluye acciones articulares similares. De igual forma, para los jugadores de baloncesto que utilizan una acción de salto, la sentadilla y la elevación de talones son ejercicios útiles (D a F).

Volumen El volumen de trabajo que realiza un músculo puede ser el factor importante en términos del reposo del músculo. El volumen de trabajo en un músculo es la suma del número de repeticiones multiplicadas por la carga o peso levantado (59). El volumen puede ser registrado por semana, mes o año, y debe incluir todos los levantamientos importantes y el número de levantamientos. En una semana, el volumen de levantamiento para dos levantadores de pesas puede ser el mismo, aun cuando sus esquemas de entrenamiento no sean los mismos. Por ejemplo, uno de ellos levanta tres sets de 10 repeticiones de 100 lb, para

un volumen de 3 000 lb, y otro levanta tres sets de dos repeticiones de 500 lb, también para un volumen de 3 000 libras. Ha habido una discusión considerable acerca del número de sets óptimos para el desarrollo de fuerza. Hay evidencia que sugiere que se pueden obtener ganancias similares de fuerza con un solo set en lugar de múltiples sets (7). Por otro lado, también hay mucha evidencia que apoya ganancias de fuerza considerablemente mayores con tres sets en comparación de un solo set (53). Al comienzo de un programa de entrenamiento con pesas, el volumen es usualmente alto, con más sesiones por semana,

88

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Ejemplo de ciclo de entrenamiento con pesas

TA B L A 3- 1 Fase

Preparación Hipertrofia

Fuerza básica de transición

Poder/fuerza de competencia

Transición (descanso activo) pico/mantenimiento

Sets

3-10

3-5

3-5

1-3

Repeticiones

8-12

4-6

2-3

1-3

Días/semana

1-3

1-3

1-2

1

1-3

1-3

1-2

1

Intensidad/ciclo

2:1-3:1

2:1-4:1

2:1-3:1

—

Intensidad

Baja

Alta

Alta

Muy alta a baja

Volumen

Alto

Moderado a alto

Bajo

Muy bajo

Veces/día a

a Índice de semanas de entrenamiento intenso a semanas de entrenamiento ligero. Fuente: NSCA 1986, 8(6), 17-24.

más levantamientos por sesión, más sets por ejercicio, y más repeticiones por set en comparación con etapas posteriores del programa (15). A medida que uno progresa a través del programa de ejercicio, el volumen disminuye. Esto se lleva a cabo levantando menos veces por semana, realizando menos sets por ejercicio, incrementando la intensidad de los levantamientos, y realizando menos repeticiones. La recomendación para repeticiones anuales es de 20 000 levantamientos, que pueden ser divididos en volúmenes mensuales y semanales a medida que el peso se incrementa o se reduce (15). En un mes o en una semana, el volumen de levantamiento varía para ofrecer días y semanas con mayor o menor volumen. Un levantador que realiza ejercicios de alta resistencia con un bajo número de repeticiones debe permitirse entre 5 y 10 minutos de descanso entre sets para que se recuperen los sistemas de energía (59). Si el descanso es menor a 3 minutos, se utiliza un sistema de energía diferente, resultando en la acumulación de ácido láctico en el músculo. Los fisicoculturistas utilizan el entrenamiento de alta intensidad y poco descanso para aumentar el tamaño del músculo a expensas de perder cierta ganancia de fuerza lograda con un mayor periodo de reposo. Si no es posible un mayor periodo de reposo, se piensa que un circuito de entrenamiento alto en repeticiones y bajo en resistencia entre los levantamientos de alta resistencia puede reducir la acumulación de ácido láctico en el músculo. Los fisicoculturistas también se ejercitan a cargas menores que las de los levantadores de poder y los levantadores de pesas (6 a 12 RM). Ésta es la principal razón de las diferencias de fuerza entre el levantador de pesas (mayor fuerza) y el fisicoculturista (menos fuerza). El desarrollo de fuerza para el mejoramiento del desempeño usualmente sigue un plan detallado que ha sido descrito en la literatura para numerosos deportes y actividades. El cuadro a largo plazo por lo regular involucra alguna forma de periodización durante la cual las cargas se incrementan y el volumen de los levantamientos disminuye durante un periodo de meses. La variación mediante la periodización es importante para la progresión a largo plazo, a fin de superar mesetas o disminuciones en la fuerza causadas por adaptaciones físicas más lentas a las cargas. A medida que el atleta se aproxima a la temporada de competencia, el volumen de levantamiento debe reducirse en tanto como 60%, lo cual de hecho incre-

mentará la fuerza de los músculos. Si un atleta deja de levantar en preparación para una competencia, se puede mantener la fuerza durante al menos cinco días, y puede ser incluso mayor después de unos cuantos días de reposo (59). Entrenamiento de fuerza para el no atleta Los principios del entrenamiento de fuerza o resistencia han sido discutidos utilizando al atleta como ejemplo. Es importante saber que estos principios son aplicables a situaciones de rehabilitación, a los adultos mayores, niños y a los individuos no acondicionados. Hoy en día se recomienda el entrenamiento de fuerza como parte del desarrollo total de condición física de una persona. El American College of Sports Medicine recomienda al menos un set de entrenamiento de resistencia dos veces por semana e incluyendo ocho a 12 ejercicios para adultos (1). La persona no entrenada responde de forma favorable a la mayoría de los protocolos, demostrando altas tasas de mejoría en comparación con las personas entrenadas (37). El entrenamiento de fuerza es una forma efectiva de ejercicio para los adultos mayores. Con el envejecimiento se presenta una marcada disminución de la fuerza, que se piensa está relacionada a niveles reducidos de actividad (27). El entrenamiento de fuerza que se mantiene hasta etapas más tardías de la vida puede contrarrestar la atrofia del tejido óseo y moderar la progresión de alteraciones articulares degenerativas. El entrenamiento excéntrico también ha demostrado ser efectivo para desarrollar fuerza en los adultos mayores (39). Los grupos muscu­lares identificados para una atención especial incluyen los flexores del cuello, los músculos de la cintura escapular, los abdominales, glúteos y los extensores de la rodilla. Sólo la magnitud de la resistencia debe variar en el entrenamiento con pesas para los atletas, adultos mayores, individuos jóvenes y otros. Mientras que un atleta entrenado puede realizar una elevación lateral de hombro con una pesa de 50 lb en una mano, una persona mayor puede simplemente elevar el brazo hacia un costado utilizando el peso del brazo como resistencia. El levantamiento de peso de alta resistencia debe ser implementado con precaución, en especial con los individuos jóvenes y los adultos mayores. La carga excesiva del sistema esquelético a través de levantamientos de alta intensidad puede fracturar al hueso en los adultos mayores, en especial al individuo con osteoporosis.





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Las placas epifisarias en los jóvenes también son susceptibles a lesionarse con cargas altas o una técnica inadecuada de levantamiento; por tanto, no se recomiendan los programas de alta intensidad para niños. Sin embargo, si se cuida la seguridad, los niños y adolescentes pueden lograr ganancias en cuanto a fuerza inducidas por el entrenamiento (11). La participación regular en un programa de entrenamiento de resistencia progresivo para niños y adolescentes tiene muchos beneficios potenciales, incluyendo aumento de la fortaleza del hueso, control de peso, reducción de lesiones, mejoría del desempeño deportivo e incrementos en la resistencia muscular (11).

MODALIDADES DE ENTRENAMIENTO Ejercicio isométrico Existen varias formas de cargar al músculo, todas las cuales tienen ventajas y desventajas en términos de desarrollo de fuerza. El entrenamiento isométrico carga al músculo en una posición articular, de modo que el torque del músculo es igual al torque de resistencia y no se produce movimiento (2). Los individuos han demostrado ganancias moderadas de fuerza utilizando ejercicios isométricos, y los levantadores de poder pueden utilizar entrenamiento isométrico de alta resistencia para aumentar el tamaño de los músculos. El ejercicio isométrico también se utiliza en rehabilitación y con individuos no acondicionados debido a que es más fá­‑ cil de realizar que el ejercicio concéntrico. El principal problema asociado con el ejercicio isométrico es que tiene una extrapolación mínima al mundo real ya que la mayoría de las actividades en el mundo real involucran acciones musculares excéntricas y concéntricas. Más aún, el ejercicio isométrico sólo mejora la fuerza del grupo muscular en el ángulo articular en el que el músculo está siendo estresado, lo que limita el desarrollo de fuerza a través del rango de movimiento. Ejercicio isotónico La modalidad más popular de entrenamiento de fuerza es el ejercicio isotónico. Un ejercicio se considera isotónico cuando el segmento mueve un peso específico a través de un rango de movimiento. Aunque el peso de la mancuerna o segmento corporal es constante, la verdadera carga impuesta sobre el músculo varía a través del rango de movimiento. En un levantamiento isotónico, primero se vence la carga o resistencia inicial y luego se desplaza a través del movimiento (2). La resistencia no puede ser más pesada que la cantidad de torque muscular desarrollado por la posición articular más débil, debido a que la carga máxima levantada sólo es tan grande como esta posición. Ejemplos de modalidades isotónicas son el uso de pesas libres y máquinas para varias articulaciones, como los gimnasios todo en uno, en los que se puede ajustar la resistencia externa (Fig. 3-36). El uso de pesas versus máquinas ha generado una discusión considerable. Las pesas libres incluyen mancuernas, barras, chalecos con peso, balones medicinales y otras cargas añadidas que le permiten al levantador generar movimientos normales con el peso añadido. Quienes aconsejan el uso de pesas libres promueven la estabilización y el control como los principales beneficios en el uso de ellas. Las máquinas aplican resistencia en forma guiada o restringida, y se considera que requieren un menor control en general. Ambas técnicas de

A

B FIGURA 3-36  Dos formas de ejercicios isotónicos para la extremi­ dad superior. (A) El uso de pesas libres (press de banca). (B) El uso de una máquina.

entrenamiento pueden generar fuerza, poder, hipertrofia o resistencia, de modo que la elección debe recaer en el individuo. Las pesas libres pueden ser preferibles para aumentar la especificidad del entrenamiento, pero es obligatoria una técnica adecuada. Se puede producir un movimiento isotónico con acción muscular excéntrica o concéntrica. Por ejemplo, los ejercicios de sentadilla involucran bajar peso de manera excéntrica y elevar el mismo peso de forma concéntrica. Aun cuando el peso en un levantamiento isotónico es constante, el torque desarrollado por los músculos no lo es. Esto es debido a los cambios en la longitud-tensión o fuerza-ángulo o a la velocidad del levantamiento. Para iniciar la flexión del codo mientras se sostiene una pesa de 2.5 kg, una persona genera máxima tensión en los flexores al comienzo del levantamiento para comenzar a mover el peso. Recuerde que ésta es también una de las

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

posiciones articulares más débiles debido al ángulo de unión con el músculo. El moverse a través de la parte media del movimiento requiere una tensión muscular reducida debido a que el peso ya se está moviendo y la palanca musculoesquelética es más eficiente. El torque de resistencia también tiene su pico en esta etapa del movimiento. El levantamiento isotónico puede no sobrecargar adecuadamente al músculo en el rango medio del movimiento, donde es típicamente más fuerte. Esto se magnifica especialmente si el levantamiento se realiza muy rápido. Si la persona realiza levantamientos isotónicos con una velocidad constante (sin aceleración) de modo que se ejercita el rango medio del movimiento, el torque creado por el músculo igualará a la carga ofrecida por la resistencia. La evaluación de la fuerza utilizando levantamientos isotónicos es en ocasiones difícil debido a que no es fácil aislar acciones específicas. La mayoría de los ejercicios isotónicos involucra acción o estabilización de segmentos adyacentes. Ejercicio isocinético Una tercera modalidad de entrenamiento es el ejercicio isocinético, un ejercicio realizado a una velocidad controlada con una resistencia variable. Este ejercicio debe ser realizado en un dinamómetro isocinético, permitiendo el aislamiento de una extremidad, la estabilización de segmentos adyacentes, y el ajuste de la velocidad del movimiento, que típicamente va de 0 a 600°/segundo (Fig. 3-37). Cuando un individuo aplica una fuerza muscular contra la barra de velocidad controlada del dispositivo isocinético, se intenta empujar la barra a la velocidad predeterminada. A medida que el individuo intenta generar tensión máxima a la velocidad de contracción específica, la tensión varía debido a cambios en la palanca y la unión muscular a través del rango de movimiento. Se han utilizado pruebas isocinéticas

FIGURA 3-37  Un ejercicio isocinético de extensión de la rodilla. La máquina es el dinamómetro isocinético Biodex.

para cuantificar la fuerza en el laboratorio y en el contexto de la rehabilitación. Existe una gran cantidad de literatura que presenta una amplia gama de normas para las pruebas isocinéticas de diferentes articulaciones, posiciones articulares, velocidades y poblaciones. La velocidad de los dispositivos influencia significativamente los resultados. Por tanto, las pruebas deben realizarse a una variedad de velocidades o a una velocidad cercana a la que se utilizará en la actividad. Esto es a menudo la principal limitación de los dinamómetros isocinéticos. Por ejemplo, se puede evaluar la fuerza isocinética de los rotadores internos del hombro en un lanzador de beisbol a 300°/segundo en un dinamómetro isocinético, pero la velocidad real del movimiento en el lanzamiento ha demostrado tener un promedio de 6 000°/segundo (8). Las pruebas isocinéticas permiten una medición cuantitativa del poder que previamente había sido difícil de medir en el campo. Utilizar pruebas y entrenamiento isocinético tiene algunas desventajas. El movimiento a una velocidad constante no es el tipo de movimiento que típicamente se realiza en las actividades de la vida diaria o en el deporte, y el costo de la mayoría de los sistemas isocinéticos y la falta de uso generalizado hacen que el entrenamiento o las pruebas isocinéticas sean prohibitivos para muchos. Ejercicios cinéticos de cadena abierta y cerrada Aunque la mayoría de los terapeutas aún utiliza pruebas isocinéticas para valoración, muchos han descontinuado su uso para el entrenamiento, y han adoptado el entrenamiento de cadena cerrada, en el que los individuos utilizan el peso corporal y acciones musculares excéntricas y concéntricas. Un ejercicio de cadena cerrada es un ejercicio isotónico en el que el final de la cadena está fijo, como en el caso de una mano o un pie sobre el piso. Un ejemplo de ejercicio de cadena cerrada para el cuádriceps es un simple movimiento de sentadilla con los pies sobre el suelo (Fig. 3-38). Se piensa que esta forma de ejercicio es más efectiva que un ejercicio de cadena abierta, como una extensión de rodilla en un dinamómetro isocinético o en una máquina para extensión de rodilla, dado que utiliza el peso corporal, mantiene las relaciones musculares, y es más extrapolable a la función humana normal. El uso de ejercicio cinético de cadena cerrada para la articulación de la rodilla ha mostrado promover una activación más balancea­‑ da del cuádriceps en comparación con un ejercicio de cadena abierta (51). Con la promoción de una rehabilitación acelerada después de una cirugía de ligamento cruzado anterior, la tendencia en la terapia física es hacia el uso de ejercicios cinéticos de cadena cerrada. Sin embargo, las investigaciones no han encontrado diferencia en la deformación producida en el ligamento cruzado anterior con el ejercicio de cadena abierta versus cerrada, aun cuando se observa más traslación tibial anterior en el ejercicio de cadena abierta (12). Entrenamiento funcional La última modalidad de entrenamiento es el entrenamiento funcional, un protocolo de entrenamiento especializado para propósitos específicos. Con la meta de incrementar la especificidad del entrenamiento, el entrenamiento funcional utiliza equipo diferente para individualizar el entrenamiento para cada propósito funcional. Este tipo de entrenamiento típicamente





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

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y aplicar resistencia a través de un sistema de cables durante un patrón de movimiento diagonal. Un tipo específico de entrenamiento funcional, el entrenamiento de fuerza multivector, es un entrenamiento de resistencia en el cual el individuo debe coordinar la acción muscular que se presenta en tres direcciones o planos de movimiento al mismo tiempo. Cualquiera que sea la forma de ejercicio seleccionado, el entrenamiento debe estimular las características de contracción de la actividad. El aumento de fuerza por sí solo no necesariamente se traduce en un mejor desempeño funcional (55). Luego de mejorar la fuerza, también se presentan rigidez muscular y cambios físicos, así como cambios en la actividad neural, que requieren mayor coordinación. Por tanto, no siempre ocurre una mejoría en la función derivada de aumentos en la fuerza.

Lesión al músculo esquelético

A

CAUSA Y SITIO DE LESIÓN MUSCULAR

B FIGURA 3-38  (A) Un ejercicio de cadena abierta para los mismos músculos (extensión de la pierna). (B) Un ejercicio de cadena cerrada para el músculo cuádriceps femoral (sentadilla).

incorpora balance y coordinación en cada ejercicio de modo que la estabilidad sea inherente en el movimiento. El uso de balones medicinales, balones de estabilidad, Bosu©, bandas de hule y sistemas de poleas son ejemplos de varias herramientas utilizadas en el entrenamiento funcional. Ejemplos de ejercicios de entrenamiento funcional incluyen lanzar un balón medicinal, realizar una presión de hombro mientras se está sentado sobre un balón de estabilidad, aplicar una resistencia variable a un ejercicio mediante bandas elásticas, pararse sobre una tabla de balance o Bosu© mientras se realiza un ejercicio,

Las lesiones del músculo esquelético pueden ocurrir ya sea durante un episodio de ejercicio intenso, al ejercitar un músculo durante un periodo prolongado, o en un ejercicio excéntrico. La lesión en sí es por lo regular una microlesión con pequeñas lesiones en la fibra muscular. El resultado de una distensión muscular o microdesgarro en el músculo se manifiesta con dolor, inflamación, posible deformidad anatómica, y disfunción atlética. Los músculos con mayor riesgo de distensión son los músculos biarticulares, los músculos que limitan el rango de movimiento, y los músculos que se utilizan en forma excéntrica (16). Los músculos biarticulares están en riesgo debido a que pueden ser estirados en dos articulaciones (Fig. 3-39). La extensión de la articulación de la cadera con flexión de la articulación de la rodilla coloca al recto femoral bajo un estiramiento extremo, y lo vuelve muy vulnerable a la lesión. Los ejercicios excéntricos han sido identificados como principales contribuyentes a la distensión muscular (50). Lue­‑ go de una sesión prolongada de ejercicio isométrico o concéntrico, los músculos están fatigados, pero por lo regular es un estado temporal. Luego de una sesión no acostumbrada de ejercicio excéntrico, los músculos permanecen débiles por más tiempo, y también están rígidos y adoloridos (45). El proceso de daño muscular generado por el ejercicio excéntrico comienza con un daño inicial a nivel del sarcómero, seguido de adaptación secundaria para proteger al músculo de un mayor daño (45). También se ha documentado que el reposo puede jugar un papel muy importante al determinar la disminución de fuerza luego de acciones musculares excéntricas. Los ciclos cortos de trabajo-reposo (10 segundos vs. 5 minutos) han demostrado resultar en una mayor disminución de la fuerza dos días después del ejercicio (9). Aunque se sabe que las fuerzas grandes en los músculos que trabajan excéntricamente pueden causar daño tisular, algunos piensan que este tipo de contracción excéntrica puede de hecho promover adaptaciones en el músculo y el tendón, resultando en un aumento en el tamaño y la fuerza (39). Los músculos utilizados para finalizar el rango de movimiento están en riesgo dado que se utilizan excéntricamente

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

A. Acuclillamiento

B. Fase de apoyo al correr

C. Saltar obstáculos FIGURA 3-39  Los músculos que desarrollan una acción muscular excéntrica tienen un mayor riesgo de lesión. (A) El cuádriceps femoral realizando una acción muscular excéntrica al acuclillarse mientras con­ trola la flexión de la rodilla en el movimiento hacia abajo. (B) El cuádri­ceps y el gastrocnemio actuando excéntricamente durante la fase de apoyo al correr. Los músculos biarticulares también se colocan en posiciones propensas a la lesión, volviéndolos susceptibles a la dis­ tensión. (C) Los isquiotibiales en un estiramiento extremo cuando la cadera se flexiona y la rodilla se extiende al saltar obstáculos.

¿Cómo se postula que se daña el músculo durante el ejercicio excéntrico? 1. Durante el ejercicio excéntrico, el músculo puede sobreestirarse, dañando los sarcómeros. 2. La membrana se daña, lo que resulta en una liberación no descontrolada de Ca2+. 3. El resultado es un cambio en la longitud óptima, una disminución en la tensión activa, un incremento en la tensión pasiva, y dolor e inflamación tardíos. Fuente: Proske, U., Allen, T. J. (2005). Damage to skeletal muscle from eccentric exercise. Exercise and Sport Sciences Reviews, 33:98-104.

para enlentecer una extremidad que se está moviendo muy rápido. Sitios comunes donde los músculos se distienden mientras enlentecen un movimiento son los isquiotibiales mientras reducen la velocidad de flexión de la cadera, y los músculos del manguito rotador posterior mientras enlentecen al brazo en la fase de seguimiento de un lanzamiento (16). Aunque la fibra muscular en sí misma puede ser el sitio del daño, se piensa que la fuente del dolor muscular que se presenta inmediatamente después del ejercicio y la carga al sistema es el tejido conjuntivo. Éste puede estar en las vainas musculares, el epimisio, el perimisio, o el endomisio, o puede tratarse de una lesión en el tendón o ligamento (49). De hecho, un sitio común de lesión muscular es en la unión músculo-tendón, debido a las altas tensiones que se transmiten a través de esta región. Las lesiones en este sitio son comunes en el gastrocnemio, el pectoral mayor, el recto femoral, el aductor largo, el tríceps braquial, el semimembranoso, el semitendinoso y el bíceps femoral (16). Es importante identificar a aquellos que están en riesgo de una distensión muscular. Primero, la probabilidad de lesión se incrementa con la fatiga muscular, a medida que el sistema neuromuscular pierde su capacidad para controlar las fuerzas impuestas sobre el sistema. Esto comúnmente resulta en una alteración en la mecánica de movimiento y un cambio en las responsabilidades de absorción de impacto. Puede ocurrir una lesión muscular luego de que el umbral de actividad mecánica ha sido sobrepasado. Se deben controlar los tiempos de entrenamiento, y los eventos o ejercicios en la parte final de la sesión no deben hacer énfasis en cargas máximas o condiciones de tensión máximas. Segundo, un individuo puede sufrir una lesión muscular al inicio de la práctica si comienza con músculos que están débiles por haber sido utilizados recientemente (49). A los músculos se les debe dar el tiempo suficiente para recuperarse después del uso pesado. Luego de episodios de ejercicio extremo, los periodos de descanso pueden tener que ser de una semana o incluso más, pero por lo regular, el músculo puede recuperarse del uso moderado en 1 o 2 días. Tercero, si un individuo entrenado o no entrenado realiza una tarea determinada por primera vez, tal vez presentará dolor, inflamación y pérdida del rango de movimiento después de realizar el ejercicio. Esta inflamación y lesión es más probable que ocurra en los elementos pasivos del músculo, y por lo regular disminuye a medida que el número de prácticas se incrementa (49). Por último, un individuo con una lesión es susceptible a que ésta recurra o al desarrollo de una lesión en alguna otra parte del sistema como resultado de acciones compensadoras. Por ejemplo, si el gastrocnemio está adolorido por una distensión muscular leve, el individuo puede cargar excéntricamente a la extremidad inferior con un gastrocnemio débil y poco flexible. Esto fuerza a la persona a pronar más durante la fase de apoyo y a correr más sobre la bola del pie, produciendo indirectamente lesiones en la rodilla o fracturas de metatarsianos. Con cada lesión hay una sustitución funcional en alguna otra parte del sistema; es aquí donde ocurrirá la nueva lesión.

PREVINIENDO LA LESIÓN MUSCULAR El acondicionar el tejido conjuntivo en el músculo puede re­‑ ducir enormemente la incidencia de lesiones. El tejido con-



juntivo responde a las cargas volviéndose más fuerte, aunque la tasa de fortalecimiento del tejido conjuntivo está por detrás de la tasa de fortalecimiento del músculo. Por tanto, se debe instituir un trabajo base con cargas bajas y muchas repeticiones al comienzo de un programa de fuerza y acondicionamiento para comenzar el proceso de fortalecimiento del tejido conjuntivo antes de incrementar la fuerza muscular (53). Diferentes tipos de entrenamiento afectan al tejido conjuntivo en diferentes formas. El entrenamiento de resistencia ha demostrado incrementar el tamaño y la fuerza tensil tanto de los ligamentos como de los tendones. El entrenamiento de velocidad incrementa el peso espesor de los ligamentos, y el entrenamiento con cargas pesadas fortalece las vainas musculares estimulando la producción de más colágeno. Cuando un músculo produce una contracción voluntaria máxima, sólo se utiliza 30% de la fuerza tensil máxima del tendón. El resto de la fuerza tensil actúa como un excedente para ser utilizado en cargas muy dinámicas. Si se sobrepasa este margen, ocurre una lesión muscular. Otras consideraciones importantes para prevenir la lesión muscular son el calentamiento antes de comenzar las rutinas de ejercicio, un programa de fortalecimiento progresivo, y atención al balance entre fuerza y flexibilidad en el sistema musculoesquelético. Por último, la identificación temprana de signos de fatiga también ayuda a prevenir la lesión si se toman acciones correctivas.

EFECTOS DE LA INACTIVIDAD, LESIÓN E INMOVILIZACIÓN SOBRE EL MÚSCULO Los cambios en el músculo con la falta de uso y la inmovilización pueden ser dramáticos. La atrofia es uno de los primeros signos de inmovilización de una extremidad, mostrando una disminución de hasta 20 a 30% en el área de corte transversal luego de ocho semanas de inmovilización en una escayola (52). La falta de uso o inactividad conduce a atrofia debido a la remodelación muscular, lo que resulta en pérdida de proteínas y cambios en el metabolismo del músculo. El nivel de atrofia parece ser específico del músculo, y los músculos de las extremidades inferiores pierden más área de corte transversal en comparación con los músculos de la espalda o de las extremidades superiores (52). El mayor cambio se presenta en las primeras semanas de falta de uso, y esto debe dirigir la atención hacia la rehabilitación y el ejercicio. La recuperación muscular luego de un periodo de inactividad o inmovilización varía en los individuos jóvenes, adultos y adultos mayores (41). La recuperación en el músculo joven es más exitosa que en el músculo envejecido, y el proceso de crecimiento varía entre los músculos rápidos y los lentos. Además, la recuperación de la fuerza de salida del músculo atrofiado va retrasada con respecto a la reconstrucción exitosa del área de corte transversal de dicho músculo (52). Cuando un músculo se lesiona, las capacidades de producción de fuerza usualmente disminuyen. Se da una compensación en la que otros músculos cambian su función para intentar compensar al músculo lesionado, o se puede modificar el movimiento para minimizar el uso del músculo lesionado (34). Por ejemplo, la lesión de un flexor de la cadera puede causar una gran reducción de fuerza en el sóleo, un músculo del tobillo, debido a su papel en impulsar el tronco hacia adelante empujando en flexión plantar. La lesión



CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

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del glúteo mayor (extensor de la cadera) puede desplazar la responsabilidad de la extensión de la cadera al glúteo medio y los isquiotibiales. La falta de función en un músculo puede afectar a todas las articulaciones en los segmentos vinculados, como la extremidad inferior, de modo que todos los esfuerzos de reentrenamiento deben estar enfocados en el sistema musculoesquelético en su totalidad.

Resumen El músculo esquelético tiene cuatro propiedades: irritabilidad, contractilidad, extensibilidad y elasticidad. Estas propiedades le permiten al músculo responder al estímulo, acortarse, alargarse más allá de la longitud en reposo, y regresar a la longitud de reposo después de un estiramiento, respectivamente. Los músculos pueden desempeñar una variedad de funciones, incluyendo producir movimiento, mantener posturas y posiciones, estabilizar articulaciones, dar soporte a órganos internos, controlar las presiones en las cavidades, mantener la temperatura corporal y controlar la entrada y salida al cuerpo. Los grupos de músculos están contenidos en compartimientos que pueden ser categorizados por una función común. Los músculos individuales en el grupo están cubiertos por epimisio, y usualmente tienen una porción central llamada vientre. El músculo puede ser dividido en forma interna en fascículos cubiertos por el perimisio; los fascículos contienen las fibras musculares cubiertas por endomisio. Las fibras musculares pueden estar organizadas en una configuración paralela, en la que las fibras corren paralelas y se conectan al tendón en ambos extremos, o en una configuración peniforme, en la que las fibras corren en forma diagonal respecto a un tendón que corre a través del músculo. En el músculo peniforme, la sección transversal anatómica, situada a ángulos rectos respecto a la dirección de las fibras, es menor que la sección transversal fisiológica, la suma de todas las secciones transversales en la fibra. En el músculo paralelo, las secciones transversales anatómica y fisiológica son iguales. El volumen muscular y la sección transversal fisiológica son mayores en el músculo peniforme. La fuerza aplicada en el músculo peniforne está influenciada por el ángulo de penación, donde se aplica una fuerza más pequeña al tendón a mayores ángulos de penación. Cada músculo contiene diferentes tipos de fibras que influencian la capacidad del músculo para producir tensión. Las fibras de contracción lenta están bien diseñadas para sesiones de trabajo prolongadas de baja intensidad. Las fibras de contracción intermedia y rápida están mejor adaptadas para mayores fuerzas de salida por periodos más cortos. Una unidad motora es un grupo de fibras musculares inervadas por una sola neurona motora. La contracción muscular se da cuando el potencial de acción que viaja a lo largo del axón alcanza la fibra muscular y estimula una transmisión química a través de la sinapsis. Una vez en el músculo, se da el acoplamiento excitación-contracción a medida que la liberación de iones de Ca2+ promueve la formación de puentes cruzados. Cada fibra muscular contiene miofibrillas que a su vez contienen a las unidades contráctiles de las fibras musculares, los sarcómeros. Es a nivel del sarcómero que se da la formación de puentes cruzados entre los filamentos de actina y miosina, resultando en acortamiento o alargamiento de la fibra muscular.

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

El músculo se une al hueso a través de una aponeurosis o tendón. Los tendones pueden soportar grandes fuerzas tensiles y responder de forma rígida a altas tasas de carga, y de forma menos rígida a tasas de carga más lenta. Los tendones se retraen durante la contracción muscular y añaden retraso al desarrollo de tensión en el músculo. Esta acción de retracción incrementa la carga que puede soportar un músculo. Los tendones y los músculos son más propensos a lesionarse durante las acciones musculares excéntricas. Un modelo mecánico de contracción muscular divide al músculo en componentes activo y pasivo. El componente activo incluye los CC encontrados en las miofibrillas y la formación de puentes cruzados entre los filamentos de actina y miosina. Los componentes elásticos o pasivos están en el tendón y los puentes cruzados, y en el sarcolema y el tejido conjuntivo. Los músculos desempeñan varios papeles, actuando ya sea como agonistas o antagonistas, y estabilizadores o neutralizadores. En el músculo se genera torque, desarrollando tensión en ambos extremos del músculo. La cantidad de tensión está influenciada por el ángulo de unión del músculo. El músculo genera tensión para producir tres tipos de acciones musculares: isométrica, concéntrica y excéntrica. La acción muscular isométrica se utiliza para estabilizar un segmen­to, la acción concéntrica crea un movimiento y la acción muscular excéntrica controla un movimiento. Las acciones musculares concéntricas generan la menor fuerza de salida de los tres ti­‑ pos de acciones, y las acciones excéntricas generan la mayor cantidad de fuerza. Los músculos biarticulares son únicos en el hecho de que actúan en dos articulaciones adyacentes. Su efectividad en una articulación depende de la posición de la otra articu­ lación, los brazos de momento en cada articulación, y las sinergias musculares en el movimiento. Hay varios factores que influencian la cantidad de fuerza que puede generar un músculo, incluyendo el ángulo de unión del tendón, la sección transversal del músculo, la laxitud o ri­ gidez en el tendón que influencia la relación fuerza-tiempo, el tipo de fibra, la activación neural, la longitud del músculo, contribuciones del componente elástico, la edad del músculo y la velocidad de la acción muscular. Se puede desarrollar más fuerza en una acción muscular concéntrica si está precedida de una acción muscular excéntrica, o preestiramiento (ciclo estiramiento-acortamiento). La fuerza muscular se incrementa por facilitación mediante energía elástica almacenada y facilitación neurológica. Un preestiramiento rápido de rango corto es óptimo para desarrollar una máxima tensión en las fibras de contracción rápida, y un preestiramiento lento con un mayor rango es benéfico para el desarrollo de tensión en las fibras de contracción lenta. El desarrollo de fuerza en un músculo está influenciado por la predisposición genética, la especificidad del entrenamiento, la intensidad del entrenamiento, el reposo muscular durante el entrenamiento, y el volumen total de entrenamiento. Los principios de entrenamiento aplican para todos los grupos, incluyendo individuos acondicionados y no acondicionados, y sólo se requiere alterar la magnitud de la resistencia. Los músculos pueden ejercitarse en forma isométrica, isotónica, isocinética, o a través de entrenamiento funcional específico. Otra consideración importante en el ejercicio debe ser la decisión de utilizar ejercicios de cadena abierta o de cadena cerrada.

La lesión muscular es común, y ocurre con más frecuencia en los músculos de dos articulaciones y durante la acción muscular excéntrica. Para prevenir la lesión muscular, se deben seguir los principios adecuados de entrenamiento y acondicionamiento.

PREGUNTAS DE REPASO Verdadero o falso 1. ____ Los músculos se acortan hasta 50 a 70% de su longi­ tud en reposo. 2. ____ Cuando un músculo se estira, regresa a su longitud de reposo debido a sus propiedades contráctiles. 3. ____ Los compartimientos musculares están separados por fascia. 4. ____ Para levantar una carga del piso se utilizan acciones musculares excéntricas. 5. ____ La configuración fusiforme de las fibras es un tipo de arquitectura penada. 6. ____ Las configuraciones penadas de las fibras tienen un ángulo de penación. 7. ____ La fuerza muscular está relacionada al área fisiológica de corte transversal. 8. ____ Las fibras tipo II son oxidativas. 9. ____ Las mayores tensiones pueden desarrollarse en un músculo a través de contracciones excéntricas. 10. ____ Cada fibra muscular está cubierta de perimisio. 11. ____ Las bandas oscuras observadas en el tejido muscular son producto de la actina. 12. ____ El sarcoplasma es la unidad contráctil real del músculo. 13. ____ El alargamiento de un músculo antes de la contrac­ ción incrementa la fuerza en una contracción concéntrica. 14. ____ La fuerza de la fibra en un músculo penado va en la misma dirección que el tendón. 15. ____ Un músculo puede tener más fibras musculares que unidades motoras. 16. ____ La sección transversal fisiológica de un músculo fusi­ forme es la misma que la sección transversal anatómica. 17. ____ La despolarización se da tanto en el nervio como en el músculo. 18. ____ Debe haber iones de calcio presentes para que se formen puentes cruzados. 19. ____ Los iones de calcio están almacenados dentro de la terminal sináptica. 20. ____ Todos los músculos se unen al hueso a través de un tendón. 21. ____ El brazo de momento muscular no afecta el torque que puede producir un músculo. 22. ____ Las acciones concéntricas más rápidas pueden pro­ ducir más fuerza que las lentas.





CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

23. ____ El poder muscular máximo se da durante la contrac­ ción isométrica.

c. los puentes cruzados d. el tendón y los puentes cruzados

24. ____ Se puede generar una tensión muscular máxima a una longitud muscular ligeramente menor a la longitud en reposo.

8. Las ganancias de fuerza durante las primeras 8 semanas de un programa de ejercicio se deben principalmente a _____. a. factores neurales b. hipertrofia de las fibras musculares c. un incremento en el número de fibras musculares d. conversión de fibras tipo I a fibras tipo II

25. ____ La sarcopenia es la pérdida de masa muscular que se observa en el envejecimiento.

Opción múltiple 1. La capacidad de acortarse al recibir un estímulo se llama _____. a. contractilidad b. extensibilidad c. irritabilidad d. flexibilidad 2. ¿Cuál es la estructura del músculo de más pequeña a más grande? a. Miofilamentos, miofibrillas, fascículos, fibras, músculo b. Miofibrillas, miofilamentos, fascículos, fibras, músculo c. Miofibrillas, miofilamentos, fibras, fascículos, músculo d. Miofilamentos, miofibrillas, fibras, fascículos, músculo 3. La fuerza máxima se genera en las fibras musculares durante _____. a. contraciones concéntricas b. contracciones isométricas c. contracciones excéntricas d. ninguna de las anteriores 4. El ciclo de estiramiento-acortamiento consiste en _____ en el mismo músculo. a. una contracción isométrica seguida de una contracción excéntrica b. una contracción concéntrica seguida de una contracción excéntrica c. dos contracciones excéntricas separadas por menos de 60 ms d. una contracción excéntrica seguida por una contracción excéntrica 5. El perimisio cubre _____. a. las fibras musculares b. los fascículos musculares c. las fibrillas musculares d. los filamentos musculares 6. Una unidad motora es _____. a. una neurona y una fibra muscular b. todas las neuronas y fibras musculares en un músculo c. una neurona y todas las fibras musculares a las que se conecta d. una fibra y todas las neuronas que se conectan a ella 7. Se tiene la hipótesis de que el componente elástico en serie en un músculo está localizado en _____. a. la fascia b. el tendón

95

9. El entrenamiento funcional _____. a. incorpora balance y coordinación en cada ejercicio b. siempre incluye ejercicios de cadena cerrada c. sólo utiliza patrones diagonales de movimiento d. utiliza altas velocidades 10. La despolarización de fibras musculares ocurre cuando _____. a. el ATP se une a la cabeza de la miosina b. la ACh se une a la fibra muscular c. se liberan iones de calcio del retículo sarcoplásmico d. los iones de calcio son bombeados hacia el interior del retículo sarcoplásmico 11. La cantidad de fuerza que puede ser producida en un músculo está relacionada de forma más cercana a _____. a. la sección transversal anatómica b. la sección transversal fisiológica c. la longitud promedio de las fibras musculares d. el volumen muscular 12. ¿Durante cuál de las siguientes contracciones máximas es mayor la tensión muscular? a. Contracción isométrica con la longitud mayor a Lo b. Contracción excéntrica con la longitud mayor a Lo c. Contracción concéntrica con la longitud menor a Lo d. Contracción excéntrica con la longitud menor a Lo 13. Los músculos con muchos sarcómeros en paralelo pueden alcanzar un alto nivel de _____. a. velocidad b. fuerza c. rango de movimiento d. ninguna de las anteriores 14. Comparado con un músculo penado del mismo volu­ men, un músculo fusiforme tendrá _____. a. más sarcómeros en paralelo b. una mayor área fisiológica de corte transversal c. una mayor producción máxima de fuerza d. más sarcómeros en serie 15. Cuando una persona se sienta desde una posición de pie, ¿cuál es el tipo predominante de contracción en la extremidad inferior? a. Concéntrica b. Excéntrica c. Isotónica d. Isométrica

96

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

16. El músculo puede producir la mayor tensión cuando la longitud es _____. a. ligeramente menor a la longitud en reposo b. está en su longitud de reposo c. ligeramente mayor a la longitud en reposo d. la longitud no importa

24. El componente de tejido conjuntivo de un músculo esquelético que rodea a las fibras se llama _____. a. perimisio b. epimisio c. endomisio d. tendomisio

17. En este papel, el músculo está activo para asegurar un hueso de modo que pueda darse movimiento en un segmento adyacente. a. estabilizador b. asistente de movimiento c. agonista d. neutralizador

25. El poder es _____. a. la tasa de cambio en la velocidad b. el producto de la longitud por la tensión c. el producto del torque por la aceleración d. el producto de la fuerza por la velocidad

18. Los puentes cruzados entre la actina y la miosina se for­ man cuando _____. a. el ATP se une a la cabeza de la miosina b. la ACh se une a la fibra muscular c. los iones de calcio hacen que se expongan los sitios activos d. ninguna de las anteriores 19. ¿Qué escenario describe una contracción excéntrica? a. La rodilla se flexiona mientras el grupo muscular flexor de la rodilla está activo b. La rodilla se flexiona mientras el grupo muscular exten­ sor de la rodilla está activo c. La rodilla se extiende mientras el grupo muscular extensor de la rodilla está activo d. ninguna de las anteriores describe una contracción excéntrica 20. El orden de máximo potencial de fuerza de salida por tipo de contracción es _____. a. concéntrica, excéntrica, isométrica b. excéntrica, isométrica, concéntrica c. excéntrica, concéntrica, isométrica d. no hay diferencia en el potencial máximo de fuerza entre los tipos de contracción 21. El torque muscular difiere de la fuerza muscular dado que _____. a. el torque no toma en cuenta la velocidad de contracción b. la fuerza no toma en cuenta la distancia respecto al eje de rotación c. la fuerza no toma en cuenta la duración de la contracción d. el torque no toma en cuenta el tipo de fibra 22. Se puede generar tensión tanto activa como pasiva a longitudes musculares _____. a. mayores que Lo b. iguales a Lo c. menores a Lo d. que cambian 23. Un músculo se contrae en forma predominante _____ cuando uno lanza un objeto. a. isocinética b. excéntrica c. concéntrica d. isométrica e. c y d son correctas

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CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento

97

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98

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

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CAPÍTULO

4

CONSIDERACIONES NEUROLÓGICAS PARA EL MOVIMIENTO OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Describir la anatomía de una unidad motora, incluidas las vías del sistema nervioso central, la estructura de la neurona, la unión neuromuscular y la proporción de fibras de las neuronas que están inervadas. 2. Explicar las diferencias entre los tres tipos de unidades motoras (I, IIa y IIb). 3. Discutir las características del potencial de acción, enfatizando cómo se desarrolla contracción o tetanización, y la influencia de los potenciales locales graduados. 4. Describir el patrón de contribución de la unidad motora en la contracción muscular a través de la discusión del principio de tamaño, sincronización, reclutamiento y tasa de codificación de la actividad de la unidad motora. 5. Discutir los componentes de una acción refleja y brindar ejemplos. 6. Describir la anatomia del huso muscular y las características funcionales del huso durante el estiramiento del músculo o durante la influencia de la motoneurona gamma. 7. Describir la anatomía del órgano tendinoso de Golgi (OTG) y explicar cómo el OTG responde a la tensión en el músculo. 8. Discutir el efecto del ejercicio y entrenamiento sobre la información neural y niveles de activación sobre el músculo. 9. Identificar los factores que influencian la flexibilidad, y brindar ejemplos de técnicas específicas de estiramiento que son de utilidad para mejorar la flexibilidad. 10. Discutir los componentes de la facilitación neuromuscular propioceptiva. 11. Describir un ejercicio pliométrico, detallando las contribuciones neurológicas y estructurales al ejercicio. 12. Explicar qué es la electromiografía, cómo la afecta el incremento en la fuerza muscular, cómo registrarla, y sus limitaciones.

ESQUEMA Organización general   del sistema nervioso Motoneuronas Estructura de la motoneurona La unidad motora Control neural de la fuerza resultante

Receptores y reflejos sensoriales Huso muscular Órgano tendinoso de Golgi Receptores sensoriales táctiles   y articulares

Efecto del entrenamiento y ejercicio Ejercicio de flexibilidad Ejercicio pliométrico

Electromiografía El electromiograma Grabando una señal electromiográfica Factores que afectan el electromiograma Analizando la señal Aplicación de la electromiografía Limitaciones de la electromiografía

Resumen Preguntas de repaso 99

100

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

El movimiento humano es controlado y monitoreado por el sistema nervioso. La naturaleza de este control es que muchos músculos deben ser activados para llevar a cabo un movimiento vigoroso como una carrera, o activar sólo unos pocos músculos para tocar un timbre o hacer una llamada telefónica. El sistema nervioso es responsable de identificar los músculos que serán activados para un movimiento en particular y luego generar el estímulo para desarrollar el nivel de fuerza que será requerido por ese músculo. Muchos movimientos humanos requieren estabilización de los segmentos adyacentes mientras se realiza una habilidad motora fina. Esto requiere una gran coordinación por parte del sistema nervioso para estabilizar dichos segmentos como el brazo y antebrazo, mientras que se hacen movimientos muy pequeños y coordinados en los dedos, como sucede al escribir. La precisión del movimiento es otra tarea con la cual se enfrenta el sistema nervioso. El sistema nervioso también se enfrenta con la tarea de la precisión del movimiento, por ejemplo coordina los músculos para lanzar una pelota justo con la cantidad exacta de fuerza muscular de manera que el lanzamiento sea exitoso. Reconocer la dificultad que implica realizar un movimiento físico preciso contribuye a apreciar mejor la complejidad del control neural. La red neural es extensa debido a que cada fibra muscular es inervada en forma individual por una rama del sistema

nervioso. La información sale al músculo y brinda retro­ alimentación al sistema nervioso, y la información entra al músculo para iniciar la actividad muscular de una naturaleza y magnitud específicas. Mediante este sistema de retroalimenta­ ción, que se interconecta con muchos otros sistemas similares provenientes de otros músculos y con el control del sistema nervioso central, el sistema nervioso es capaz de coordinar la actividad de muchos músculos al mismo tiempo. Pueden generarse niveles específicos de fuerza en muchos músculos de manera simultánea de forma que una habilidad como patear pueda ser realizada en forma precisa y con fuerza. El cono­ cimiento del sistema nervioso es de utilidad para mejorar el desempeño muscular, refinar una habilidad o tarea, rehabilitar una lesión y estirar un grupo muscular.

Organización general del sistema nervioso El sistema nervioso se conforma de dos partes: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico, ambos se ilustran en la figura 4-1. El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la médula espinal y debe ser visto como el medio a través del cual lse inicia, controla y vigila el movimiento humano.

Tálamo Nervios cervicales

Corteza cerebral

Cabeza y cuello Diafragma Deltoides, bíceps Extensores de la muñeca Tríceps Mano Nervios torácicos

Cerebelo

Médula espinal

Músculos del tórax

Músculos abdominales

Médula espinal

Raíz dorsal (sensitiva) Ganglio de la raíz dorsal

Nervios lumbares

Músculos de las piernas

Sustancia gris Sustancia blanca

Raíz ventral (motora)

Nervios sacros Intestino, vejiga Función sexual

FIGURA 4-1  El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la médula espinal. El sistema nervioso periférico consta de todos los nervios que se encuentran afuera de la médula espinal. Los 31 pares de nervios espinales salen y entran a la médula espinal a distintos niveles vertebrales y llegan a partes específicas del cuerpo. La información motora sale de la médula a través de la raíz ventral (anterior) y la información sensorial entra a la médula espinal mediante la raíz dorsal (posterior).





101

Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

Vista anterior

N. femoral Plexo lumbar

N. obturador

Axilar

Musculocutáneo Radial Mediano

Torácico largo

N. glúteo superior N. glúteo inferior

Plexo sacro

Pectoral lateral y medial

N. ciático N. ciático

Cubital

N. femoral

Vista posterior Nervio accesorio Supraescapular Axilar N. peroneo común

N. tibial Radial

N. peroneo superficial

N. tibial

N. peroneo profundo

FIGURA 4-2  Nervios de la extremidad superior. Nueve nervios inervan los músculos de la extremidad superior.

N. plantar lateral Ramas digitales

VISTA ANTERIOR

El sistema nervioso periférico consiste en todas las raí­ ces nerviosas que se encuentran fuera de la médula espinal. Los nervios periféricos principalmente responsables de la acción muscular son los nervios espinales, que ingresan en la porción posterior o dorsal de la columna vertebral, y salen en forma anterior o ventral, a cada lado de los niveles verte­ brales de la columna vertebral. Ocho pares de nervios ingresan y salen en la región cervical, 12 pares en la región torácica, cinco en la región lumbar, cinco en la región sacra y uno en el segmento coccígeo. Las vías nerviosas se representan para las extremidades superiores e inferiores en las figuras 4-2 y 4-3, respectivamente. Los nervios que ingresan a la médula espinal en su porción dorsal o de atrás, son llamados neuronas sensoriales puesto que transmiten información al sistema proveniente del múscu­‑

N. plantar medial VISTA POSTERIOR

FIGURA 4-3  Nervios de la extremidad inferior. Doce nervios inervan los músculos de la extremidad inferior.

lo. Esta vía se llama vía aferente y conduce toda la información entrante. Los nervios que salen por la porción ventral o del frente del cuerpo se llaman motoneuronas ya que conducen impulsos hacia afuera del sistema y hacia el músculo. Esta vía se llama vía eferente y lleva toda la información que sale. Los nervios de las raíces dorsal y ventral se unen al salir, de forma que las neuronas sensoriales y motoras se mezclan para formar un nervio espinal capaz de llevar información hacia afuera y adentro de la médula espinal.

Áreas del cuerpo inervadas por nervios espinales Nervio espinal

Áreas inervadas

Cervical, ocho pares

Parte posterior de la cabeza, cuello y hombros, brazos y manos, y diafragma Tórax, algunos músculos de la espalda, y partes del abdomen Partes inferiores del abdomen y espalda, glúteos, algunas partes de los órganos genitales externos, y partes de las piernas Muslos y partes inferiores de las piernas, pies, la mayoría de los órganos genitales externos, y el área alrededor del ano

Torácico, 12 pares Lumbar, cinco pares Sacro, cinco pares

102

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Motoneuronas ESTRUCTURA DE LA MOTONEURONA La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso que transporta información hacia y desde el sistema nervioso. La estructura de una neurona, específicamente de la motoneu­ rona, requiere ser examinada para aclarar el proceso de con­ tracción muscular. La figura 4-4 muestra un acercamiento de la neurona y la unión neuromuscular.

La motoneurona consiste en un cuerpo celular que contiene el núcleo de la célula nerviosa. El cuerpo celular o soma de una motoneurona por lo general se encuentra dentro de la sus­ tancia gris de la médula espinal o en haces de cuerpos celulares justo afuera de la médula, que se conocen como ganglios. Los cuerpos celulares se encuentran organizados en grupos que comprenden uno a tres niveles de la médula espinal e inervan porciones de un solo músculo o sus sinergistas seleccionados. Las proyecciones al cuerpo celular, llamadas dendritas, funcionan como receptores y aportan información a la neu­ rona acerca de otras neuronas. Las dendritas se agrupan for­

Otra neurona

G

Núcleo

Rama colateral

B Axón C Célula de Schwann

Dendritas Mielina

D Nodo de Ranvier

Nucléolo

A Soma

No mielinada

Músculo esquelético

E Placa motora terminal F Unión neuromuscular Axón terminal de una neurona motora

Mitocondria Vesícula sináptica

Músculo Miofibrilla Invaginación del sarcolema FIGURA 4-4  El cuerpo celular, o soma (A), de la neurona se encuentra adentro o justo afuera de la médula espinal. Partiendo del soma se encuentra el axón (B), que recibe mielina de las células de Schwann (C), separado por huecos, los nodos de Ranvier (D). En los extremos de cada axón, las ramas pierden la mielina para formar las placas motoras terminales (E) que terminan en la unión neuromuscular (F) en el músculo. Las neuronas reciben información de otras neuronas mediante ramas colaterales (G).





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

Exterior

+ Cl Na

K+

Cl

Na+

K+

+

K

Cl

K+

Cl

+

Na

Na+

Cl

Na +

Cl

Cl Na +

MEMBRANA Interior A

+

K

K+

A

A

Cl

+

K+

A

A Cl

K

Cl A

K+

Intercambio de iones a través de la membrana

Potencial de acción Exterior Interior

Potencial de acción de membrana (milivoltios)

Potencial de acción generado mediante cambios en el potencial eléctrico

Potencial pico

Repolarización Despolarización Umbral de disparo Potencial de reposo de la membrana

Tiempo en milisegundos

Registrando el potencial de acción FIGURA 4-5  El potencial de acción viaja por el nervio conforme cambia la permeabilidad de la membrana nerviosa, permitiendo el intercambio de iones de sodio (Na+) y potasio (K+) a través de la membrana. Esto crea una diferencia de voltaje que es negativa en el exterior de la membrana. Este voltaje negativo, o potencial de acción, viaja por el nervio hasta llegar al músculo y estimula el potencial de acción muscular que puede ser registrado.

mando pequeños haces. Un haz contiene dendritas de otras neuronas y puede consistir de dendritas de distintos niveles de la médula espinal o de distintos grupos neuronales. La com­ posición del haz cambia conforme se agregan o sustraen den­ dritas. Este arreglo facilita la comunicación entre neuronas. Una fibra nerviosa grande, el axón, se ramifica hacia afuera del cuerpo celular y emerge de la médula espinal a través de la raíz ventral, donde se une en un haz con otros nervios periféricos. El axón de la motoneurona es muy grande, lo que le permite transmitir impulsos nerviosos a altas velocidades, hasta 100 m/s. Esta motoneurona grande y de alta veloci­ dad de transmisión también se llama motoneurona alfa. El axón de la motoneurona se encuentra mielinizado, es decir cubierto por una capa aislante. La mielinización se encuentra seccionada, las células de Schwann aíslan y envuelven una longitud específica del axón, seguida por un hueco llamado

103

nodo de Ranvier, y luego se repite la cubierta aislante por otra célula de Schwann. Cuando la motoneurona se aproxima a una fibra muscu­ lar, se divide en terminales no mielinizadas o ramas, llamadas placas motoras terminales, que ingresan en fisuras cerca del centro de la fibra muscular. Este sitio se llama unión neuromuscular. La neurona no hace contacto en sí con la fibra muscular; en su lugar, existe un pequeño espacio llamado espa­ cio sináptico o sinapsis entre la rama terminal de la neurona y el músculo. Ésta es la razón por la cual la contracción muscular involucra una transmisión química: la única manera en que un impulso nervioso puede llegar a la fibra muscular en sí es un tipo de transmisión eléctrica a través del hueco. El impulso nervioso viaja a través del axón en forma de un potencial de acción (Fig. 4-5). Como se mencionó en el capítulo 3, cada potencial de acción genera una respuesta de contracción en el músculo. Si los potenciales de acción se encuentran en una secuencia lo suficientemente cercana, las tensiones generadas por cada contracción muscular se suman con otras contracciones para producir tetanización, o tensión muscular constante en la fibra muscular (véase Fig. 3-9). Este nivel de tensión disminuye conforme la unidad motora se vuelve incapaz de regenerar las respuestas individuales de contracción con la rapidez necesaria. El potencial de acción es un impulso propagado, lo cual significa que la amplitud del impulso sigue siendo la misma conforme viaja por el axón hacia la placa motora terminal. En dicha placa, el potencial de acción que viaja a través del nervio se convierte en un potencial de acción muscular que viaja a través del músculo. De forma externa, estos dos potenciales de acción son indistinguibles. Eventualmente el potencial de acción muscular inicia el desarrollo de entrecruzamiento y acortamiento dentro del sarcómero muscular. Este proceso completo se llama acoplamiento excitación-contracción (véase capítulo 3).

LA UNIDAD MOTORA La estructura de unidad motora fue presentada en el capí­tulo 3, en el cual nos concentramos en la acción de los músculos en la unidad motora. En esta sección, nos concentramos en la porción nerviosa de la unidad motora. La neurona, cuerpo celular, dendritas, axón, raíces y fibras muscu­lares constituyen la unidad motora (Fig. 4-6). Una neurona puede inervar hasta 2 000 fibras musculares como en el glúteo mayor, o tan pocas como cinco a seis fibras, como en el músculos orbicu­lar del ojo. La relación típica de neuronas a fibras musculares es 1:10 para los músculos oculares, 1:1 600 para el gastroc­ nemio, 1:500 para el tibial anterior, 1:1 000 para el bíceps braquial, 1:300 para los interóseos dorsales de la mano y 1:96 para los músculos lumbricales de la mano (4). El promedio de fibras por neurona es entre 100 y 200 (4, 53). El número de fibras controladas por una neurona se llama relación de inervación. Mientras que las fibras con una relación de iner­ vación baja son capaces de ejercer control motor fino, aque­ llas con una relación de inervación grande sólo son capaces de alcanzar control motor grueso. Las fibras inervadas por cada unidad motora no se encuentran unidas ni tampoco viajan en el mismo fascículo; más bien se distribuyen a través del músculo.

104

SECCIÓN I Principios del movimiento humano Fibras musculares

A

B

Nervios ópticos

C Axones de la neurona motora

Cintilla óptica

Médula espinal

Gastrocnemio Nervio

Cuerpos celulares de la neurona motora

Axón de la neurona motora

Nervio

Médula espinal

FIGURA 4-6  (A) La unidad motora consta de una neurona y todas las fibras inervadas por esa neurona. Las motoneuronas salen por la parte anterior de la médula espinal y se ramifican, terminando en una fibra muscular. (B) Los movimientos motores finos pueden ocurrir cuando la unidad motora sirve solamente a pocas fibras musculares, como en el ojo. (C) Cuando la unidad motora termina en grandes números de fibras musculares, como en el gastrocnemio, se pierde la capacidad de movimiento fino para ganar mayor actividad muscular.

Precisión de la contracción muscular Cuando una unidad motora es reclutada, todas las fibras que inerva esa neurona son activadas al mismo tiempo. Si un músculo consistiera en una sola unidad motora se tendría muy pobre control sobre ese múscu­lo. Por otro lado, si un músculo fuera dividido en muchas unidades motoras distintas, se podría reclutar cualquier número submáximo de unidades motoras dependiendo del nivel de fuerza necesario. Discuta cuál de los siguientes músculos sería capaz de contraerse con mayor precisión: ¿93 000 fibras con 378 motoneuronas o 68 000 fibras con 300 motoneuronas? Considere la relación de inervación.

Cuando una unidad motora es activada lo suficiente, todas las fibras musculares que le pertenecen se contraen dentro de pocos milisegundos. Esto se conoce como principio de todo o nada. Un músculo que tiene unidades moto­ ras con muy bajas relaciones de nervio a fibra, como sucede con los movimientos de ojos y manos, permite un control más fino. Muchos músculos de los miembros pélvicos tienen relaciones grandes neurona a fibra, que les permiten reali­ zar funciones en las cuales se requiere una gran respuesta muscular, como cargar peso y caminar. Las fibras musculares de distintas unidades motoras se encuentran mezcladas de manera que la fuerza aplicada al tendón siga siendo constante incluso cuando se están con­ trayendo o relajando diferentes fibras musculares. El tono

muscular se mantiene en el músculo en reposo conforme se contraen unidades motoras al azar. La actividad en la unidad motora está determinada por toda la información que recibe, lo cual incluye órdenes motoras que causan excitación mediante la motoneurona alfa e información excitatoria e inhibitoria que recibe la unidad motora de otras neuronas. Esto se discute más adelante en la sección sobre receptores. Tipos de unidades motoras Existen tres tipos de unidades motoras, que corresponden con los tres tipos de fibras que se mencionaron en el capítulo anterior: oxidativas de respuesta lenta (tipo I o L), oxida­ tivas de respuesta rápida (tipo IIa o RRF) y glucolíticas de respuesta rápida (tipo IIb o RF). Las diferencias en desem­ peño y tamaño se ilustran en la figura 4-7. Los tres tipos de fibras musculares se encuentran en todos los músculos, pero la proporción de fibras varía dentro del músculo. Si bien algunos músculos como el sóleo consisten principalmente de fibras musculares y unidades motoras tipo I, otros músculos como el vasto lateral son conformados en aproximadamente 50% tipo I y el resto son tipo II. Todas las fibras musculares en una unidad motora son del mismo tipo. Las unidades motoras glucolíticas de respuesta rápida (tipo IIb) son inervadas por motoneuronas alfa muy grandes que conducen los impulsos a grandes velocidades (100 m/s), que permiten tiempos de contracción rápidos en el músculo (aproximadamente 30 a 40 ms) (13). Como resultado, estas unidades motoras grandes generan actividad muscular de rápida contracción, desarrollan altas tensiones y





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

105

Eventos en el potencial de acción REPOSO Voltaje = –70 a –90 mV

DESPOLARIZACIÓN Voltaje = +30 mV

Distribución desigual de partículas cargadas en el interior y exterior de la membrana. Interior = negativo debido a la presencia de proteínas con carga negativa. Exterior = positivo con relación al interior, dado el alto número de iones con carga positiva atraídos hacia la superficie por la carga negativa del interior

Más Na+ afuera de la célula que adentro y más K+ adentro de la célula que afuera

Si el estímulo umbral a la neurona es lo suficientemente fuerte (> 10 mV), la neurona dispara un potencial de acción. El potencial de acción es propagado conforme el interior adquiere mayor carga positiva

1. Se abren grandes volúmenes de canales de voltaje activados por Na+. 2. Movimiento rápido de Na+ hacia el interior de la célula 3. El interior adquiere mayor carga positiva 4. Se detiene cuando los canales de Na+ se inactivan como consecuencia del cambio de voltaje

REPOLARIZACIÓN

Inactivación de los canales del sodio (Na+) y abertura de los canales del potasio (K+)

HIPERPOLARIZACIÓN

Sale de la célula más K+ del necesario para Los canales del K+ se abren y cierran lentamente; requieren un estímulo mayor a lo repolarizar la membrana normal para activar otro potencial de acción

se fatigan con rapidez. Estas unidades motoras por lo general tienen relaciones neurona a fibras altas y se encuentran en algunos de los músculos más grandes del cuerpo, como el grupo del cuádriceps femoral. Estas unidades motoras son útiles en actividades como correr, saltar y levantar peso.

Movimiento rápido hacia afuera del K+

Las unidades motoras oxidativas de respuesta rápida (tipo IIa) también tienen velocidades de conducción rápidas (80 a 90 m/s) y tiempos de contracción breves (30 a 50 ms), pero tienen la ventaja sobre las unidades motoras glucolíticas de respuesta rápida que son más resistentes a la fatiga (13).

Tipo 1 respuesta lenta (L)

Tipo IIa oxidativa de respuesta rápida (RRF)

Tipo IIb glucolítica de respuesta rápida (RF)

Neuronas

FIGURA 4-7  (A) La unidad motora tipo I de respuesta lenta (L) es más pequeña y es capaz de generar contracciones sostenidas y menores niveles de fuerza. (B) La unidad motora tipo IIa oxidativa de respuesta rápida (RRF) también puede generar contracciones sostenidas a mayores niveles de fuerza que las tipo Ia. (C) La unidad motora tipo IIb glucolítica de respuesta rápida (RF) no puede sostener una contracción por ningún periodo pero es capaz de generar los mayores niveles de fuerza.

100 mN

Niveles de fuerza 0 Lento

Resistente a la fatiga

Rápidamente fatigable

Propiedades de fatiga 0

2 4 6 Tiempo (min)

60

0

2 4 6 Tiempo (min)

60

0

2 4 6 Tiempo (min)

60

106

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Propiedades de la unidad motora Propiedades

Tipo 1 de respuesta lenta (L)

Tipo IIa oxidativa de respuesta rápida (RRF)

Tipo IIb glucolítica de respuesta rápida (RF)

Velocidad de contracción Número de fibras Tamaño de la motoneurona Diámetro de la fibra Fuerza de unidad Fatigabilidad Excitabilidad Tipo metabólico Densidad mitocondrial Actividad de miosina ATPasa

Lenta Pocas Pequeño Moderado Baja Baja Alta Oxidativo Alta Baja

Rápida Muchas Grande Grande Alta Media Baja Intermedio Media Alta

Rápida Muchas Grande Grande Alta Alta Baja Glucolítico Baja Alta

Estas unidades motoras de tamaño moderado son capaces de generar tensiones moderadas durante largos periodos. Dichas características de estas unidades motoras son útiles en activi­ dades como natación y ciclismo, y en trabajos en fábricas y para estibadores. Las unidades motoras oxidativas de respuesta lenta (tipo I) transmiten los impulsos lentamente (70 a 80 m/s), generando tiempos de contracción lentos en el músculo (70 ms) (13). Estas unidades motoras son capaces de generar muy poca tensión pero pueden sostenerla por periodos prolongados. Las fibras tipo I son más eficientes que los otros dos tipos de fibras. Por ello, las unidades motoras de respuesta lenta, las más pequeñas de los tres tipos, son de utilidad para mantener posturas, estabilizar articulaciones y hacer actividades repe­ titivas como escribir en un teclado y actividades musculares gruesas como correr.

CONTROL NEURAL DE LA FUERZA RESULTANTE En el capítulo 3 se exploraron varios factores como el área muscular seccional que determina la fuerza máxima produci­da por un músculo. También se especificó que la fuerza ejer­cida por una unidad motora está determinada por el número de fibras inervadas por la unidad motora y la velocidad a la cual ésta descarga el impulso o potencial de acción (19). Cuando un músculo está produciendo su fuerza máxima, todas las unidades motoras están activadas y todas las fibras musculares se encuentran activas. Reserva motora Los grupos de neuronas en la médula espinal que inervan un solo músculo se llaman una reserva motora. La reserva varía desde unos pocos cientos a mil, dependiendo del tama­ño del músculo. Las neuronas motoras en la reserva varían en sus propiedades eléctricas, amplitud de señal que reciben y en sus propiedades contráctiles (p. ej., fuerza, velocidad de generación y resistencia a la fatiga) (19). Reclutamiento La tensión o fuerza generada por un músculo es determinada por el número de unidades motoras estimuladas en forma activa al mismo tiempo y por la frecuencia con la cual disparan las unidades motoras. El reclutamiento, término empleado

para describir el orden de activación de unidades motoras, es el principal mecanismo para la producción de fuerza muscular. La fuerza producida por un músculo puede aumentarse al hacerlo el número de unidades motoras activas para aumentar el área activa transversal del músculo. El reclutamiento por lo general sigue un patrón ordenado en el cual las reservas motoras son reclutadas de manera secuencial (14). Existe una reserva funcional de unidades motoras para cada tarea, en la cual pueden iniciarse distintas secuencias de reclutamiento para estimular los tres tipos diferentes de unidades motoras (tipos I, IIa y IIb), que permite realizar distintas acciones dentro del mismo músculo. La secuencia de reclutamiento de las unidades motoras por lo general sigue el principio de tamaño, en la cual las moto­ neuronas pequeñas, de respuesta lenta, son reclutadas primero, seguidas por el reclutamiento de las oxidativas de respuesta rápida y por último, las unidades motoras grandes, glucolíticas de respuesta rápida (14). Esto se debe a que las motoneuro­ nas pequeñas tienen umbrales más bajos que las grandes. Por ello, las motoneuronas pequeñas son utilizadas en un amplio rango de tensión antes que sean reclutadas las fibras moderadas o grandes. Al caminar, por ejemplo, las unidades motoras de bajo umbral son utilizadas durante la mayoría del ciclo de la mar­ cha, excepto por un breve reclutamiento de unidades motoras intermedias durante periodos de activación pico. Las unidades motoras de alto umbral y respuesta rápida por lo regular no son reclutadas a menos que haya un cambio abrupto de direc­ ción o la persona tropiece. Al correr se reclutan más unidades motoras, y se reclutan algunas de alto umbral para los máximos esfuerzos en el ciclo. Las unidades de bajo umbral son reclutadas para actividades como caminar y trotar, y las fibras de respuesta rápida son reclutadas para actividades como levantar peso (14, 25). Las secuencias de reclutamiento para caminar y para distintas intensidades de ejercicio se presentan en la figura 4-8. Las unidades motoras son reclutadas de manera asincrónica, es decir la activación de una unidad motora está espaciada en el tiempo pero se suma con la actividad motora precedente. Si la tensión se sostiene isométricamente por un largo periodo, algunas motoneuronas grandes son activadas. De la misma manera, en los movimientos rápidos y vigorosos, se activan motoneuronas tanto grandes como pequeñas.



A



Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

RESPUESTA LENTA

107

B

OXIDATIVA DE RESPUESTA RÁPIDA

GLUCOLÍTICA DE RESPUESTA RÁPIDA

Fibras musculares activas (%)

100 Respuesta rápida-Glu y O 80 Respuesta rápida-O

60 40

60% MCV (60 rpm)

20

Respuesta lenta 0

20 40 60 80 100 Intensidad del ejercicio (% VO2 máx)

FIGURA 4-8  El orden de activación de las unidades motoras, llamado reclutamiento, por lo general sigue el principio de tamaño: las fibras pequeñas de respuesta lenta son reclutadas primero, seguidas por las oxidativas de respuesta rápida y al final por las glucolíticas de respuesta rápida. (A) Actividad muscular de los tres tipos de músculos en tres fases de apoyo al caminar. Las fibras de respuesta lenta son utilizadas para la mayoría del ciclo de la marcha, con algo de reclutamiento de fibras de respuesta rápida en momentos pico de activación. (B) Patrón de reclutamiento similar, con 40% de las fibras de respuesta lenta reclutadas hasta para 40% de la intensidad del ejercicio, en cuyo punto son reclutadas las fibras oxidativas de respuesta rápida. No es sino hasta que se alcanza 80% de intensidad del ejercicio que son reclutadas las fibras glucolíticas de respuesta rápida. (Reimpresa con autorización de (A) Grimby, L. (1986). Single motor unit discharge during voluntary contraction and locomotion. En N. L. Jones, et al. (Eds.). Human Muscle Power. Champaign, IL: Human Kinetics, 111–129; (B) Sale, D. G. (1987). Influence of exercise and training on motor unit activation. Exercise and Sport Sciences Reviews, 16:95-151).

El patrón de reclutamiento de la unidad motora procede de motoneuronas pequeñas a grandes, lentas a rápidas, de pequeña a gran fuerza y de músculos resistentes a fatiga a fatigables. Luego que una unidad motora es reclutada, seguirá activa hasta que disminuya la fuerza, y cuando ésta disminuya, las unidades motoras son inactivadas en el orden inverso de activación, siendo las primeras las motoneuronas grandes. Además, el patrón de reclutamiento de unidades motoras está establecido en el músculo para un patrón específico de movimiento (58). Si cambia la posición articular y se requiere un nuevo patrón de movimiento, el patrón de reclutamiento se modifica ya que son reclutadas distintas unidades motoras, aunque el orden de reclutamiento de pequeñas a grandes sigue siendo el mismo. La fuerza desarrollada durante el re­clutamiento no aumenta de forma brusca puesto que las motoneuronas grandes no se activan hasta que el músculo está desarrollando una gran cantidad de fuerza. De hecho, el aumento fraccional en la fuerza es constante de manera que a mayor tensión ya ejercida por el músculo, se reclutan unidades motoras de mayor tamaño. Frecuencia de codificación La frecuencia con que disparan las unidades motoras también puede influenciar la cantidad de fuerza o tensión desarrollada por el músculo. Esto se conoce como frecuencia de codificación e involucra disparos de potenciales de acción o impulsos intermitentes de alta frecuencia que varían desde tres hasta 120 impulsos por segundo (53). Con tensión constante o incrementos lentos en la tensión, la frecuencia de disparo se desarrolla en el rango de 15 a 50 impulsos por segundo. Esta frecuencia puede aumentar a un rango de 80 a 120 impulsos por segundo durante velocidades de contracción rápidas. A mayores frecuencias de codificación, la tasa de impulsos

aumenta de manera lineal y sólo después que han sido reclu­ tadas todas las unidades motoras (7). En los músculos pequeños, por lo general son recluta­ das y activadas todas las unidades motoras cuando la fuerza externa del músculo se encuentra en niveles de tan sólo 30 a 50% del nivel máximo de contracción voluntaria. Más allá de este punto, la fuerza producida por el músculo se incrementa mediante aumentos en la frecuencia de codificación, lo que permite una contracción precisa y constante. En músculos grandes, el reclutamiento de las unidades motoras se realiza a lo largo de todo el rango de fuerza, de manera que algunos músculos aún siguen reclutando uni­ dades motoras al llegar a 100% de la contracción máxima voluntaria. El deltoides y bíceps braquial son ejemplos de músculos que siguen reclutando unidades motoras 80 a 100% de la fuerza máxima muscular. La frecuencia de codificación también varía según el tipo de fibra y cambios en el tipo de movimiento. En la figura 4-9 se ejemplifican frecuencias de codificación para fibras tanto de alto como de bajo umbral en dos contracciones muscu­ lares. En los movimientos balísticos, las unidades motoras de mayor umbral y respuesta rápida disparan a mayores frecuencias que las unidades de baja respuesta. Para producir aceleraciones rápidas de los segmentos, las unidades motoras de respuesta rápida incrementan sus frecuencias de codifica­ ción más que las unidades motoras de respuesta lenta (25). Las fibras de respuesta rápida y alto umbral no pueden ser utilizadas por tiempos considerables, pero se piensa que los atletas entrenados pueden mantener a las unidades de alto umbral trabajando durante mayor tiempo al mantener las fre­ cuencias de disparo, lo que permite la capacidad de producir una contracción vigorosa durante un tiempo limitado. De manera eventual la frecuencia de disparo de la unidad motora

108

(A)

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

UM de alto umbral UM de bajo umbral

100/s

Médula espinal

20/s

A.

60/s

Interneurona inhibitoria

20/s

Contracción submáxima 400 ms Interneurona excitatoria

(B)

UM de alto umbral UM de bajo umbral

120/s

50/s

80/s

30/s

B.

Célula de Renshaw

Contracción máxima

Estímulo excitatorio

400 ms FIGURA 4-9  (A) El desarrollo de tensión en el músculo es influenciado por la frecuencia en la cual es activada la unidad motora, llamado frecuencia de codificación. En una contracción muscular submáxima sostenida, las fibras de respuesta rápida y alto umbral incrementan su frecuencia de disparo en la fase de rampa más que las unidades de bajo umbral. La frecuencia de disparo de las unidades motoras cae durante la fase sostenida, y cesa el disparo de las unidades de alto umbral. (B) En una contracción sostenida más vigorosa, la frecuencia de codificación se incrementa y es mantenida por mayor tiempo en la contracción por las unidades motoras de alto y bajo umbralesl. (Reimpresa con autorización de Sale, D. G. (1987). Influence of exercise and training on motor unit activation. Exercise and Sport Sciences Reviews, 16:95-151).

disminuye durante cualquier contracción muscular sostenida, ya sea vigorosa o leve. El potencial de acción en una unidad motora puede ser facilitado o inhibido por la información que recibe de las múl­ tiples neuronas que se encuentran conectadas a ella mediante la médula espinal. Como se muestra en la figura 4-10, una unidad motora recibe información sináptica de otras neuronas e interneuronas, las cuales son ramas interconectadas que pueden ser tanto excitatorias como inhibitorias. La informa­ ción se brinda en forma de un potencial local graduado que, a diferencia del potencial de acción, no mantiene su amplitud conforme viaja. Por tanto el estímulo será suficiente para alcanzar su destino en otra neurona y debe ser lo bastante grande para generar una respuesta en la neurona a la que llega. La motoneurona alfa tiene muchas ramas colaterales que interactúan con otras neuronas, y el número de ramas cola­ terales es mayor en los músculos distales. Una interneurona inhibitoria que recibe información de dichas colaterales es la célula de Renshaw, que también se encuentra en la médula espinal. La célula de Renshaw se considera uno de los elemen­ tos clave en la organización muscular de agonistas, antagonis­ tas y sinergistas (29, 30) cuando es estimulada lo suficiente por una rama colateral. Existe evidencia que sugiere que pueden iniciarse patro­ nes alternativos de reclutamiento a partir de la información

Estímulo inhibitorio

Rama colateral

FIGURA 4-10  (A) El potencial de acción viajando a través de una unidad motora puede ser alterado por el impulso proveniente de las interneuronas, que son pequeñas ramas nerviosas que generan un potencial local graduado; el potencial puede o no lograr un cambio en la neurona conectante. Las interneuronas pueden producir un potencial graduado local excitatorio, que facilita el potencial de acción, o un potencial local graduado inhibitorio suficiente para inhibir el potencial de acción. (B) Una interneurona especial, la célula de Renshaw, recibe información excitatoria a partir de la rama colateral de otra neurona, estimulando un potencial graduado local inhibitorio.

brindada por las vías excitatorias e inhibitorias. Esto se realiza mediante interneuronas que modifican el umbral de respuesta de las unidades de respuesta lenta y rápida. El umbral de la unidad motora rápida puede disminuirse mediante inter­ neuronas excitatorias. En los movimientos balísticos que involucran movimien­ tos rápidos alternantes, parece haber activación sincrónica o concurrente de la reserva de unidades motoras en la cual las unidades motoras grandes son reclutadas junto con las moto­ neuronas pequeñas. Este disparo sincrónico también se ha visto como resultado del entrenamiento con peso. Se piensa que en las actividades atléticas, que requieren un amplio rango de desempeño muscular, la secuencia neuromuscular pudiera incluso revertirse, siendo reclutadas primero las fibras de res­ puesta rápida en acciones musculares vigorosas (8, 14).

Receptores y reflejos sensoriales El cuerpo requiere un sistema de información para brindar retroalimentación acerca de la condición y características cam­biantes del sistema musculoesquelético y otros tejidos cor­ porales, como la piel. Los receptores sensoriales recolectan la





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

información de evento como estiramiento en el músculo, calor o presión muscular, tensión en el músculo y dolor en la extremidad. Estos receptores envían información a la médu­la espinal, donde dicha información es procesada y utilizada por el sistema nervioso central para ajustar o iniciar activida­ des motoras por el músculo. Estos sensores se encuentran conectados a la médula espinal mediante neuronas sensoriales. Cuando la información sensorial de uno de estos recep­ tores lleva información hacia la médula, la cual desencadena una respuesta motora predecible, se llama reflejo. Un reflejo es una respuesta neural involuntaria a un estímulo senso­ rial específico y es de comportamiento estereotípico tanto en tiempo como en espacio. En la figura 4-11 se muestra un arco reflejo simple. En el caso del reflejo de sacudida tendinosa en la articulación de la rodilla (reflejo de estiramiento), la magnitud de la contracción del músculo cuádri­ ceps que resulta en una extensión involuntaria de la pierna es proporcional a la intensidad del estímulo de palmada apli­ cado sobre el tendón rotuliano. La mayoría de los reflejos no son tan simples y pueden ser modificados por información proveniente de distintas áreas. Por ejemplo un reflejo flexor inicia una respuesta rápida de retirada tras recibir informa­ ción sensorial indicando dolor, como cuando se toca algo caliente. Compare este reflejo con una situación anticipatoria en la cual a usted se le dice que se le sacudirá la mano y nece­ sita mantener el equilibrio mediante resistencia a la flexión del brazo. Cuando se aplica la sacudida, existe una respuesta refleja pero es distinta a la respuesta flexora ya que el con­ texto es diferente, e incluso si la respuesta sucede a nivel de médula espinal, los circuitos han sido reprogramados para responder de manera distinta. Cada reflejo es influenciado por el estado de muchas interneuronas, que reciben informa­ ción de los sistemas segmentario y descendente (47). Los reflejos que brindan información a la médula espinal y que son procesados tanto a ambos lados y distintos niveles de la médula espinal se llaman propioespinales. Un ejemplo de este tipo de reflejo es el reflejo extensor cruzado, que inicia al recibir o esperar recibir un estímulo doloroso, como

pisar una uña. Esta información sensorial es procesada en la médula espinal creando una respuesta flexora y de retirada en el miembro con dolor, e incremento o excitación de los mús­ culos extensores del otro miembro. Otro reflejo propioespinal es el reflejo tónico cervical que es estimulado por movimientos de la cabeza que crean una respuesta motora en los brazos. Cuando la cabeza se rota a la izquierda, este reflejo estimula una respuesta asimétrica de extensión del brazo del mismo lado (izquierdo) y flexión del brazo opuesto (derecho). Además, cuando la cabeza se flexiona o extiende, este reflejo inicia la flexión o extensión de los bra­ zos, respectivamente, Otro tipo de reflejo es el reflejo supraespinal, que lleva información hacia la médula espinal y la procesa en el cerebro. El resultado es una respuesta motora. El reflejo de enderezamiento laberíntico es un ejemplo de este tipo de reflejo. Este reflejo es estimulado al inclinarse, agacharse o caer de una postura de pie. La respuesta de los centros superiores es esti­ mular una respuesta motora del cuello y brazos para mantener o retomar la posición de pie. Este reflejo complejo involucra muchos niveles de la médula espinal y los centros superio­res del sistema nervioso. Ejemplos de estos tipos de acciones reflejas se presentan en la figura 4-12.

Médula espinal Neurona sensorial

Neurona motora

Nervio espinal

FIGURA 4-11  Un arco reflejo simple o monosináptico. La información sensorial de los receptores es llevada a la médula, donde inicia una respuesta motora por parte de las extremidades. El reflejo de estiramiento es un arco reflejo que envía información sensorial a la médula en respuesta a estiramiento del músculo; la médula envía de regreso estimulación motora al mismo músculo, causando una contracción.

109

HUSO MUSCULAR Los propioceptores son receptores sensoriales del sistema musculoesquelético que transforman la distorsión mecánica en el músculo o articulación (como ocurre en cualquier cam­ bio de posición, longitud y tensión musculares), en impulsos nerviosos que ingresan a la médula espinal y estimulan una respuesta motora (63). El huso muscular es un propioceptor que se encuentra en mayor cantidad en el vientre del múscu­lo localizado en dirección paralela a las fibras musculares y que de hecho se conecta a los fascículos mediante tejido con­ juntivo (Fig. 4-13). Las fibras del huso muscular se llaman intrafusales, en comparación con las fibras musculares que se llaman extrafusales. Las fibras intrafusales del huso muscular se encuentran contenidas dentro de una cápsula con forma de huso, de ahí el nombre huso muscular. Algunos músculos como los del ojo, mano y parte superior de la espalda tienen cientos de husos; otros músculos como el dorsal ancho y otros del hombro, tienen pocos (63). Cada músculo tiene algunos husos. Sin embargo el huso muscular no se encuentra en algunas fibras glucolíticas de respuesta rápida dentro de algunos músculos. Cada cápsula del huso puede contener hasta 12 fibras intrafusales, que pueden ser de uno de dos tipos: bolsa nuclear o cadena nuclear (63). Ambos tipos de fibras tienen centros no contráctiles que contienen los núcleos de la fibra además de las fibras sensoriales que llevan la información al sistema a través de la raíz dorsal de la médula espinal. El huso también tiene extremos contráctiles que pueden ser inervados por una motoneurona gamma, creando acortamiento al recibir información motora. La motoneurona gamma o fusimotora se mezcla con las motoneuronas alfa en el cuerno ventral de la columna vertebral. Siendo de menor tamaño que las moto­ neuronas alfa, cada motoneurona gamma inerva múltiples husos musculares.

110

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

A

Extensores inhibidos Flexores estimulados

C

Extensores estimulados Estímulo doloroso Flexores inhibidos Flexores estimulados

B Extensores inhibidos

Extensores estimulados

Flexores inhibidos

D

Estímulo doloroso

FIGURA 4-12  Ejemplos de acciones reflejas (un reflejo es una respuesta motora desarrollada en el sistema nervioso central tras haber recibido información sensorial). (A) El reflejo flexor es desencadenado por información sensorial que registra dolor, lo que facilita una retirada rápida flexora de la fuente de dolor. (B) El reflejo cruzado extensor también es iniciado por dolor; funciona con el reflejo flexor para causar flexión en el miembro estimulado y extensión del miembro contralateral. (C) El reflejo tónico del cuello es estimulado por movimientos de la cabeza; genera flexión o extensión de los brazos, dependiendo de la dirección del movimiento del cuello. (D) El reflejo de enderezamiento laberíntico es estimulado por la posición corporal; causa movimientos de los miembros y cuello para mantener una postura equilibrada de pie.

La bolsa nuclear de fibras tiene un gran cúmulo de núcleos en su centro. También es más gruesa, y sus fibras se conectan

Fibras musculares

Neurona motora dinámica gamma Neurona motora estática gamma

Huso muscular

Fibra de cadena nuclear Fibra de bolsa de nuclear

Neurona sensorial tipo II Neurona sensorial tipo I

FIGURA 4-13  El huso muscular yace en paralelo con las fibras musculares. Dentro de cada cápsula del huso se encuentran las fibras del huso, que pueden ser de cualquiera de dos tipos: fibra de cadena nuclear o fibra de bolsa nuclear. Ambos tipos tienen terminales contráctiles que son inervadas por motoneuronas gamma. La información sensorial que responde al estiramiento abandona la porción medial de ambos tipos de fibras mediante la neurona sensorial tipo Ia y de los extremos de las fibras de cadena nuclear mediante la neurona sensorial tipo II.

a la cápsula y el tejido conjuntivo de la misma fibra muscular. La fibra de cadena nuclear es más pequeña, y los núcleos se disponen en filas en la región ecuatorial. La fibra de cadena nuclear no se conecta a la fibra muscular en sí, sino que sólo hace conexión con la cápsula del huso. A la salida de la región ecuatorial de ambos tipos de fibras en huso, la neurona aferente primaria tipo Ia es estimulada por cambios en la longitud a la mitad del huso. La informa­ ción colectada en las terminales sensoriales es enviada hacia el cuerno dorsal y hace conexión monosináptica o directa con una motoneurona, causando contracción del mismo músculo. Ya que el huso yace en paralelo con las fibras musculares, se encuentra sujeto al mismo estiramiento que el músculo. El otro mecanismo de “estiramiento” de la porción media del huso es mediante contracción de los extremos del huso a tra­ vés de la inervación por motoneuronas gamma. Tanto la bolsa nuclear como las fibras de cadena nuclear son inervadas por su propia motoneurona gamma, llamados eferentes dinámico y estático, respectivamente. El acortamiento de los extremos de las fibras del huso mediante inervación gamma permite ajustar al huso muscular para cubrir las necesidades de movimiento (Fig. 4-14). A partir de los extremos polares de la fibra de cadena nuclear se transmite información sensorial adicional mediante neuronas sensoriales aferentes secundarias tipo II. Esta neu­rona sensorial es de tamaño mediano y es estimulada por estiramiento muscular, respondiendo a un mayor umbral de





111

Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

Eferentes γ

Aferentes Ia

Dinámica γ Estática γ FIGURA 4-14  Dos vías aferentes llevan información del huso hacia la médula espinal. La vía aferente tipo Ia primaria sale de las regiones ecuatoriales tanto de las fibras de cadena nuclear como de la bolsa y brinda información sensorial acerca de la longitud y velocidad de estiramiento del músculo. La vía aferente secundaria tipo II sale por los extremos de las fibras de cadena nuclear y brinda información sobre la longitud muscular. Ambos tipos de fibras reciben inervación motora de las terminales contráctiles mediante las neuronas gamma eferentes.

Placa terminal

Terminaciones primarias

Golpe

Terminaciones secundarias

Fibra de bolsa nuclear

Fibra de cadena nuclear

Extremo terminal

estiramiento que la neurona sensorial tipo I. Existen por lo general una o dos neuronas sensoriales tipo II por huso muscular, aunque algunos husos musculares e incluso algu­ nos músculos (10 a 20%) no tienen ninguna (63). Las aferentes primarias son sensibles a la velocidad de estiramiento del músculo y actúan como sensores de veloci­ dad. La sensibilidad de las aferentes primarias no es lineal y es muy sensible a cambios pequeños en longitud y velocidad de cambio (estiramientos de corta distancia), pero disminuye con cambios más lentos o de mayor magnitud. Las aferentes

Estiramiento

II

secundarias son sensores de longitud muscular con algo de sensibilidad a los cambios de longitud. La figura 4-15 muestra la respuesta de las aferentes primaria y secundaria en ausencia de cualquier inervación gamma ante el estiramiento de un músculo, un golpe rápido del músculo, un estiramiento y liberación cíclicos, y al suspender el estiramiento. Cuando se aplica estiramiento al músculo, la región ecuato­ rial de las fibras intrafusales deforma las terminales nerviosas y la neurona sensorial tipo I envía impulsos a la médula espinal. Los potenciales de acción sensoriales se conectan con inter­

Liberación del estiramiento

Tendón de cuádriceps Peso

Estímulo

Primario

Secundario

FIGURA 4-15  Las velocidades de disparo primaria y secundaria aferentes difieren en su respuesta a un estiramiento o relajación forzado del músculo. Las respuestas de ambas aferentes primaria y secundaria se muestran en tres condiciones diferentes de estiramiento en las cuales se extirpó cualquier influencia de inervación gamma. La aferente primaria responde a un estiramiento impuesto al músculo y dispara a mayores tasas cuando se aplica un estiramiento rápido al músculo en el caso de un golpe ligero. Cuando se retira el estiramiento, la aferente primaria deja de disparar. La aferente secundaria dispara a una velocidad más constante para reflejar la longitud del músculo.

112

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

El músculo que se está estirando también es excitado

Médula espinal

1a 1

2

Interneuronas excitatorias e inhibitorias

Excitación del sinergista

3

Inhibición del antagonista

neuronas, generando un potencial local excitatorio graduado que se envía de vuelta al músculo que se está estirando. Si el estiramiento es lo suficientemente vigoroso, se envía de nuevo un impulso local graduado al mismo músculo con la magnitud suficiente para iniciar una contracción mediada por motoneu­ ronas alfa. La información sensorial entra y la información motora sale de la médula espinal al mismo nivel, creando un arco reflejo monosináptico en el cual la información senso­ rial de ingreso se conecta directamente con la motoneurona. Un ejemplo de este reflejo es el estiramiento o reflejo miotático, en el cual al ser estimuladas las neuronas sensoriales por estiramiento del músculo, inician un incremento en el impulso motor que llega al mismo músculo (63). Se ilustra un circuito tipo Ia en la figura 4-16. También se le llama facilitación autogénica debido a la facilitación de las motoneuronas alfa sobre el mismo músculo. El reflejo de estiramiento principal­ mente recluta fibras musculares de respuesta lenta. La información que llega a la médula espinal proveniente de la neurona sensorial tipo I también es enviada al cere­ belo y áreas cerebrales sensoriales para ser utilizada como retroalimentación sobre la longitud y velocidad musculares. Se establecen conexiones adicionales en la médula espinal con interneuronas inhibitorias, creando una inhibición recíproca, o relajación de los músculos antagonistas (29). También se generan conexiones interneuronales excitatorias con las motoneuronas alfa de los músculos sinergísticos para facilitar su actividad muscular, además del agonista. Cuando se estimulan neuronas aferentes tipo II o secun­ darias, se obtiene una respuesta distinta por parte de las neu­ ronas sensoriales tipo I. Produce un impulso sensorial en res­ puesta a estiramiento o cambio en longitud del músculo, y es

FIGURA 4-16  Circuito tipo Ia iniciado por estiramiento del músculo. Con una respuesta proporcional a la magnitud del estiramiento, el huso muscular envía impulsos a la médula espinal mediante la neurona sensorial tipo Ia. Dentro de la médula, las conexiones con interneuronas producen un potencial local graduado que inhibe los músculos antagonistas y excita a los sinergistas así como al músculo en el cual ocurrió el estiramiento. Ésta es la respuesta típica del reflejo de estiramiento, también conocido como facilitación autogénica.

un buen indicador para la retroalimentación sobre la longitud real del músculo ya que sus impulsos sensoriales no disminu­ yen cuando el músculo se mantiene en una posición estática. La inervación de los extremos de las fibras del huso por la motoneurona gamma altera la respuesta del huso muscular considerablemente. El primer efecto importante de la inerva­ ción gamma del huso es que no permite que ceda la descar­ga del mismo cuando se acorta el músculo. Si el músculo se acorta sin coactivacion alfa-gamma, la actividad del huso sería silenciada al retirar el estiramiento externo del músculo. La coactivación alfa-gamma mantiene tenso al huso y le permite seguir brindando información sobre posición y longitud a pesar del acortamiento muscular (63). Existe evidencia que esto sólo sucede en el caso de movimientos lentos y para movimientos bajo carga, pero no para movimientos rápidos. En estos últimos, la actividad de estiramiento en los husos del músculo antagonista puede aportar la información sobre la longitud y posición. El segundo gran impulso a la motoneurona gamma del huso muscular es un incremento indirecto de los impulsos motores que son enviados al músculo mediante vías de la mo­toneurona alfa. Esto se agrega a los impulsos que bajan por el sistema, altera la ganancia e incrementa el potencial para la activación completa mediante las vías alfa. Es un contribu­ yente principal para coordinar el desempeño y patrones de las motoneuronas alfa. En anticipación a levantar algo pesado, las motoneuronas alfa y gamma establecen un cierto nivel de excitabilidad en el sistema para tolerar resistencia pesada. Si el objeto que se carga es mucho menos pesado de lo esperado, el sistema gamma actúa reduciendo el flujo del aferente tipo I, haciendo un





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

113

FIGURA 4-17  Circuito tipo Ia en el cual la información es enviada del huso (4), causando inhibición (3) y excitación de los sinergistas y agonistas (2, 1). Esto es facilitado por información proveniente de la motoneurona gamma (5), lo cual inicia una contracción de los extremos de las fibras del huso, creando un estiramiento interno de las fibras del huso. La motoneurona gamma recibe información mediante los centros superiores o de otras interneuronas en la médula espinal (6, 7, 8).

ajuste rápido en la información que envía la motoneurona alfa al músculo y reduce el número de unidades motoras activadas. Por último, la motoneurona gamma es activada a un menor umbral que la motoneurona alfa y por tanto puede iniciar respuestas a cambios posturales reiniciando el huso y activando la información alfa (27). Las vías aferentes, vías gamma y alfa son parte del circuito gamma, que se muestra en la figura 4-17.

ÓRGANO TENDINOSO DE GOLGI Otro propioceptor importante que influencia en forma sig­ nificativa la acción muscular es el órgano tendinoso de Golgi (OTG). Esta estructura vigila la fuerza o tensión en el músculo. Como se ilustra en la figura 4-18, el OTG se encuentra en la unión músculo-esquelética. Es un conjunto de fascículos de co­lágeno con forma de huso rodeado por una cápsula que se continúa adentro de los fascículos para crear compartimientos. Las fibras de colágeno del OTG se conectan directamente a las fibras extrafusales provenientes de los músculos (63). Dos neuronas sensoriales salen de un sitio entre los fascícu­los de colágeno. Cuando éste es comprimido por estiramiento o contracción de las fibras musculares, las terminaciones ner­viosas tipo Ib del OTG generan un impulso sensorial pro­ porcional a la cantidad de deformación que recibieron. La respuesta a la carga y la velocidad de cambio en la carga son lineales. Múltiples fibras musculares se insertan en un OTG, y cualquier tensión generada en cualesquiera de los músculos generará una respuesta en el OTG. Al estirarse el músculo, la tensión sobre el OTG individual es generada junto con los otros OTG del tendón. En conse­

cuencia, la respuesta del OTG es más sensible a la tensión que al estiramiento. Esto se debe a que el OTG mide la carga de peso en serie con las fibras musculares pero se encuentra en paralelo con respecto a la tensión desarrollada en los elemen­ tos pasivos durante el estiramiento (33). Por tanto, la contrac­ ción tiene un umbra menor que el estiramiento. El OTG genera un potencial inhibitorio local graduado sobre la médula espinal llamado reflejo de estiramiento inverso. Si el potencial graduado es suficiente, se produce relajación o inhibición autogénica en las fibras musculares conectadas en serie con el OTG estimulado. La información que sale de la motoneurona alfa hacia los músculos sometidos a un estiramiento a alta velocidad o produciendo altas resis­ tencias es disminuida. El OTG es muy sensible a pequeños cambios en tensión, por lo que es utilizado para modular cambios en fuerza. Au­xilia brindando información sobre la fuerza de forma que el individuo aplique sólo la cantidad de fuerza necesaria para superar la carga. El OTG transmite información confiable sobre la tensión en todo el músculo en tensión ya sea activa o pasiva, incluso luego de una rutina extenuante (24). El OTG puede generar una respuesta inhibitoria mediante la vía tipo Ib para disminuir la fuerza de contracción en un músculo que experimenta un incremento rápido en la fuerza. De forma alterna, el OTG puede también dar impulsos excitatorios en actividades como caminar, durante la cual el OTG detecta la tensión en los músculos de apoyo y estimula un reflejo exten­ sor. De nuevo, con información proveniente de los centros neurales superiores, el contexto cambia y los circuitos son ajustados de forma acorde.

114

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Cápsula Fibra muscular

A Músculo

Neurona sensorial tipo Ib

Órgano tendinoso de Golgi Tendón Tendón

Hueso

B

5 Estimulación de las neuronas inhibitorias

2↑ Tensión muscular Músculo

4↑ Estimulación del 1↑ Estimulación de la motoneurona

órgano tendinoso de Golgi

3↑ Fuerza sobre el tendón

Tendón

FIGURA 4-18  (A) El órgano tendinoso de Golgi (OTG) se encuentra en la unión músculo-tendón. (B) Cuando se aplica tensión en este sitio, el OTG envía información a la médula espinal mediante las neuronas sensoriales tipo Ib. El impulso sensorial del OTG facilita la relajación del músculo mediante estimulación de las interneuronas inhibitorias. Esta respuesta es el reflejo de estiramiento inverso, o inhibición autogénica.

RECEPTORES SENSORIALES TÁCTILES Y ARTICULARES Existe poca información sobre el ingreso de datos de neuro­ nas sensoriales a partir de los receptores táctiles y articu­ lares que se encuentran dentro y alrededor de las uniones sinoviales (Fig. 4-19). Uno de estos receptores táctiles, la terminación de Ruffini, se encuentra en la cápsula articular y responde a cambios en la posición articular y velocidad de movimiento de la articulación (54). El corpúsculo de Pacini es otro receptor táctil en la cápsula y tejido conectivo que responde a la presión generada por los músculos y al dolor dentro de la articulación (54). Estos receptores articulares, al igual que otros receptores en los ligamentos y tendo­nes, brindan información continua al sistema nervioso acerca de las condiciones dentro y alrededor de la articulación.

Efecto del entrenamiento y ejercicio

Corpúsculo de Pacini (presión)

Terminaciones de Ruffini (posición y velocidad articular)

Terminaciones nerviosas libres (sensación dolorosa)

Durante el entrenamiento del sistema muscular, una adap­ tación neural modifica los niveles y patrones de activación de la información neural al músculo. En el entrenamiento de fuerza, por ejemplo, pueden demostrarse incrementos signifi­ cativos de fuerza tras aproximadamente 4 semanas de entrena­ miento. Esta ganancia de fuerza no es atribuible a un aumento en el tamaño de la fibra muscular sino a un efecto de apren­

FIGURA 4-19  Varios tipos de receptores sensoriales envían información al sistema nervioso central. En las cápsulas articulares y tejido conjuntivo se encuentra el corpúsculo de Pacini, que responde a la presión, y las terminaciones de Ruffini, que responden a los cambios en posición articular. También las terminaciones libres se encuentran alrededor de las articulaciones y perciben dolor.

115

A. Influencia del entrenamiento sobre el retraso electromecánico REM reflejo (ms)

40 Ejercicio de fuerza de resistencia pesada

30

Desacondicionamiento Ejercicio de fuerza de tipo explosivo

20

0

12

24

36 semanas

B. Influencia de entrenamiento sobre el IREM

900 0.5

a

erz

800

EMG

700

0.3 0.2

Ejercicio de fuerza de resistencia pesada

Fu

0.4

Desacondicionamiento

0.5

600

700

Fuerza 0.4

Fuerza (N)

dizaje en el cual ocurre adaptación neural (59), resultando en incremento de factores como velocidades de disparo, impulso generado por la neurona motora, sincronización de unidades motoras y excitabilidad de la motoneurona (1). El efecto de la adaptación neural es una mejor contracción muscular con mayor calidad mediante la coordinación en la activación de las unidades motoras. La información neural al músculo, como consecuencia de las contracciones voluntarias máximas, se incrementa en los agonistas y sinergistas, y la inhi­ bición a los antagonistas es mayor. Esta adaptación neural, o efecto de aprendizaje, alcanza su máximo a las cuatro a cinco semanas de entrenamiento y típicamente es resultado de un aumento en la frecuencia de activación de unidades motoras. Los incrementos en fuerza más allá de este punto por lo gene­ ral son atribuibles a cambios estructurales e incremenos físicos en el área transversal del músculo. La influencia del entrena­ miento tanto sobre el retraso electromecánico (REM) y la cantidad de actividad electromiográfica (EMG) se representa según los trabajos de Hakkinen y Komi (26) en la figura 4-20. La especificidad del entrenamiento es importante para mejorar la llegada de información neural a los músculos. Si se entrena un miembro a la vez, puede lograrse una mayor pro­ ducción de fuerza con más información neural a los músculos de ese miembro, que si dos miembros son entrenados a la vez. La pérdida tanto de fuerza como de impulso neural a los músculos mediante entrenamiento bilateral se conoce como déficit bilateral (5, 14). De hecho, entrenar un miembro neu­rológicamente aumenta la actividad e incrementa la fuerza voluntaria en el otro miembro. Cuando se trabaja con atletas que utilizan los miembros de forma asimétrica, como al correr o lanzar, el entrenador debe incorporar algunos movimientos unilaterales del miembro al programa de acondicionamiento. Quienes participan en depor­ tes o actividades en los cuales se utilizan ambos miembros juntos, como levantamiento de pesas, deben entrenar bilateralmente. La especificidad del entrenamiento también determina el tipo de fibra que se fortalece y desarrolla. A través del entrena­ miento de resistencia, las fibras tipo II pueden ser fortalecidas mediante reducción en la inhibición central e incremento en la facilitación neural. Esto puede ser de utilidad para resistir la fatiga en ejercicio de alta intensidad a corto plazo, en los cuales la fatiga surge por la incapacidad para mantener una activación nerviosa óptima. Incluso un breve calentamiento (de 5 a 10 minutos) pre­ vio a un evento o competencia influencia el impulso neural al incrementar la actividad de la unidad motora (38). Otro factor que mejora el impulso neural al músculo es realizar contrac­ ción de músculos antagonistas previo a la contracción del ago­ nista, como se observa en los movimientos preparatorios antes de realizar una hazaña (p. ej., hacer movimientos hacia atrás y adelante). Esto reduce el impulso inhibitorio al agonista y permite la llegada más información neural y activación en la contracción del agonista. El estiramiento del músculo antes de su contracción pro­ duce algo de estimulación neural muscular mediante el arco reflejo de estiramiento. Los atletas que deben producir poten­ cia, como aquellos que realizan saltos y carreras cortas, han demostrado tener sistemas excitables en los cuales el reflejo de potenciación es alto (38). Cuando sucede fatiga durante el ejercicio, hay disminución en la máxima capacidad de fuerza del músculo, causada por



Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

IREM (mV x s)



600 EMG

0.3 Desacondicionamiento

Ejercicio de fuerza de tipo explosivo

0

12

24

500

36 semanas

FIGURA 4-20  (A) Se ha demostrado que el entrenamiento de fuerza explosiva reduce el retraso electromecánico (REM) en la contracción muscular tras 12 semanas de entrenamiento. Sin embargo el REM se incrementa de nuevo si se continúa el entrenamiento a 24 semanas y se reduce ligeramente con el desacondicionamiento. La influencia del ejercicio de resistencia pesada sobre el REM es mínima. (B) El IREM se incrementa en las primeras semanas durante el entrenamiento de resistencia pesada pero no con el entrenamiento explosivo. Se piensa que ocurre algo de adaptación neural en las primeras etapas de tipos específicos de entrenamiento de resistencia, que facilita un incremento temprano en la producción de fuerza. (Reimpresa con autorización de Hakkinen, K., Komi, P. V. [1986]. Training-induced changes in neuromuscular performance under voluntary and reflex conditions. European Journal of Applied Physiology, 55:147-155).

alteración a nivel de los mecanismos tanto muscular como neural (31). La reducción en la producción de fuerza invo­ lucra múltiples mecanismos neurales, incluyendo la influencia de la retroalimentación aferente, impulsos descendentes e influencia del circuito espinal sobre la respuesta a nivel de la reserva motora. El mecanismo que contribuye a la fatiga depende de la tarea, y las variaciones en la intensidad de con­ tracción generan diferencias en el equilibrio entre los impulsos excitatorios e inhibitorios sobre la reserva. En resumen, los impulsos neurales al músculo pueden mejo­ rarse mediante entrenamiento para incrementar el número de unidades motoras contribuyentes, alterando el patrón de dis­ paro e incremento en la potenciación refleja del sistema (52). De la misma forma, la inmovilización del músculo puede crear

116

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

la respuesta opuesta al disminuir el impulso neural al músculo y disminuyendo la potenciación refleja.

EJERCICIO DE FLEXIBILIDAD La flexibilidad es considerada por muchos como un compo­ nente esencial en la condición física y es parte importante del desempeño en deportes como gimnasia y baile. La flexibilidad puede aumentarse mediante un programa de estiramiento. No hay evidencia sólida que demuestre que aumentar la flexibilidad es importante para disminuir el riesgo de lesiones o que protege contra lesiones (67). De hecho, el estiramiento antes de una competencia deportiva pudiera incluso tener un efecto negativo al disminuir la producción de fuerza y poten­ cia (46) y sólo se recomienda para actividades que requieren altos niveles de flexibilidad (37). No obstante para mantener un rango funcional de movimiento, se recomienda integrar una rutina regular de estiramiento a los programas de acon­ dicionamiento. Debe llevarse diariamente un programa de acondicionamiento y flexibilidad, o al menos tres veces a la semana, y de preferencia debe hacerse después del ejercicio. La flexibilidad, como se emplea en esta sección, se define como el rango de movimiento terminal de un segmento. Esto puede lograrse de forma activa mediante contracción voluntaria de un agonista creando movimiento articular (rango de movi­ miento activo), o de manera pasiva, cuando los músculos agonis­ tas se relajan y el segmento es desplazado a lo largo de un rango de movimiento por una fuerza externa, como puede ser por otra persona u objeto (rango de movimiento pasivo) (60, 68). Muchos factores contribuyen a la flexibilidad o falta de la misma. Primero, la estructura articular es un determinante de la flexibilidad ya que limita el rango de movimiento en algu­ nas articulaciones y produce cese o límites al movimiento. Lo anterior sucede en una articulación como el codo, en la cual el movimiento de extensión es terminado por el contacto óseo entre el proceso del olécranon y la fosa en la parte posterior de la articulación. Una persona que puede hiperextender el antebrazo a nivel del codo no es excepcionalmente flexible sino que tiene ya sea una fosa olecraneana profunda o un proceso del olécranon pequeño. Las restricciones óseas a un rango de movimiento se encuentran presentes en una variedad de articulaciones del cuerpo, pero este tipo de res­ tricción no es el mecanismo principal que limita o mejora la flexibilidad articular. Los tejidos blandos alrededor de la articulación son otro factor contribuyente a la flexibilidad. Conforme una articu­

Mecanismos que restringen el rango de movimiento articular (1) Estructuras articularescontacto óseo (2) Tejidos blandos-grasa, masa muscular (3) Ligamentos (4) Longitud de los antagonistas (5) Mecanismos neurológicos

Ejemplo Extensión del codo Flexión del codo Extensión de la rodilla Flexión de la cadera Movimiento de lanzamiento balístico del hombro

lación se aproxima al final de su rango de movimiento, el tejido blando de un segmento es comprimido por el tejido blando del segmento adyacente. Esta compresión entre componentes de tejidos adyacentes eventualmente contri­ buye a la terminación del rango de movimiento. Lo ante­ rior significa que las personas con obesidad y con grandes cantida­des de masa muscular o hipertrofia usualmente tienen menores niveles de flexibilidad. Sin embargo un sujeto con músculos hiperatrofiados puede lograr una buena flexibili­ dad articular aplicando una mayor fuerza al final del rango de movimiento, con lo cual comprime el tejido blando en mayor medida. Una persona con obesidad que carece de fuerza se encuentra limitada en forma definitiva en cuanto a la flexibilidad debido a la incapacidad para producir la fuerza necesaria para alcanzar mayores rangos de movimiento. Los ligamentos restringen los rangos de movimiento y flexibilidad ofreciendo soporte máximo al final del rango de movimiento. Por ejemplo, los ligamentos de la rodilla limitan la extensión de la pierna. A un individuo que puede hiper­extender la rodilla comúnmente se le llama con do­ble articulación, pero en realidad tiene ligamentos ligeramente más largos que permiten más movimiento articular del habi­ tual. Los principales factores que influencian la flexibilidad son la longitud física real del músculo o músculos antago­ nistas; las características viscoelásticas de los músculos, liga­ mentos y otros tejidos conjuntivos; y el nivel de inervación neurológica del músculo que se estira. La extensibilidad se relaciona con la resistencia del tejido cuando se alarga, y el estiramiento sobrepasa la resistencia pasiva de tejido (57). Todos estos factores pueden ser influenciados por tipos espe­ cíficos de entrenamiento de flexibilidad. Cuando un músculo se estira, los mecanismos neuroló­ gicos pueden influenciar el rango de movimiento. En un estiramiento rápido, la neurona sensorial primaria aferente tipo Ia en el huso muscular inicia el reflejo de estiramiento, creando una mayor actividad muscular mediante la inerva­ ción por motoneuronas alfa. Esta respuesta es proporcional a la tasa de estiramiento. Por tanto, a un estiramiento más rápido, mayor contracción del mismo músculo. Tras com­ pletar el estiramiento, las neuronas sensoriales tipo Ia dismi­ nuyen a un nivel de disparo más bajo, reduciendo el nivel de activación de la motoneurona o resistencia en el músculo. Una técnica de flexibilidad que aumenta esta respuesta es el estiramiento balístico, en el cual los segmentos son rebo­ tados para alcanzar el rango de movimiento terminal. Este tipo de estiramiento no se recomienda para mejorar la flexi­ blidad debido a la estimulación de las neuronas tipo Ia y el incremento en la resistencia muscular. Velocidades de elon­ gación lentas permiten una mayor relajación de la tensión y generan menores fuerzas tisulares. Sin embargo, el estira­ miento balístico es un componente de muchos movimientos comunes, como es el lanzamiento preparatorio en el beisbol o el movimiento completo que se realiza en una patada. Una mejor técnica de estiramiento para mejorar el rango de movimiento es el estiramiento estático, en el cual el miembro se mueve ligera y lentamente más allá de su posición terminal y es mantenido en esa posición por 10 a 30 ms (9). Mover el miembro lentamente reduce la respuesta de la neu­ rona sensorial tipo Ia, y mantener la posición al final reduce el impulso tipo Ia, permitiendo interferencia mínima al movi­ miento articular.





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

117

Métodos de estiramiento Método

Técnica

Pasivo Dinámico

Estiramiento lento y sostenido con un compañero, 10 a 30 segundos Estiramiento lento, cíclico elástico y estático, con acortamiento de un músculo, 30 series de 6 repeticiones de estiramientos de 5 segundos Estiramiento lento con pausa sostenida al final del rango de movimiento; 10 a 30 segundos Estiramiento estático contra una fuerza u objeto inamovible como la pared o el suelo; 10 a 30 segundos Estiramiento rápido del músculo utilizando movimientos de sacudida o rebote Alternar estiramiento muscular pasivo con un compañero luego de contraer el músculo antagonista contra resistencia (contraer-relajar; sostener-relajar; revertir lento sostener-relajar); series de 6 contracciones seguidas por estiramientos de 10 a 30 segundos con ayuda

Estático Isométrico Balístico Facilitación neuromuscular propioceptiva

La principal restricción al estiramiento de un músculo se encuentra en el tejido conjuntivo y tendones dentro y alre­ dedor del músculo (23, 50). Esto incluye la fascia, epimisio, perimisio, endomisio y tendones. Las fibras musculares per se no desempeñan un papel significativo en la elongación de un músculo mediante entrenamiento de flexibilidad. Para com­ prender cómo responde al estiramiento el tejido conjuntivo, es necesario estudiar las características de tensión-deformación de la unidad muscular. Cuando se aplica tensión por primera vez, el músculo genera una respuesta lineal a la carga mediante la elonga­ ción de todas las partes del músculo. Ésta es la fase elástica del estiramiento externo. Si la carga externa se retira del músculo, regresará a su longitud original dentro de pocas horas, y no quedará incremento residual o a largo plazo en la longitud muscular. Las técnicas de estiramiento que trabajan la respuesta elástica del músculo son frecuentes; incluyen movimientos articulares repetitivos y de corta duración. Estos estiramientos, que por lo general preceden una actividad, producen un incremento leve en la longitud muscular para ser utilizado en una práctica o juego pero no producen una mejoría a largo plazo en la flexibilidad. Si un músculo se coloca en su posición terminal y se man­ tiene en la posición por un periodo extendido, el tejido entra en la región plástica de la respuesta a la carga, elongándose y sufriendo deformación plástica (66). Esta deformación plástica representa un incremento a largo plazo en la longi­ tud muscular y continúa día a día (41). En la figura 4-21 se presenta un modelo que describe el comportamiento de los elementos elástico y plástico que actúan en los estiramientos. Para generar incrementos en la longitud mediante la elongación plástica o a largo plazo, el músculo debe estirarse mientras aún se encuentra caliente, y el estiramiento debe mantenerse por un largo tiempo bajo poca carga (54, 56). Por tanto, para alcanzar beneficios a largo plazo del estira­ miento, éste debe ocurrir luego de la práctica o rutina, y los estiramientos individuales deben mantenerse en la posición articular terminal por un periodo extendido. El enfriamiento de un músculo caliente mejora la elonga­ ción permanente de los tejidos en ese músculo. Las posiciones articulares deben mantenerse por al menos 30 segundos e idealmente hasta por un minuto. En el caso de los músculos que son inflexibles y requieren atención adicional, el estira­ miento debe realizarse por mayores periodos, 6 a 10 minutos (61). Para evitar cualquier daño tisular significativo, no debe permitirse el estiramiento con dolor.

Resorte

Cilindro hidráulico

Elementos elásticos

Elementos viscosos

Estiramiento elástico

Estiramiento plástico

FIGURA 4-21  Cuando se aplica al músculo un estiramiento repetitivo de corta duración, el tejido conjuntivo y el músculo responden como un resorte, con elongación del tejido a corto plazo pero con retorno a su longitud original tras un corto tiempo. En un estiramiento sostenido por largo tiempo, en especial mientras el músculo se encuentra caliente, los tejidos se comportan más hidráulicamente, conforme ocurre la deformación a largo plazo de los tejidos. (Reimpresa con autorización de Sapega, A. A., et al. [1981]. Biophysical factors in range of motion exercises. The Physician and Sportsmedicine, 9:57-64).

Facilitación neuromuscular propioceptiva La facilitación neuromuscular propioceptiva (FNP) es una técnica empleada para estimular la relajación del músculo esti­ rado de manera que la articulación pueda alcanzar un mayor rango de movimiento (36). Esta técnica, que se utiliza en el contexto de rehabilitación, también puede ser empleada en atletas e individuos con limitada flexibilidad en ciertos grupos musculares, como los isquiotibiales (56). La FNP incorpora varias secuencias de combinaciones empleando relajación y contracción de los músculos que se estiran. Un ejercicio sencillo de FNP es el movimiento pasivo del miembro de un individuo hacia el rango de movimiento terminal, puede que lo contraiga en forma isométrica contra la resistencia manual aplicada por el compañero, y luego relajar y mover más para estirar (contraer-relajar). Repetir este ciclo puede lograr incrementos significativos en el rango terminal de movimiento (2). Este procedimiento aumenta el rango de movimiento ya que el impulso de la aferente tipo Ia del huso muscular es reducido al “reiniciar” el huso (27). Los ejerci­ cios de FNP por lo general son diagonales y en línea con la

118

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

dirección de las fibras musculares. Estirar de forma oblicua es más cercano a las acciones encontradas en movimientos comunes (39). El proceso puede reforzarse incluso más si la contracción del agonista se hace al final del rango del movimiento. Esto genera un aumento en la relajación del antagonista o del músculo que se está estirando. Por ejemplo mover en forma pasiva el pie hacia la flexión plantar para estirar los dorsi­ flexores. Contraer los dorsiflexores isométricamente contra resistencia aplicada por el compañero en el dorso del pie. Mover el pie más hacia la flexión plantar y luego contraer los flexores de la planta. Ambas técnicas producen el mayor incremento en el rango de movimiento. En los ejercicios de sostener-relajar de la FNP, el OTG es estimulado de manera que se produce el reflejo inhibitorio, volviendo más fácil el estiramiento pasivo subsecuente. En un ejercicio de FNP inverso lento de sostener-relajar, el OTG también es esti­ mulado en la fase isométrica de “sostén”. Los antagonistas generan un movimiento inverso lento para estirar el múscu­lo deseado, activando los husos musculares y desensibilizando al huso durante la elongación pasiva posterior. Ejemplos de ejercicios de FNP para los músculos de las articulaciones de cadera y hombro se presentan en la figura 4-22.

EJERCICIO PLIOMÉTRICO El objetivo del entrenamiento pliométrico es mejorar la velocidad y generación de fuerza o poder en una competencia. El entrenamiento pliométrico ha demostrado ser efectivo para incrementar la potencia en atletas de deportes como vóleibol, baloncesto, saltos de altura, saltos de longitud, lanzamiento y carrera. La pliometría se basa en la noción de entrenamiento específico, en la cual un músculo entrenado a mayores veloci­ dades funcionará mejor a dichas velocidades. Un ejercicio pliométrico consiste en estirar rápidamente un músculo e inmediatamente después hacer una contrac­ ción del mismo músculo (5). El principio de estirar-contraer detrás del ejercicio pliométrico fue discutido en el capítulo previo y ha demostrado ser un estimulador efectivo de la producción de fuerza. Por ejemplo, un salto de contra-movi­ miento puede lograr una diferencia en la altura de 2 a 4 cm en un salto vertical, comparado con un salto desde cuclillas que no incluye la secuencia estirar-contraer (11). Los ejer­ cicios pliométricos mejoran la generación de poder en el músculo mediante facilitación del impulso neurológico y al incrementar la tensión muscular generada en los componen­ tes elásticos del músculo. La base neurológica de la pliometría es el impulso del reflejo de estiramiento mediado por la neurona sensorial tipo Ia. El estiramiento rápido del músculo produce excitación de las motoneuronas alfa que contraen ese músculo. Esta excita­ ción es aumentada con la velocidad del estiramiento y alcanza su máximo nivel al final de un estiramiento rápido, tras lo cual disminuye el nivel de excitación. Por tanto, si un músculo puede estirarse rápidamente y ser contraído de inmediato sin hacer una pausa al final del estiramiento, este circuito reflejo produce facilitación máxima. Si el sujeto hace una pausa al final del estiramiento, el impulso mioneural se ve muy dismi­ nuido. La potenciación mioeléctrica del músculo que se está

FIGURA 4-22  Ejemplos de ejercicios de FNP. (A) En la cadera, el muslo se mueve en forma diagonal, aplicando resistencia manual en el pie y muslo. (B) En el hombro, el brazo se mueve en flexión, con resistencia manual aplicada a nivel de la mano.

estirando representa aproximadamente 25 a 30% del incre­ mento en la producción de fuerza en la secuencia pliométrica de estirar-contraer (40). El factor que explica en su mayoría el mayor desempeño (70 a 75%) como consecuencia del ejercicio pliométrico es la restitución de la energía elástica en el músculo (40). Al final de la fase de estiramiento en un ejercicio pliométrico, el músculo inicia una acción muscular excéntrica que aumenta la fuerza y rigidez de la unidad musculotendinosa, resultando en almace­ namiento de energía elástica. Cuando el músculo es estirado, se almacena energía elástica potencial en el tejido conjuntivo





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

y tendón y en los puentes cruzados al ser rotados de vuelta con el estiramiento (2). Con un estiramiento vigoroso a corto plazo, la recuperación máxima de la energía elástica potencial regresa a la siguiente contracción del mismo músculo. El re­‑ sultado neto de este preestiramiento de corto rango dentro de un periodo breve entre el estiramiento y la contracción es que pueden producirse fuerzas mayores a cualquier velocidad dada, mejorando la producción de poder del sistema (12). La implementación de esta técnica sugiere que un estiramiento rápido a través de un rango limitado de movimiento debe ser seguido de inmediato por una contracción vigorosa del mismo músculo.

la mano derecha mientras se mantiene la mano izquierda en su lugar. El brazo generará un movimiento contra la resistencia de la liga y luego volverá a estirarse con un rápido estiramiento por la tensión generada por la liga. Estas ligas pueden conse­ guirse de distintas resistencias, lo cual permite compatibilidad con una variedad de niveles de fuerza. Otras formas de pliometría de la extremidad torácica in­ cluyen capturar una pelota y lanzarla inmediatamente. Esto genera un estiramiento rápido en el músculo al capturar, que es seguido por contracción concéntrica de los mismos múscu­ los al hacer el lanzamiento. La figura 4-23 muestra ejercicios pliométricos específicos.

Ejemplos pliométricos Un programa de ejercicios pliométricos incluye una serie de ejercicios que imponen un estiramiento rápido seguido por una contracción vigorosa. Dado que el músculo se encuentra realizando contracción excéntrica vigorosa, debe ponerse atención al número de ejercicios y la carga ejercida a lo largo de la contracción excéntrica (16, 45). Se sugiere que los ejer­ cicios pliométricos se realicen en superficies blandas y no más de dos días a la semana. Las tasas de lesiones son mayores en el entrenamiento pliométrico si estos factores no son toma­‑ dos en cuenta. Más aún, el entrenamiento pliométrico debe usarse en forma muy conservadora cuando los participantes carecen de fuerza en los músculos que se entrenan. Debe desa­‑ rrollarse fuerza primero. Se sugiere que el individuo debe ser capaz de hacer sentadillas con 60% del peso corporal cinco veces en 5 segundos antes de iniciar con pliometría (15). Esto se realiza para ver si se pueden revertir rápidamente acciones musculares excéntricas y concéntricas. Los ejercicios pliométricos incluyen actividades como sal­ tos en una pierna, saltos profundos desde varias alturas, saltar en las escaleras, saltos veloces con ambas piernas, salto por partes, salto de escalón y saltos rápidos de contramovimiento. La altura desde la cual se realiza el salto pliométrico es una consideración importante. La altura puede variar desde 0.25 a 1.5 metros y debe basarse en el nivel de acondicionamiento del participante. Un salto se realiza desde una altura muy elevada cuando no es posible hacer un rápido aterrizaje. Los ejercicios pliométricos pueden hacerse una a dos veces a la semana por un atleta con condición física adecuada. Un ejemplo de entrenamiento pliométrico puede incluir tres a cinco ejercicios de baja intensidad (10 a 20 repeticiones), como saltar en el mismo lugar o brincos con ambas pier­ nas; tres a cuatro ejercicios de intensidad moderada (5 a 10 repeticiones) incluyendo saltos en una sola pierna o con ambas piernas con obstáculos, o rebotar, y dos a tres ejer­ cicios de alta intensidad, incluyendo saltos desde abajo (5 a 10 repeticiones). Al principio la altura del escalón para el salto de profundidad debe limitarse para evitar lesiones debido a que la cantidad de fuerza a ser absorbida y controlada aumen­ tará con cada incremento de altura. Las actividades para miembros torácicos pueden implemen­ tarse mejor con ligas que puedan estirarse. El músculo puede llevarse hasta el estiramiento con la liga, tras lo cual puede con­ traerse el músculo contra la resistencia brindada por la misma. Por ejemplo, se sostiene una liga en posición diagonal a lo largo de la espalda y se estimula un movimiento de lanzamiento con

A

119

B

D

C FIGURA 4-23  Los ejercicios pliométricos pueden aplicarse a cualquier ejercicio o región del cuerpo utilizando un ciclo de estiramiento-contraccion en el ejercicio. Ejemplos para la extremidad inferior incluyen saltos de rebote (A) y profundidad (B). Para la extremidad superior son buenos ejercicios las ligas (C) y lanzar balones (D).

120

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

Una forma de entrenamiento combinado se llama entrenamiento complejo en el cual se combina ejercicio de fuerza con velocidad para mejorar diversos componentes musculares. Por ejemplo, los ejercicios de sentadillas pueden combinarse con saltos de profundidad. La sentadilla facilitará el desem­ pe­ño concéntrico mediante entrenamiento de fuerza, y el salto de profundidad facilitará el desempeño excéntrico y veloci­‑ dad de desarrollo de la fuerza mediante la pliometría (18).

Electromiografía

EL ELECTROMIOGRAMA El electromiograma es el perfil de la señal eléctrica detectada por un electrodo sobre un músculo, es decir, es la medi­da del potencial de acción del sarcolema. La señal de la EMG es compleja y se compone de múltiples potenciales de acción de todas las unidades motoras sobrepuestas una en otra. La figura 4-24 ilustra la complejidad de la señal. Note que la señal única tiene componentes tanto positivos como negativos. La amplitud de la señal de la EMG varía de acuerdo a varios factores (que se mencionan en la sección de características del electromiograma). Aunque la amplitud aumenta conforme se incrementa la intensidad de la contracción muscular, esto no significa que exista una relación lineal entre la amplitud de la EMG y la fuerza muscular. De hecho, los incrementos en la actividad de la EMG no necesariamente indican una mayor fuerza muscular (65). En realidad sólo en las contracciones isométricas se correlacionan bien la actividad eléctrica muscu­ lar y la fuerza muscular (2).

GRABANDO UNA SEÑAL ELECTROMIOGRÁFICA Electrodos La señal electromiográfica se graba empleando un electrodo. Los electrodos, que actúan como antenas, pueden estar ya sea adentro o en la superficie. Los electrodos internos, o agujas finas, se colocan directamente en el músculo. Estos electrodos se utilizan para músculos profundos o pequeños. Los electrodos de superficie se colocan en la piel sobre un músculo y por tanto se utilizan principalmente para músculos superficiales; no deben utilizarse para músculos profundos. Los electrodos de superficie son los empleados con mayor frecuencia en biomecánica, de manera que la siguiente discusión se refiere a electrodos de superficie.

Voltios

La actividad eléctrica del músculo puede medirse con la EMG. Esto permite medir el cambio en el potencial de membrana conforme los potenciales de acción son transmitidos a través de la fibra. El estudio del músculo desde esta perspectiva puede ser de utilidad para obtener información acerca del control de los movimientos voluntarios y reflejos. El estudio de la actividad muscular durante una tarea específica puede permitir conocer qué músculos se encuentran activos y cuándo inician y cesan su actividad. Además puede cuantificarse la magnitud de la respuesta eléctrica de los músculos durante la tarea. Sin embargo la EMG tiene limitaciones, las cuales deben ser bien conocidas si se va a emplear en forma correcta.

Tiempo (segundos) FIGURA 4-24  Registros de electromiografía (EMG). (A) Un solo potencial de acción. (B) Un solo registro de EMG que contiene muchos potenciales de acción. La duración de un solo potencial de acción es mucho más corta que en una señal de EMG (B).

Los electrodos de superficie pueden colocarse de manera ya sea monopolar o bipolar (Fig. 4-25). En el modo monopolar, un electrodo se coloca directamente sobre el músculo requerido, y un segundo electrodo se pone sobre un sitio eléctricamente neutral, como una prominencia ósea. Los registros monopolares son no selectivos en relación a los registros bipolares, y aunque se emplean en ciertas situaciones, como en contracciones está­ ticas, no son de gran utilidad para movimientos no isométricos. Los electrodos bipolares son utilizados con mucha mayor fre­ cuencia en biomecánica. En este caso, dos electrodos con un diámetro de aproximadamente 8 mm, son colocados sobre el músculo con distancia entre sí de 1.5 a 2 cm, y un tercer elec­ trodo se coloca en un sitio eléctricamente neutro. Este arreglo emplea un amplificador diferencial, el cual graba la diferencia entre los dos electrodos registrantes. Esta técnica diferencial retira cualquier señal que sea común entre los dos registros de los dos electrodos funcionantes. A

B

Músculo

Músculo 1 Salida Músculo 2

Sitio neutral

Salida

Sitio neutral

FIGURA 4-25  Los electrodos de la electromiografía pueden tener configuración ya sea monopolar (A) o bipolar (B).





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

La colocación correcta de los electrodos es crítica para un buen registro. Es obvio que los electrodos deben ser colo­ cados de manera que los potenciales de acción del músculo subyacente puedan ser grabados. Por tanto, los electrodos no deben ser colocados sobre áreas tendinosas del músculo o sobre un punto motor, es decir, el punto en el cual el nervio ingresa al músculo. Ya que los potenciales de acción se propa­ gan en ambas direcciones a lo largo del músculo partiendo del punto motor, las señales registradas arriba del punto motor tienen el potencial de ser atenuadas debido a la cancelación de señales de ambos electrodos. Varias fuentes describen las loca­ lizaciones estándar para la colocación de los electrodos (42). Los electrodos también deben ser orientados en forma correcta, es decir, paralelos a la fibra muscular. La señal de la EMG es muy afectada cuando los electrodos son perpendicu­ lares en lugar de paralelos respecto a la fibra. Cuando se emplean electrodos de superficie, es necesario tomar en cuenta la resistencia de la piel. Para detectar una señal eléctrica, esta resistencia debe ser muy baja. Para obtener una baja resistencia de la piel, ésta debe ser preparada con cui­ dado rasurando el sitio, y limpiando la piel con alcohol. Al rea­ lizar esto es posible colocar los electrodos de forma correcta.

nan con el mismo músculo, como son el diámetro de la fibra muscular, número de fibras, número de unidades motoras activas, velocidad de conducción de la fibra muscular, tipo y localización de la fibra muscular, velocidad de disparo de la unidad motora, flujo sanguíneo muscular, distancia de la superficie de la piel a la fibra muscular y tejido que rodea al músculo. Otros, incluyendo la interfaz electrodo-piel, con­ dicionamiento de la señal y espaciamiento del electrodo, en esencia se relacionan con la forma de recolección de datos. Estos factores son amplificados al medir una contracción diná­ mica, y otros factores adicionales también pueden interferir como señal de EMG no estacionaria, cambio de los electro­dos en relación con los orígenes del potencial de acción y cambios en las características de conductividad del tejido (21).

Amplificación de la señal La señal de la EMG es relativamente pequeña, variando entre 10 a 5 mV. Por tanto es imperativo que la señal sea amplificada, generalmente a un nivel de 1 V. El método usual es el amplifi­ cador diferencial, que puede amplificar la señal de la EMG de forma lineal sin amplificar el ruido o error de señal. El ruido en la señal de la EMG puede provenir de otras fuentes distintas del músculo, como sonidos de la fuente de poder, maquinaria o el mismo amplificador. Además, el amplificador debe tener una alta impedancia (resistencia) y buena respuesta de resistencia y debe ser capaz de eliminar el ruido común de la señal.

FACTORES QUE AFECTAN EL ELECTROMIOGRAMA Muchos factores, tanto fisiológicos como técnicos, pueden influenciar la interpretación de la señal de EMG (35) (Fig. 4-26). Es esencial comprender completamente estos factores antes de poder interpretar bien una señal de EMG. Algunos factores pueden parecer obvios porque todos ellos se relacio­ FIGURA 4-26 Algunos factores que influencian la señal electromiográfica. (1) Diámetro de la fibra muscular. (2) Número de fibras musculares. (3) Interfaz electrodo-piel. (4) Condicionamiento de la señal. (5) Número de unidades motoras activas. (6) Tejido. (7) Distancia de la superficie de la piel a la fibra muscular. (8) Velocidad de conducción de la fibra muscular. (9) Flujo sanguíneo muscular. (10) Espaciamiento entre electrodos. (11) Tipo y localización de la fibra. (12) Tasa de disparo de la unidad motora. (Adaptada con autorización de Kamen, G., Caldwell, G. E. [1996]. Physiology and interpretation of the electromyogram. Journal of Clinical Neurophysiology, 13:366-384).

ANALIZANDO LA SEÑAL Excepto bajo circunstancias especiales, es difícil grabar un solo potencial de acción. Por tanto, nos quedamos con una señal formada por múltiples potenciales de acción provenientes de muchas unidades motoras. Los investigadores a menudo están interesados en cuantificar la señal de la EMG, y utilizan varios procedimientos para lograrlo (44). Más a menudo, los biome­ cánicos primero rectifican la señal. La rectificación involucra tomar el valor absoluto de la señal cruda, es decir, hace todos los valores en señal positiva. En este punto, puede determi­ narse un sobre lineal. Esto significa filtrar el contenido de alta frecuencia de la señal para producir un patrón liso que representa el volumen de la actividad. Una técnica alternativa sobre lineal es integrar la señal rectificada. Cuando la señal es integrada, la actividad del EMG es sumada en el tiempo de forma que la actividad total acumulada pueda determi­ narse sobre el periodo elegido. La rectificación, sobre lineal e integración pueden lograrse empleando equipo electrónico, aunque también puede hacerse con la computadora. La figura 4-27 ilustra los resultados de estos procedimientos. En los procedimientos recién descritos, la señal del EMG fue presentada como una función del tiempo o en el domi­nio de tiempo. La señal del EMG también ha sido analizada en el dominio de la frecuencia de manera que puede deter­ minarse el contenido de frecuencia de la señal. En este caso, el poder de la señal se grafica como una función de la frecuencia de la señal (Fig. 4-28). A este perfil se le llama espectro de frecuencia. + 10

5

... .. .. . . . . . . .. 12

3

121

Condicionamiento 4 de señal

− 9

2

... 8

1

1,2,3,...,n 11

7

6

122

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

EMG cruda

3mV

EMG de onda completa rectificada 3mV

Sobre lineal 1 mV

Retraso electromecánico Cuando un músculo es activado por una señal del sistema nervioso, el potencial de acción debe viajar por la longitud del músculo antes que éste pueda desarrollar tensión. Por tanto, se observa una disociación temporal o retraso entre el inicio de la señal de la EMG y el inicio de desarrollo de fuerza en el músculo. Esto se llama REM (retraso electro­ mecánico). La tensión se desarrolla un tiempo después que la señal es detectada ya que deben ocurrir eventos químicos antes que suceda una contracción. La porción del REM de la señal de la EMG representa la activacion de las unidades motoras y el acortamiento del componente elástico serial del músculo, y puede ser afectado por factores mecánicos que modifican la tasa de acortamiento elástico serial. Estos fac­tores incluyen la longitud inicial del músculo y la carga muscular. Se ha reportado que los atletas que tienen un alto porcentaje de fibras musculares de respuesta rápida mues­ tran un REM breve (34). La duración real de este retraso se desconoce, y los valores en la literatura oscilan entre 50 a 200 ms. La figura 4-29 ilustra este concepto.

APLICACIÓN DE LA ELECTROMIOGRAFÍA EMG integrada 1mV-s

Voltios

FIGURA 4-27  Señal de electromiografía (EMG) cruda, de onda completa rectificada, sobre lineal y señal de EMG integrada.

Relación entre la fuerza muscular y la electromiografía En condiciones isométricas, la relación entre fuerza muscular y actividad de la EMG es relativamente lineal (32, 43). Es decir, para un incremento dado en la fuerza muscular, existe un aumento concomitante en la amplitud de la EMG. Estos aumentos en la amplitud de la EMG tal vez son produci­dos por una combinación de reclutamiento de unidades motoras e incremento en la velocidad de disparo de la uni­dad motora. Sin embargo, se han sugerido muchos tipos de relaciones para distintos músculos, incluyendo tanto lineal como curvilínea, entre la EMG y la fuerza (6) (Fig. 4-30).

5

0˚

mV

4

Encendido REM

3 2 1 0 0

Tiempo (segundos)

0.05

0.1

0.15 0.2 0.25 Tiempo (segundos)

0.3

0.35

0.4

0.3

0.35

0.4

Velocidad angular del codo

100

Poder

Deg.s1

0 100 200 300 400

Frecuencia (Hz) FIGURA 4-28  Una señal cruda de EMG en el dominio de tiempo (A) y dominio de frecuencia (B).

0

0.05

0.1

0.15 0.2 0.25 Tiempo (segundos)

FIGURA 4-29  El REM del bíceps braquial durante la flexión del codo. Arriba. Actividad EMG del bíceps braquial. Abajo. Perfil de velocidad angular del codo. (Reimpresa con autorización de Gabriel, D. A., Boucher, J. P. [1998]. Effects of repetitive dynamic contractions upon electromechanical delay. European Journal of Physiology, 79:37-40).





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

123

Amplitud de EMG (unidades arbitrarias)

cronización de la unidad motora, frecuencia de disparo y tasa del potencial de acción de la unidad motora. Básicamente, la capacidad de fuerza en los músculos disminuye debido a la alteración en los mecanismos tanto neurales como musculares (31). Las modificaciones en el dominio de frecuencia son recu­ perables luego de suficiente reposo, y la cantidad de reposo depende del tipo y duración de la carga. La recuperación en el espectro de frecuencia de la señal, no obstante, no parece corresponder con la recuperación mecánica o fisiológica del músculo (51). Fuerza

FIGURA 4-30  Con frecuencia se observa una relación lineal entre la amplitud de la EMG y la fuerza muscular externa (línea punteada). Numerosas excepciones a menudo resultan en relaciones curvilíneas. (Adaptada de un dibujo de G. Kamen, Universidad de Massachusetts en Amherst).

En términos de contracciones concéntricas o excéntri­cas, la descripción de relaciones EMG-fuerza son contro­ versiales. La metodología de los estudios que reportan estas relaciones a menudo es cuestionada por el uso predominante de dinamómetros de uso cinético que restringen la velocidad articular. En la literatura, sólo algunos estudios han intentado relacionar la EMG y fuerza durante movimientos no restrin­ gidos (28, 55). Fatiga muscular La EMG ha mejorado en gran medida el estudio de la fatiga muscular. La fatiga puede ser consecuencia de mecanismos ya sea periféricos (musculares) o centrales (neurales), aunque la EMG no puede determinar directamente el sitio exacto de la fatiga. Esta sección discute brevemente la fatiga muscular local. Cuando se fatiga una unidad motora, cambia el contenido de frecuencia y amplitud de la señal de la EMG (3). La señal en el dominio de frecuencia cambia hacia el extremo bajo de la escala de frecuencia, y se incrementa la amplitud (Fig. 4-31). Se han propuestos varias explicaciones fisiológicas para estos cambios, incluyendo reclutamiento de unidades motoras, sin­

−b

Magnitud

−a

Análisis clínico de la marcha En el contexto clínico, un análisis de la marcha a menudo involucra una EMG para determinar qué grupo muscular se utiliza en una fase particular del ciclo de la marcha (55). Por lo regular se utiliza la señal cruda o rectificada de EMG para determinar cuándo se encuentran activos e inactivos los músculos, es decir, para determinar su orden de activación. Esta activación e inactivación de los músculos no debe ser evaluada a partir de cualquier otro tipo de señal que no sea la cruda o rectificada ya que el procedimiento adiciona, como es filtrar los datos, distorsiona el momento de inicio y fin. Más a menudo se utilizan sobres lineales de señales de EMG tras ajustar a la escala adecuada para determinar las amplitudes. La figura 4-32 ilustra la actividad típica del EMG en grupos de la extremidad muscular al caminar. Ergonomía La EMG se ha utilizado en ergonomía para muchas aplica­ ciones. Por ejemplo, los estudios han empleado la EMG para investigar los efectos de la postura, movimientos de brazos y manos, y descansabrazos en la posición sentada sobre la acti­ vidad de los músculos de cuello y hombros en trabajadores en líneas de producción (62); para estudiar los músculos de hombros, espalda y piernas durante la carga de peso de dis­ tinta magnitud y duración de dicha carga (10); para estudiar los músculos erectores de la columna en personas sentadas en sillas con respaldos reclinables (64), y para estudiar el ordena­ miento de cartas postales (17). Un uso en particular interesante de la EMG en ergonomía ha sido el estudio de la espalda baja en la industria (48, 49). Estos estudios se han concentrado en técnicas adecuadas para levantar peso y rehabilitación de trabajadores que tienen pro­ blemas de espalda baja. Además, la EMG se ha utilizado para estudiar la mecánica de la espalda baja durante el ejercicio y levantamiento de peso.

LIMITACIONES DE LA ELECTROMIOGRAFÍA

100

200

300

Frecuencia (Hz) FIGURA 4-31  Cambios en frecuencia y amplitud durante una contracción isométrica sostenida del primer músculo dorsal interóseo. (Adaptada de Basmajian, J. V., DeLuca, C. J. [1985]. Muscles Alive: Their Functions Revealed by Electromyography, 5a. ed. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkins, 205).

En el mejor escenario, la EMG es una técnica semicuanti­ tativa ya que sólo brinda información indirecta acerca de la fuerza de contracción muscular. Aunque se han realizado muchos intentos por cuantificar la EMG, han sido en gran medida infructuosos. Una segunda limitación es que es difícil obtener registros satisfactorios de EMG dinámica durante movimientos como caminar y correr. Por tanto el registro de EMG es indicativo sólo de la actividad muscular. Sin embargo, un aspecto positivo de los registros de EMG es que revelan cuándo un músculo se encuentra activo y cuándo no.

124 CI

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

LDO

LT

Respuesta de carga

CIO

PA

Balanceo inicial

Posición terminal Posición media

LD

Prebalanceo

FTV

CI

Balanceo terminal

Medio balanceo

Glúteo mayor

Iliopsoas

Isquiotibiales

Cuádriceps

Tríceps sural

Tibial anterior 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ciclo de la marcha (%) FIGURA 4-32  Actividad típica de EMG de los principales grupos musculares de la extremidad inferior durante un ciclo de caminata. CI, contacto inicial; LDO, levantamiento del pie opuesto; LT, levantamiento del talón; CIO, contacto inicial opuesto; LD, levantamiento de dedos; PA, pie adyacente; FTV, fase tibial vertical. (Reimpresa con autorización de Whittle, M. W. [1996]. Gait Analysis, 2ª ed. Oxford: ButterworthHeinemann, 68).

Electromiografía y fuerza Cuando se requiere una contracción muscular su sistema nervioso envía una señal al músculo que resulta en tensión. La EMG representa la señal neural al músculo y la fuerza es el resultado. Durante las contracciones muscu­ lares dinámicas la relación entre el impulso de llegada y de salida es modificada por varios factores. Por ejemplo, una cantidad dada de impulso neural producirá más tensión en un músculo que se encuentra en su longitud óptima que a una longitud menor. Discuta otros factores que pudieran modificar la cantidad de fuerza producida por el músculo para una cantidad dada de EMG. ¿Qué implicaciones tienen esos factores sobre la linealidad (correspondencia uno a uno) de la relación entre el impulso de llegada y salida muscular?

Resumen El sistema nervioso controla y monitoriza el movimiento humano transmitiendo y recibiendo señales a través de una red neural extensa. El sistema nervioso central, que consta del cerebro y médula espinal, trabaja con el sistema nervioso periférico mediante 31 pares de nervios espinales que se encuentran fuera de la médula espinal. El principal transmisor de señal del sistema nervioso es la motoneurona, que lleva el impulso al músculo. El impulso nervioso viaja hacia el músculo como potencial de acción, y cuando llega al músculo, se desarrolla un poten­ cial de acción similar en éste, eventualmente iniciando la con­ tracción muscular. La tensión real generada en el músculo es determinada por el número de neuronas motoras estimuladas en forma activa al mismo tiempo. Las neuronas sensoriales desempeñan un papel importan­te en el sistema nervioso aportando retroalimentación acerca de las características del músculo y otros tejidos. Cuando una neurona sensorial brinda información a la médula espinal e inicia una respuesta motora se le llama reflejo. Las neuronas sensoriales principales del sistema musculoesquelético son los propioceptores. Un propioceptor, el huso muscular, brinda información a la médula espinal acerca de cualquier cambio en la longitud muscular o velocidad de estiramiento muscu­ lar. Otro propioceptor importante es el OTG, que responde a la tensión dentro del músculo. La flexibilidad, un componente importante del acondi­ cionamiento, es influenciado por restricción neurológica al estiramiento que es producido por información propiocep­ tiva a partir del huso muscular. Otra área de entrenamiento que emplea el impulso neurológico a partir de las neuronas sensoriales es la pliometría. Un ejercicio pliométrico es uno que involucra un estiramiento rápido de un músculo que es seguido inmediatamente por una contracción del mismo músculo. La EMG es una técnica mediante la cual puede registrarse la actividad eléctrica del músculo. A partir de la EMG puede entenderse cuáles músculos se encuentran activos y cuándo los músculos inician y cesan su actividad. Sin embargo se deben comprender varios conceptos si se desea interpretar con clari­ dad las señales de EMG.

PREGUNTAS DE REPASO Verdadero o falso 1. ___ Cuando una motoneurona dispara y envía una señal, todas las fibras de la unidad motora se contraerán. 2. ___ El músculo sóleo consiste principalmente de fibra tipo II. 3. ___ Los nervios sensoriales ingresan a la médula espinal por su porción anterior. 4. ___ La amplitud de un potencial de acción disminuye conforme se acerca al músculo. 5. ___ Las células de Schwann cubren las dendritas de la motoneurona alfa. 6. ___ El impulso nervioso puede alcanzar velocidades de hasta 100 m/segundo.





Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

7. ___ Las dendritas actúan como receptores de información transmitida por otras neuronas.

d. Son correctas b y c e. Son correctas a y c f. Todas las anteriores

8. ___ Un solo potencial de acción causa una contracción muscular. 9. ___ Las fibras de respuesta lenta son reclutadas primero. 10. ___ Un músculo con una baja relación de inervación tiene control fino sobre la tensión en el músculo. 11. ___ Un potencial de acción nervioso se convierte en un potencial de acción muscular en el nodo de Ranvier. 12. ___ Todas las fibras dentro de un músculo tienen el mismo tipo de fibra. 13. ___ Una reserva motora es un grupo de neuronas que inerva un solo músculo. 14. ___ Todas las unidades motoras de un músculo son activadas al mismo tiempo. 15. ___ La frecuencia de disparo de una unidad motora no cambia durante una contracción. 16. ___ Durante una contracción en la cual se incrementa la fuerza, ocurrirá el reclutamiento antes que la codificación de frecuencia. 17. ___ Las unidades motoras comienzan a producir fuerza a una frecuencia de estimulación de 60/segundo. 18. ___ El huso muscular detecta tanto la velocidad de estiramiento como la tensión de la fibra muscular. 19. ___ El reflejo de estiramiento emplea facilitación autogénica. 20. ___ El órgano tendinoso de Golgi percibe la tensión muscular. 21. ___ La ganancia de fuerza durante las primeras cuatro semanas de un programa de entrenamiento de fuerza típicamente es resultado de una mayor área fisiológica muscular. 22. ___ Las técnicas de estiramiento más eficientes utilizan acciones balísticas. 23. ___ La EMG mide la actividad eléctrica en el corazón. 24. ___ La señal de EMG varía de 5 a 10 V. 25. ___ La actividad de la EMG se correlaciona débilmente con la tensión muscular.

125

4. Las proyecciones del cuerpo celular que reciben información se llaman ____. a. dendritas b. ganglios c. células de Schwann d. Ninguna de las anteriores 5. Dos maneras de controlar la cantidad de tensión en un músculo son ____. a. reclutamiento y codificación de señal b. número de unidades motoras y frecuencia de disparo c. principio de tamaño y codificación de señal d. tipo de fibra muscular y número de unidades motoras 6. Un estiramiento muscular rápido resulta en ____. a. el reflejo de estiramiento b. relajación de los antagonistas c. contracción de los agonistas d. Son correctas a y c e. Todas las anteriores 7. El principio de todo o nada se refiere a ____. a. un músculo b. una fibra muscular c. un fascículo muscular d. una unidad motora 8. El hueco sináptico se encuentra en ____. a. el nodo de Ranvier b. el soma c. la unión neuromuscular d. una rama colateral del nervio 9. Una sola unidad motora puede inervar fibras ____. a. tipo I y tipo II b. tipo IIa y tipo I c. Son correctas a y b d. Ninguna de las anteriores

1. Las neuronas sensoriales ____. a. envían señales a la médula espinal b. envían señales al músculo c. se encuentran en la médula espinal d. Ninguna de las anteriores

10. El principio de tamaño se refiere a ____. a. el umbral a partir del cual son reclutadas las unidades motoras b. el tamaño de área muscular en el cual se recluta el músculo c. el hecho que músculos más grandes contienen más neuronas sensoriales d. Ninguna de las anteriores

2. Una sola neurona y todas las células musculares que inerva son ____. a. un nervio periférico b. un nervio espinal c. una reserva motora d. una unidad motora

11. En reposo, el potencial eléctrico dentro de un nervio tiene un valor de ____. a. 60 mV b. −260 mV c. 290 mV d. −70 mV

3. Los husos musculares ____. a. establecen conexiones monosinápticas con las motoneuronas b. son estimulados por contracciones musculares extrafusales c. envían información a la corteza cerebral

12. La secuencia de reclutamiento de unidades motoras es por lo general ____. a. IIb, IIa, I b. IIb, I, IIa c. IIa, IIb, I d. I, IIa, IIb

Opción múltiple

126

SECCIÓN I Principios del movimiento humano

13. Las interneuronas son ____. a. inhibitorias b. excitatorias c. inhibitorias y excitatorias d. ni inhibitorias ni excitatorias 14. Un reflejo flexor ____. a. resulta cuando se estira rápidamente un músculo b. ocurre por aplicar alta tensión a un músculo c. resulta por dolor como al quemarse d. Ninguna de las anteriores 15. Las fibras del huso muscular se llaman ____. a. intrafusales b. extrafusales c. supraespinales d. propioespinales 16. Las aferentes primarias tipo I del huso muscular transmiten una señal relacionada con ____. a. fuerza b. longitud c. velocidad d. Ninguna de las anteriores 17. La EMG puede aportar ____. a. información sobre la activación muscular b. información sobre el nivel de fuerza desarrollada por el músculo c. información sobre la velocidad de estiramiento del músculo d. Son correctas a y b 18. Cuando se fatiga una unidad motora, ____. a. la amplitud de la EMG aumenta y disminuye la fuerza b. disminuye la amplitud de la EMG y aumenta la fuerza c. la amplitud de la EMG se mantiene igual y disminuye la fuerza d. Ninguna de las anteriores 19. El OTG es sensible a ____. a. longitud muscular b. movimiento c. posición articular d. tensión muscular 20. Las terminaciones de Ruffini responden a ____ y ____. a. posición muscular, velocidad b. velocidad, presión c. presión, dolor d. dolor, velocidad 21. Los principales factores que influencian la flexibilidad son la ____. a. longitud de los músculos antagonistas b. viscoelasticidad c. inervación neurológica del músculo estirado d. Todas las anteriores e. Son correctas a y b

22. El retraso electromecánico es ____. a. tiempo desde el inicio de la EMG hasta el desarrollo de fuerza b. tiempo desde el inicio de la fuerza hasta que hay movimiento c. tiempo desde el inicio del potencial de acción nervioso hasta el inicio del potencial de acción muscular d. tiempo desde el inicio del potencial de acción hasta el inicio de movimiento 23. ¿Cuál forma de EMG puede tener valores tanto positivos como negativos? a. cruda b. de onda completa rectificada c. en sobre lineal d. integrada 24. El axón de las motoneuronas es muy grande, lo cual le permite ser capaz de transmitir impulsos de hasta ____ m/segundo. a. 30 b. 100 c. 300 d. 500 25. ¿Cuál de los siguientes no es un método de estiramiento? a. Pasivo b. Estático c. Balístico d. Antagonístico e. Facilitación propioceptiva neuromuscular

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Capítulo 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento

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SECCIÓN I Principios del movimiento humano

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SECCIÓN

2

ANATOMÍA FUNCIONAL

CAPÍTULO 5

Anatomía funcional de la extremidad superior CAPÍTULO 6

Anatomía funcional de la extremidad inferior CAPÍTULO 7

Anatomía funcional del tronco

CAPÍTULO

5

ANATOMÍA FUNCIONAL DE LA EXTREMIDAD SUPERIOR OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Describir la estructura, soporte y movimientos de las articulaciones de la cintura escapular, la articulación del hombro, codo, muñeca y mano. 2. Describir el ritmo escapulohumeral en un movimiento de brazo. 3. Identificar las acciones musculares que contribuyen a los movimientos de la cintura escapular, codo, muñeca y mano. 4. Explicar las diferencias en la fuerza muscular entre diferentes movimientos del brazo. 5. Identificar lesiones comunes en el hombro, codo, muñeca y mano. 6. Desarrollar un set de ejercicios de fuerza y flexibilidad para la extremidad superior. 7. Describir algunas posiciones comunes de la muñeca y la mano utilizadas en precisión o en poder. 8. Identificar las contribuciones musculares de la extremidad superior a las actividades de la vida cotidiana (p. ej., levantarse de una silla, lanzar, nadar y hacer un swing con un palo de golf).

ESQUEMA El complejo del hombro Características anatómicas y funcionales   de las articulaciones del hombro Características de los movimientos   combinados del complejo del hombro Acciones musculares Fuerza de los m ­ úsculos del hombro Acondicionamiento Potencial de lesión del complejo del  hombro

Elcodo y las articulaciones radiocubitales Características anatómicas y funcionales   de las articulaciones del codo Acciones musculares Fuerza de los m ­ úsculos del antebrazo Acondicionamiento Potencial de lesión del antebrazo

Movimientos combinados de la muñeca   y la mano Acciones musculares Fuerza de la mano y los dedos Acondicionamiento Potencial de lesión de la la mano   y los dedos

Contribución de la musculatura de la extremidad superior a las habilidades o movimientos en el deporte Lanzamiento El swing de golf

Fuerzas externas y momentos que actúan sobre las articulaciones en la extremidad superior Resumen Preguntas de repaso

La muñeca y los dedos Características anatómicas y funcionales   de las articulaciones de la muñeca   y la mano

131

132

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

La extremidad superior es interesante desde una perspectiva funcional debido a la interacción entre las diversas articulaciones y segmentos necesaria para el movimiento fluido y eficiente. Los movimientos de la mano se vuelven más efectivos mediante el posicionamiento adecuado de la mano por el codo, la articulación del hombro y la cintura escapular. Además, los movimientos del antebrazo se dan en concierto tanto con movimientos de la mano como del hombro (47). Estos movimientos no serían ni la mitad de efectivos si se dieran de manera aislada. Debido al constante uso de las manos y los brazos, el hombro requiere un alto grado de protección estructural y un alto grado de control funcional (4).

El complejo del hombro El complejo del hombro tiene muchas articulaciones, cada una contribuyendo al movimiento del brazo a través de acciones articulares coordinadas. El movimiento en la articulación del hombro involucra una compleja integración de estabilizadores estáticos y dinámicos. Debe haber movimiento libre y accio­nes coordinadas entre las cuatro articulaciones: las articu­ laciones escapulotorácica, esternoclavicular, acromiocla­ vicular (AC), y glenohumeral (63, 75). Aunque es posible crear una pequeña cantidad de movimiento en cualquiera de estas articulaciones de forma aislada, el movimiento por lo regular se genera de forma concomitante en todas ellas a medida que el brazo se eleva o se baja, o si se produce alguna otra acción significativa del brazo (88).

Espina de la escápula

Fosa del supraespinoso Acromion

Apófisis coracoides

Cuerpo Extremo acromial de la clavícula Articulación acromioclavicular

A

Extremo acromial de la clavícula

Surco para el músculo subclavio Para el primer cartílago costal

Línea trapezoide Tubérculo

B Ligamento esternoclavicular anterior

CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS Y FUNCIONALES DE LAS ARTICULACIONES DEL HOMBRO Articulación esternoclavicular El único punto de unión ósea de la extremidad superior al tronco se da en la articulación esternoclavicular. En esta articulación, la clavícula está unida al manubrio del esternón. La clavícula desempeña cuatro papeles, actuando como sitio de inserción muscular, proporcionando una barrera para proteger a las estructuras subyacentes, actuando como pilar para estabilizar al hombro y prevenir el desplazamiento medial cuando los músculos se contraen, y previniendo la migración inferior de la cintura escapular (75). El extremo grande de la clavícula que se articula con una superficie pequeña en el esternón en la articulación esternoclavicular requiere una estabilidad significativa de los ligamentos (75). En la figura 5-1 se muestra una revisión cercana de la clavícula y la articulación esternoclavicular. Esta articulación sinovial deslizante tiene un disco fibrocartilaginoso (89). La articulación está reforzada por tres ligamentos: el ligamento interclavicular, el costoclavicular, y el esternoclavicular, de los cuales el ligamento costoclavicular es el principal soporte para la articulación (73) (Fig.  5-2). La articulación también está reforzada por músculos, como el corto y poderoso subclavio. Adicionalmente, una cápsula articular fuerte contribuye a hacer a la articulación resistente a la dislocación o disrupción. Los movimientos de la clavícula en la articulación esternoclavicular ocurren en tres direcciones, proporcionándole

Impresión para el Extremo esternal ligamento costoclavicular de la clavícula

Ligamento interclavicular

Clavícula Primera costilla Ligamento costoclavicular Cápsula articular esternoclavicular y ligamento anterior

Disco intraarticular Segunda costilla

C FIGURA 5-1  La clavícula se articula con la apófisis acromial en la escápula para formar la articulación acromioclavicular (A). La clavícula, un hueso en forma de “S” (B), también se articula con el esternón para formar la articulación esternoclavicular (C).

tres grados de libertad. La clavícula puede moverse en forma superior e inferior, lo que se conoce como elevación y depre­ sión, respectivamente. Estos movimientos tienen lugar entre la clavícula y el menisco en la articulación esternoclavicular, y tienen un rango de movimiento de aproximadamente 30 a 40° (75, 89).





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

133

Ligamento Ligamento coracoclavicular coracoclavicular (conoide) (trapezoide) Clavícula Ligamento coracoacromial Ligamento acromioclavicular Acromion

Ligamento costoclavicular Ligamento esternoclavicular anterior Clavícula

1ra. costilla

Ligamento coracohumeral

Bursa subescapular

Ligamento glenohumeral

Disco Ligamento humeral transverso

Esternón Bíceps braquial

Tendón del subescapular

Cartílago costal

A

B

FIGURA 5-2  Ligamentos de la región del hombro. Se muestran las caras anteriores del esternón (A) y el hombro (B).

La clavícula también se puede mover en forma anterior y posterior a través de movimientos en el plano transverso de­ nominados protracción y retracción, respectivamente. Estos movimientos se dan entre el esternón y el menisco en la articu­ lación a través de un rango de movimiento de aproximadamente 30 a 35° en cada dirección (75). Por último, la clavícula puede rotar en forma anterior y posterior a lo largo de su eje largo a través de aproximadamente 40 a 50° (75, 89). Articulación acromioclavicular La clavícula está conectada a la escápula en su extremo distal por medio de la articulación AC (Fig.  5-1). Ésta es una articulación sinovial deslizante pequeña que en adultos mide 9 3 19 mm (75), y con frecuencia tiene un disco fibrocartilaginoso similar al de la articulación esternoclavicular (73). En esta articulación se dan la mayoría de los movimientos de la escápula sobre la clavícula, y la articulación maneja grandes estreses de contacto como resultado de altas cargas axia­ les que se transmiten a través de la articulación (75). La articulación AC yace sobre la parte superior de la cabeza humeral y puede actuar como restricción ósea a los mo­ vimientos de los brazos por encima de la cabeza. La articulación está reforzada por una cápsula articular densa y un set de ligamentos AC que yacen por encima y por debajo de la articulación (Fig.  5-2). Los ligamentos AC principalmente dan soporte a la articulación en las situaciones de carga baja y movimientos pequeños. Cerca de la articulación AC está el importante ligamento coracoclavicular, que ayuda a los movimientos escapulares actuando como eje de rotación y proporcionando un soporte considerable en los movimientos que requieren un mayor rango de movimiento y desplazamiento. La cintura escapular está suspendida de la clavícula por este ligamento, y actúa como la principal restricción para el desplazamiento vertical (75). Otro ligamento en la región que no cruza una articulación es el ligamento coracoacromial. Este ligamento protege a

las estructuras subyacentes en el hombro, y puede limitar el movimiento superior excesivo de la cabeza humeral. Articulación escapulotorácica La escápula interactúa con el tórax a través de la articulación escapulotorácica. Ésta no es una articulación típica, conectando hueso con hueso. En lugar de ello, es una articulación fisiológica (89) que contiene estructuras neurovasculares, musculares y bursales que permiten el movimiento fluido de la escápula sobre el tórax (75). La escápula en realidad descansa sobre dos músculos, el serrato anterior y el subescapular, ambos conectados a la escápula y que se mueven uno sobre otro a medida que la escápula se mueve. Por debajo de estos dos músculos yace el tórax. Hay 17 músculos que se unen o se originan en la escápula (75). Como se muestra en la figura 5-3, la escápula es un hueso triangular, grande y plano, con cinco crestas gruesas (glenoides, espina, borde medial y lateral y apófisis coracoides), y dos superficies laminadas delgadas y duras (las fosas del infraespinoso y el supraespinoso) (27). Desempeña dos funciones principales con relación al movimiento del hombro. Primero, la articulación escapulotorácica ofrece otra articulación de modo que la rotación total del húmero con respecto al tórax se incrementa (27). Esto aumenta el rango de movimiento más allá de los 120° generados únicamente en la articulación glenohumeral. A medida que el brazo se eleva en la articulación glenohumeral, existe 1° de elevación escapulotorácica por cada 2° de elevación glenohumeral (75). La segunda función de la escápula es facilitar una palanca grande para los músculos que se unen a la escápula. Debido a su tamaño y forma, la escápula proporciona movimientos grandes alrededor de las articulaciones AC y esternoclavicular. Los músculos pequeños en la región pueden proporcionar una cantidad suficiente de torque para ser efectivo en la articulación del hombro (27).

134

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Fosa del supraespinoso Borde Ángulo superior superior

Apófisis Escotadura coracoides Acromion superior o supraescapular

Ángulo acromial Cavidad glenoidea Escotadura inferior o espinoglenoidea Espina Fosa del supraespinoso Borde lateral o axilar

Borde medial o vertebral

A

Ángulo inferior

Faceta Acromion articular

Apófisis Borde superior coracoides Ángulo superior Escotadura supraescapular

clavicular, y 35% se da como resultado de movimiento de la articulación AC (89). La clavícula actúa como cigüeñal para la escápula, elevándose y rotando para elevar la escápula. El movimiento de la escápula puede realizarse en tres direcciones, como se muestra en la figura 5-4. La escápula puede moverse en forma anterior y posterior en torno a un eje vertical; estos movimientos se conocen como protracción o abducción y retracción o aducción, respectivamente. La protracción y la retracción ocurren a medida que el proceso acromial se mueve sobre el menisco en la articulación y a medida que la escápula rota en torno al ligamento coracoclavicular. Estos movimientos pueden ser de 30 a 50° de protracción y retracción de la escápula (73). El segundo movimiento escapular se da cuando la base de la escápula se balancea en forma lateral y medial en el plano frontal. Estas acciones se denominan rotación superior y rotación inferior. Este movimiento ocurre cuando la clavícula se mueve sobre el menisco en la articulación y a medida que la escápula rota en torno a la porción trapezoidal del ligamento coracoclavicular lateral. Este movimiento puede ir a través de un rango de movimiento de aproximadamente 60° (89). El tercer y último movimiento potencial, o grado de libertad, es el movimiento escapular hacia arriba y hacia abajo, denominado elevación y depresión. Este movimiento ocurre en la articulación AC y no es asistido por rotaciones en torno al liga-

Cuello

Ángulo acromial Elevación

Tubérculo supraglenoideo Fosa glenoidea

Depresión

Tubérculo infraglenoideo

Borde medial o vertebral

Fosa subescapular

Aducción

Abducción

Cuerpo

Borde lateral o axilar

B

Ángulo inferior

FIGURA 5-3  La escápula es un hueso plano que actúa como sitio de unión muscular para muchos músculos. Se muestran las superficies dorsal (A) y ventral (B) de la escápula del lado derecho.

La escápula se mueve sobre el tórax como consecuencia de acciones en las articulaciones AC y esternoclavicular, dándole un rango total de movimiento a la articulación escapulotorácica de aproximadamente 60° de movimiento y 180° de abducción o flexión del brazo. Aproximadamente 65% de este rango de movimiento se da en la articulación esterno-

Rotación hacia arriba Hacia abajo

FIGURA 5-4  Los movimientos escapulares se llevan a cabo en tres direcciones. (A) La elevación y depresión de la escápula ocurren al elevar los hombros o al levantar los brazos. (B) La abducción (protracción) y aducción (retracción) se dan cuando las escápulas se alejan o se acercan a las vértebras, de manera respectiva, o al llevar el brazo hacia adelante o hacia atrás del cuerpo, de igual manera. (C) La escápula también rota hacia arriba y hacia abajo cuando el brazo se eleva o se baja, respectivamente.



mento coracoclavicular. El rango de movimiento en la AC para elevación y depresión es de aproximadamente 30° (73, 89). Los movimientos escapulares también dependen del movimiento y la posición de la clavícula. Los movimientos en la articulación esternoclavicular son opuestos a los movimientos en la articulación AC para elevación, depresión, protracción y retracción. Por ejemplo, mientras ocurre elevación en la articulación AC, ocurre depresión en la articulación esternoclavicular y viceversa. Esto no ocurre en la rotación, dado que la clavícula rota en la misma dirección a lo largo de su longitud. La clavícula rota en diferentes direcciones para ajustarse a los movimientos de la escápula: en forma anterior con la protracción y elevación, y en forma posterior con la retracción y la depresión. Articulación glenohumeral La última articulación del complejo del hombro es la articu­ lación del hombro, o articulación glenohumeral, ilustrada en la figura 5-5. Los movimientos en la articulación del hombro están representados por los movimientos del brazo. Ésta es una articulación sinovial de esfera y cavidad que ofrece el mayor rango de movimiento y potencial de movimiento de cualquier articulación en el cuerpo. La articulación contiene una pequeña cavidad poco profunda llamada fosa glenoidea. Esta cavidad es sólo de la cuarta parte del tamaño de la cabeza humeral con la que debe embonarse. Una de las razones por la cual la articulación del hombro está adaptada para movilidad extrema es debido a la diferencia de tamaño entre la cabeza humeral y la pequeña fosa glenoidea de la escápula (4). En cualquier momento determinado, sólo 25 a 30% de la cabeza humeral está en contacto con la fosa glenoidea, pero esto no necesariamente conduce a un movimiento excesivo debido a que, en el hombro normal, la cabeza del húmero está restringida dentro de 1 a 2 mm del centro de la cavidad glenoidea por los músculos (75). Estabilidad de la articulación del hombro Debido a que hay mínimo contacto entre la fosa glenoidea y la cabeza del húmero, la articulación del hombro depende en gran medida de las estructuras musculares y ligamentosas para su estabilidad. La estabilidad está dada tanto por componentes estáticos como dinámicos, los cuales proporcionan restricción y guían y mantienen a la cabeza del húmero en la fosa glenoidea (4, 75). Los estabilizadores pasivos estáticos incluyen la superficie articular, el labrum glenoideo, la cápsula articular y los ligamentos (15, 75). La superficie articular de la fosa glenoidea está ligeramente aplanada y tiene cartílago articular más grueso en la periferia, creando una superficie para la interface con la cabeza humeral. La articulación también está completamente sellada, lo que proporciona succión y resiste la fuerza dislocante con cargas bajas (75). La cavidad articular está profundizada por un borde de fibrocartílago denominado labrum glenoideo. Esta estructura recibe reforzamiento complementario de los ligamentos y tendones que la rodean. El labrum varía de individuo a individuo, e incluso está ausente en algunos casos (68). El labrum glenoideo incrementa el área de contacto a 75% y profundiza la concavidad de la articulación en 5 a 9 mm (75).



CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

135

La cápsula articular tiene aproximadamente el doble del volumen de la cabeza humeral, permitiendo que el brazo sea elevado a través de un rango de movimiento considerable (29). La cápsula se tensa en varias posiciones extremas y se afloja en el rango medio de movimiento (75). Por ejemplo, la cápsula inferior se tensa en la abducción y rotación externa extremas que se observan al lanzar (32), de igual forma, la cápsula anterosuperior trabaja con los músculos para limitar la traslación inferior y posterior de la cabeza humeral y la cápsula posterior limita la traslación humeral posterior cuando el brazo está flexionado y rotado hacia adentro (15). El último grupo de estabilizadores pasivos consiste en los ligamentos (Fig. 5-2). El ligamento coracohumeral se tensa cuando el brazo se aduce, y restringe a la cabeza humeral en su posición en la cavidad glenoidea (75) al restringir la traslación inferior. También previene la traslación posterior del húmero durante los movimientos del brazo y da soporte al peso del brazo. Los tres ligamentos glenohumerales refuerzan la cápsula, previenen el desplazamiento anterior de la cabeza humeral, y se tensan cuando el hombro rota hacia afuera. El soporte dinámico de la articulación del hombro se da principalmente en la parte media del rango de movimiento, y es proporcionado por los músculos a medida que se contraen en un patrón coordinado para comprimir la cabeza humeral en la cavidad glenoidea (15). Los músculos del manguito rotador posterior dan una estabilidad posterior significativa, el músculo subescapular proporciona estabili­ dad anterior, la cabeza larga del bíceps braquial previene la traslación anterior y superior de la cabeza humeral, y el deltoides y los otros músculos escapulotorácicos posicionan a la escápula de forma que proporcione la máxima estabilidad glenohumeral (15). Cuando todos los músculos del manguito rotador se contraen, la cabeza humeral es comprimida hacia la articulación, y con la contracción asimétrica del manguito rotador, la cabeza humeral es guiada hacia su posición correcta (75). Este grupo muscular también rota y deprime la cabeza humeral durante la elevación del brazo para mantener a la cabeza humeral en posición. Estos músculos se examinarán más a detalle en una sección posterior. En la parte anterior de la articulación, el apoyo lo da la cápsula, el labrum glenoideo, los ligamentos glenohumerales, tres reforzamientos en la cápsula, el ligamento coracohumeral, fibras del subescapular y el pectoral mayor (78). Estos músculos se fusionan en la cápsula articular (29). Tanto el ligamento coracohumeral como el glenohumeral medio dan soporte y sostienen al brazo relajado. También ofrecen soporte funcional a través de la abducción, rotación externa y extensión (43, 73). En forma posterior, la articulación está reforzada por la cápsula, el labrum glenoideo y fibras del redondo menor y del infraespinoso, que también se fusiona con la cápsula. La cara superior de la articulación del hombro a menudo se denomina zona de atrapamiento. El labrum glenoideo, el ligamento coracohumeral y los músculos, dan soporte en la porción superior de la articulación del hombro, y el supraespinoso y la cabeza larga del bíceps braquial refuerzan a la cápsula. Por encima del músculo supraespinoso yacen la bursa subacromial y el ligamento coracoacromial. Éstas forman un arco por debajo de la articulación AC. En la figura 5-6 se presenta esta área en una posición típica de atrapamiento.

136

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Apófisis coracoides Supraespinoso

Acromion Tendón del supraespinoso Bursa subacromial Tubérculo glenoideo

Tubérculo menor

Tendón de la cabeza larga del bíceps

A

Cabeza Tubérculo mayor Surco intertubercular

Cuello anatómico Tubérculo menor

Tubérculo mayor

Cabeza

Cuello quirúrgico

Cuello anatómico Cuello quirúrgico

Tuberosidad deltoidea

Tuberosidad deltoidea

Surco para el nervio radial (canal radial)

Cresta supracondilar lateral

Cresta supracondilar medial

Fosa radial Fosa coronoidea Epicóndilo lateral

B

Capitulum

Epicóndilo medial Tróclea

Cresta epicondilar medial Localización del nervio cubital

Epicóndilo medial

Fosa del olécranon Tróclea C Cóndilo FIGURA 5-5  La cabeza del húmero se articula con la fosa glenoidea en la escápula para formar la articulación glenohumeral. En la figura se muestran las referencias anatómicas del complejo del hombro (A) y las superficies anterior (B) y posterior (C) del húmero.

Cresta supracondilar lateral

Epicóndilo lateral





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Apófisis acromial Músculo supraespinoso Área de atrapamiento

Clavíc

ula

Tendón del bíceps

para alcanzar los 180°. A medida que el brazo se aduce hacia la posición anatómica o neutral, puede continuar más allá de la posición neutral por aproximadamente 75° de hiper­ aducción hacia el otro lado del cuerpo. El brazo puede rotar tanto interna como externamente entre 60 y 90° para un total de 120 a 180° de rotación (29). La rotación está limitada por la abducción del brazo. En la posición anatómica, el brazo puede rotar los 180° completos, pero en 90° de abducción, sólo puede rotar 90° (11). Por último, el brazo puede moverse hacia el otro lado del cuerpo en una posición elevada por 135° de flexión horizontal o aducción y 45° de extensión horizontal o abducción (89).

Músculo subescapular

FIGURA 5-6  El área de atrapamiento del hombro contiene estructuras que pueden dañarse con el sobreuso repetitivo. El atrapamiento real ocurre en la posición abducida con el brazo rotado.

Una bursa es un saco lleno de líquido que se encuentra en sitios estratégicos alrededor de las articulaciones sinoviales que reduce la fricción en la articulación. El músculo supraespinoso y las bursas en esta área se comprimen cuando el brazo se eleva por encima de la cabeza, y pueden irritarse si la compresión es de una magnitud o duración suficientes. La porción inferior de la articulación del hombro está mínimamente reforzada por la cápsula y la cabeza larga del tríceps braquial. Características de movimiento El rango de movimiento en la articulación del hombro es considerable debido a las razones estructurales antes mencionadas (Fig. 5-7). El brazo puede moverse a través de un promedio de 165 a 180° de flexión hasta casi 30 a 60° de hiper­extensión en el plano sagital (11, 89). La cantidad de flexión puede estar limitada si la articulación del hombro también es rotada hacia afuera. Con la articulación en rotación externa máxima, el brazo puede ser flexionado sólo hasta 30° (11). Además, durante la flexión y extensión pasivas, existe una traslación acompañante anterior y posterior, de manera respectiva, de la cabeza del húmero sobre la glenoides (30). El brazo también puede abducirse hasta 150 a 180°. El movimiento de abducción puede estar limitado por la cantidad de rotación interna que ocurre en forma simultánea con la abducción. Si la articulación se rota máximamente hacia adentro, el brazo puede producir sólo alrededor de 60° de abducción (11), pero se requiere cierta cantidad de rotación

CARACTERÍSTICAS DE LOS MOVIMIENTOS COMBINADOS DEL COMPLEJO DEL HOMBRO En la sección previa se revisó el potencial de movimiento de cada articulación. Esta sección explora el movimiento del complejo del hombro como una sola unidad, lo que algunas veces se denomina ritmo escapulohumeral. Como se mencionó antes, las cuatro articulaciones del complejo del hombro deben trabajar en conjunto en una acción coordinada para crear movimientos en el brazo. Siempre que el brazo está levantado en flexión o abducción, hay movimientos escapulares y claviculares acompañantes. La escápula debe rotar hacia arriba para permitir la flexión y abducción completas en la articulación del hombro, y la clavícula debe elevarse y rotar hacia arriba para permitir el movimiento escapular. En la figura 5-8 se muestra una vista posterior de la relación entre el brazo y los movimientos escapulares. En los primeros 30° de abducción o en los primeros 45 a 60° de flexión, la escápula se mueve ya sea hacia la columna vertebral o se aleja de ella para buscar una posición de estabilidad sobre el tórax (73). Después de que se ha logrado la estabilización, la escápula se mueve en forma lateral, anterior y superior en los movimientos descritos como rotación hacia arriba, protracción o abducción, y elevación. La clavícula también rota en forma posterior, se eleva y se protrae mientras el brazo se mueve a través de flexión o abducción (20). En las etapas tempranas de la abducción o flexión, los movimientos ocurren principalmente en la articulación glenohumeral excepto por los movimientos de estabilización de la escápula. Después de 30° de abducción o 45 a 60° de flexión, el índice de movimientos glenohumerales respecto a los movimientos escapulares se vuelve 5:4. Esto es, hay 5° de

Rango de movimiento necesario en el hombro y el codo Actividad

137

Rango de movimiento del hombro

Rango de movimiento del codo

Peinarse

20 a 100° de elevación con 37.7° de rotación

115° de flexión

Comer con cuchara

36° de elevación

116° de flexión con 33° de pronación

Leer

57.5° de elevación con 5° de rotación

20° de flexión con 102° de pronación

Fuente: Magermans, D. J., et al. (2005). Requirements for upper extremity motions during activities of daily living. Clinical Biomechanics, 20:591-599.

138

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Flexión horizontal 135° Flexión 180°

Extensión horizontal 45°

135° Rotación externa 90°

Abducción 180°

45°

VISTA SUPERIOR Rotación interna 90° Hiperextensión 60°

Hiperaducción 75°

FIGURA 5-7  El hombro tiene un rango de movimiento considerable. El brazo puede moverse a través de 180° de flexión o abducción, 60° de hiperextensión, 75° de hiperaducción, 90° de rotación interna y externa, 135° de flexión horizontal y 45° de extensión horizontal.

escapular son 20° producidos en la articulación AC, 40° producidos en la articulación esternoclavicular y 40° de rotación clavicular posterior (20). A medida que el brazo se abduce a 90°, la tuberosidad mayor de la cabeza humeral se acerca al arco coracoacromial, la compresión del tejido blando comienza a limitar más abducción, y la tuberosidad hace contacto con la apófisis acromial (20). Si el brazo se rota hacia afuera, pueden haber otros 30° adicionales de abducción a medida que la tuberosidad mayor sale de debajo del arco. La abducción se limita aún más y sólo puede ser de alrededor de 60° con el brazo en rotación interna debido a que la tuberosidad mayor se mantiene bajo el arco (20). La rotación externa acompaña a la abducción hasta aproximadamente 160° de movimiento. Además, no puede lograrse la abducción completa sin algo de extensión de la parte superior del tronco para ayudar en el movimiento.

ACCIONES MUSCULARES

FIGURA 5-8  El movimiento del brazo se acompaña de movimientos de la cintura escapular. La relación de trabajo entre ambos se conoce como ritmo escápulohumeral. El brazo puede moverse hasta sólo 30° de abducción y 45 a 60° de flexión con mínimos movimientos escapulares. Después de estos puntos, los movimientos del brazo se dan de forma concomitante con movimientos de la escápula. Para llegar a 180° de flexión o abducción, aproximadamente 120° de movimiento se dan en la articulación glenohumeral y 60° de movimiento como resultado del movimiento de la escápula sobre el tórax.

movimiento humeral por cada 4° de movimiento escapular sobre el tórax (67, 73). Para el rango de movimiento total a través de 180° de abducción o flexión, el índice de movimiento glenohumeral respecto al escapular es 2:1; por tanto, el rango de movimiento de 180° es producido por 120° de movimiento glenohumeral y 60° de movimiento escapular (29). Las acciones articulares que contribuyen al movimiento

En la figura 5-9 se muestran la inserción, acción e inervación de cada músculo individual de la articulación del hombro y la cintura escapular. La mayoría de los músculos en la región del hombro estabilizan y ejecutan movimientos. En esta sección se presentan interacciones especiales entre los músculos. Los músculos que contribuyen a la abducción y flexión del hombro son similares. El deltoides genera cerca de 50% de la fuerza muscular de elevación del brazo en abducción o flexión. La contribución del deltoides se incrementa con el aumento de la abducción. El músculo está más activo de los 90 a los 180° (66). Sin embargo, el deltoides ha demostrado ser más resistente a la fatiga en el rango de movimiento de 45 a 90° de abducción, lo que hace que este rango de movimiento sea el más popular para los ejercicios de elevación del brazo. Cuando el brazo se eleva, el manguito rotador (redondo menor, subescapular, infraespinoso y supraespinoso) también tiene un importante papel debido a que el deltoides no puede abducir o flexionar el brazo sin estabilización de la cabeza humeral (89). El manguito rotador en conjunto es también capaz de generar flexión o abducción con cerca de 50% de la fuerza normalmente generada en estos movimientos (29).





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Esternocleidomastoideo

139

Clavícula Subclavia Apófisis coracoides Pectoral menor Subescapular Coracobraquial

Deltoides

Bíceps: Cabeza larga Cabeza corta

Pectoral mayor

Braquial

CARA ANTERIOR

Elevador de la escápula Romboides menor Supraespinoso

Trapecio

Espina de la escápula Romboides mayor

Deltoides

Infraespinoso Redondo menor Redondo mayor Tríceps braquial: Cabeza lateral Cabeza larga Serrato anterior Húmero

Dorsal ancho

Olécranon del cúbito

CARA POSTERIOR

FIGURA 5-9  Caras anterior (arriba) y posterior (abajo) de los músculos que actúan sobre la articulación del hombro y la cintura escapular. Los músculos responsables de los movimientos principales (MP) y los músculos que asisten (Ast) se incluyen junto con la inserción e inervación en el cuadro en la siguiente página.

En las etapas tempranas de flexión o abducción del brazo, la línea de tiro del deltoides es vertical, de modo que es asistido por el supraespinoso, que produce abducción mientras que al mismo tiempo comprime la cabeza humeral y resiste el movimiento superior de la cabeza humeral por el deltoides. Los músculos del manguito rotador se contraen como grupo para comprimir la cabeza humeral y mantener su posición en la fosa glenoidea (65). El músculo redondo menor, el infraespinoso

y el subescapular estabilizan al húmero en elevación aplicando una fuerza hacia abajo. El músculo dorsal ancho también se contrae de forma excéntrica para ayudar con la estabilización de la cabeza humeral e incrementa su actividad a medida que el ángulo aumenta (42). La interacción entre el deltoides y el manguito rotador en la abducción y flexión se muestran en la figura 5-10. La fuerza inferior y medial del manguito rotador le permite al deltoides elevar el brazo.

140

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

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Deltoides

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FIGURA 5-10  Para la flexión o abducción eficiente del brazo, el músculo deltoides y el manguito rotador trabajan en conjunto. En las etapas tempranas de la abducción y flexión hasta los 90°, el manguito rotador aplica una fuerza sobre la cabeza humeral que la mantiene deprimida y estabilizada en la articulación mientras que el deltoides aplica una fuerza para elevar el brazo.

Por encima de los 90° de flexión o abducción, la fuerza del manguito rotador disminuye, dejando a la articulación del hombro más vulnerable a la lesión (29). Sin embargo, uno de los músculos del manguito rotador, el supraespinoso, sigue siendo un importante contribuyente más allá de los 90° de flexión o abducción. En el rango superior de movimiento, el deltoides comienza a jalar la cabeza humeral hacia abajo y hacia afuera de la cavidad articular, creando por tanto una fuerza de subluxación (73). El movimiento a través de 90 a 180° de flexión o abducción requiere rotación externa en la articulación. Si el húmero rota hacia afuera 20° o más, el bíceps braquial también puede abducir al brazo (29). Cuando el brazo se abduce o se flexiona, la cintura escapular debe protraerse o abducirse, elevarse y rotar hacia arriba con rotación clavicular posterior para mantener a la fosa glenoidea en posición óptima. Como se muestra en la figura 5-1, el serrato anterior y el trapecio trabajan en conjunto para crear los movimientos lateral, superior y de rotación de la escápula (29). Estas acciones musculares tienen lugar después de que el deltoides y el redondo menor han iniciado la elevación del brazo y continúan hasta los 180°, con la mayor actividad muscular en el rango de 90 a 180° (66). El serrato anterior también es responsable de mantener la escápula sobre la pared del tórax y prevenir cualquier movimiento del borde medial de la escápula fuera del tórax. Si el brazo se baja lentamente, produciendo aducción o extensión del brazo con las acompañantes retracción, depresión y rotación hacia abajo de la cintura escapular con rotación clavicular hacia adelante, las acciones musculares son excéntricas. Por tanto, el movimiento está controlado por los músculos previamente descritos en la sección de abducción y flexión del brazo. Si el brazo se baja de forma forzada, o si se baja en contra de una resistencia externa, como una máquina de pesas, la acción muscular es concéntrica.

Serrato anterio r (infe rior) FIGURA 5-11  Dirección de tiro de varios músculos de la cintura escapular, el deltoides y el manguito rotador en el brazo en reposo. Nótese la línea de tiro del trapecio y del serrato anterior, que trabajan en conjunto para producir la abducción, elevación y rotación hacia arriba de la escápula necesarias en la flexión o abducción del brazo. De igual forma, nótese el tiro del elevador de la escápula y del romboides, que también ayudan en la elevación de la escápula.

En una aducción o extensión concéntricas en contra de una resistencia externa, como el bracear mientras se nada, los músculos responsables de crear estas acciones articulares son el dorsal ancho, el redondo mayor y la porción esternal del pectoral mayor. El redondo mayor sólo está activo cuando hay una resistencia, pero el dorsal ancho ha demostrado estar activo en estos movimientos aun cuando no se ofrece una resistencia (13). A medida que el brazo se aduce o extiende, la cintura escapular se retrae, deprime y rota hacia abajo con rotación clavicular hacia adelante. El músculo romboides rota la escápula hacia abajo y trabaja en conjunto con el redondo mayor y el dorsal ancho en un acoplamiento de fuerza para controlar los movimientos del brazo y la escápula durante el descenso. Otros músculos que contribuyen de forma activa al movimiento de la escápula de nuevo hacia su posición en reposo mientras trabajan contra una resistencia son el pectoral menor (deprime y rota la escápula hacia abajo) y las porciones media e inferior del trapecio (retraen la escápula junto con el romboides). Estas interacciones musculares se ilustran en la figura 5-12. Otros dos movimientos del brazo, las rotaciones interna y externa, son muy importantes en muchas habilidades deportivas y en el movimiento eficiente del brazo por encima de los 90° (medidos desde el brazo a un costado). En la figura 5-13 se muestra un ejemplo tanto de rotación externa como interna. La rotación externa es un componente importante de la fase de preparación de un lanzamiento, y la rotación interna es importante en la aplicación de fuerza y en la fase de seguimiento del lanzamiento.





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Elevador de la escápula Romboides Redondo mayor Serrato anterior Dorsal ancho

FIGURA 5-12  El bajar el brazo contra una resistencia utiliza al dorsal ancho y al redondo mayor trabajando como una fuerza acoplada con el romboides. Otros músculos que contribuyen a la acción de descenso son el pectoral mayor, el pectoral menor, el elevador de la escápula, y el serrato anterior.

141

Los movimientos de la cintura escapular que acompañan la rotación interna y externa dependen de la posición del brazo. En una posición elevada del brazo, son necesarios los movimientos de la cintura escapular descritos en conjunto con abducción y flexión. La rotación producida con el brazo en posición neutral o anatómica requiere mínima asistencia de la cintura escapular. También es en esta posición que se puede obtener el rango de movimiento completo a través de 180°. Eso se debe a que cuando el brazo está elevado, los músculos utilizados para rotar al húmero también se utilizan para estabilizar a la cabeza del húmero, la cual tiene una rotación restringida en el rango superior de movimiento. Específicamente, la rotación interna es difícil con las posiciones con el brazo elevado, ya que el tejido bajo el acromion está muy comprimido por la tuberosidad mayor (66). Dos acciones articulares que son de hecho combinaciones de posiciones elevadas del brazo son la flexión horizontal o aducción y la extensión horizontal o abducción. Dado que el brazo está elevado, los mismos músculos descritos antes para la abducción y flexión también contribuyen a estos movimientos del brazo hacia el otro lado del cuerpo. Los músculos que contribuyen de forma más significativa a la flexión horizontal son el pectoral mayor y la cabeza anterior del deltoides. Este movimiento lleva el brazo hacia el otro lado del cuerpo en una posición elevada, y es importante en los movimientos de poder de la extremidad superior. La extensión horizontal, en la que el brazo se lleva hacia atrás en la posición elevada, es producida principalmente por el infraespinoso, redondo menor y la cabeza posterior del deltoides. Esta acción articular es común en el swing hacia atrás y en las acciones preparatorias en los movimientos de la extremidad superior (89).

Rotación interna/externa del hombro Rotación externa

Rotación interna

FIGURA 5-13  La rotación de la articulación del hombro es un contribuyente importante para el lanzamiento. En la fase de preparación, el brazo rota hacia afuera para incrementar el rango de movimiento y la distancia que viajará la pelota. La rotación interna es un contribuyente activo en la fase de aplicación de fuerza. El movimiento continúa en la fase de seguimiento a medida que el brazo disminuye su velocidad.

La rotación externa, la cual es necesaria cuando el brazo está por encima de los 90°, es producida por los músculos infraespinoso y redondo menor (73). La actividad de ambos músculos se incrementa con la rotación externa en la articulación (36). Dado que el infraespinoso también es un músculo importante en la estabilización de la cabeza humeral, se fatiga de forma temprana en las actividades con el brazo elevado. La rotación interna la producen principalmente el subescapular, el dorsal ancho, el redondo mayor, y porciones del pectoral mayor. El redondo mayor es un contribuyente activo a la rotación interna sólo cuando el movimiento se produce contra una resistencia. Los músculos que contribuyen al mo­ vimiento de rotación interna de la articulación son capaces de generar una gran fuerza, aun cuando la rotación interna en la mayoría de las acciones de la extremidad superior nunca requiere o utiliza mucha fuerza de rotación (73).

Rote hacia adentro y hacia afuera su articulación del hombro. ¿Es éste un movimiento que utilice mucho en sus actividades de la vida diaria? Piense en algunas actividades en las que utilice este movimiento. Abduzca su hombro 90° y flexione el codo 90°. Ahora rote el hombro hacia adentro y hacia afuera. Describa este movimiento y piense en algunas actividades que utilicen un movimiento similar a éste.

FUERZA DE LOS MÚSCULOS DEL HOMBRO En una posición flexionada, los músculos del hombro pueden generar la mayor fuerza de salida en aducción cuando las fibras musculares del dorsal ancho, el redondo mayor, y el pectoral mayor contribuyen al movimiento. Esta fuerza de aducción de los músculos del hombro es el doble de la fuerza de abducción, aun cuando el movimiento de abducción y el grupo muscular se utilizan más frecuentemente en las actividades de la vida cotidiana y en el deporte (89). El movimiento capaz de generar el mayor nivel de fuerza después de los aductores es un movimiento de extensión que utiliza los mismos músculos que contribuyen a la aducción del brazo. La acción de extensión es ligeramente más fuerte que su movimiento opuesto, la flexión. Después de la flexión,

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

la siguiente acción articular más fuerte es la abducción, lo que ilustra el hecho de que las acciones de la articulación del hombro son capaces de generar una mayor fuerza de salida en la fase de descenso utilizando a los aductores y extensores que en la fase de elevación, cuando se utilizan los flexores y abductores. Sin embargo, estas relaciones de fuerza cambian cuando el hombro se mantiene en una posición neutral o ligeramente hiperextendida, ya que el desarrollo de fuerza isométrica es mayor en los flexores que en los extensores. Esta reversión en las diferencias de fuerza está vinculada a la relación longitud-tensión creada por el punto de inicio. Las acciones articulares más débiles en el hombro son las rotacionales, con la rotación externa siendo más débil que la rotación interna. La fuerza de salida de los rotadores está influenciada por la posición del brazo, y la mayor fuerza de rotación interna se puede obtener con el hombro en 90° de flexión. Sin embargo, con el brazo elevado a 45°, tanto las fuerzas de salida de rotación interna como externa son mayores en 45° de abducción y 45° de flexión (28). La rotación externa es importante en los 90° superiores de elevación del brazo, proporcionando estabilidad a la articulación. La rotación interna crea inestabilidad en la articulación, en especial en los niveles superiores de elevación, ya que comprime el tejido blando en la articulación. El desbalance de la fuerza muscular está acentuado en la población atlética debido a los patrones de uso. Por ejemplo, se ha encontrado que los nadadores, jugadores de polo acuático, y los lanzadores de beisbol tienen aductores y rotadores internos relativamente fuertes (14). En los atletas parapléji­cos en silla de ruedas, los aductores son relativamente más débiles que los abductores, y esto es más pronunciado en atletas con lesiones en el hombro (14).

ACONDICIONAMIENTO Los músculos del hombro son fáciles de estirar y fortalecer debido a la movilidad de la articulación. Los músculos usualmente trabajan en combinación, haciendo que sea difícil aislar un músculo específico en un ejercicio. En la figura 5-14 se presentan ejemplos de estiramiento, ejercicios de resistencia manual y entrenamiento con pesas para los abductores y flexores de los hombros. Algunos ejercicios de resistencia pueden irritar la articulación del hombro, y deben evitarse en individuos con lesiones específicas. Cualquier elevación lateral de mancuernas utilizando el deltoides puede causar atrapamiento en el área coracoacromial. Este atrapamiento se magnifica si el hombro se rota hacia adentro. Una solución para aquellos que desean evitar atrapamiento o que tienen lesiones en esta área es rotar el brazo hacia afuera y luego realizar la elevación lateral (20). Es importante saber que cuando se realiza un ajuste como éste, la actividad del músculo y las fuerzas generadas internamente también cambian. La rotación externa durante una elevación lateral altera la actividad del deltoides y facilita la actividad en los rotadores internos. Ejercicios como el press de banca y las lagartijas deben evitarse en individuos con inestabilidad en la porción anterior o posterior de la articulación del hombro causada por aducción y rotación interna. De igual forma, se produce estrés sobre la porción anterior de la cápsula en el ejercicio de pullover con

mancuerna, que se realiza desde una posición extrema de flexión, abducción y rotación externa. Otros ejercicios que deben ser evitados por individuos con problemas en la cápsula anterior son el jalón con polea por detrás de la cabeza, el press de banca inclinada, y los ejercicios de remo. Los riesgos en estos tres ejercicios pueden minimizarse si no se mantiene rotación interna en la articulación. La posición de rotación externa produce estrés sobre la porción anterior del hombro (20). En ejercicios como la sentadilla, que utiliza la musculatura de la extremidad inferior, la posición del hombro en rotación interna puede incluso resultar dañina debido a la tensión sobre la cápsula anterior creada por las pesas sostenidas en rotación externa. Se debe intentar minimizar la acción de esta articulación balanceando una porción del peso sobre el trapecio o utilizando ejercicios alternativos, como el levantamiento de peso muerto. Por último, si un individuo tiene problemas con la musculatura del manguito rotador, se debe evitar o minimizar el levantamiento de cargas pesadas en un movimiento de abducción. Esto se debe a que los músculos del manguito rotador deben generar una gran cantidad de fuerza durante la acción de abducción para dar soporte a la articulación del hombro y complementar la actividad del deltoides. Se debe evitar levantar mucho peso por encima de la cabeza para reducir el estrés sobre los músculos del manguito rotador (49).

POTENCIAL DE LESIÓN DEL COMPLEJO DEL HOMBRO El complejo del hombro está sujeto a una amplia variedad de lesiones que pueden presentarse de dos formas. El primer tipo de lesión es secundario a trauma. Este tipo de lesión por lo regular ocurre cuando se hace contacto con un objeto externo, como el suelo u otro individuo. El segundo tipo de lesión es a través de acciones articulares repetitivas que crean sitios de inflamación dentro de y alrededor de las articulaciones o uniones musculares. Muchas lesiones en la cintura escapular son traumáticas, resultado de impacto durante caídas o contacto con un objeto externo. La articulación esternoclavicular puede sufrir un es­guince o dislocación anterior si el individuo cae sobre la parte superior del hombro en el área media del deltoides. Un individuo con un esguince en esta articulación tendrá dolor con los movimientos de extensión horizontal del hombro, como en el swing de golf o en braceo en el nado de dorso (85). También se han observado subluxaciones anteriores de esta articulación espontáneas en adolescentes al lanzar, debido a que tienen una mayor movilidad en esta articulación en comparación con los adultos. Una dislocación o subluxación posterior de la articulación esternoclavicular puede ser bastante grave, ya que la tráquea, el esófago, y varias venas y arterias importantes yacen por debajo de esta estructura. Esta lesión ocurre como consecuencia de fuerza sobre el extremo esternal de la clavícula. El individuo puede tener síntomas como ahogamiento, falta de aire, y dificultad para la deglución (85). En general, la articulación esternoclavicular está bien reforzada con ligamentos, y por fortuna la lesión en forma de esguinces, subluxaciones y dislocaciones no es común. La clavícula es un sitio frecuente de lesión por trauma directo recibido a través de contacto en el futbol americano y algunos otros deportes. La lesión más común es la fractura del





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Grupo muscular Flexores/abductores del hombro

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento

Otros ejercicios

Elevación frontal con mancuerna

Press militar Press de hombro Remo de pie Elevación frontal lateral Press con mancuerna sentado

Elevación hacia un lado con mancuerna

Extensores/aductores del hombro

Jalón lateral hacia abajo

Dominadas Jalón con polea hacia el pecho

Jalón hacia abajo con el brazo recto

Rotadores del hombro

143

Rotación externa

Rotación interna

FIGURA 5-14  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para grupos musculares seleccionados.

Rascar espalda Rotaciones externa e interna con polea

144

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Grupo muscular Elevadores de la cintura escapular

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento Encogimiento de hombros con mancuerna

Otros ejercicios Encogimiento de hombros con barra Encogimiento de hombros sentado Remo hacia arriba con cable

Remo de pie con barra

Abductores de la cintura escapular

Pullover con mancuerna

Lagartija Fly de pie con mancuerna Golpe

Aductores de la cintura escapular

Jalón en V

Remo sentado Remo con mancuerna en posición inclinada

FIGURA 5-14  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para grupos musculares seleccionados (continuación).



tercio medio de la clavícula. Esta lesión se sufre al caer sobre el hombro con el brazo extendido o al recibir un golpe al hombro de modo que se aplica una fuerza a lo largo del cuerpo de la clavícula. Otras fracturas menos frecuentes se presentan en la parte medial de la clavícula como resultado de trauma directo sobre el extremo lateral de la clavícula o a causa de trauma directo sobre la punta del hombro (85). Las fracturas claviculares en adolescentes sanan rápida y efectivamente; pero en adultos, el proceso de reparación y cicatrización no es tan eficiente o efectivo. Esto está relacionado a diferencias en el nivel de maduración esquelética. En adolescentes, se está formando hueso nuevo a una tasa mucho más rápida que en individuos maduros. Las lesiones en la articulación AC pueden causar una cantidad considerable de alteración en los movimientos del hombro. De nuevo, si un individuo cae sobre la punta del hombro, la articulación AC puede subluxarse o dislocarse. Esto también puede ocurrir debido a una caída sobre el codo o un brazo extendido. Esta articulación también está frecuentemente sujeta a lesiones por sobreuso en deportes que utilizan lanzamientos con la mano, el tenis y la natación. Otros deportes que cargan de forma repetida la articulación en posición por encima de la cabeza, como el levantamiento de pesas y la lucha, también pueden causar un síndrome por sobreuso. Las consecuencias de sobreutilizar la articulación son la lesión capsular, una calcificación ectópica en la articulación, y posible degene­ ración del cartílago (85). La escápula rara vez recibe suficiente fuerza para causar una lesión. Sin embargo, si un atleta o individuo cae sobre la parte superior de la espalda, es posible que ocurra una fractura de la escápula con contusión de la musculatura de modo que la abducción del brazo es sumamente dolorosa. Otro sitio de fractura en la escápula es la apófisis coracoides, que puede fracturarse con separación de la articulación AC. Los lanzadores también pueden sufrir una bursitis en el borde inferomedial de la escápula, lo que provoca dolor a medida que la escápula se mueve a través de las fases de preparación y aceleración en el lanzamiento. El dolor disminuye en la fase de seguimiento. La bursitis es la inflamación de la bursa, un saco lleno de líquido que se encuentra en sitios estratégicos alrededor de las articulaciones sinoviales y que reduce la fricción en la articulación. Actividades como el levantamiento de pesas (press de banca o lagartijas), levantar por encima de la cabeza, jugar tenis, y cargar una mochila pueden producir trauma al plexo nervioso braquial mediante fuerzas de tracción (p. ej., fuerzas de tirón). Si se atrapa el nervio torácico largo, una parálisis aislada del serrato anterior puede causar movimiento del borde medial de la escápula lejos del tórax y disminución de la capacidad para abducir y flexionar la articulación del hombro (85). La articulación del hombro se lesiona comúnmente ya sea a través de trauma directo o por sobreuso repetido. La dislocación o subluxación en la articulación glenohumeral es frecuente debido a la falta de restricción ósea y la dependencia en los tejidos blandos para restringir y dar soporte a la articulación. La dislocación ocurre con más frecuencia en los deportes de contacto como el hockey sobre hielo (15). La fosa glenoidea ve hacia anterolateral, creando más estabilidad en la articulación posterior que en la anterior. Las dislocaciones anteriores e inferiores representan 95% de las dislocaciones (59).



CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

145

La causa usual de dislocación es por contacto o aplicación de alguna fuerza sobre el brazo mientras éste se encuentra en abducción y rotación externa sobre la cabeza. Esto desplaza a la cabeza humeral en forma anterior, tal vez desgarrando la cápsula o el labrum glenoideo. La tasa de recurrencia de dislocación depende de la edad del individuo y la magnitud de la fuerza que produce la dislocación (33). La tasa de recurrencia para la población general es de 33 a 50%, incrementándose hasta 66 a 90% en individuos menores de 20 años de edad (66). De hecho, entre más joven sea la persona al momento de la primera dislocación, más probabilidad tiene de una dislocación recurrente. Además, si la dislocación fue producida por una cantidad relativamente pequeña de fuerza, es más probable una dislocación recurrente. Las dislocaciones recurrentes también dependen de la cantidad de daño inicial y de si el labrum glenoideo también se dañó (64). Un desgarro en el labrum glenoideo, similar al desgarro de un menisco en la rodilla, resulta en dolor y chasquido al mover el brazo por encima de la cabeza (88). Una dislocación anterior también hace difícil rotar el brazo hacia adentro, de modo que la persona no puede tocarse el hombro contralateral con la mano del lado lesionado. Las dislocaciones posteriores del hombro son raras (2%) y por lo regular se asocian con una fuerza aplicada con el brazo aducido y rotado en forma interna con la mano por debajo del nivel del hombro (88). Los signos clínicos de una dislocación posterior son incapacidad para abducir y rotar el brazo en forma externa. Las lesiones de tejidos blandos en la articulación del hombro son numerosas, y están más a menudo asociadas con movimientos del brazo por encima de la cabeza, como al lanzar, nadar y en los deportes con raqueta. Debido al rango extremo de movimientos y las altas velocidades en un lanzamiento, las estructuras estabilizadoras dinámicas de la articulación del hombro tienen un alto riesgo de lesión (52). Las lesiones en esta categoría incluyen ejemplos como inestabilidad posterior y anterior, atrapamiento, y daño al labrum glenoideo. Los músculos del manguito rotador, que son activos para controlar la cabeza humeral y el movimiento durante un patrón de lanza­ miento o swing, son altamente susceptibles a la lesión. En un patrón de lanzamiento, cuando el brazo se encuentra en la etapa de preparación con el hombro en abducción y rotación externa, la cápsula anterior específicamente. El músculo subescapular es susceptible a la distensión o tendinitis en la inserción en la tuberosidad menor (72). En las fases de preparación tardía y de aceleración temprana, la porción posterior de la cápsula y el labrum posterior son susceptibles de lesionarse a medida que la parte anterior del hombro se tensa, llevando la cabeza del húmero hacia atrás (10). En la fase de seguimiento o de desaceleración, cuando el brazo se lleva en forma horizontal hacia el otro lado del cuerpo a una velocidad muy alta, el manguito rotador posterior, el infraespinoso y el redondo menor son muy susceptibles a la distensión muscular o tendinitis en el sitio de inserción en la tuberosidad mayor mientras trabajan para desacelerar el brazo (19). El mecanismo más común de lesión del manguito rotador ocurre cuando la tuberosidad mayor empuja contra la parte inferior del acromion. Este síndrome de atrapamiento sub­ acromial se da durante la fase de aceleración en el patrón de

146

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

lanzamiento cuando el brazo está rotando hacia adentro mientras que aún mantiene una posición abducida. También puede ocurrir atrapamiento en el brazo principal de los golfistas y en varias otras actividades que utilizan este patrón de movimientos (40). El manguito rotador, la bursa subacromial y el tendón del bíceps se comprimen contra la superficie debajo del acromion y el ligamento coracoacromial (51) (Fig. 5-15). Se considera que el atrapamiento es la principal causa de lesión en los tejidos blandos, aunque hay quienes apuntan hacia una sobrecarga de tensión, sobreuso y a la lesión traumática como otras fuentes igual o más importantes de lesión del manguito rotador (51). El atrapamiento ocurre en el rango de los 70 a 120° de flexión o abducción, y es más común en actividades como el saque en el tenis, el lanzamiento, y la brazada de mariposa o el nado de crol (29). Si un atleta mantiene la articulación del hombro en una posición de rotación interna, es más probable que ocurra el atrapamiento. También se lesiona comúnmente en atletas en silla de ruedas y en individuos que se pasan de una silla de ruedas a una cama o silla normal (9, 14). El músculo supraespinoso, que yace en el espacio subacromial, se comprime y puede desgarrarse con el atrapamiento, y con el tiempo se pueden formar depósitos de calcio en el músculo o el tendón. Esta irritación puede presentarse con cualquier actividad con movimiento del brazo por encima de la cabeza, creando un arco de movimiento doloroso de los 60 a 120° de abducción o flexión (73).

El arco subacromial El rango de movimiento funcional de abducción/aducción en la articulación del hombro depende de la cantidad de rotación del mismo. A medida que uno rota el hombro hacia adentro y hacia afuera, uno mueve el tubérculo mayor. Intente rotar el hombro hacia adentro mientras está en una posición anatómica y luego abduzca el hombro lo más posible. En esta posición, el tubérculo mayor hace contacto con el techo del arco subacromial. Si usted rota el hombro hacia afuera y luego lo abduce, obtendrá otros 30° de abducción. Los movimientos por encima de la cabeza que requieren rotación interna y externa del hombro pueden atrapar el tejido blando e irritar la bursa subacromial.

Otra lesión que es consecuencia de atrapamiento es la bursitis subacromial. Esta lesión es resultado de una irritación de la bursa por encima del músculo supraespinoso y por debajo del acromion (29). También se presenta con la propulsión en silla de ruedas debido a las presiones mayores a lo normal en la articulación y en la distribución anormal del estrés en el área subacromial (9). Por último, el tendón de la cabeza larga del bíceps braquial se puede irritar cuando el brazo se abduce y se rota hacia afuera en forma forzada. Puede desarrollarse una tendinitis bicipital a medida que el tendón del bíceps se subluxa o se irrita dentro de la corredera bicipital. Al lanzar, el brazo rota hacia afuera hasta 160° en la fase de preparación, y el codo se desplaza a través de 50° de movimiento. Dado que el bíceps

braquial actúa sobre el hombro y es responsable de desacelerar el codo en los 30° finales de extensión, a menudo sufre un estrés máximo (6). En un lanzamiento rápido, la cabeza larga del bíceps braquial puede también ser responsable de desgarrar la porción anterosuperior del labrum glenoideo. La irritación del tendón del bíceps se manifiesta en un síndrome de arco doloroso similar al de la lesión del manguito rotador. En resumen, el complejo del hombro tiene la región del cuerpo con mayor movilidad, pero como consecuencia de esta movilidad, es un área inestable en la que pueden presentarse numerosas lesiones. A pesar de la alta probabilidad de lesión, la rehabilitación exitosa después de una cirugía es bastante común. Es importante mantener la fuerza y la flexibilidad de la musculatura que rodea al complejo del hombro, dado que existe una dependencia considerable en la musculatura y en el tejido blando para el soporte y la estabilización.

El codo y las articulaciones radiocubitales El papel del movimiento del antebrazo, generado en la articulación del codo o articulación radiocubital, es asistir al hombro en la aplicación de fuerza y controlar la posición de la mano en el espacio. La combinación de movimientos articulares del hombro y el codo permite la capacidad de colocar la mano en muchas posiciones, permitiendo una enorme versatilidad. Ya sea que uno esté trabajando por sobre la cabeza, estrechando la mano de otra persona, escribiendo una nota o atándose las cintas de los zapatos, la posición de la mano es importante y está generada por la relación de trabajo entre el

Ligamento coracoacromial Bursa inflamada

Acromion Clavícula

Tendón del supraespinoso inflamado Tendones del bíceps braquial: Cabeza larga Cabeza corta

FIGURA 5-15  El atrapamiento de tejido blando entre el tubérculo mayor y el acromion/ligamento coracoacromial puede causar daño al manguito rotador, la bursa subacromial, o al tendón del bíceps.



complejo del hombro y el antebrazo. La articulación del codo también actúa como un punto de apoyo para el antebrazo, permitiendo tanto un agarre poderoso como el movimiento fino de la mano (24).

CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS Y FUNCIONALES DE LAS ARTICULACIONES DEL CODO El codo se considera una articulación estable, con integridad estructural, un buen soporte ligamentoso, y un buen soporte muscular (41). El codo tiene tres articulaciones que permiten el movimiento entre los tres huesos del brazo y el antebrazo (húmero, cúbito y radio). El movimiento entre el antebra­zo y el brazo tiene lugar en las articulaciones cubitohumeral y radiohumeral, y los movimientos entre el radio y el cúbito tienen lugar en las articulaciones radiocubitales (73). Las referencias en el radio y el cúbito, y en las articulaciones cubitohumeral, radiohumeral y radiocubital distal se muestran en la figura 5-16. Articulación cubitohumeral La articulación cubitohumeral es la que está entre el cúbito y el húmero y es la principal articulación contribuyente a la flexión y extensión del antebrazo. La articulación es la unión entre la tróclea con forma de cuchara en el extremo distal del húmero y la escotadura troclear en el cúbito. En la parte frontal del cúbito se encuentra la apófisis coronoides, que hace contacto con la fosa coronoidea del húmero, limitando la flexión en la variedad terminal del movimiento. Del mismo modo, en la parte posterior del cúbito es el proceso del olécranon, que entra en contacto con la fosa del olécranon del húmero, terminando la extensión. Un individuo que puede hiperextender la articulación del codo puede tener un olécranon pequeño o una fosa olecraniana grande, lo que permite mayor extensión antes de que ocurra el contacto. La escotadura troclear del cúbito se adapta a la tróclea de forma ajustada, ofreciendo una buena estabilidad estructural. La tróclea está cubierta por cartílago articular sobre las superficies anterior, inferior y posterior, y es asimétrica, con una proyección posterior oblicua (87). En la posición extendida, la tróclea asimétrica crea una angulación en el cúbito en forma lateral a la que se le denomina posición en valgo. Éste es llamado ángulo de carga y va de 10 a 15° en hombres y de 15 a 25° en mujeres (58, 87). La medición del ángulo de carga se muestra en la figura 5-17. A medida que el antebrazo se flexiona, esta posición en valgo se reduce y puede incluso resultar en una posición en varo con la extensión completa (24). Articulación radiohumeral La segunda articulación que participa en la flexión y extensión del antebrazo es la articulación radiohumeral. En el extremo distal del húmero está la superficie articular para esta articu­ lación, el capitulum, que tiene forma esferoidal y está cubierto por cartílago en las superficies anterior e inferior. La parte superior de la cabeza radial, que es redonda, hace contacto con el capitulum, permitiendo el movimiento radial alrededor del húmero durante la flexión y extensión. El capitulum actúa



CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

147

como contrafuerte para la compresión lateral y otras fuerzas rotacionales absorbidas durante el lanzamiento y otros movimientos rápidos del antebrazo. Articulación radiocubital La tercera articulación, la radiocubital, estabiliza el movimiento entre el radio y el cúbito en pronación y supinación. Existen de hecho dos articulaciones radiocubitales, la superior en la región de la articulación del codo y la inferior cerca de la muñeca. Además, a medio camino entre el codo y la muñeca se encuentra otra conexión fibrosa entre el radio y el cúbito, identificada por algunos como una tercera articulación radiocubital. La articulación radiocubital superior o proximal consiste en la articulación entre la cabeza del radio y la fosa del radio del lado del cúbito. La cabeza radial rota en un anillo fibroso-óseo y puede girar tanto a favor como en contra de las manecillas del reloj, creando movimiento del radio con relación al cúbito (12). En la posición neutral, el radio y el cúbito yacen uno junto al otro, pero en la pronación completa, el radio cruza sobre el cúbito en forma diagonal. A medida que el radio cruza en pronación, el extremo distal del cúbito se mueve en forma lateral. En la supinación ocurre lo opuesto. Hay una membrana interósea que conecta al radio con el cúbito y que corre a lo largo de la longitud de ambos huesos. Esta fascia incrementa el área para la unión muscular y asegura que el radio y el cúbito mantengan una relación específica uno con otro. Ochenta por ciento de las fuerzas compresivas típicamente se aplican sobre el radio, y la membrana interósea transmite fuerzas recibidas en forma distal desde el radio hacia el cúbito. La membrana se tensa en una posición semiprona (12). Dos últimos componentes estructurales en la región del codo son los epicóndilos medial y lateral. Éstos son referencias prominentes en los lados medial y lateral del húmero. El epicóndilo lateral actúa como sitio de unión para los ligamentos laterales y los músculos supinador y extensor del antebrazo, y el epicóndilo medial da cabida a los ligamentos mediales y a los flexores y pronadores del antebrazo (1). Estas extensiones del húmero también son sitios comunes de lesión por sobreuso. Ligamentos y estabilidad articular La articulación del codo tiene soporte en los lados medial y lateral a base de ligamentos colaterales. El ligamento colateral medial (LCM) o cubital, conecta al cúbito con el húmero, y ofrece soporte y resistencia al estrés en valgo impuesto sobre la articulación del codo. El apoyo en la dirección de valgo es muy importante en la articulación del codo debido a que la mayoría de las fuerzas se dirigen en forma medial, creando una fuerza de valgo. La banda anterior del LCM se tensa en la extensión, y la banda posterior se relaja en la extensión, pero incrementa su tensión con la flexión (1, 69). En consecuencia, el LCM está tenso en todas las posiciones articulares. Si se lesiona el LCM, la cabeza radial se vuelve importante para proporcionar estabilidad cuando se aplica una fuerza en valgo (4). Los músculos flexores-pronadores que se originan en el epicóndilo medial también proporcionan estabilización dinámica sobre la parte medial del codo (70).

148

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Articulación cubitohumeral

Articulación radiohumeral Articulación radiocubital superior

A Área subcutánea del olécranon

Olécranon Escotadura troclear Apófisis coronoides

Cresta del supinador

Cabeza del radio Cuello

Escotadura radial Cabeza del radio

Superficie medial

Cuello Superficie posterior Tuberosidad radial

Superficie posterior Borde interóseo Tuberosidad del pronador

Línea oblicua anterior

LATERAL

Espacio interóseo MEDIAL

MEDIAL

Surco para el extensor cubital de la muñeca Borde interóseo

Apófisis estiloides del cúbito Cabeza del cúbito

Cabeza del cúbito Apófisis estiloides

B

Surco para el extensor de los dedos y el extensor del índice

Escotadura cubital

Apófisis estiloides

C

Surco para el extensor largo del pulgar

LATERAL Surco para el abductor largo del pulgar Surco para el extensor corto del pulgar Apófisis estiloides del radio Surco para el extensor radial largo del carpo Surco para el extensor radial corto del carpo

Tubérculo dorsal/lister FIGURA 5-16  El radio y el cúbito se articulan con el húmero para formar las articulaciones radiohumeral y cubitohumeral. En la figura se muestran el complejo de la articulación del codo (A) y las superficies anterior (B) y posterior (C) del radio y el cúbito.





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

149

Húmero Cápsula articular

Ligamento anular

Tendón del bíceps braquial Cordón oblicuo

Tendón del tríceps braquial

Radio

Húmero

Cúbito

10°-25°

Ligamentos colaterales cubitales Olécranon CARA MEDIAL

Húmero

Cúbito

Tendón del tríceps braquial

Cápsula articular Ligamento colateral radial Ligamento anular Radio Cúbito CARA LATERAL

FIGURA 5-18  Los ligamentos del codo.

FIGURA 5-17  En la posición extendida, el cúbito y el húmero forman el ángulo de carga debido a la asimetría de la tróclea. El ángulo de carga se mide como el ángulo entre una línea que describe el eje largo del cúbito y una línea que describe el eje largo del húmero. El ángulo está en un rango de 10 a 25°.

Existe un set de ligamentos colaterales del lado lateral de la articulación al que se le denomina ligamentos colaterales laterales o radiales. El ligamento radial colateral se tensa durante el rango entero de flexión (1, 69), pero dado que el estrés en varo es raro, estos ligamentos no son tan significativos en cuanto al soporte de la articulación (89). El pequeño múscu­lo ancóneo proporciona estabilización dinámica a la parte la­teral del codo (70). Un ligamento importante para la función y soporte del radio es el ligamento anular. Este ligamento envuelve la cabeza del radio y se une a un costado del cúbito. El ligamento anular mantiene al radio en la articulación del codo mientras que le permite girar en pronación y supinación. En la figura 5-18 se pueden revisar los ligamentos del codo y sus acciones. Características del movimiento No todas las articulaciones del complejo del codo alcanzan una posición cerrada (p. ej., la posición de máximo contacto superficial y soporte ligamentoso en la articulación) en el mismo punto en el rango de movimiento. En la articulación radiohumeral se alcanza una posición cerrada cuando el antebrazo se encuentra en 80° de flexión y en posición semiprona (12). La posición de extensión completa es la posición cerrada de la articulación cubitohumeral. Por tanto, cuando la articulación cubitohumeral es más estable en la posición extendida,

la articulación radiohumeral está abierta y es menos estable. La articulación radiocubital proximal está en su posición cerra­da cuando está semipronada, complementando la posición cerrada de la articulación radiohumeral (12). El rango de movimiento en el codo en flexión y extensión es aproximadamente de 145° de flexión activa, 160° de flexión pasiva y 5 a 10° de hiperextensión (12). El movimiento de extensión está limitado por la cápsula articular y por los músculos flexores. También está restringido en forma terminal por el impacto hueso con hueso con el olécranon. La flexión en la articulación está limitada por tejido blando, la cápsula posterior, los músculos extensores y el contacto hueso con hueso de la apófisis coronoides con su respectiva fosa. Una cantidad significativa de hipertrofia muscular o tejido adiposo limitará el rango de movimiento en flexión de forma considerable. Se requieren aproximadamente 100 a 140° de flexión y extensión en la mayoría de las actividades de la vida diaria, pero el rango total de movimiento es de 30 a 130° de flexión (53). El rango de movimiento para la pronación es aproximadamente de 70°, limitado por los ligamentos, la cápsula articular y los tejidos blandos que comprimen a medida que el radio y el cúbito se cruzan. El rango de movimiento para la supinación es de 85°, y está limitado por los ligamentos, la cápsula y los músculos pronadores. Se requieren aproximadamente 50° de pronación y 50° de supinación para realizar la mayoría de las actividades de la vida cotidiana (89).

ACCIONES MUSCULARES Hay 24 músculos que cruzan la articulación del codo. Algunos de ellos actúan exclusivamente sobre la articulación del codo, mientras que otros lo hacen a nivel de las articulaciones de la muñeca y los dedos (3). La mayoría de estos músculos son capaces de producir hasta tres movimientos en

150

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Tríceps braquial Bíceps braquial Tendón del bíceps Pronador redondo Braquiorradial

A

Epicóndilo med. del húmero Ext. radial largo del carpo Fl. radial del carpo Palmar largo Fl. cubital del carpo Flexor largo del pulgar Retináculo flexor

Braquiorradial Supinador Fl. profundo de los dedos Fl. superficial de los dedos Fl. largo del pulgar Pronador cuadrado

Ext. cubital del carpo

D

Ancóneo

Ancóneo Ext. radial largo del carpo Ext. radial corto del carpo Ext. del dedo meñique (cortado)

Fl. cubital del carpo

Supinador

Abd. largo del pulgar Ext. corto del pulgar

Abd. largo del pulgar

Ext. del dedo meñique

Abd. corto del pulgar

Extensor de los dedos

Ext. largo del pulgar

Retináculo extensor

Ext. del índice

Interóseos

C

F PROFUNDOS

SUPERFICIALES

B

E

Muscle Músculo

Insertion Inserción

Nerve Supply Inervación

Anconeus Ancóneo

Lateral epicondyle of húmero humerus Epicóndilo lateral del ALTO olécranon del process cúbito on ulna olecranon

Radial Nervio nerve; radial; C7, C7, C8

Biceps braquial brachii Bíceps

Supraglenoid tubercle; corocoid Tubérculo supraglenoideo; apófisis coracoides la tuberosidad process TOAradial tuberosityradial

Musculocutaneous Nervio musculocutáneo: C5, C6C5, C6 nerve:

PM MP

Brachialis Braquial

Anterior surface ofdel lower humerus Superficie anterior húmero inferior TOlacoronoid process ondel ulna A apófisis coronoides cúbito

Musculocutaneous Nervio musculocutáneo: nerve: C5, C6C5, C6

PM MP

Braquiorradial Brachioradialis

Cresta Lateral supracondilar supracondylarlateral ridge del of húmero A la apófisis estiloides del radio humerus TO styloid process of radius

Nervio nerve; radial; C6, C7 Radial C6, C7

MP PM

Extensor Extensor radial carpi corto del carpo radialis brevis

Epicóndilo lateral del A TO la base Lateral epicondyle of húmero humerus del tercer metacarpiano base of third metacarpal

Nervio nerve; radial; C6, C7 Radial C6, C7

Ast Asst

Extensor Extensor radial carpi largo del carpo radialis longus

Lateral supracondylar ridge of Cresta supracondilar lateral del húmehumerus TOdel base of second ro A la base segundo metacarpiano metacarpal

Nervio nerve; radial; C6, C7 Radial C6, C7

Ast Asst

Extensor cubital carpi del Extensor carpo ulnaris

Lateral epicondyle of húmero humerus Epicóndilo lateral del A TO la base del quinto metacarpiano base of fifth metacarpal

Posterior interosseous Nervio interóseo posterior; C6-C8 nerve; C6–C8

carpi radialis Flexor radial del carpo

Medial epicondyle of húmero humerus Epicóndilo medial del A TO la base base of second, thirdmetacarpianos metacarpal del segundo y tercer

Median nerve; C6, C7C7 Nervio mediano; C6,

Asst Ast

carpi ulnaris Flexor cubital del carpo

Medial epicondyle TO pisiform;base Epicóndilo medial AL pisiforme; hamate base of fifthdel metecarpal del huesobase; ganchoso; base quinto metacarpiano Medial epicondyle TO palmar Epicóndilo medial A la aponeurosis aponeurosis palmar

Ulnar C8, T1T1 Nervionerve; cubital; C8,

Asst Ast

Median nerve; C6, C7 Nervio mediano; C6, C7

Asst Ast

Pronator quadratus Pronador cuadrado

Distal anterior surface of ulnar TO Superficie distal anterior cúbito A la distal anterior surface of del radius superficie distal anterior del radio

Anterior interosseous NervioC8, interóseo antenerve; T1 rior; C8, T1

Pronator teres Pronador redondo

Medial epicondyle of humerus, Epicóndilo medialon delulna húmero, apófisis coronoid process TO midlateral coronoides del cúbito A la superficie surface of radius mediolateral del radio

Median nerve; C6, C7 Nervio mediano; C6, C7

Supinator Supinador

Lateral epicondyle of humerus TO Epicóndilo lateral del húmero A la upper lateral side of radius superficie lateral superior del radio

Posterior interosseous Nervio interóseo postenerve; C5, C6 rior; C5, C6

Palmaris longus Palmar largo

Flexion Flexión

Extension Extensión

Pronation Pronación

Supination Supinación

Asst Ast PM MP

Asst Ast

PM MP Asst Ast

FIGURA 5-19  Músculos del codo y el antebrazo. Se muestran la superficie anterior del brazo (A) y el antebrazo (B) con los músculos anteriores (C). Se muestran la superficie posterior del brazo (D) y el antebrazo (E) con los correspondientes músculos posteriores (F).

PM MP

PM MP





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

el codo, la muñeca o las articulaciones falángicas. Sin em­ bargo, por lo regular hay un movimiento dominante, y es el que se asocia al músculo o al grupo muscular. Existen cuatro grupos musculares principales, los flexores anteriores, los extensores posteriores, los extensores-supinadores laterales, y los flexores-pronadores mediales (1). En la figura 5-19 se muestran la localización, acción e inervación de los músculos que actúan en la articulación del codo. Los flexores del codo se vuelven más efectivos a medida que la flexión del codo se incrementa, debido a que su ventaja mecánica aumenta con un incremento en la magnitud del brazo de momento (3, 58). El músculo braquial tiene la mayor área de corte transversal de los flexores, pero tiene la ventaja mecánica más pobre. El bíceps braquial también tiene un área grande de corte transversal con una mejor ventaja mecánica, y el braquiorradial tiene una sección de corte transversal más pequeña, pero con mejor ventaja mecánica (Fig. 5-20). A 100 a 120° de flexión, la ventaja mecánica de los flexores es máxima ya que los brazos de momento son más largos (braquiorradial = 6 cm; braquial = 2.5 a 3.0 cm; bíceps braquial = 3.5 a 4.0 cm) (58). Cada uno de los tres principales flexores del codo está limitado en cuanto a su contribución al movimiento de fle-

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xión del codo dependiendo de la posición de la articulación o la ventaja mecánica. El braquial está activo en todas las posiciones del antebrazo, pero está limitado por su pobre ventaja mecánica. El braquial desempeña un papel más importante cuando el antebrazo está en posición pronada. El bíceps braquial puede estar limitado por acciones en las articulacio­nes del hombro y en la radiocubital. Debido a que la cabeza larga del bíceps cruza la articulación del hombro, la flexión de la articulación del hombro genera laxitud en la cabeza larga del bíceps braquial, y la extensión del hombro gene­ra más tensión. Debido a que el tendón del bíceps se inserta en el radio, la inserción puede moverse en pronación y supinación. La influencia de la pronación sobre el tendón del bíceps braquial se ilustra en la figura 5-21. Dado que el tendón envuelve al radio en pronación, el bíceps braquial es más efectivo como flexor en supinación. Por último, el braquiorradial es un músculo con un volumen pequeño y fibras muy largas; sin embargo, es un músculo muy eficiente debido a su excelente ventaja mecánica. El braquiorradial flexiona el codo de forma más efectiva cuando el antebrazo está en pronación media, y es altamente reclutado durante los movimientos rápidos. Está bien posicionado para contribuir a la flexión del codo en la posición semiprona. En el grupo de músculos extensores se encuentra el poderoso tríceps braquial, el músculo más fuerte del codo. El tríceps braquial tiene un gran potencial de fuerza y capacidad de trabajo debido a su volumen (3). El tríceps braquial tiene

Bíceps braquial

Braquial

Braquirradial

FIGURA 5-20  Línea de acción de los tres músculos del antebrazo. El braquial (BRA) es un músculo grande, pero tiene el brazo de momento más pequeño, ofreciéndole la menor ventaja mecánica. El bíceps braquial (BIC) también tiene una sección transversal grande, y un brazo de momento más largo, pero el braquiorradial (BRD), con su sección transversal más pequeña, tiene el brazo de momento más largo, ofreciéndole la mayor ventaja mecánica en esta posición.

FIGURA 5-21  Cuando se prona el antebrazo, la inserción del bíceps braquial al radio se tuerce por debajo del hueso. Esta posición interfiere con la acción productora de flexión del bíceps braquial, que es más eficiente para producir flexión cuando el antebrazo está en supinación y el tendón no está torcido por debajo del radio.

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

tres porciones: la cabeza larga, la cabeza medial y la cabeza lateral. De estas tres, sólo la cabeza larga cruza la articulación del hombro, haciéndola dependiente en parte de la posi­ ción del hombro para su efectividad. La cabeza larga es la menos activa del tríceps. Sin embargo, puede estar bastante más involucrada con la flexión del hombro a medida que su inserción en el hombro se estira. La cabeza medial del tríceps braquial se considera el caballo de batalla del movimiento de extensión, ya que está activa en todas las posiciones, en todas las velocidades, y en contra de resistencia máxima o mínima. La cabeza lateral del tríceps braquial, aunque es la más fuerte de las tres cabezas, está relativamente inactiva a menos que ocurra movimiento contra resistencia (73). La fuerza de salida del tríceps braquial no está influenciada por las posiciones de pronación o supinación del antebrazo. El grupo muscular flexor-pronador medial que se origina del epicóndilo medial incluye al pronador redondo y a tres músculos de la muñeca (flexor radial del carpo, flexor cubital del carpo y palmar largo). El pronador redondo y los tres músculos de la muñeca asisten en la flexión del codo, y el pronador redondo y el pronador cuadrado, más distal, son principalmente responsables de la pronación del antebrazo. El pronador cuadrado es más activo sin importar la posición del antebrazo, ya sea que la actividad sea lenta o rápida o se trabaje o no contra una resistencia. El pronador redondo se vuelve más activo cuando la acción de pronación es rápida o se realiza en contra de una carga pesada. El pronador redondo es más activo a 60° de flexión del antebrazo (74). El último grupo muscular en el codo es el de los extensores-supinadores que se originan en el epicóndilo lateral, el cual incluye al supinador y a tres músculos de la muñeca (extensor cubital del carpo, extensor radial largo del carpo y extensor radial corto del carpo). Los músculos de la muñeca pueden asistir con la flexión del codo. La supinación es pro­ ducida por el músculo supinador y por el bíceps braquial bajo circunstancias especiales. El supinador es el único músculo que contribuye a una acción de supinación lenta y sin resistencia en todas las posiciones del antebrazo. El bíceps braquial puede supinar durante movimientos rápidos o contra resistencia cuando el codo está flexionado. La acción de flexión del bíceps braquial es neutralizada por acciones del tríceps braquial, permitiendo contribución a la acción de supinación. A 90° de flexión, el bíceps braquial se vuelve un supinador muy efectivo. Muchos de los músculos que actúan en la articulación del codo crean múltiples movimientos, y hay varios músculos de doble articulación que también generan movimientos en dos articulaciones. Cuando se desea un movimiento aislado, se requieren acciones sinérgicas para neutralizar la acción no deseada. Por ejemplo, el bíceps braquial flexiona el codo y supina la articulación radiocubital. Para proporcionar un movimiento de supinación sin flexión, debe haber una acción sinérgica de un extensor del codo. De igual forma, si la flexión es el movimiento deseado, se debe reclutar un sinergista para supinación. Otro ejemplo es la acción del bíceps braquial en la articulación del hombro, donde genera flexión del mismo. Para eliminar un movimiento del hombro durante la flexión del codo, debe haber acción de los extensores del

hombro. Un último ejemplo es la acción del tríceps braquial a nivel del hombro, donde crea extensión del mismo. Si se requiere una fuerte extensión en el codo para acciones de empuje y lanzamiento, se deben involucrar los flexores del hombro para eliminar el movimiento de extensión del mismo. Si una articulación adyacente debe permanecer estática, tienen que ocurrir cambios apropiados en la actividad muscular, y en general son proporcionales a la velocidad del movimiento (26).

FUERZA DE LOS MÚSCULOS DEL ANTEBRAZO El grupo muscular flexor es casi dos veces tan fuerte como los extensores en todas las posiciones, lo que nos hace mejores para jalar que para empujar. Las fuerzas creadas por una máxima flexión isométrica en una posición extendida son de aproximadamente dos veces el peso corporal. La posición semiprona del codo es la posición en la que se puede desarrollar una fuerza de flexión máxima, seguida de la posición supina, y por último la posición prona (62). La posición supina genera cerca de 20 a 25% más fuerza que la posición en pronación. La posición semiprona es más comúnmente utilizada en las actividades de la vida diaria. En la rutina de acondicionamiento se deben incluir ejercicios en flexión semiprona para sacar ventaja de la fuerte posición del antebrazo. La fuerza de extensión es mayor desde una posición de 90° de flexión (89). Ésta es una posición común del antebrazo en las actividades de la vida diaria y para posiciones de poder en las habilidades deportivas de la extremidad superior. Por último, la fuerza de pronación y supinación es mayor en la posición semiprona, con el torque disminuyendo de manera considerable en una posición completamente pronada o supinada.

ACONDICIONAMIENTO La efectividad de los ejercicios utilizados para fortalecer o estirar depende de las varias posiciones del brazo y el antebrazo. En el estiramiento de los músculos, las únicas posiciones que colocan alguna forma de estiramiento sobre los flexores y extensores deben incorporar cierto grado de hiper­ extensión y flexión en las articulaciones del hombro. Estirar estos músculos mientras el brazo está en posición neutral es casi imposible debido a las restricciones óseas al rango de movimiento. La posición del antebrazo es importante en las actividades de fortalecimiento del antebrazo. La posición del antebrazo en la que los flexores y extensores son más fuertes es la posición semiprona. De modo específico para los flexores, el bíceps braquial puede involucrarse más o menos en el ejercicio supinando o pronando, respectivamente. Hay numerosos ejercicios disponibles tanto para extensores como para flexores; en la figura 5-22 se muestran ejemplos de ambos. Los pronadores y supinadores ofrecen un mayor reto en cuanto a la prescripción de ejercicios de fuerza o resistencia (Fig.  5-22). El estirar estos grupos musculares no representa problema alguno debido a que una posición máxima de supinación puede adecuadamente estirar la musculatura pronadora y viceversa. Además, se pueden implementar ejercicios de baja resistencia aplicando fuerza en una acción de giro (p. ej., a la perilla de una puerta o algún otro objeto





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Grupo muscular Flexores

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento Curl de bíceps con mancuerna

Otros ejercicios Dominada Remo de pie

Curl de bíceps con máquina

Extensores

Extensiones de tríceps

Lagartija Press de tríceps

Jalón con polea para triceps

Pronadores/ supinadores

Pronación del antebrazo

Supinación del antebrazo

FIGURA 5-22  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para músculos flexores, extensores, pronadores y supinadores.

Lado a lado Mancuernas Cubeta de arroz Agarrones

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

fijo). Sin embargo, los ejercicios de alta resistencia requieren el uso de la creatividad, ya que no existen sets estandarizados para estos músculos.

POTENCIAL DE LESIÓN DEL ANTEBRAZO Hay dos categorías de lesión en la articulación del codo: las lesiones traumáticas o por gran fuerza y las lesiones repetiti­vas o por sobreuso. La articulación del codo está sujeta a lesiones traumáticas causadas por la absorción de una gran fuerza, como al caer, pero la mayoría de las lesiones en la articulación del codo resulta de actividades repetitivas, como acciones de lanzamiento o similares. Las lesiones traumáticas o de alto impacto se presentan primero, seguidas de las lesiones por sobreuso, que son más comunes. Una de las lesiones que se presenta como consecuencia de absorber una gran fuerza es una dislocación. Estas lesio­ nes usualmente se presentan por deportes como la gimnasia, el futbol americano y la lucha. El atleta cae sobre el brazo extendido, causando una dislocación posterior (35). Con la dislocación, puede presentarse una fractura en el epicóndilo medial o en la apófisis coronoides. El codo es la segunda articu­lación que con más frecuencia se disloca en el cuerpo (46). Otras áreas que pueden fracturarse con una caída incluyen el olécranon, la cabeza del radio, y el cuerpo del radio, el cúbito o ambos. Adicionalmente, también pueden presentarse fracturas espirales del húmero a través de una caída. Los golpes directos a cualquier músculo pueden dar origen a una condición conocida como miositis osificante. En esta lesión, el cuerpo deposita hueso ectópico en el músculo en respuesta a contusión intensa y estrés repetido sobre el tejido muscular. Aunque es más común en el cuádriceps femoral en el muslo; el músculo braquiorradial en el antebrazo es la segunda zona más común en el cuerpo para desarrollar esta condición (35). Una gran fuerza muscular puede crear una ruptura de la cabeza larga del bíceps braquial, comúnmente observada en adultos. Los movimientos articulares que facilitan esta lesión son la hiperextensión del brazo, la extensión del antebrazo y la pronación del antebrazo. Si estos tres movimientos se dan de forma concomitante, la deformación del bíceps braquial puede ser significativa. Por último, caer sobre el codo puede irritar la bursa del olécranon, causando bursitis del olécranon. Esta lesión parece muy incapacitante debido a la inflamación, pero de hecho es mínimamente dolorosa (12). Las lesiones repetitivas o por sobreuso que se presentan en el codo pueden estar asociadas con lanzar o algún movimiento sobre la cabeza, como en el saque de tenis. El lanzamiento coloca demandas muy altas sobre la cara medial de la articulación del codo. A través de las acciones a alta velocidad del lanzamiento, se crean altas fuerzas tensiles en la cara medial de la articulación del codo, se desarrollan fuerzas compresivas en la cara lateral de la articulación, y se desarrollan fuerzas de cizallamiento en la cara posterior de la articulación. Sobre la cara medial del codo se aplica una fuerza máxima de valgo durante la parte tardía de la fase de preparación y durante la porción inicial de la fase de aceleración. La articulación del codo se lesiona debido al cambio del varo hacia un ángulo en valgo, fuerzas más grandes, menores áreas de contacto, y área de contacto que se mue-

ven más hacia la periferia a medida que la articulación se mueve durante la acción de lanzamiento (17). La fuerza de valgo es responsable por crear el síndrome de tensión medial, o codo de lanzador (35, 89). Esta fuerza excesiva en valgo es responsable de distensión o ruptura de los ligamentos colaterales cubitales, epicondilitis medial, tendinitis del antebrazo o los flexores de la muñeca, fracturas por avulsión del epicóndilo medial, y osteocondritis disecante en el capitulum o el olécranon (35, 89). El bíceps y los pronadores también son susceptibles a lesionarse debido a que controlan las fuerzas en valgo y desaceleran el codo en extensión (45). La epicondilitis medial es una irritación del sitio de inser­ ción de los músculos flexores de la muñeca unidos al epicóndilo medial. Sufren estrés con la fuerza en valgo que acompaña a las acciones de la muñeca. Esta lesión se observa en el brazo durante el swing hacia abajo en el golf, en el brazo que lanza, y como resultado de picar la pelota en el volibol. La osteocondritis disecante, una lesión en el hueso y el cartílago articular, comúnmente se presenta en el capitulum como resultado de compresión durante la posición en valgo que fuerza a la cabeza radial hacia el capitulum. Durante la sobrecarga en valgo, ligada a la extensión del antebrazo, el olécranon puede acuñarse contra la fosa, creando un sitio adicional de osteocondritis disecante y disrupción del tejido óseo. Adicionalmente, el olécranon está sujeto a altas fuerzas tensiles y puede desarrollar apofisitis por tracción, o crecimiento óseo, similar al observado en el ligamento rotuliano del grupo del cuádriceps femoral (35). Las lesiones laterales por sobreuso en el codo por lo regular ocurren como consecuencia del sobreuso de los extensores de la muñeca en su sitio de unión en el epicóndilo lateral. El sobreuso de los extensores de la muñeca se presenta a medida que desaceleran o resisten excéntricamente cualquier movimiento de flexión de la muñeca. La epicondilitis lateral, o codo de tenista, está asociada con sobrecarga de fuerza resultando de una mala técnica de golpeo o usar una raque­ta pesada. Si se ejecuta un revés desde el codo, o si el deportista golpea la bola consistentemente fuera de centro, los extensores de la muñeca y el epicóndilo lateral se irritarán (44). Además, una raqueta con mango grande o con cuerdas muy tensas puede incrementar la carga que generan los extensores sobre el epicóndilo. La epicondilitis lateral es común en individuos que laboran en trabajos como la construcción, procesado de alimentos y la silvicultura, en las que la pronación y supinación del antebrazo acompañan a acciones de agarre forzadas. La epicondilitis lateral es siete a diez veces más común que la epicondilitis medial (86).

La muñeca y los dedos La mano se utiliza principalmente para actividades de manipulación que requieren movimientos muy finos que incorporan una amplia variedad de posiciones de la mano y los dedos. Por consecuencia, existe mucha interacción entre las posiciones de la articulación de la muñeca y la eficiencia de las acciones de los dedos. La región de la mano tiene segmentos muy estables y sin embargo con mucha movilidad, con acciones musculares y articulares complejas.





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Articulación IFD Articulación IFP Articulación MCF

Hueso grande Hueso ganchoso

Trapezoide Trapecio

Piramidal

Escafoides

Semilunar

Radio

Cúbito

FIGURA 5-23  La muñeca y la mano pueden realizar tanto movimientos de precisión como de poder debido a las numerosas articulaciones controladas por un gran número de músculos. La mayoría de los músculos se origina en el antebrazo y entran a la mano como tendones. IFD, interfalángica distal; MCF, metacarpofalángica; IFP, interfalángica proximal.

CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS Y FUNCIONALES DE LAS ARTICULACIONES DE LA MUÑECA Y LA MANO

Articulación radiocarpiana La muñeca consiste en 10 pequeños huesos carpianos, pero puede ser dividida funcionalmente en articulaciones radio­ carpianas y carpianas medias. La articulación radiocarpiana es la articulación donde ocurre el movimiento de toda la mano. La articulación radiocarpiana involucra el extremo distal ancho del radio y dos carpianos, el escafoides y el semilunar. También hay mínimo contacto y participación del piramidal. Esta articulación elipsoidal permite el movimiento en dos planos: flexión-extensión y flexión radial-cubital. Cabe destacar que la extensión de la muñeca y las flexiones radial y cubital ocurren principalmente en la articulación radiocarpiana, pero una buena porción de la flexión de la muñeca se desarrolla en las articulaciones carpianas medias. Articulación radiocubital distal Adyacente a la articulación radiocarpiana, pero sin participación en ninguno de los movimientos de la muñeca, se encuentra la articulación radiocubital distal. El cúbito no hace contacto real con los huesos del carpo, y está separado por un disco fibrocartilaginoso. Esta configuración es importante de modo que el cúbito pueda deslizarse sobre el disco en pronación y supinación mientras que no influencia los movimientos de la muñeca o del carpo. Articulaciones carpianas medias e intercarpianas Para comprender la función articular de la muñeca, es necesario examinar la estructura y función en las articulaciones entre los huesos del carpo. Hay dos filas de huesos del carpo, la fila proximal, que contiene los tres huesos carpianos que participan en la función articular de la muñeca (semilunar, escafoides y piramidal), y el hueso pisiforme, el cual se sitúa en el lado medial de la mano, actuando como sitio de unión muscular. En la fila distal, también hay cuatro huesos carpianos: el trapecio, que interactúa con el pulgar en una articulación en silla de montar, el trapezoide, el hueso grande y el hueso ganchoso. La articulación entre las dos filas de huesos del carpo se denomina articulación carpiana media, y la articulación entre un par de huesos del carpo se denomina articulación inter­

Radio

Cúbito

Comenzando con las articulaciones más proximales de la mano, y trabajando en forma distal hacia las puntas de los dedos, ofrece la mejor perspectiva de la interacción entre los segmentos y articulaciones de la mano. En la figura 5-23 se ilustran todas las articulaciones de la mano. Los ligamentos y acciones musculares de la muñeca y la mano se ilustran en las figu­ras 5-24 y 5-25, respectivamente (véase también la Fig. 5-19).

Trapecio Cabeza del hueso grande

Cúbit

Radio

Escafoides

Pisiforme

o

Lig. radiocarpiano palmar

Lig. colateral cubital

Lig. colateral cubital

Lig. colateral radial

Lig. radiocarpiano dorsal

Lig. intercarpiano palmar Trapecio

Lig. intercarpiano dorsal

Lig. metacarpiano transv. Placa palmar

CARA PALMAR

FIGURA 5-24  Ligamentos de la muñeca y la mano.

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CARA DORSAL

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Músculos tenares: Oponente del pulgar Abd. corto del pulgar Fl. corto del pulgar

Ad. del pulgar Tendón del Fl. largo del pulgar

Tendón del palmar largo Retináculo flexor Palmar corto

Abd. del dedo meñique Fl. del dedo meñique Oponente del dedo meñique

Lumbricales

Tendones del Fl. superficial de los dedos

Tendones del Fl. profundo de los dedos

FIGURA 5-25  Músculos de la muñeca y la mano. Junto con la inserción y la inervación, los músculos responsables de los movimientos principales (MP) y los músculos que asisten (Ast) se incluyen en el cuadro de la página 161.

carpiana. Todas éstas son articulaciones deslizantes, en las que se producen movimientos de traslación de forma concomitante con los movimientos de la muñeca. Sin embargo, la fila proximal de huesos del carpo es más móvil que la fila distal (82). Hay un arco cóncavo transverso que corre a lo largo de los carpianos, formando el arco carpiano que forma el piso y las paredes del túnel del carpo, a través del cual pasan los tendones de los flexores y el nervio mediano. El hueso escafoides puede ser uno de los huesos carpia­ nos más importantes debido a que soporta el peso del brazo, transmite fuerzas recibidas desde la mano a los huesos del antebrazo, y es un participante clave en las acciones articulares de la muñeca. El escafoides soporta el peso del brazo y transmite fuerzas cuando la mano está fija y el peso del antebrazo se aplica sobre la mano. Dado que el escafoides se interconec­ta con la fila distal de los huesos carpianos, algunas veces se mueve con la fila proximal y otras veces con la fila distal. Cuando la mano se flexiona en la articulación de la muñeca, el movimiento comienza en la articulación carpiana media. Esta articulación es responsable de 60% del rango total del movimiento de flexión (86), y 40% de la flexión de la muñeca es atribuible al movimiento del escafoides y el semilunar sobre el radio. El rango total de movimiento de flexión de la muñeca es de 70 a 90°, aunque se ha reportado que sólo se requieren entre 10 y 15° de flexión en la mayoría de las actividades de la vida cotidiana (89). El rango de flexión de la muñeca se reduce si la flexión se lleva a cabo con los dedos en flexión, debido a la resistencia ofrecida por los músculos extensores de los dedos. La extensión de la muñeca también inicia en la articulación carpiana media, donde el hueso grande se mueve rápidamente y queda en posición cerrada con el escafoides. Esta acción lleva al escafoides a movimientos de la segunda fila de huesos carpianos. Esto revierte el papel de las articulaciones carpianas medias y radiocarpianas hacia un movimiento de extensión, con más de 60% del movimiento producido en

la articulación radiocarpiana y más de 30% en la articulación carpiana media (73). Este cambio se atribuye al hecho de que el hueso escafoides se mueve con la fila proximal de huesos carpianos en el movimiento de flexión, y con la fila distal en el movimiento de extensión. El rango de movimiento de extensión es aproximadamente 70 a 80°, con aproximadamente 35° de extensión requerida para las actividades de la vida diaria (82). El rango de movimiento con la extensión de la muñeca se reduce si la extensión se realiza con los dedos extendidos. La mano también se puede mover en forma lateral en flexión o desviación radial y cubital. Estos movimientos son creados a medida que la fila proximal de huesos del carpo se desliza sobre la fila distal. En el movimiento de flexión radial, la fila proximal se mueve hacia el cúbito y la fila distal se mueve hacia el radio. Ocurre lo opuesto en la flexión cubital. El rango de movimiento de la flexión radial es de aproximadamente 15 a 20°, y para la flexión cubital es de 30 a 40° (89). La posición cerrada para la muñeca, en la que se ofrece un soporte máximo, es una posición de hiperextensión. La posición cerrada para las articulaciones carpianas medias es en flexión radial. Ambas posiciones deben considerarse al seleccionar aquellas que maximicen la estabilidad de la mano. Por ejemplo, en los deportes con raqueta, la muñeca es más estable en una posición ligeramente hiperextendida. Además, cuando uno cae sobre la mano con el brazo estirado y la muñeca en hiperextensión, la muñeca, en específico el hueso escafoides del carpo, es especialmente susceptible a la lesión debido a que se encuentra en la posición cerrada. Articulaciones carpometacarpianas Siguiendo en forma distal, la siguiente articulación es la carpometacarpiana (CMC), que conecta a los huesos del carpo con cada uno de los cinco dedos a través de los metacarpianos. Cada metacarpiano y falange también se denominan arco. Se numeran desde el pulgar hasta el dedo meñique, siendo el pulgar el primer arco y el dedo meñique el quinto. La articulación CMC es la que proporciona la mayor parte del movimiento para el pulgar y la menor parte del movimiento de los dedos. Para los cuatro dedos, la articulación CMC ofrece muy poco movimiento, siendo una articulación deslizante que se mueve en forma direccional con los huesos del carpo. El movimiento está muy restringido en la segunda y tercera articulaciones CMC, pero se incrementa para permitir tanto como 10 a 30° de flexión y extensión en las articulaciones CMC de los dedos anular y meñique (89). También hay un arco cóncavo transverso a través de los metacarpianos de los dedos similar al de los huesos del carpo. Este arco facilita el potencial de agarre de la mano. La articulación CMC del primer rayo, o pulgar, es una articulación en silla de montar que consiste en la articulación entre el trapecio y el primer metacarpiano. Le proporciona al pulgar la mayor parte de su rango de movimiento, permitiendo de 50 a 80° de flexión y extensión, de 40 a 80° de abducción y aducción, y de 10 a 15° de rotación (74). El pulgar yace a un ángulo de 60 a 80° con respecto al arco de la mano, y tiene un amplio rango de movimientos funcionales (34). El pulgar puede tocar cada uno de los dedos en el movimiento de oposición, y es muy importante en todas las tareas



que involucran prensión. La oposición puede ocurrir a través de un rango de movimiento de aproximadamente 90°. Sin el pulgar, específicamente los movimientos permitidos por la articulación CMC, la función de la mano estaría muy limitada. Articulaciones metacarpofalángicas Los metacarpianos se conectan con las falanges para formar las articulaciones metacarpofalángicas (MCF). Nuevamente, la función de las articulaciones MCF de los cuatro dedos difiere de la del dedo pulgar. Las articulaciones MCF de los cuatro dedos son articulaciones condiloides que permiten movimiento en dos planos: flexión-extensión y abducción-aducción. La articulación está bien reforzada del lado dorsal por el capuchón dorsal de los dedos, del lado palmar por las placas palmares que abarcan la articulación, y a los lados por los ligamentos colaterales o ligamentos transversos profundos. Los dedos pueden flexionarse a través de 70 a 90°, te­ niendo el dedo meñique la mayor flexión y el índice la menor (73). La flexión, que determina la fuerza del agarre, puede ser más efectiva y produce más fuerza cuando la articulación de la muñeca se mantiene en 20 a 30° de hiperextensión, una posición que incrementa la longitud de los flexores de los dedos. La extensión de los dedos en las articulaciones MCF puede realizarse a través de cerca de 25° de movimiento. La extensión puede estar limitada por la posición de la muñeca. Esto es, la extensión de los dedos está limitada con la muñeca hiperextendida y mejora con la muñeca flexionada. Los dedos se separan con la abducción y se juntan con la aducción en la articulación MCF. Se permiten aproximadamente 20° de abducción y aducción (82). La abducción está extremadamente limitada si los dedos están flexionados, ya que los ligamentos colaterales se tensan mucho y restringen el movimiento. Por tanto, los dedos pueden abducirse cuando están extendidos y no pueden ser abducidos o aducidos cuando están flexionados alrededor de un objeto. La articulación MCF del pulgar es una articulación en bisagra, permitiendo movimiento sólo en un plano. La articulación está reforzada con ligamentos colaterales y placas palmares, pero no está conectada con los otros dedos mediante ligamentos transversos profundos. En esta articulación puede haber aproximadamente 30 a 90° de flexión y 15° de extensión (82). Articulaciones interfalángicas Las articulaciones más distales en la extremidad superior son las articulaciones interfalángicas (IF). Cada dedo tiene dos articulaciones IF, la articulación interfalángica proxi­ mal (IFP) y la distal (IFD). El pulgar tiene sólo una articulación IF y por consecuencia tiene sólo dos secciones o falanges, la proximal y la distal. Los dedos, sin embargo, tienen tres falanges, la proximal, media y la distal. Las articulaciones IF son articulaciones en bisagra, que permiten movimiento sólo en un plano (flexión y extensión), y están reforzadas en las caras laterales de las articulaciones por ligamentos colaterales que restringen los movimientos que no son de flexión y extensión. El rango de movimiento en la flexión de los dedos es de 110° en la articulación IFP, y de 90° en la articulación IFD y en la IF del pulgar (82, 89). Al igual que con la articulación MCF, la fuerza de flexión en estas articulaciones determina la fuerza del agarre. Puede aumentarse con la muñeca en 20° de hiperextensión, y se



CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

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reduce si la muñeca se flexiona. Se pueden obtener varias posiciones de los dedos a través de acciones antagonistas y sinérgicas de los demás músculos, de modo que todos los dedos pueden flexionarse y extenderse al mismo tiempo. También puede haber extensión de la articulación MCF con flexión de la IF y viceversa. Por lo regular no se permite hiperextensión en las articulaciones IF a menos que el individuo tenga ligamentos largos que permitan la extensión debido a laxitud articular.

MOVIMIENTOS COMBINADOS DE LA MUÑECA Y LA MANO La posición de la muñeca influencia la posición de las articulaciones metacarpianas, y las articulaciones metacarpianas influencian la posición de las articulaciones IF. Esto requiere un balance entre los grupos musculares. Los movimientos de la muñeca casi siempre son reversos respecto a los de los dedos debido a que los tendones de los músculos extrínsecos no son lo suficientemente largos para permitir el rango de movimiento completo en la muñeca y los dedos al mismo tiempo (76, 77). Por tanto, la flexión completa de los dedos generalmente sólo es posible si la muñeca está en ligera extensión, y la extensión de los dedos se facilita con la acción sinérgica de los exten­sores de la muñeca.

ACCIONES MUSCULARES La mayoría de los músculos que actúan a nivel de la muñeca y las articulaciones de los dedos se originan fuera de la mano en la región de la articulación del codo, y se denominan músculos extrínsecos (véase Fig.  5-25). Estos músculos entran a la mano como tendones, y pueden ser bastante largos, como en el caso de algunos tendones de los dedos que eventualmente terminan en la punta distal de un dedo. Los tendones se mantienen en su sitio en el área dorsal y palmar de la muñeca por retináculos extensores y flexores. Éstos son bandas de tejido fibroso que corren en forma transversa a través del antebrazo distal y la muñeca, y mantienen a los tendones cerca de la articulación. Durante los movi­ mientos de la muñeca y los dedos, los tendones se mueven a través de distancias considerables, pero aún así se mantienen en su sitio por los retináculos. Hay 39 músculos que trabajan sobre la muñeca y la mano, y ninguno trabaja por sí solo; los agonistas y antagonistas trabajan en pares. Aun el movimiento más pequeño y simple requiere acción antagonista y agonista (76). Los músculos extrínsecos proporcionan una fuer­za y destreza considerables a los dedos sin añadir masa muscu­lar a la mano. Además de los músculos que se originan en el antebrazo, los músculos intrínsecos que se originan dentro de la mano crean movimiento en las articulaciones MCF e IF. Los cuatro músculos intrínsecos del pulgar forman la región carnosa en la palma conocida como eminencia tenar. Tres músculos intrínsecos del dedo meñique forman la eminencia hipotenar más pequeña, el borde carnoso de la palma del lado del dedo meñique. Los flexores de la muñeca (flexor cubital del carpo, flexor radial del carpo y palmar largo) son todos músculos fusiformes que se originan en la cercanía del epicóndilo medial en el húmero. Estos músculos corren hasta medio camino a lo largo del antebrazo antes de convertirse en tendones. El flexor

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

radial del carpo y el flexor cubital del carpo contribuyen a la mayor parte de la flexión de la muñeca. El palmar largo es variable, y puede ser tan pequeño como un tendón o incluso estar ausente en cerca de 13% de la población (73). El flexor más fuerte del grupo, el flexor cubital del carpo, obtiene algo de su poder al rodear al hueso del pisiforme y utilizarlo como hueso sesamoideo para incrementar la ventaja mecánica y reducir la tensión general en los tendones. Dado que la mayoría de las actividades requiere el uso de una pequeña cantidad de flexión en la muñeca, siempre se debe poner atención al condicionamiento de este grupo muscular. Los extensores de la muñeca (extensor cubital del carpo, extensor radial largo del carpo y extensor radial corto del carpo) se originan en la cercanía del epicóndilo lateral. Estos músculos se vuelven tendones cerca de la tercera parte del camino a lo largo del antebrazo. Los extensores de la muñeca también actúan y crean movimientos en la articulación del codo. Por tanto, la posición del codo es importante para la función extensora de la muñeca. El extensor radial largo del carpo y el extensor radial corto del carpo crean flexión a nivel de la articulación del codo y por tanto pueden reforzarse como extensores de la muñeca con la extensión del codo. El extensor cubital del carpo crea extensión en el codo y se refuerza como extensor de la muñeca con la flexión del codo. Además, la extensión de la muñeca es una acción importante que acompaña y apoya a la acción de agarre utilizando la flexión de los dedos. Por tanto, los músculos extensores de la muñeca están activos con esta actividad. Los flexores y extensores de la muñeca se emparejan para producir flexión cubital y radial. La flexión cubital es producida por los músculos cubitales de la muñeca, que consisten en el flexor cubital del carpo y el extensor cubital del carpo. De igual forma, la flexión radial es producida por el flexor radial del carpo, el extensor radial largo del carpo y el extensor radial corto del carpo. El movimiento articular de flexión radial, aunque sólo tiene la mitad del rango de movimiento que la flexión cubital, es importante en muchos deportes con raqueta debido a que crea la posición cerrada de la muñeca, estabilizando por tanto a la mano (82). La flexión de los dedos se realiza principalmente por la acción del flexor profundo de los dedos y el flexor superficial de los dedos. Estos músculos extrínsecos se originan cerca del epicóndilo medial. El flexor profundo de los dedos no puede flexionar cada dedo de manera independiente. Por tanto, las flexiones de los dedos medio, anular y meñique usualmente se dan juntas, ya que los tendones del flexor se originan todos de un tendón y músculo comunes. Debido a que el tendón y el músculo flexor profundo de los dedos están separados del dedo índice, este dedo puede flexionarse de forma independiente. El flexor superficial de los dedos es capaz de flexionar cada dedo de forma independiente. Los dedos pueden flexionarse de forma independiente en la articulación IFP, pero no en la IFD. La flexión del dedo meñique también es asistida por uno de los músculos intrínsecos, el flexor corto del dedo meñique. La flexión de los dedos en la articulación MCF es producida por los lumbricales y los interóseos, dos grupos de músculos intrínsecos que yacen en la palma y entre los metacarpianos. Estos músculos también producen extensión en las articulaciones IF debido a que se unen al capuchón extensor fibroso que corre a lo largo de cada superficie dorsal de los

dedos. Por consecuencia, para lograr una flexión completa de las articulaciones MCF, IFP e IFD, los flexores largos de los dedos deben contrarrestar el componente de extensión de los lumbricales e interóseos. Esto es más sencillo si se quita tensión de los extensores con algo de extensión de la muñeca. La extensión de los dedos se crea principalmente por el músculo extensor de los dedos. Este músculo se origina en el epicóndilo lateral y entra a la mano como cuatro tendones que se ramifican en la articulación MCF. Los tendones crean un haz principal que se inserta en el capuchón extensor y dos haces colaterales que se conectan con los dedos adyacentes. El capuchón extensor, formado por el tendón del extensor de los dedos y tejido conjuntivo fibroso, envuelve a la superficie dorsal de las falanges y corre a lo largo de la longitud total del dedo hasta la falange distal. En la figura 5-26 se muestran las estructuras del dedo. Dado que los lumbricales y los interóseos se conectan con este capuchón, también ayudan con la extensión de las articulaciones IFP e IFD. Sus acciones se ven facilitadas a medida que el extensor de los dedos se contrae, aplicando tensión sobre el capuchón extensor y estirando estos músculos (82). La abducción de los dedos dos, tres y cuatro la llevan a cabo los interóseos dorsales. Los interóseos dorsales consisten en cuatro músculos intrínsecos que yacen entre los metacarpianos. Se conectan con las caras laterales de los dedos dos y cuatro y a ambos lados del tercer dedo. El dedo meñique, el quinto dedo, es abducido por uno de sus músculos intrínsecos, el abductor corto del dedo meñique. Los tres interóseos palmares, que yacen en la cara medial de los dedos dos, cuatro y cinco, jalan a los dedos de nuevo hacia aducción. El dedo medio es aducido por los interóseos dorsales, los cuales están conectados a ambos lados del dedo medio. Los movimientos de abducción y aducción son ne­cesarios para agarrar, cachar y sostener objetos. Cuando los

Tendón del ext. de los dedos M. interóseo Metacarpiano M. lumbrical Expansión dorsal (capuchón)

Tendón del flexor superficial de los dedos

Expansión extensora

Tendón del flexor profundo de los dedos

Falange media

Ligamentos colaterales Falange distal VISTA DORSAL

VISTA LATERAL

FIGURA 5-26  No hay vientres musculares en los dedos. En la superficie dorsal de los dedos están la expansión extensora y el capuchón extensor, a los cuales se unen los extensores de los dedos. Los tendones de los flexores de los dedos viajan a través de la superficie ventral de los dedos. Los dedos se flexionan y extienden a medida que se genera tensión en los tendones mediante actividad muscular en la parte superior del antebrazo.





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

dedos están flexionados, la abducción está intensamente limitada por la tensión del ligamento colateral y la relación longitud-tensión limitada en los interóseos, que también son flexores de la articulación metacarpofalángica. El pulgar tiene ocho músculos que controlan y generan una gran cantidad de movimientos. Los músculos del pulgar se muestran en la figura 5-25. La oposición es el movimiento más importante del pulgar, dado que proporciona la oportunidad de pinzar, sujetar o sostener un objeto llevando el pulgar hacia el otro lado para encontrarse con cualquiera de los otros dedos. Aunque todos los músculos hipotenares contribuyen a la oposición, el principal músculo responsable de iniciar el movimiento es el oponente del pulgar. El dedo meñique también es asistido en el movimiento de oposición por el oponente del dedo meñique.

FUERZA DE LA MANO Y LOS DEDOS La fuerza de la mano es por lo regular asociada con la fuerza de agarre, y existen muchas formas de sujetar un objeto. Mientras que un agarre firme que requiere una fuerza máxima utiliza a los músculos extrínsecos, los movimientos finos, como la pinza, utilizan más los músculos intrínsecos para afinar los movimientos. En un agarre, los dedos se flexionan alrededor de un objeto. Si se requiere un agarre de poder, los dedos se flexionan más, siendo el agarre más poderoso la posición en puño con flexión en las tres articulaciones de los dedos, la MCF, la IFP e IFD. Si se requiere un agarre de precisión, puede haber flexión limitada en las articulaciones IFP e IFD, y sólo involucrar a uno o dos dedos, como en la pinza o al escribir (89). En la figura 5-27 se muestran ejemplos tanto de agarres de precisión como de poder. El pulgar determina si se genera una posición de precisión fina o una posición de poder. Si el pulgar permanece en el plano de la mano en una posición

Aducción

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aducida y los dedos se flexionan en torno a un objeto, se crea una posición de poder. Un ejemplo de esto es el agarre utilizado en el lanzamiento de jabalina y en el swing de golf. Esta posición de poder aún permite algo de precisión, la cual es importante para dirigir el palo de golf o la jabalina. El poder del agarre puede reforzarse produciendo un puño con el pulgar envuelto sobre los dedos completamente flexionados. Con este agarre, la precisión es mínima o nula. En las actividades que requieren acciones de precisión, el pulgar se mantiene más perpendicular a la mano y se mueve hacia la oposición, con flexión limitada de los dedos. Un ejemplo de este tipo de posición es al lanzar una pelota, escribir y hacer una pinza. En una pinza o agarre prensil, se puede generar más fuerza si el pulpejo del pulgar se presiona contra los pulpejos de los dedos índice y medio. Esta pinza es 40% más fuerte que la pinza que se forma con las puntas del pulgar y los dedos (39). La fuerza del agarre puede aumentarse por la posición de la muñeca. Colocar la muñeca en ligera extensión y flexión cubital incrementa la fuerza de flexión de los dedos. La menor fuerza de los dedos se genera en una posición con la muñeca en flexión y flexión radial. La fuerza del agarre en aproximadamente 40° de hiperextensión de la muñeca es más de tres veces la fuerza del agarre medida a 40° de flexión de la muñeca (89). La fuerza del agarre puede incrementarse con la posición específica de la muñeca, pero la incidencia de atrapamiento o distensión de estructuras alrededor de la muñeca también se incrementa. La posición neutral de la muñeca es la posición más segura debido a que reduce la distensión de las estructuras de la muñeca. Los músculos más fuertes en la región de la mano, capaces de la mayor capacidad de trabajo, en orden del más alto al más bajo son el flexor profundo de los dedos, el flexor radial del carpo, el extensor de los dedos, el flexor largo del pulgar, el extensor cubital del carpo, y el extensor radial largo del carpo. Dos músculos débiles y capaces de poca capacidad de trabajo son el palmar largo y el extensor largo del pulgar.

ACONDICIONAMIENTO

Aducción Aducción

PODER

PRECISIÓN

FIGURA 5-27  Si se requiere un agarre de poder, los dedos se flexionan en las tres articulaciones para formar un puño. Además, si el pulgar se aduce, el agarre se vuelve más poderoso. Un agarre de precisión usualmente involucra ligera flexión en un pequeño número de articulaciones de los dedos, con el pulgar perpendicular a la mano.

Hay tres razones principales por las cuales las personas ejercitan la región de la mano. Primero, los dedos pueden forta­ lecerse para aumentar la fuerza del agarre en atletas que participan en deportes con raqueta, individuos que trabajan con herramientas, e individuos que carecen de la capacidad para sostener o agarrar objetos. Segundo, los músculos que actúan en la articulación de la muñeca usualmente se fortalecen y estiran para facilitar una posición de la muñeca para los deportes con raqueta o para mejorar la acción de la muñeca en una acción de lanzamiento o de golpeo, como en el volibol. La extensión de la muñeca jala la mano hacia atrás, y la flexión de la muñeca impulsa la mano hacia adelante en actividades como el saque del tenis y al rematar una pelota de volibol, driblar en el baloncesto, y lanzar una pelota de beisbol. Aun cuando la velocidad del movimiento de flexión y extensión puede estar determinada por contribuciones de las articulaciones adyacentes, el fortalecer los músculos flexores y extensores de la muñeca aumenta la producción de fuerza. Comúnmente, la muñeca se mantiene en una posición de modo que se pueda generar una aplicación de fuerza eficiente. En el tenis y los deportes con raqueta, por ejemplo, la muñeca se mantiene

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

ya sea en la posición neutral o en una posición con ligera flexión radial. Si la muñeca se mantiene estacionaria, la fuerza aplicada a la pelota por la raqueta no se perderá a través de los movimientos que ocurren en la muñeca. Esta posición es mantenida tanto por los músculos flexores como por los extensores de la muñeca. Otro ejemplo de mantener una posición de la muñeca es en el acomodo de la pelota de volibol, en el que la muñeca se mantiene en una posición de flexión cubital. Esto abre un área más amplia para contacto y bloquea los codos de modo que se mantienen en una posición extendida al contacto. La muñeca debe mantenerse en una posición estable y estática para lograr el mejor desempeño de los dedos. Por tanto, al tocar un piano o teclear en una computadora, la muñeca debe mantenerse en la posición óptima para el uso de los dedos. Ésta es usualmente una posición ligeramente hiperextendida a través de los extensores de la muñeca. El último motivo para ejercitar la región de la mano es reducir o prevenir las lesiones. La tensión desarrollada en la mano y los músculos flexores y extensores coloca un estrés considerable sobre las caras medial y lateral de la articulación del codo. Se puede reducir algo de este estrés a través de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento. En general, el acondicionamiento de la región de la mano es relativamente simple, y puede llevarse a cabo en un ambiente muy limitado y con equipo mínimo. En la figura 5-28 se pre­ sentan ejemplos de algunos ejercicios de flexibilidad y resistencia para los flexores y extensores de la muñeca. Los curls de muñeca y los ejercicios de agarre con pelota de tenis son los más populares para esta región.

POTENCIAL DE LESIÓN DE LA MANO Y LOS DEDOS Hay muchas lesiones que pueden ocurrir como resultado de absorber una fuerza contusa, como al impactar una pelota, el suelo, u otro objeto. Las lesiones de este tipo en la región de la muñeca usualmente están asociadas con una caída, forzando a la muñeca a una flexión o extensión extrema. En este caso, la hiperextensión extrema es la lesión más común. Esto puede resultar en una distensión de los ligamentos de la muñeca, una fractura del escafoides (70%) u otros huesos del carpo (30%), una fractura distal del radio, o una dislocación entre los huesos del carpo y la muñeca u otros carpianos (48). El extremo distal del radio es una de las áreas más frecuentemente fracturadas del cuerpo debido a que el hueso no es denso y la fuerza de la caída es absorbida por el radio. Una fractura común del radio, la fractura de Colles, es una fractura diagonal que fuerza al radio hacia más flexión radial y lo acorta. Estas lesiones están asociadas principalmente con actividades como el hockey, esgrima, futbol americano, el rugby, esquiar, soccer, ciclismo, paracaidismo, montañismo y el vuelo en parapente, en donde la probabilidad de un macrotrauma contuso es mayor que en otras actividades. Ejemplos de lesiones a los dedos y el pulgar como resultado de un impacto contuso son las fracturas, dislocaciones y avulsiones tendinosas. El pulgar puede lesionarse al forzarlo en extensión, causando una distensión grave de los músculos tenares y los ligamentos que rodean a la articulación MCF. La fractura de Bennett es una fractura común del pulgar en la base del primer metacarpiano. Las lesiones del pulgar causadas cuando el dedo queda trabado en el bastón son comunes en

el esquí (83). Las lesiones del pulgar también son comunes en el ciclismo (71). Los dedos también se fracturan o dislocan frecuentemente con un impacto sobre la punta del dedo, forzándolo hacia una flexión o extensión extrema. Las fracturas son relativamente comunes en la falange proximal y son raras en la falange media. Las colisiones de alto impacto con la mano, como en el boxeo y las artes marciales, resultan en más fracturas o dislocaciones en los dedos anular y meñique debido a que son los que menos soporte tienen en una posición de puño. Los mecanismos flexor o extensor de los dedos pueden alterarse con un golpe, forzando a los dedos hacia posiciones extremas. El dedo en martillo es una lesión por avulsión del tendón extensor en la falange distal causado por una flexión forzada, resultando en la pérdida de la capacidad para extender el dedo. La deformidad de Boutonnière, causada por avulsión o estiramiento de la rama media del mecanismo extensor, crea una articulación IFP rígida e inmóvil (73). La avulsión de los flexores del dedo se denomina dedo de jersey y es causada por una hiperextensión forzada de la falange distal. También se pueden formar nódulos en los flexores de los dedos, el llamado dedo en gatillo. Esto resulta en un chasquido durante la flexión y extensión de los dedos. Estas lesiones de los dedos y el pulgar también están comúnmente asociadas con los deportes y actividades antes mencionadas debido a la incidencia de impacto a la región de la mano. También existen lesiones por sobreuso asociadas con el uso repetitivo de la mano en los deportes, el trabajo y otras actividades. La tenosinovitis de los flexores radiales y los músculos de los dedos es común en actividades como el canotaje, remo, rodeo, tenis y la esgrima. El tenis y otros deportes con raqueta, el golf, el lanzamiento, la jabalina y el hockey, en los cuales los flexores y extensores de la muñeca se utilizan para estabilizar la muñeca o crear una acción repetitiva de la muñeca, son susceptibles a la tendinitis de los músculos de la muñeca que se insertan en los epicóndilos medial y lateral. También puede generarse una epicondilitis medial o lateral como resultado de este sobreuso. La epicondilitis medial se asocia con sobreuso de los flexores de la muñeca, y la epicondilitis lateral se asocia con sobreuso de los extensores de la muñeca. Una lesión incapacitante de la mano es el síndrome del túnel del carpo. Después de las lesiones en la espalda baja, el síndrome del túnel del carpo es una de las lesiones de trabajo más frecuentes reportadas en la profesión médica. El piso y los lados del túnel del carpo están formados por los huesos carpianos, y el techo lo está por el ligamento carpiano transverso. Viajando a través de este túnel se encuentran todos los tendones de los flexores de la muñeca y el nervio mediano (Fig. 5-29). A través de acciones repetitivas en la muñeca, por lo regular la flexión repetitiva, los tendones de los flexores pueden inflamarse hasta el punto donde presionan y compri­ men al nervio mediano. El nervio mediano inerva la cara radial de la mano, específicamente los músculos tenares del pulgar. El atrapamiento de este nervio puede causar dolor, atrofia de los músculos tenares, y sensaciones de parestesia en la cara radial de la mano. Para eliminar esta condición, se debe retirar la fuente de la irritación examinando el entorno de trabajo; se puede utili­ zar un dispositivo para estabilizar la muñeca a fin de reducir la magnitud de las fuerzas flexoras; o se puede emplear una





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Grupo muscular

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento

Otros ejercicios

Flexores

Ejercicio con cubeta de arroz Resistencia manual

Extensores

Doblar las manos juntas Curl reverso

Flexores de los dedos

Rectificar todos los dedos Separar todos los dedos

Apretar una pelota

Círculo grande con el pulgar

FIGURA 5-28  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para músculos flexores, extensores, y flexores de los dedos.

Hacer un puño

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Retináculo flexor Tendones flexores

N. mediano

A. y n. cubitales Trapecio

Pisiforme

Piramidal

TÚNEL DEL CARPO

Hueso grande

Escafoides Semilunar

FIGURA 5-29  El piso y los lados del túnel del carpo están formados por los huesos del carpo, y el techo del túnel está cubierto por el ligamento y el retináculo flexor. Dentro del túnel están los tendones flexores de la muñeca y el nervio mediano. El sobreuso de los flexores de la muñeca pueden atrapar al nervio mediano, causando síndrome del túnel del carpo.

liberación quirúrgica. Se recomienda mantener la muñeca en una posición neutral al realizar tareas en el trabajo para evitar el síndrome del túnel del carpo. Las lesiones al nervio mediano también pueden resultar en pérdida de la función del lado cubital de la mano, específicamente los dedos anular y meñique. El daño a este nervio puede ocurrir como resultado de trauma al codo o a la región del hombro. La neuropatía cubital se asocia con actividades como el ciclismo (56).

Contribución de la musculatura de la extremidad superior a las habilidades o movimientos en el deporte Para apreciar en su totalidad la contribución de un músculo o grupo muscular a una actividad, se debe evaluar y estudiar la actividad o movimiento de interés. Esto proporciona un entendimiento del aspecto funcional del movimiento, ideas para entrenar y acondicionar la musculatura apropiada, y una mejor comprensión de los sitios y mecanismos de lesión. Los músculos de la extremidad superior son importantes para la realización de muchas actividades de la vida diaria. Por ejemplo, empujar para levantarse de una silla o una silla de ruedas coloca una carga tremenda sobre los músculos de la extremidad superior debido a que se soporta el peso de todo el cuerpo al pasar de una posición sentada a una posición de pie (5, 25). Si usted simplemente se empuja para levantarse de una silla o silla de ruedas, el principal músculo utilizado es el tríceps braquial, seguido del pectoral mayor, con una mínima contribución del dorsal ancho. Los músculos de la extremidad superior son contribuyentes importantes para una gran variedad de actividades físicas. Por ejemplo, en el nado estilo libre, las fuerzas de impulso se generan por el movimiento de los brazos en el agua. La rotación interna y aducción son los movimientos principales

en la fase de propulsión del nado, y utilizan al dorsal ancho, redondo mayor y al pectoral mayor (55, 61). Además, a medida que el brazo se saca del agua para prepararse para la siguiente brazada, se utilizan el supraespinoso e infraespinoso (abducción y rotación externa del húmero), el deltoides me­dio (abducción), y el serrato anterior (muy activo al elevar la mano, ya que rota la escápula). El nado incorpora una gran cantidad de acciones musculares de la extremidad superior. La actividad muscular en el lanzamiento y en el swing de golf se explican con más detalle. Éstos son ejemplos de una descripción de la anatomía funcional de un movimiento, y se utilizan principalmente para investigación electromiográfica. Cada actividad se separa primero en fases. A continuación, se describe el nivel de actividad en el músculo como baja, moderada o alta. Por último, se identifica la acción del músculo junto con el movimiento, y se define si es concéntrica para generar o excéntrica para controlar. Es importante destacar que estos ejemplos pueden no incluir a todos los múscu­los que pueden estar activos en estas actividades, sino sólo a los principales músculos contribuyentes.

LANZAMIENTO El lanzar coloca una gran cantidad de tensión sobre la articu­ lación del hombro, y requiere una acción muscular significativa de la extremidad superior para controlar y contribuir al movimiento de lanzamiento, aun cuando la extremidad inferior es un importante contribuyente para la generación de fuerza en un lanzamiento. La acción de lanzamiento descrita en esta sección es un lanzamiento de un pitcher de beisbol desde la perspectiva de un lanzador diestro (Fig. 5-30). Desde la fase de impulso hasta la de preparación precoz, la pierna de enfrente avanza hacia adelante y la mano y la pelota se mueven tan atrás como es posible. En la fase de preparación tardía, el tronco y las piernas rotan hacia adelante a medida que el brazo se coloca en abducción y rotación externa máximas (21, 22, 55). En estas fases, los músculos deltoides y supraespinoso están activos para producir la abducción del brazo. El infraespinoso y el redondo menor también están activos, colaborando con la abducción e iniciando la acción de rotación externa. El subescapular está también mínimamente activo para asistir durante la abducción del hombro. Durante la fase de preparación tardía, el dorsal ancho y el pectoral mayor muestran un incremento rápido de la actividad a medida que actúan excéntricamente para desacelerar el movimiento hacia atrás del brazo y actuar concéntricamente para iniciar el movimiento hacia adelante. En la fase de preparación del lanzamiento, el bíceps braquial y el braquial están activos a medida que el antebrazo se flexiona y el brazo se abduce. La actividad del tríceps braquial comienza al final de la fase de preparación, cuando el brazo está en rotación externa máxima y el codo está en flexión máxima. En este momento se da una cocontracción del bíceps braquial y del tríceps braquial. Adicionalmente, el antebrazo se prona a 90° al final de la fase de preparación por medio de los pronadores redondo y cuadrado (37, 54). Los músculos previamente activos en la porción temprana de la fase de preparación también cambian su nivel de actividad a medida que el brazo se acerca al final de esta





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Impulso

Preparación tardía

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Preparación precoz

Aceleración

Seguimiento (desaceleración)

FIGURA 5-30  Músculos de la extremidad superior involucrados en el lanzamiento, mostrando el nivel de actividad del músculo (baja, moderada, alta) y el tipo de acción muscular (concéntrica [CON] y excéntrica [ECC]) con el propósito asociado.

fase. La actividad del redondo menor y del infraespinoso se incrementa al final de la fase de preparación para generar una rotación externa máxima. La actividad del supraespinoso se incrementa a medida que mantiene la abducción hacia la fase de preparación tardía. La actividad del subescapular también se incrementa a niveles máximos en preparación para la aceleración del brazo hacia adelante. El deltoides es el único músculo cuya actividad disminuye en la fase de preparación tardía (55). Al final de la fase de preparación, el movimiento de rotación externa es finalizado por la cápsula anterior y los ligamentos, y por las acciones de los músculos subescapular, pectoral mayor, tríceps braquial, redondo mayor y dorsal ancho. Por consecuencia, en esta fase del lanzamiento, la cápsula anterior y los ligamentos y el tejido de los músculos especificados tienen el mayor riesgo de lesión (21, 55). Ejemplos de

lesiones que se desarrollan en esta fase son la tendinitis en la inserción del subescapular y la distensión del pectoral mayor, redondo mayor y el dorsal ancho. La fase de aceleración es una acción explosiva caracterizada por el inicio de extensión del codo, rotación interna del brazo manteniendo 90° de abducción, protracción o abducción de la escápula, y algo de flexión horizontal a medida que el brazo se mueve hacia adelante. Los músculos más activos en la fase de aceleración son aquellos que actúan en la fase de preparación tardía, incluyendo el subescapular, dorsal ancho, redondo mayor y el pectoral mayor, que generan los movimientos de flexión horizontal y la rotación interna, el serrato anterior, que jala la escápula hacia adelante en protracción o abducción y el tríceps braquial, que inicia y controla la extensión del antebrazo. Los sitios de irritación y distensión en esta fase del lanzamiento se encuentran en los sitios de unión

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

muscular y en el área subacromial. Esta área está sujeta a compresión durante la aducción y la rotación interna en esta fase. La última fase del lanzamiento es la de seguimiento o de desaceleración. En esta fase, el brazo viaja a través del cuerpo en un movimiento diagonal y eventualmente se detiene sobre la rodilla opuesta. Esta fase comienza después que la bola se ha soltado. En la porción temprana de esta fase, después que se ha alcanzado una rotación interna máxima en la articulación, tiene lugar una acción muscular muy rápida, resultando en rotación externa y flexión horizontal del brazo. Luego de esto, y en las etapas tardías del seguimiento, se dan la rotación del tronco y la replicación de los movimientos del hombro y la escápula que ocurren en la fase de preparación. Esto incluye un incremento en la actividad del deltoides a medida que intenta desacelerar al brazo flexionado horizontalmente; al dorsal ancho a medida que crea más rotación interna; al trapecio, que enlentece la escápula y al supraespinoso, para mantener la abducción del brazo y continuar produciendo rotación interna (37, 55). También hay un incremento muy rápido en la actividad del bíceps braquial y del braquial en la fase de seguimiento, conforme estos músculos intentan reducir las cargas tensiles sobre el antebrazo que se extiende rápidamente. En esta fase del lanzamiento, la cápsula posterior y los músculos correspondientes, así como el bíceps braquial (6) están en riesgo de lesión ya que se estiran rápidamente.

EL SWING DE GOLF El swing de golf presenta un cuadro más complicado de la función muscular del hombro en comparación con el lanzamiento, ya que ambos brazos deben trabajar al unísono (Fig.  5-31). Esto es, los brazos producen movimientos opuestos y utilizan músculos opuestos. En el swing hacia atrás para un golfista diestro, el palo se lleva hacia atrás del cuerpo

Acercamiento

Swing hacia atrás

Swing hacia adelante

a medida que el brazo izquierdo cruza el cuerpo y el brazo derecho se abduce mínimamente (38). La actividad muscular del hombro en esta fase es mínima excepto por actividad moderada del subescapular del lado izquierdo para producir rotación interna, y una actividad marcada del supraespinoso en el otro lado para abducir al brazo (50, 55). En la cintura escapular, todas las partes del trapecio en el lado derecho trabajan en conjunto con el elevador de la escápula y el romboides para elevar y aducir la escápula. Del otro lado, el serrato anterior protrae a la escápula. En el swing hacia adelante, el movimiento del palo se ini­cia con una actividad moderada del dorsal ancho y del subescapular del lado izquierdo. En el lado derecho, hay actividad alta acompañante del pectoral mayor, actividad moderada del subescapular y actividad mínima del supraespinoso y el deltoides. En la cintura escapular, el trapecio, romboides y el elevador de la escápula del brazo izquierdo están activos a medida que la escápula se aduce. El serrato anterior también está activo en la extremidad derecha a medida que se abduce la escápula. Esta fase lleva al palo de golf aproximadamente a nivel del hombro a través de una rotación interna continua del brazo izquierdo y al inicio de rotación interna con algo de aducción en el brazo derecho. La fase de aceleración comienza cuando los brazos están aproximadamente al nivel del hombro y continúa hasta que el palo hace contacto con la pelota. Del lado izquierdo, hay una actividad muscular considerable en el pectoral mayor, dorsal ancho y el subescapular a medida que el brazo se extiende y se mantiene en rotación interna. En el lado opuesto, hay una actividad aún mayor de estos mismos tres músculos, cuando el brazo se lleva vigorosamente hacia abajo (50, 55). La fase de seguimiento comienza tan pronto como se hace contacto con la pelota, con un movimiento del brazo y el palo hacia el otro lado del cuerpo hacia el lado izquierdo.

Aceleración

Seguimiento temprano Seguimiento tardío

FIGURA 5-31  Músculos de la extremidad superior involucrados en el swing de golf, mostrando el nivel de actividad del músculo (baja, moderada, alta) y el tipo de acción muscular (concéntrica [CON] y excéntrica [ECC]).





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Esta acción debe ser desacelerada. En la fase de seguimien­to, el lado izquierdo tiene una actividad considerable en el subescapular y actividad moderada en el pectoral mayor, dorsal ancho y el infraespinoso a medida que se enlentece el movimiento del brazo hacia arriba (55). Es aquí, en la fase de seguimiento, que se puede colocar una tensión considera­ ble sobre la parte posterior del hombro derecho y la por­ción anterior del hombro izquierdo durante la desacele­ ración rápida.

Fuerzas externas y momentos que actúan sobre las articulaciones en la extremidad superior La actividad muscular en el complejo del hombro genera grandes fuerzas en la articulación del hombro. El grupo muscular del manguito rotador, capaz de generar una fuerza equivalente a 9.6 veces el peso de la extremidad, genera fuerzas máximas a 60° de abducción (89). Debido a que cada brazo constituye aproximadamente 7% del peso corporal, el manguito rotador genera una fuerza en la articulación del hombro equivalente a aproximadamente 70% del peso corporal. En 90° de abducción, el deltoides genera una fuerza que promedia ocho a nueve veces el peso de la extremidad,

creando una fuerza en la articulación del hombro que va de 40 a 50% del peso corporal (89). De hecho, las fuerzas en la articulación del hombro a 90° de abducción han demostrado estar cercanas a 90° del peso corporal. Estas fuerzas pueden reducirse significativamente si el antebrazo está flexionado a 90° en el codo. Al lanzar, se han medido fuerzas compresivas en el rango de 500 a 1 000 N (1, 23, 52, 84), con fuerzas anteriores que están en un rango de 300 a 400 N (52). En un saque de tenis, se ha registrado que las fuerzas en el hombro son de 423 y 320 N en las direcciones compresiva y mediolateral, respectivamente (60). En comparación, levantar un bloque a la altura de la cabeza ha demostrado generar 52 N de fuerza (57), y el caminar con muletas y bastón ha generado fuerzas en el hombro de 49 y 225 N, respectivamente (7, 31). La capacidad de carga de la articulación del codo también es considerable. En una lagartija, las fuerzas axiales al piso en la articulación del codo promedian 45% del peso corporal (2, 18). Estas fuerzas dependen de la posición de la mano, reduciéndose la fuerza a 42.7% del peso corporal con las manos más separadas de lo normal, e incrementándose a 65% del peso corporal en la lagartija con una sola mano (16). Las fuerzas sobre la cabeza del radio son mayores dentro de un rango de 0 a 30° de flexión, y siempre son mayores en pronación. Las fuerzas articulares en la articulación cubitohumeral están en el rango de una a tres veces el peso corporal (~750 a 2 500 N) con los levantamientos vigorosos (24).

Ejemplos de torques en la extremidad superior Actividad

Articulación

Momentos

Caminar con bastón (7)

Hombro

24.0 Nm

Levantar una caja de 5 kg desde el piso hasta la altura del hombro (7)

Hombro

21.8 Nm

Levantar y caminar con un maletín de 10 kg (7)

Hombro

27.9 Nm

Levantar un bloque hasta la altura de la cabeza (57)

Hombro

14 Nm

Codo

5.8 Nm

Lagartija (18)

Codo

24.0 Nm

Agarre para escalar rocas (81)

Dedos (IFD)

26.4 Nm

Ponerse de pie (7)

Hombro

16.2 Nm

Sentarse (7)

Hombro

12.3 Nm

Saque de tenis (60)

Hombro

94 Nm torque de rotación interna

Codo

106 Nm torque de varo

Fase de seguimiento de un lanzamiento (84)

Codo

55 Nm torque de flexión

Fase de preparación tardía de un lanzamiento (1, 23, 84)

Codo

54-120 Nm torque de varo

Levantamiento de pesas (8)

Hombro

32-50 Nm

Propulsión en silla de ruedas (79)

Hombro

50 Nm

Propulsión en silla de ruedas (80)

Hombro

−7.2 Nm propulsión en terreno plano (­paraplejía) −14.6 Nm propulsión pendiente arriba (paraplejía)

Codo

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−3.0 Nm propulsión en terreno plano (paraplejía) 5.7 Nm propulsión pendiente arriba (paraplejía)

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Resumen La extremidad superior es mucho más móvil que la extremidad inferior, aun cuando las extremidades tienen similitudes estructurales. Existen similitudes en las conexiones articulares, el número de segmentos y en la disminución del tamaño de los huesos hacia el extremo distal de las extremidades. El complejo del hombro consiste en la articulación esternoclavicular, la articulación AC, y la articulación glenohumeral. La articulación esternoclavicular es muy estable y permite que la clavícula se mueva en elevación y depresión, protracción y retracción, y rotación. La articulación AC es una pequeña articu­lación que le permite a la escápula protraerse y retraerse, elevarse y deprimirse, y rotar hacia arriba y hacia abajo. La articu­ lación glenohumeral proporciona movimiento del húmero a través de flexión y extensión, abducción y aducción, rotación medial y lateral, y movimientos combinados de abducción horizontal y aducción y circunducción. Una última articulación, la articulación escapulotorácica, es llamada articulación fisiológi­ca debido a la falta de conexión entre dos huesos. Es aquí que la escápula se mueve sobre el tórax. Existe movimiento considerable del brazo en la articulación del hombro. El brazo puede moverse a través de 180° de abducción, flexión y rotación debido a la interacción entre movimientos que ocurren en todas las articulaciones. El momento en que ocurren los movimientos entre el brazo, la escápula y la clavícula se denomina ritmo escapulohumeral. A través de 180° de elevación (flexión o abducción), hay aproximadamente 2:1 grados de movimiento humeral respecto al movimiento escapular. Los músculos que crean movimiento en el hombro y la cintura escapular también son importantes para mantener la estabilidad en la región. En abducción y flexión, por ejem­plo, el deltoides produce cerca de 50% de la fuerza muscular para el movimiento, pero requiere asistencia del manguito rotador (redondo menor, subescapular, infraespinoso y supraespinoso) para estabilizar la cabeza del húmero de modo que puede haber elevación. Además, los músculos de la cintura escapular contribuyen a medida que el serrato anterior y el trapecio asisten para estabilizar a la escápula y producir movimientos acompañantes de elevación, rotación hacia arriba y protracción. Para extender el brazo contra una resistencia, el dorsal ancho, redondo menor y el pectoral mayor actúan sobre el húmero, y se les une el romboides y el pectoral menor, los cuales retraen, deprimen y rotan la escápula hacia abajo. Se dan contribuciones musculares similares por el infraespinoso y el redondo menor en la rotación externa del húmero, y del subescapular, dorsal ancho, redondo mayor, y pectoral mayor en rotación interna. Los músculos del hombro pueden generar una fuerza considerable en aducción y extensión. El siguiente movimiento más fuerte es la flexión, y los movimientos más débiles son la abducción y la rotación. Los músculos que rodean a la articulación del hombro son capaces de generar grandes fuerzas en el rango de ocho a nueve veces el peso de la extremidad. El acondicionamiento de los músculos del hombro es relativamente fácil debido a la movilidad de la articulación. Hay varios ejercicios de fuerza y flexibilidad que se utilizan para

aislar grupos musculares específicos e imitar los patrones de la extremidad superior utilizados en una habilidad determinada. Las consideraciones especiales en cuanto al ejercicio para indi­viduos con lesiones del hombro deben excluir aquellos donde haya riesgo de atrapamiento en la articulación. La lesión del complejo del hombro puede ser aguda en el caso de las dislocaciones de las articulaciones esternoclavicular o glenohumeral y las fracturas de la clavícula y el húmero. Las lesiones también pueden ser crónicas, como en la bursitis y la tendinitis. Lesiones comunes asociadas con atrapamiento de la articulación del hombro son la bursitis subacromial, la tendinitis bicipital y los desgarros en el músculo supraespinoso. Las articulaciones del codo y radiocubital asisten al hombro en la aplicación de fuerza, colocando la mano en una po­sición adecuada para la acción deseada. Las articulaciones que componen la articulación del codo son la cubitohumeral y la radiohumeral, donde ocurren la flexión y extensión, y la articulación radiocubital superior, donde hay pronación y supinación del antebrazo. La región tiene un muy buen soporte con ligamentos y con la membrana interósea que corre entre el radio y el cúbito. Las estructuras de la articulación permiten aproximadamente de 145 a 160° de flexión y de 70 a 85° de pronación y supinación. Hay 24 músculos que pasan por la articulación del codo, y éstos pueden clasificarse en flexores (bíceps braquial, braquiorradial, braquial, pronador redondo y extensor radial del carpo), extensores (tríceps braquial y ancóneo), pronadores (pronador cuadrado y pronador redondo), y supinadores (bíceps braquial y supinador). El grupo muscular flexor es considerablemente más fuerte que el grupo extensor. Se puede desarrollar una fuerza de flexión máxima desde la posición semiprona del antebrazo. La fuerza de extensión es máxima en una posición de flexión a 90°. La fuerza de pronación y supinación también son máximas desde la posición semiprona. El codo y el antebrazo son vulnerables a la lesión como resultado de una caída o el sobreuso repetitivo. Al absorber fuerzas grandes, el codo se puede dislocar o fracturar, o los músculos pueden romperse. Con el sobreuso, las lesiones como el síndrome de tensión medial o lateral pueden producir epicondilitis, tendinitis o fracturas por avulsión. La muñeca y la mano son estructuras complejas que trabajan en conjunto para proporcionar los movimientos finos utilizados en una variedad de actividades de la vida diaria. Las principales articulaciones de la mano son la radiocarpiana, la radiocubital inferior, las carpiana media e intercarpiana, las articulaciones CMC, MCF y las IF. La mano es capaz de moverse a través de 70 a 90° de flexión de la muñeca, 70 a 80° de extensión, 15 a 20° de flexión radial, y 30 a 40° de flexión cubital. Los dedos pueden flexionarse a través de 70 a 110°, dependiendo de la articulación de interés (MCF o IF), 20 a 30° de hiperextensión, y 20° de abducción. El pulgar tiene características estructurales y funcionales que están relacionadas con el papel de la articulación CMC. Los músculos extrínsecos que actúan sobre la mano entran a la región como tendones. Los músculos trabajan en grupos para producir flexión de la muñeca (flexor cubital del carpo, flexor radial del carpo y palmar largo), extensión (extensor cubital del carpo, extensor radial largo del carpo, y extensor radial corto del carpo), flexión cubital (flexor cubital del carpo y extensor





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

cubital del carpo), y flexión radial (flexor radial del carpo, extensor radial largo del carpo y extensor radial corto del carpo). La flexión de los dedos es producida por el flexor profundo de los dedos y el flexor superficial de los dedos, y la extensión es producida principalmente por el extensor de los dedos. Los dedos son abducidos por los interóseos dorsales y abducidos por los interóseos palmares. La fuerza en los dedos es importante en actividades y deportes en los que es esencial un agarre firme. La fuerza del agarre puede aumentar colocando el pulgar en una posición paralela con los dedos (posición de puño). Cuando se requiere precisión, se debe colocar al pulgar en forma perpendicular a los dedos. Los músculos de la mano pueden ejercitarse mediante una serie de ejercicios que incorporan varias posiciones de la muñeca y los dedos. Los dedos y la mano se lesionan con frecuencia debido a su vulnerabilidad, en especial cuando se realizan actividades como atrapar pelotas. Los esguinces, distensiones, fracturas y dislocaciones son el resultado común de lesiones sufridas por los dedos o las manos en la absorción de una fuerza externa. Otras lesiones comunes en la mano están asociadas con el sobreuso, incluyendo la tendinitis o la epicondilitis medial o lateral y el síndrome del túnel del carpo. Los músculos de la extremidad superior son contribuyentes muy importantes para habilidades y movimientos específicos en los deportes. Por ejemplo, en la lagartija, el pectoral mayor, el dorsal ancho y el tríceps braquial son contribuyentes importantes. En la natación, el dorsal ancho, el redondo mayor, el pectoral mayor, el supraespinoso, el infraespinoso, la parte media del deltoides y el serrato anterior tienen contribuciones importantes. Al lanzar, contribuyen el deltoides, supraespinoso, infraespinoso, redondo menor, subescapular, trapecio, romboides, dorsal ancho, pectoral mayor, redondo mayor y el deltoides. En el antebrazo, el tríceps braquial es un contribuyente importante al levantarse de una silla, en las actividades en silla de ruedas, y en el lanzamiento. De igual forma, el bíceps braquial y los músculos pronadores son im­portantes en varias fases del lanzamiento. La extremidad superior está sujeta a una gran variedad de cargas, y pueden aplicarse cargas tan altas como 90% del peso corporal en la articulación del hombro como resultado de la actividad muscular y otras fuerzas externas. En el codo, se han registrado fuerzas tan altas como 45% del peso corporal. Estas fuerzas aumentan y disminuyen con el cambio en las posiciones articulares y la actividad muscular.

PREGUNTAS DE REPASO

4. ____ En la elevación y la depresión, la clavícula se mueve en forma anterior y posterior. 5. ____ La escápula está conectada al húmero en la articulación escapulotorácica. 6. ____ La fuerza de aducción del hombro es mayor que la fuerza de abducción. 7. ____ La articulación escapulotorácica es una articulación fisiológica. 8. ____ El labrum glenoideo es un ligamento que cruza la articulación glenohumeral. 9. ____ La fosa glenoidea es el socket de una articulación en bola y socket. 10. ____ El ligamento coracohumeral está tenso cuando el brazo se aduce. 11. ____ El ritmo escapulohumeral se refiere al movimiento del complejo del hombro como un todo. 12. ____ La rotación externa es la acción articular más fuerte en el hombro. 13. ____ El ángulo de carga en el codo es más pequeño en las mujeres. 14. ____ El epicóndilo lateral es un sitio de lesión debido a la tensión en los extensores de la muñeca. 15. ____ La clavícula se lesiona con frecuencia por trauma directo. 16. ____ El bíceps braquial es más efectivo como flexor cuando el brazo está en supinación. 17. ____ Los ángulos de carga típicos son de 120 a 180°. 18. ____ Existen dos articulaciones radiocubitales en cada antebrazo. 19. ____ El ligamento anular se envuelve alrededor del radio en el extremo distal. 20. ____ El extremo distal del radio es el área que con más frecuencia se fractura en el cuerpo. 21. ____ La debilidad en el síndrome del túnel del carpo es causada por atrapamiento del nervio cubital. 22. ____ La fase final del lanzamiento es la fase de desaceleración. 23. ____ Los torques en el codo pueden alcanzar los 24 Nm durante una lagartija. 24. ____ Colocar la muñeca en ligera extensión puede incrementar la fuerza de flexión de los dedos. 25. ____ La abducción en la articulación del hombro está limitada cuando el brazo se rota en forma externa.

Verdadero o falso 1. ____ El músculo braquial es el flexor del codo con el brazo de momento más pequeño, de 100°. 2. ____ El complejo del hombro está compuesto por tres articulaciones. 3. ____ La articulación acromioclavicular conecta a la extremidad superior con el tronco.

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Opción múltiple 1. ¿Qué articulación cruza el ligamento coracoacromial? a. Glenohumeral b. Esternoclavicular c. Acromioclavicular d. Ninguna

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

2. ¿Cuál de los siguientes no es un músculo del manguito rotador? a. Redondo menor b. Redondo mayor c. Supraespinoso d. Subescapular

12. Bajar lentamente el brazo en el plano sagital utilizaría el grupo muscular____. a. flexor del hombro b. extensor del hombro c. abductor del hombro d. aductor del hombro

3. ¿Cuál de estos músculos es biarticular? a. Bíceps braquial b. Braquial c. Braquiorradial d. Coracobraquial

13. El brazo puede rotar a través de a. 60 a 90° b. 90 a 110° c. 120 a 180° d. 250 a 280°

4. ¿Qué estructura no desempeña un papel en el área de atrapamiento del hombro? a. Ligamento coracoacromial b. Músculo supraespinoso c. Bursa subacromial d. Escotadura supraescapular

14. La mayor fuerza de salida en el hombro se genera en _____. a. extensión b. flexión c. abducción d. aducción

5. ¿Cuál de los siguientes no es un movimiento de la escápula? a. Rotación hacia abajo b. Depresión c. Retracción d. Pronación 6. La articulación escapulotorácica es una ____. a. articulación en bola y socket b. articulación fisiológica c. articulación en silla de montar d. articulación en pivote 7. El bíceps braquial puede desarrollar una fuerza máxima ____. a. cuando el antebrazo está pronado b. cuando el antebrazo está supino c. cuando el antebrazo está en posición neutral d. cuando el hombro está flexionado 8. ¿Qué estructura no está en la escápula? a. Ángulo inferior b. Apófisis coracoides c. Fosa glenoidea d. Acromion e. Escotadura radial 9. El movimiento que tiene lugar en la articulación radiocubital es ____. a. pronación b. flexión c. abducción d. aducción 10. La estabilidad en la articulación glenohumeral se deriva principalmente de _____. a. el área de contacto en la articulación b. ligamentos y músculos c. vacío en la articulación d. ninguna de las anteriores 11. ¿Qué músculo no cruza la articulación glenohumeral? a. Dorsal ancho b. Pectoral mayor c. Redondo menor d. Romboides

15. Para elevar el hombro contra la gravedad, usted utilizaría una contracción _____. a. excéntrica b. isométrica c. concéntrica 16. El atrapamiento en el hombro puede minimizarse con un movimiento de ____. a. abducción del hombro b. flexión del hombro c. rotación interna del hombro d. rotación externa del hombro 17. Los problemas del manguito rotador pueden exacerbarse por la ____ del hombro. a. flexión b. extensión c. abducción d. aducción 18. Un chasquido en el hombro puede deberse a una lesión en ____. a. el labrum glenoideo b. la bursa subacromial c. el músculo supraespinoso d. el tubérculo menor 19. La flexión cubital tiene lugar en la articulación ____. a. radiocubital b. cubitohumeral c. carpiana media d. radiocarpiana 20. Existen ____ huesos en el carpo. a. 4 b. 6 c. 8 d. 10 21. La mayoría de los músculos que actúan sobre la muñeca y los dedos se consideran _____. a. concéntricos b. excéntricos c. intrínsecos d. extrínsecos





CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

22. Las articulaciones de los dedos se denominan articulaciones ____. a. interfalángicas b. digitales c. carpianas d. tarsales 23. ¿Cuál no es una lesión de la mano? a. fractura de Boutonniere b. deformidad de Boutonnière c. dedo en martillo d. bursitis del olécranon 24. La estructura que conecta al radio con el cúbito es ____. a. la membrana interósea b. el ligamento anular c. el ligamento colateral cubital d. el ligamento colateral radial 25. El índice de movimiento glenohumeral respecto al movimiento escapular a lo largo de 180° de abducción o flexión es ____. a. 2:1 b. 5:4 c. 1:3 d. 2:5

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CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

171

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CAPÍTULO

6

ANATOMÍA FUNCIONAL DE LA EXTREMIDAD INFERIOR OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Describir la estructura, apoyo y movimientos de las articulaciones de la cadera, rodilla, tobillo y subastragalina. 2. Identificar las acciones musculares que contribuyen al movimiento de las articulaciones de la cadera, rodilla y tobillo. 3. Enlistar y describir algunas de las lesiones comunes de la cadera, rodilla, tobillo y pie. 4. Discutir las diferencias de fuerza entre los grupos musculares que actúan en la cadera, rodilla y tobillo. 5. Desarrollar un conjunto de ejercicios de fuerza y flexibilidad para las articulaciones de la cadera, rodilla y tobillo. 6. Describir cómo las alteraciones en la alineación de la extremidad inferior influyen sobre la función de la rodilla, cadera, tobillo y pie. 7. Discutir la estructura y función de los arcos del pie. 8. Identificar las contribuciones musculares de la extremidad inferior al caminar, correr, subir escaleras y practicar ciclismo. 9. Discutir varias cargas en la cadera, rodilla, tobillo y pie en las actividades diarias.

ESQUEMA El complejo pelvis y cadera Cintura pélvica Articulación de la cadera Movimientos combinados de la pelvis   y muslo Acciones musculares Fuerza de los músculos de la   articulación de la cadera Acondicionamiento de los músculos   de la articulación de la cadera Potencial de lesión del complejo   articular pelvis y cadera

La articulación de la rodilla Articulación tibiofemoral Articulación patelofemoral Articulación tibioperonea Características del movimiento Acciones musculares

172

Movimientos combinados de la cadera   y rodilla Fuerza de los músculos de la   articulación de la rodilla Acondicionamiento de los músculos   de la articulación de la rodilla Potencial de lesión de la articulación   de la rodilla

El tobillo y el pie Articulación tibiotarsiana Articulación subastragalina Articulación tarsal media Otras articulaciones del pie Arcos del pie Características de movimiento Movimientos combinados de la rodilla   y tobillo/subastrágalo Alineamiento y función del pie





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Acciones musculares Fuerza de los músculos del tobillo   y del pie Acondicionamiento de los músculos   del tobillo y del pie Potencial de lesión en el tobillo y el pie

Contribución de la musculatura de la extremidad inferior a las habilidades o movimientos en el deporte Subir y bajar escaleras

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Locomoción Ciclismo

Fuerzas que actúan en las articulaciones en la extremidad inferior Articulación de la cadera Articulación de la rodilla Tobillo y pie

Resumen Preguntas de repaso

Las extremidades inferiores se encuentran sujetas a fuerzas que son generadas mediante contactos repetitivos entre el pie y el suelo. Al mismo tiempo, las extremidades inferiores son responsables de cargar con la masa del tronco y extremidades superiores. Los miembros inferiores se encuentran conectados uno con otro y con el tronco mediante la cintura pélvica. Esto establece una unión entre las extremidades y el tronco que siempre debe ser considerada al examinar los movimientos y contribución muscular a los movimientos en la extremidad inferior. El movimiento en cualquier parte de la extremidad inferior, pelvis o tronco influencia las acciones en otros sitios de los miembros inferiores. Por tanto una posición del pie o un movimiento puede influenciar la rodilla o cadera de cualquier miembro, y una posición pélvica puede modificar las acciones a lo largo de toda la extremidad inferior (23). Es importante evaluar el movimiento y acciones en ambos miembros, la pelvis y el tronco, en lugar de concentrarse en una sola articulación, para comprender la función de la extremidad inferior con el propósito de rehabilitar, mejorar el desempeño deportivo y prescribir ejercicio. Por ejemplo en un sencillo movimiento de patada, no es sólo el miembro que patea el responsable para hacer la actividad con éxito. El miembro contralateral desempeña un papel muy importante en la estabilización y soporte del peso corporal (PC). La pelvis estabiliza la posición correcta de la extremidad inferior, y la posición del tronco determinar la eficiencia de la musculatura de la extremidad inferior. De la misma forma al evaluar una marcha claudicante, debe ponerse atención no sólo en el miembro que claudica ya que pudiera ocurrir algo en la otra extremidad que condicione la claudicación.

en una posición favorable para el movimiento de la extremidad inferior. Por tanto es necesario el movimiento concomitante de la cintura pélvica y el muslo a nivel de la articulación de la rodilla para realizar movimientos articulares eficientes. La cintura pélvica y las articulaciones de la cadera son parte de un sistema cinético de cadena cerrada en el cual las fuerzas viajan hacia arriba desde la extremidad inferior a través de la cadera y pelvis hacia el tronco, o hacia abajo desde el tronco mediante la pelvis y la cadera hacia la extremidad inferior. Por último, la posición de la cintura pélvica y la articulación de la cadera contribuyen significativamente al mantenimiento del equilibrio y la postura de pie empleando acción muscular continua para tener un control fino y asegurar el equilibrio. La región pélvica es un área del cuerpo en la cual existen notables diferencias entre los géneros en la población general. Como se ilustra en la figura 6-1, las mujeres por lo regular tienen cinturas pélvicas más ligeras, delgadas y amplias que sus contrapartes hombres (65). La pelvis femenina se ensancha más lateralmente al frente. El sacro femenino también es más

Mujer

El complejo pelvis y cadera CINTURA PÉLVICA La cintura pélvica, incluyendo la articulación de la cadera, desempeña un papel integral para apoyar el peso corporal mientras ofrece movilidad al aumentar el rango de movimiento en la extremidad inferior. La cintura pélvica es un sitio de inserción muscular de 28 músculos del tronco y muslo, ninguno de los cuales se posiciona para actuar por sí solo en la cintura pélvica (129). De forma similar a la cintura escapular, la pelvis debe estar orientada para colocar la articulación de la cadera

Hombre FIGURA 6-1  La pelvis de la mujer es más ligera, delgada y ancha que la del varón. La pelvis de la mujer también está más ancha en el frente y tiene el sacro más amplio en la parte de atrás.

174

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

ancho en la parte posterior, creando una cavidad pélvica ti­ más ancha que en los hombres. Esta diferencia esquelé­ ca se discute más adelante en este capítulo ya que tiene una influencia directa sobre la función muscular en y alrededor de la articulación de la cadera. La unión ósea de la extremidad inferior con el tronco ocurre mediante la cintura pélvica (Fig. 6-2). La cintura pélvica consiste en una unión fibrosa de tres huesos: el hueso ilíaco superior, el isquion posteroinferior y el pubis anteroinferior. Éstos son huesos separados que se conectan mediante cartílago hialino al nacimiento pero se encuentran completamente fusionados, u osificados, para los 20 a 25 años. Los lados derecho e izquierdo de la pelvis se conectan de forma anterior en la sínfisis del pubis, una articulación cartiArticulación sacroilíaca

Sacro

Promontorio Estrecho superior sacro

laginosa que tiene un disco fibrocartilaginoso que conecta los dos huesos púbicos. Los extremos de cada hueso púbico se encuentran cubiertos por cartílago hialino. Esta articulación se encuentra fija firmemente por el ligamento púbico que transcurre a lo largo de los lados anterior, posterior y superior de la articulación. El movimiento a nivel de esta articulación es limitado, lo cual mantiene una conexión firme entre los lados derecho e izquierdo de la cintura pélvica. La pelvis se conecta con el tronco en la articulación sacroilíaca, una fuerte articulación sinovial que contiene fibrocartílago y soporte ligamentario poderoso (Fig. 6-2). La superficie articular del sacro se orienta en forma posterior y lateral y se articula con el hueso ilíaco, que se orienta en forma anterior y medial (164).

Articulación sacroilíaca Cresta ilíaca

Espina ilíaca anterosuperior Fosa ilíaca Espina ilíaca anteroinferior Línea arqueada Labio externo de la cresta ilíaca Acetábulo Borde pélvico

Ilion Pubis Isquion

Escotadura ciática Ramas púbicas superior e inferior

Coxis Orificio obturador

A

Huesos pélvicos

Sínfisis del pubis Tubérculo del pubis

Cresta sacra media

Orificio sacro Cresta ilíaca

Escotadura ciática mayor Espina ilíaca posterosuperior

Sacro

Espina ilíaca posteroinferior

Espina ciática

Estrecho inferior

B

Ángulo púbico Coxis

Tuberosidad isquiática

FIGURA 6-2  La cintura pélvica da soporte al cuerpo, sirve como sitio de inserción para numerosos músculos, contribuye a la eficiencia de los movimientos de la extremidad inferior y ayuda a mantener el equilibrio. La cintura pélvica consta de dos huesos pélvicos, cada uno formado por la unión fibrosa de los huesos ilion, isquion y pubis. Los huesos pélvicos derecho e izquierdo se unen anteriores por la sínfisis del pubis (A), y se conectan posteriormente (B) mediante el sacro y las dos articulaciones sacroilíacas.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

La articulación sacroilíaca transmite el peso del cuerpo hacia la cadera y está sujeta a cargas de la región lumbar y de suelo. También absorbe energía de las fuerzas transversales durante la marcha (129). Tres conjuntos de ligamentos soporLigamento sacroilíaco anterior

tan las articulaciones sacroilíacas derecha e izquierda, y estos ligamentos son los más fuertes del cuerpo (Fig. 6-3). Aunque la articulación sacroilíaca está bien reforzada por ligamentos muy fuertes, ocurre movimiento en la articulación.

Ligamento iliolumbar Ligamento iliolumbar

Ligamento sacrolumbar

Ligamento sacroilíaco posterior

Ligamento sacroespinoso

Ligamento sacrotuberoso Ligamento púbico anterior

A

B

Ligamento sacrotuberoso

Ligamento iliofemoral Ligamento iliofemoral

Ligamento pubofemoral

C Ligamento Ligamento Púbico anterior Púbico anterior Sacrococcígeo anterior Sacrococcígeo anterior Sacroilíaco anterior

Anterior sacroiliac Iliofemoral Iliofemoral Iliolumbar

Inserción Inserción Fibra transversa desde el cuerpo del pubis AL Fibra transversa cuerpo del pubis desde el cuerpo del pubis AL cuerpo del pubis Superficie anterior del sacro AL frente el coxis Superficie anterior del sacro AL frente el coxis Delgado; superficie pélvica del sacro A LA superficie pélvica del ilion Thin; pelvic surface of sacrum TO pelvic Anterior, surface espina of iliumilíaca inferior A línea intertrocantérica del fémur Anterior, inferior iliac spine TO intertrochanteric line of femur Apófisis transversa de L5 A cresta ilíaca

Acción Acción Mantiene la relación entre los huesos púbicos Mantiene la relación entre los huesos púbicos derecho e izquierdo derecho e izquierdo Mantiene la relación entre el sacro y coxis Maintain relationship between sacrum and coccyx Mantiene la relación entre el sacro y el ilion

Maintains relationship between sacrum and Apoya la cadera anterior; ofrece resistencia en ilium los movimientos de extensión, rotación interna y Supports anterior hip; resists in movements rotación externa of extension, internal rotation, external rotation Limita el movimiento lumbar en flexión, rotación

Iliolumbar Interóseos (SI)

Transverse process oftuberosidad L5 TO iliac crest Tuberosidad del ilion A del sacro

Interosseous (SI) Isquiofemoral

Tuberosity of ilium TO tuberosity of sacrum Acetábulo posterior AL ligamento iliofemoral

Ligamento de la Ischiofemoral cabeza

Hueco acetabular y ligamento transverso A Transporta un vaso sanguíneo a la cabeza Posterior TO iliofemoral ligament del fémur; Resists andmecánica internal rotation fosita de laacetabulum cabeza del fémur noadduction tiene función

Sacroilíaco posterior Ligament of head

Posterior, espina del ilion Aligament superficie Acetabular notchinferior and transverse pélvica sacroof femur TO pit del of head

Mantiene la relación ilion of y sacro Transmits vesselentre to head femur; no mechanical function

Pubofemoral Posterior sacroiliac

Porción púbica del spine acetábulo; rama Posterior, inferior of ilium TOsuperior pelvic A línea intertrocantérica surface of sacrum Espina del isquion A márgenes laterales del sacro coxisof acetabulum; superior rami TO Pubicy part intertrochanteric line Isquion posterior A tubérculos sacro, margen inferior del sacro y coxis superior Spine of ischium TO lateral margins of the sacrum and coccyx

Resiste la abducción y rotación externa Maintains relationship between sacrum and ilium Impide la rotación posterior del íleon con respecto al sacro Resists abduction and external rotation

Sacroespinoso Pubofemoral Sacrotuberoso

Sacrospinous

175

Limits lumbar motionhacia in flexion, Previene desplazamiento abajorotation del sacro debido al peso corporal Prevents downward displacement of sacrum Resiste la aducción rotación interna caused by bodyy weight

Impide que la parte inferior del sacro se incline hacia arriba o abajo bajo el peso del resto de la Prevent posterior rotation of ilia respect to columna vertebral the sacrum

FIGURA 6-3  Ligamentos de las regiones de la pelvis y cadera en vistas anterior (A) y posterior (B) y de la articuPosterior ischium TO sacral tubercles, inferior Prevents the lower part of the sacrum from titling lación de la cadera (C). margin of sacrum, & upper coccyx upward and backward under the weight of the

Sacrotuberous

rest of the vertebral column

176

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

La cantidad de movimiento permitido en la articulación varía considerablemente entre individuos y por género. Los varones tienen ligamentos sacroilíacos más gruesos y fuertes y por tanto no tienen articulaciones sacroilíacas móviles. De hecho, 3 de cada 10 hombres tienen fusionada la articulación sacroilíaca. En las mujeres, la articulación sacroilíaca es más móvil puesto que hay mayor laxitud en los ligamentos que dan soporte articular. Esta laxitud puede incrementar durante el ciclo menstrual, y la articulación se vuelve extremadamente laxa y móvil durante el embarazo (59). Otra razón por la cual la articulación sacroilíaca es más estable en hombres se debe a las diferencias en posición del centro de gravedad. En la posición de pie, el PC fuerza al sacro hacia abajo, tensando los ligamentos posteriores y forzando al sacro e ilion juntos. Esto brinda estabilidad a la articulación y es la posición cerrada de la articulación sacroilíaca (129). En las mujeres, el centro de gravedad se encuentra en el mismo plano que el sacro, pero en los hombres, el centro de gravedad es más anterior. Por lo tanto en varones se coloca mayor carga en la articulación sacroilíaca, que a su vez crea una articulación más cerrada y estable (164).

A. Posición neutral

El movimiento en la articulación sacroilíaca puede describirse mejor por los movimientos del sacro. Estos movimientos que acompañan cada movimiento específico del tronco se presentan en la figura 6-4. El sacro triangular en realidad consiste en cinco vértebras fusionadas que se mueven con la pelvis y el tronco. La parte superior del sacro, que es la parte más ancha, es la base del sacro, y cuando esta base se mueve en dirección anterior, se le llama flexión del sacro (129). Clínicamente también se le llama nutación. Este movimiento ocurre cuando hay flexión del control y con flexión bilateral de los muslos. La extensión del sacro, o contranutación, ocurre cuando la base se mueve posteriormente con extensión del tronco o ex­tensión bilateral de los muslos. El sacro también rota a lo largo de un eje que transcurre diagonalmente a lo largo del hueso. Se llama rotación derecha si la superficie anterior de sacro se dirige hacia la derecha, y rotación izquierda si la superficie anterior se dirige a la izquierda. Esta torsión del sacro es producida por el músculo piriforme en un ejercicio de inclinación lateral de tronco (129). Adicionalmente, en el caso de movimiento asimétrico como estar de pie sobre una pierna, puede haber movimiento asimétrico en la articulación sacroilíaca, lo cual resulta en torsión de la pelvis.

B. Extensión del tronco; flexión sacra

C. Flexión del tronco; extensión sacra

FIGURA 6-4  (A) En la posición neutral, el sacro se encuentra en posición cerrada por la fuerza de la gravedad. El sacro responde a movimientos tanto del muslo como del tronco. (B) Cuando el tronco se extiende o el muslo se flexiona, el sacro se flexiona. La flexión del sacro ocurre cuando la base ancha del sacro se mueve anteriormente. (C) Durante la flexión del tronco o extensión del muslo, el sacro se extiende conforme la base se desplaza posteriormente. El sacro también rota a la derecha o izquierda con flexión lateral del tronco (no se muestra).





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

A. Inclinación anterior

C. Izquierda

177

B. Inclinación posterior

E. Izquierda

FIGURA 6-6  La pelvis puede ayudar con los movimientos del muslo mediante la inclinación anterior para auxiliar a la extensión de la cadera (izquierda) o inclinarse posteriormente para auxiliar a la flexión de la cadera (derecha).

D. Derecha INCLINACIÓN LATERAL

F. Derecha ROTACIÓN

FIGURA 6-5  La pelvis se mueve en seis direcciones en respuesta a movimientos del tronco o muslo. La inclinación anterior de la pelvis acompaña a la extensión del tronco o extensión del muslo (A). La inclinación posterior acompaña a la extensión del tronco o flexión del muslo. Las inclinaciones laterales (B), izquierda (C) y derecha (D) acompañan a la carga de peso sobre los miembros derecho e izquierdo, de manera respectiva, o movimientos laterales del muslo o tronco. La rotación izquierda (E) y derecha (F) acompañan la rotación izquierda y derecha del tronco, respectivamente, o movimientos unilaterales de la pierna.

Además del movimiento entre el sacro e ilion, existe movimiento de la cintura pélvica como un todo. Estos movimientos, que se muestran en la figura 6-5, acompañan a los movimien­tos del tronco y muslo para facilitar el posicionamiento de la articulación de la cadera y vértebras lumbares. Aunque los músculos facilitan los movimientos de la pelvis, ningún gru­po muscular actúa específicamente en la pelvis; por lo tanto los movimientos pélvicos ocurren como consecuencia de los movimientos de los muslos o vértebras lumbares. Los movimientos de la pelvis se describen al monitorizar el ilion, específicamente las espinas ilíacas anterosuperior y anteroinferior en frente del hueso ilíaco. En un movimiento con carga de peso de cadena cerrada, la pelvis se mueve sobre un fémur fijo, y la inclinación anterior de la pelvis ocurre cuando hay flexión del tronco y cadera. En una posición de cadera abierta como al colgar, el fémur se mueve sobre la pelvis, y ocurre inclinación anterior con extensión de los muslos. Esta inclinación anterior puede crearse protruyendo el abdomen y creando una

posición en hiperlordosis lumbar. Tanto la inclinación anterior como posterior en un movimiento de cadena abierta pueden sustituir la extensión y flexión de la cadera, respectivamente (Fig. 6-6). En un movimiento de cadena cerrada, la inclinación posterior se crea mediante extensión del tronco o aplanamiento de la espalda baja y extensión de la cadera. En la cadena abierta, la inclinación posterior se consigue con flexión del muslo. La pelvis también puede inclinarse en dirección lateral y naturalmente trata de moverse a lo largo de una inclinación lateral derecha cuando el peso es cargado por el miembro izquierdo. En la posición de carga de peso de cadena cerrada, si se eleva la pelvis derecha, se causa aducción de la cadera en el miembro que carga el peso, y hay abducción de la cadera en el lado opuesto al que inclina la pelvis. Este movimiento es controlado por músculos, particularmente el glúteo medio, de forma que no es pronunciado a menos que los músculos controladores sean débiles. Por tanto, las inclinaciones laterales derecha e izquierda ocurren con carga de peso y cualquier movimiento lateral del muslo o tronco (Fig. 6-7).

Un paso gigante para la humanidad Pida a un compañero comenzar su pie izquierdo hacia adelante y tomar un gran paso lento con el pie derecho. Note el movimiento de la pelvis durante este paso. ¿La pelvis tiene alguna inclinación lateral? ¿En qué dirección? ¿Por qué se inclina en esta dirección? ¿La pelvis rota? ¿En qué dirección? ¿Por qué rota en esta dirección? ¿Existe alguna rotación de la articulación de la cadera? ¿Interna o externa? ¿Por qué?

178

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

FIGURA 6-7  En la extremidad inferior, los segmentos interactúan de manera distinta dependiendo de si está ocurriendo un movimiento de cadena abierta o cerrada. Como se muestra a la izquierda, el movimiento de abducción de la cadera en cadena cerrada ocurre cuando el muslo se mueve hacia arriba en dirección a la pelvis. En el movimiento de cadena cerrada que se muestra a la derecha, la abducción sucede cuando la pelvis baja sobre el lado que carga peso.

Por último, la cintura pélvica rota a la izquierda y derecha conforme ocurren los movimientos unilaterales de la pierna. Al oscilar la pierna derecha hacia adelante al caminar, correr y patear, la pelvis rota hacia la izquierda. La rotación externa de la cadera acompaña a la pelvis hacia adelante, y la rotación interna de la cadera acompaña al lado pélvico hacia atrás.

ARTICULACIÓN DE LA CADERA La última articulación en el complejo de la cintura pélvica es la articulación de la cadera, que por lo general puede caracterizarse como estable pero móvil. La cadera, que tiene tres grados de libertad (gl), es una articulación en “bola y receptáculo” (enartrosis) que comprende la articulación entre el acetábulo en la pelvis y la cabeza del fémur. La estructura de la articulación de la cadera y fémur se ilustra en la figura 6-8.

El acetábulo es la superficie cóncava de la bola y recep­ táculo, que se dirige en forma anterior, lateral e inferior (118, 132). De forma interesante, los tres huesos que conforman la pelvis (el ilion, isquion y pubis) establecen sus conexiones fibrosas entre ellos dentro de la cavidad acetabular. La cavidad se encuentra recubierta por cartílago articular que es grueso en el borde y más grueso aún en la parte superior de la cavidad (76, 118). No hay cartílago en la parte inferior del acetábulo. Como ocurre con el hombro, un borde de fibrocartílago llamado rodete o anillo acetabular que rodea el acetábulo. Esta estructura sirve para profundizar la cavidad e incrementar la estabilidad (151). La cabeza esférica del fémur encaja perfectamente en la cavidad acetabular, dando a la articulación tanto congruencia como una amplia área de contacto. Tanto la cabeza femoral como el acetábulo tienen grandes cantidades de hueso





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

179

Anillo cartilaginoso acetabular

Cabeza del fémur

Acetábulo Cápsula articular

Trocánter mayor

Cuello Fémur

Vista anterior Trocánter mayor

Ligamento redondo

Fosita para el ligamento de la cabeza

Cabeza Fosita para el ligamento de la cabeza

Vista posterior Trocánter mayor

Fosa trocantérica

Cabeza

Cuello

Cuello Línea intertrocantérica

Surco intertrocantérico

Trocánter menor

Trocánter menor Tuberosidad glútea

Línea áspera Labio medial Labio lateral Epífisis (cuerpo)

Orificio nutricio Epífisis (cuerpo)

Tubérculo aductor

FIGURA 6-8  La cadera es una articulación estable con movilidad considerable en tres direcciones. Está formada por la superficie cóncava del acetábulo sobre la pelvis y la cabeza grande del fémur. El fémur es uno de los huesos más fuertes del cuerpo.

Epicóndilo lateral

Tubérculo aductor

Epicóndilo medial

Epicóndilo lateral

Epicóndilo medial Superficie rotuliana

Cóndilo medial

Superficie poplítea

Cóndilo medial

Cóndilo lateral

Fosa intercondílea

180

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

esponjoso trabecular que facilita la distribución de las fuerzas absorbidas por la articulación de la cadera (118). La cabeza también está recubierta con cartílago articular que es más grueso en las porciones medio-centrales de la cabeza, donde se soporta la mayor carga. El cartílago en la cabeza se adelgaza hacia los bordes, donde el cartílago acetabular es grueso (118). Aproximadamente 70% de la cabeza femoral se articu­la con el acetábulo, comparado con 20 a 25% de la cabeza humeral en la cavidad glenoidea. Rodeando a toda la articulación de la cadera se encuentra una cápsula laxa pero fuerte que está reforzada por ligamentos y el tendón del músculo psoas, y encapsula toda la cabeza femoral y una buena porción del cuello femoral. La cápsula es más densa en la parte frontal y superior de la articulación, donde se ejerce mayor fuerza, y es muy delgada en las porciones posterior e inferior de la articulación (142). Tres ligamentos se unen con la cápsula y reciben irrigación por la articulación (Fig. 6-3). El ligamento iliofemoral o ligamento Y, es fuerte y soporta a la articulación anterior de la cadera en la posición de pie, resistiendo la extensión, rotación externa y algo de aducción (151). Este ligamento es capaz de soportar la mayoría del PC y desempeña un papel importan­te en la postura de pie (122). Además la hiperextensión puede ser tan limitada por este ligamento que pudiera no ocurrir en realidad en la misma articulación de la cadera sino como consecuencia de inclinación pélvica anterior. El segundo ligamento en la parte frontal de la articulación de la cadera, el ligamento pubofemoral, resiste principalmente la abducción, con algo de resistencia a la rotación externa y extensión. El último ligamento externo a la articulación es el ligamento isquiofemoral sobre la cápsula posterior, donde resiste la extensión, aducción y rotación interna (151). Ninguno de los ligamentos que rodea la articulación de la cadera resiste durante los movimientos de flexión, y todos se encuentran laxos durante la flexión. Esto permite que la flexión sea el movimiento con el mayor rango. El fémur se mantiene lejos de las articulaciones de la cadera y pelvis por el cuello femoral. El cuello está formado por hueso trabecular esponjoso con una capa cortical del-

gada que le aporta fuerza. La capa cortical es reforzada en la superficie inferior del cuello, donde se requiere mayor fuerza en respuesta a las fuerzas de tensión mayores. Además el cuello femoral medial es la porción responsable de soportar las fuerzas de reacción provenientes del suelo. La porción lateral del cuello resiste las fuerzas de compresión creadas por los músculos (118). El cuello femoral se une a la diáfisis femoral, que se inclina medialmente hacia la rodilla. La diáfisis es muy estrecha en la mitad, donde es reforzada con la capa de hueso cortical más gruesa. Además la diáfisis se dobla anteriormente para ofrecer una estructura óptima de sostén y soporte a altas fuerzas (142). El cuello femoral se posiciona en un ángulo específico en los planos frontal y transverso para facilitar una articulación congruente con la articulación de la cadera y mantener al fémur lejos del cuerpo. El ángulo de inclinación es el ángulo del cuello femoral con respecto a la diáfisis del fémur en el plano frontal. Este ángulo es de aproximadamente 125° (142) (Fig. 6-9). Este ángulo es mayor al nacimiento casi por 20 a 25°, y se vuelve más pequeño conforme la persona madura y asume la posición de pie. También se cree que el ángulo se sigue reduciendo aproximadamente 5° en los años tardíos de la edad adulta. El rango de ángulo de la inclinación por lo general se encuentra dentro de 90 a 135° (118). El ángulo de inclinación es importante puesto que determina la efectividad de los abductores de la cadera, la longitud del miembro pélvico y las fuerzas impuestas sobre la articulación de la cadera (Fig. 6-10). Un ángulo de inclinación mayor a 125° se llama coxa valga. Este incremento en el ángulo de inclinación alarga el miembro pélvico, reduce la efectividad de los abductores de la cadera, incrementa la carga sobre la cabeza femoral, y reduce el estrés en el cuello femoral (151). La coxa vara, en la cual el ángulo de inclinación es menor a 125° acorta el miembro pélvico, incrementa la efectividad de los abductores de la cadera, reduce la carga sobre la cabeza femoral e incrementa el estrés sobre el cuello femoral. Esta posición en varo da a los abductores de la cadera una ventaja mecánica necesaria para contrarrestar las fuerzas producidas por el PC. El resultado

FIGURA 6-9  El ángulo de inclinación del cuello del fémur es aproximadamente 125°. Si el ángulo es menor a 125°, se llama coxa vara. Cuando el ángulo de cuello es mayor a 125°, se llama coxa valga.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

181

Músculos abductores FIGURA 6-10  El ángulo de inclinación del cuello femoral influencia tanto la carga sobre el cuello femoral como la efectividad de los abductores de la cadera. Cuando el ángulo está reducido en coxa vara, el miembro se encuentra acortado y los abductores son más eficientes debido a un brazo de momento más largo que resulta en menor carga sobre la cabeza femoral pero más car­ga en el cuello femoral. La posición en coxa valga alarga el miembro, reduce la efectividad de los abductores debido a un brazo de momento más corto, in­ crementa la carga en la cabeza femoral y reduce la carga en el cuello.

Brazo del momento o de palanca

“Normal”

Varo

es reducción en la carga impuesta sobre la articulación de la cadera y la cantidad de fuerza muscular necesaria para contrarrestar la fuerza del PC (142). Existe una mayor prevalencia de coxa vara en atletas mujeres que en varones (121). El ángulo del cuello femoral en el plano transverso se llama ángulo de anteversión (Fig. 6-11). Por lo regular, el cuello femoral está rotado anteriormente 12 a 14° con respecto al fémur (151). La anteversión de la cadera incrementa la ventaja mecánica del glúteo mayor, volviéndolo más eficiente como rotador externo (132). Por el contrario, hay menor eficiencia del glúteo medio y vasto medial, resultando en pérdida del control del movimiento en los planos frontal y Normal

Valgo

transverso (121). Si hay anteversión excesiva de la articulación de la cadera, en la cual rota más de 14° en dirección anterior, la cabeza del fémur queda descubierta, y la persona debe asumir una postura o marcha de rotación interna para mantener la cabeza femoral dentro de la cavidad articular. Esta postura con los dedos de los pies hacia adentro que acompaña la anteversión excesiva femoral se ilustra en la figura 6-12. Otros ajustes acompañantes de la extremidad inferior frente a anteversión excesiva incluyen un incremento en el ángulo Q, problemas patelares, piernas largas, mayor pronación en la articulación subastragalina e incremento en la curvatura lumbar (118, 142). La anteversión excesiva también se ha

Anteversión 12-14°

Normal Retroversión 0

Cadera normal

Dedos hacia adentro debido a cadera antevertida

Dedos hacia afuera debido a cadera retrovertida

FIGURA 6-11  El ángulo del cuello femoral en el plano frontal se llama ángulo de anteversión. El ángulo normal está entre 12 a 14° hacia el lado anterior. Si este ángulo incrementa, se crea una posición en la extremidad con los dedos hacia adentro. Si el ángulo de anteversión es revertido de manera que el cuello femoral se mueve en dirección posterior, se llama retroversión. La retroversión causa que los dedos de los pies se dirijan hacia afuera.

182

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

articulación de la cadera es la flexión y aducción, como cuan­do las piernas están cruzadas (74). Características del movimiento La articulación de la cadera permite al muslo moverse en un amplio rango de movimiento en tres direcciones (Fig. 6-13). El muslo puede moverse a través de 120 a 125° de flexión y 10 a 15° de hiperextensión en el plano sagital (56, 118). Estas mediciones se hacen con respecto a un eje fijo, y varían de manera considerable si se miden con respecto a la pelvis (7). Además, si la extensión del muslo está limitada o afectada, acciones articulares compensatorias de la rodilla o vértebras lumbares complementan la falta de extensión de la cadera. El rango de movimiento en flexión de la cadera es limitado principalmente por tejidos blandos y puede aumentarse al final del rango de movimiento si la pelvis se inclina después. La flexión de la cadera ocurre libremente con las rodillas flexionadas pero es gravemente limitada por los isquiotibiales si la flexión ocurre con extensión de la rodilla (74).

FIGURA 6-12  Las personas que tienen anteversión femoral excesiva compensan rotando la cadera medialmente de forma que la rodilla se orienta medial en la fase de apoyo. Por lo general también hay una adaptación en la tibia que desarrolla torsión tibial externa para reorientar el pie hacia adelante.

asociado con mayores fuerzas de contacto en la articulación de la cadera y más grandes movimientos de flexión (62) así como mayores presiones de contacto en la articulación patelofemoral. Si el ángulo de anteversión es revertido de forma que se mueve en dirección posterior, se le llama retroversión (Fig. 6-11). La retroversión crea una marcha en rotación externa, un pie supinado y un menor ángulo Q (142). La cadera es una de las articulaciones más estables del cuerpo debido a sus músculos poderosos, la forma de los huesos, el rodete acetabular y la fuerza de la cápsula y ligamentos (122). La cadera es una articulación estable a pesar que el acetábulo no es lo suficientemente profundo para cubrir toda la cabeza femoral. El rodete acetabular profundiza la cavidad para incrementar la estabilidad, y la articulación se encuentra en posición cerrada en extensión completa cuando la parte inferior del cuerpo se estabiliza sobre la pelvis. La articulación es estabilizada por la gravedad durante la posición de pie, cuando el PC presiona la cabeza femoral contra el acetábulo (142). También hay diferencia en la presión atmosférica en la articulación de la cadera, creando un vacío y succión del fémur hacia la articulación. Incluso si se retiraran todos los ligamentos y músculos de alrededor de la articulación de la cadera, el fémur seguiría dentro de la cavidad (74). Fuertes ligamentos y apoyo muscular en todas direcciones dan soporte y mantienen la estabilidad en la articulación de la cadera. Con una flexión de 90° y una pequeña rotación y abducción, se alcanza la máxima congruencia entre la cabeza femoral y la cavidad. Ésta es una posición estable y cómoda y es común al sentarse. Una posición de inestabilidad para la

Abducción 45° Aducción 30°

Flexión 120-125° Hiperextensión 10-15°

Rotación externa 50°

Rotación interna 50°

FIGURA 6-13  El muslo puede moverse a través de un amplio rango de movimientos en tres direcciones. El muslo se desplaza aproximadamente 120 a 125° en flexión, 10 a 15° en hiperextensión, 30 a 45° de abducción, 15 a 30° de aducción, 30 a 50° en rotación externa y 30 a 50° en rotación interna.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

La extensión está limitada por la cápsula anterior, los fuertes músculos flexores de la cadera y el ligamento iliofemoral. La inclinación anterior de la pelvis contribuye al rango de movimiento en extensión de la cadera. El muslo puede abducirse aproximadamente a 30 a 45° y aducirse 15 a 30° más allá de la posición anatómica (74). La mayoría de las actividades requiere abducción y aducción de 20° (74). La abducción es limitada por los músculos aductores, y la aducción lo es por los músculos tensores de la fascia lata. Por último, el muslo puede rotar internamente desde 30 a 50° y externamente de 30 a 50° desde la posición anatómi­ca (74, 130). El rango de movimiento para rotación de la cadera se puede incrementar por la posición del muslo. Ambos rangos de rotación interna y externa pueden aumentarse flexionando el muslo (74). Ambas rotaciones, interna y externa, son limitadas por sus grupos musculares antagonistas y los ligamentos de la articulación de la cadera. El rango de movimiento en la articulación de la cadera por lo regular es menor en grupos de edad avanzada, pero la diferencia no es sustancial y en general se encuentra en el rango de 3 a 5° (136).

MOVIMIENTOS COMBINADOS DE LA PELVIS Y MUSLO La pelvis y el muslo por lo común se mueven juntos a menos que el tronco restrinja la actividad pélvica. El movimiento coordinado entre la articulación de la pelvis y la cadera se llama ritmo pelvifemoral. En los movimientos de flexión de la cadera en cadena abierta (elevación de la pierna), la pelvis rota posteriormente los primeros grados de movimiento. En

Actividad Caminar

la elevación de la pierna con las rodillas flexionadas o extendidas, de 26 a 39% del movimiento de flexión de la cadera es atribuible a la rotación pélvica, respectivamente (36). Al final del rango de movimiento en flexión de la cadera, la rotación pélvica posterior adicional puede contribuir a más flexión de la cadera. La inclinación pélvica anterior acompaña a la extensión de la cadera cuando el miembro se encuentra sin apoyo en el suelo. Al correr, la inclinación anterior promedio del miembro que da el paso tiene una aproximación de 22°, lo cual se incrementa si hay flexibilidad limitada para la extensión de la cadera (144). Existe mayor movimiento pélvico en movimientos sin carga de peso. En una posición de pie en cadera cerrada y con carga, la pelvis se mueve anteriormente sobre el fémur, y el movimiento pélvico durante la flexión de la cadera ha demostrado contribuir sólo a 18% de cambio en los movimientos de ca­dera (109). Los movimientos pélvicos posteriores con carga contribuyen a la extensión de la cadera. En el plano frontal, la orientación pélvica se mantiene o ajusta en respuesta a carga de peso sobre un solo miembro, lo que ocurre al caminar o correr. Cuando el peso se lleva a un miembro, existe un desplazamiento mediolateral hacia el miembro que no carga peso, lo cual requiere torque muscular de abducción y aducción para dirigir la pelvis hacia el pie de apoyo (72). Esta elevación del lado de la pelvis que no soporta el peso crea aducción de la cadera sobre el lado de carga y abducción del lado sin carga. En el plano durante la carga de peso, una rotación hacia delante de la pelvis sobre un lado crea rotación lateral sobre la cadera al frente y rotación medial de la cadera hacia atrás.

Rango de movimiento de la cadera

Rango de movimiento de la rodilla

Rango de movimiento del tobillo/pie

• 35-40° de flexión durante la fase tardía de desplazamiento (118)

•5  -8° de flexión de la rodilla en el choque de talón (156)

• 20-40° de movimiento total del tobillo

• 60-88° de flexión de la rodilla durante la fase de balanceo (77, 156)

•1  0° de flexión plantar en el choque de talón (127)

• Extensión completa al despegar el talón

183

• 17-20° de flexión durante el apoyo (77, 156) • Abducción y aducción de 12° (abducción máxima • 12-17° de rotación durante la fase de tras despegar los dedos balanceo (77, 156) de los pies; máxima • 8-17° de valgo durante la fase de aducción en fase de balanceo (77, 156) apoyo) (74, 143) • 5-8° de flexión de la rodilla en el • 8-10° de rotación externa choque de talón en la fase de balanceo • 17-20° de flexión durante la fase de de la marcha (74) soporte (77, 82, 156) • 4-6° de rotación interna • 5-7° de rotación interna durante el antes del choque de apoyo (77, 82, 156) talón y a través de la fase de soporte • 7-14° de rotación interna durante el apoyo (77, 82, 156) • 3-7° de varo durante la fase de apoyo (77, 82, 156)

•5  -10° de dorsiflexión en la fase media de apoyo (127) •2  0° de flexión plantar en el despegue del pie (127) • Dorsiflexión de vuelta a la posición neutral en la fase de balanceo (167) •4  ° de inversión calcánea en el despegue del pie (88) • 6-7° de eversión calcánea en la etapa media de apoyo •2  -3° de supinación en el choque de talón • 3-10° de pronación en la etapa media de apoyo (8, 31, 156) • 3-10° de pronación hasta el despegue del talón (61)

184

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Actividad

Rango de movimiento de la cadera

Correr

Rango de movimiento de la rodilla

Rango de movimiento del tobillo/pie

•8  0° de flexión de la rodilla durante la fase de balanceo (54)

• 10° de dorsiflexión antes del contacto (156)

• 36° de flexión durante el apoyo (54)

• Hasta 50° de dorsiflexión en la fase media de apoyo (156)

•8  ° de valgo durante la fase de balanceo (54)

Sentarse en o levantarse de una silla Subir escaleras

Agacharse para recoger un objeto

• 80-100° de flexión (64)

• 63° de flexión para subir; 24-30° para bajar (64,143)

• 19° de varo durante el apoyo (54)

• 25° de flexión plantar en el despegue de los dedos (156)

•8  ° de rotación interna durante el apoyo (54)

• 8-15° de pronación en apoyo medio (8, 31, 156)

•1  1° de rotación externa durante el apoyo (54) • 93° de flexión, 15° de abducción/ aducción y 14° de rotación (84) • 83° de flexión, 17° de abducción y 16° de rotación para subir (84) • 83° de flexión, 14° de abducción/ aducción y 15° de rotación para bajar (84)

• 18-20° de abducción (142) • 10-15° de rotación externa (142)

Amarrarse un zapato estando sentado

•1  06° de flexión, 20° de abducción/ aducción, 18° de rotación

ACCIONES MUSCULARES La inserción, acción e inervación de cada músculo individual de la extremidad inferior se señalan en la figura 6-14. La flexión del muslo es empleada para caminar y correr para llevar la pierna hacia adelante. También se utiliza en un movimiento importante al subir escaleras y caminar cuesta arriba, y se emplea con fuerza al patear. Se pone poco énfasis en el entrenamiento de la articulación de la cadera para los movimientos de flexión puesto que muchos consideran que la flexión a este nivel desempeña un papel menor en las actividades. Sin embargo la flexión de la cadera es muy importante para los corredo­res, lanzadores, saltadores de altura y otros que deben desarrollar acciones rápidas de la pierna. Los atletas de élite que realizan estas actividades por lo general tienen flexores de la cadera y músculos abdominales proporcionalmente más fuertes que otros atletas con menor habilidad. Recientemente también se ha puesto más énfasis en el entrenamiento de los flexores de la cadera a corredores de largas distancias puesto que se ha demostrado que la fatiga en los flexores de la cadera durante la carrera puede alterar la mecánica de la marcha y causar lesiones prevenibles con un mejor acondicionamiento de este grupo muscular. El flexor de la cadera más fuerte es el músculo iliopsoas, que está conformado por el psoas mayor, psoas menor e ilíaco (142). El iliopsoas es un músculo en dos articulaciones que actúa tanto en la columna lumbar del tronco como en el muslo. Si el tronco está estabilizado, el iliopsoas produce flexión en la articulación de la cadera que es ligeramente facilitada con abducción y rotación externa del muslo. Si el muslo

está fijo, el iliopsoas produce hiperextensión de las vértebras lumbares y flexión del tronco. El iliopsoas es altamente activado en ejercicios de flexión de la cadera donde toda la porción superior del cuerpo es levantada o las piernas son levantadas (6). En sentadillas con la cadera flexionada y los pies en un solo lugar, están más activos los flexores de la cadera. También la elevación de ambas piernas resulta en mucha mayor actividad en el iliopsoas que en la elevación de una sola pierna (6). El recto femoral es otro flexor de la cadera cuya contribución depende de la posición de la articulación de la rodilla. Éste también es un músculo que actúa sobre dos articulaciones ya que funciona como extensor de la articulación de la rodilla. Se le llama músculo de patear puesto que se encuentra en posición máxima para su desempeño en la cadera durante la fase preparatoria de la patada, cuando el muslo es llevado hacia atrás en hiperextensión y la pierna está flexionada en la rodilla. Esta posición coloca al recto femoral en estiramiento y en relación óptima de longitud-tensión para la acción articular posterior, en la cual el recto femoral hace una importante contribución tanto a la flexión de la cadera como a la extensión de la rodilla. Durante la acción de patear, el recto femoral es muy susceptible a lesiones y avulsión en su sitio de inserción, a nivel de la espina ilíaca anteroinferior. La pérdida de función del recto femoral disminuye la fuerza de flexión del muslo hasta en 17% (95). Los otros tres flexores secundarios del muslo son el sartorio, pectíneo y el tensor de la fascia lata (véase Fig. 6-14). El sartorio es un músculo de dos vientres que se origina en la espina ilíaca anterosuperior y cruza la articulación de la rodilla hasta el lado medial de la tibia proximal. Es un músculo





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Glúteo mayor

Psoas menor Psoas mayor

Ilíaco

Glúteo medio Piriforme Gemelo superior Obturador interno Gemelo inferior Cuadrado femoral

B

C

Mayor

Medio

Menor

Psoas mayor Ilíaco

A

Ligamento inguinal Iliopsoas

Tuberosidad isquiática Semitendinoso

Sartorio Músculo tensor de la fascia lata Pectíneo

Aductor largo Vasto lateral

Bíceps femoral

Banda iliotibial Semimembranoso

Gracilis Recto femoral Vasto medial

D

E Flexión Flexion

F Extensión Extension Abducción Abduction Aducción Adduction Rotación Medial Rotation medial

Grupo muscular Muscle Group

Inserción Insertion

Inervación Nerve Supply

Aductor corto Adductor brevis

Inferiorpúbica rami of pubis ATO Rama inferior mitad upper half posterior femur superior deloffémur posterior

Anterior obturator Nervio obturador nerve; L3, anterior; L3,L4 L4

MP PM

Adductor longus Aductor corto

Inferiorinferior rami of pubis TO Rama del pubis A termiddle third posterior femur cio medio deloffémur posterior

Anterior obturator Nervio obturador nerve; L3, anterior; L3,L4 L4

PM MP

Asst Ast

Adductor magnus Aductor mayor

Anterior pubis,tuberosidad ischial Pubis anterior; tuberosityATO linea aspera isquiática línea áspera en on el posterior femur, adductordel fémur posterior, tubérculo tubercle aductor Ischial tuberosity TO lateral Tuberosidad isquiática A condylelateral of tibia, of fibula cóndilo de head la tibia,

Posterior posterior, obturator, Obturador sciatic;L3, L3,L4 L4 ciático;

PM MP

Asst Ast

Bicepsfemoral femoris Bíceps Gemellus inferior Gemelo inferior Gemellus superior Gemelo superior Gluteus maximus Glúteo mayor Gluteus medius Glúteo medio Gluteus minimus Glúteo menor Gracilis Gracilis

Tibial, peroneal Porción tibioperonea portion sciatic L5, del nervioofciático; nerve; L5, S1–S3 cabeza del peroné S1-S3 Ischial tuberosity TO greater Sacral plexus; L4, Tuberosidad isquiática Plexo sacro; nervio trochanter on femur A L5, S1 sacral nerve trocánter mayor del fémur sacro L4, L5, S1 Ischial spine TO greater Sacral plexus; L5, Espina isquiática A trocánter Plexo sacro; nervio trochanter S1, S2 sacral nerve mayor sacro L5, S1, S2 Posterior ilium, sacrum, Inferior gluteal nerve; coccyx TO ygluteal tuberosity; Nervio L5, S1, S2 inferior; Ilion, sacro coxis posterior glúteo band glútea; banda Ailiotibial tuberosidad L5, S1, S2 iliotibial Anterior, lateral ilium TO Superior gluteal lateral surface of greater nerve;glúteo L4, L5,supeS1 Ilion anterior y lateral A super- Nervio trochanter ficie lateral del trocánter mayor rior; L4, L5, S1 Outer, lower ilium TO front of Porción e inferior greater externa trochanter del ilion A parte frontal del trocánter mayor Inferior rami of pubis TO medial tibis (pes anserinus) Rama inferior del pubis A pata de ganso

Superior gluteal Nervio nerve;glúteo L4, L5,supeS1 rior; L4, L5, S1 Anterior obturator nerve; L3, L4 Nervio obturador anterior; L3, L4

Asst Ast

PM MP

Rotación Lateral Rotation lateral

Asst Ast Asst Ast Asst Ast

PM MP

PM MP PM MP

PM MP

PM MP

PM MP

FIGURA 6-14  Músculos que actúan sobre la articulación de la cadera, incluyendo los aductores y flexores (A), los rotadores externos (B), abductores (C) y extensores (D). Una combinación de músculos de las articulaciones de la rodilla y cadera comprende la región anterior del muslo (E, F). (Nota del traductor: MP, movimiento principal; Ast, asistencia). (Continúa)

PM MP

Asst Ast

185

186

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Grupo muscular

Inserción

Inervación

Flexión

Extensión Abducción Aducción

Ilíaco

Superficie interna del ilion y sacro A trocánter menor

Nervio femoral; L2, L3 MP

Ast

Obturador externo

Escotadura ciática, margen del orificio obturador A trocánter mayor

Plexo sacro; L5, S1, S2

MP

Obturador interno

Pubis, isquion, margen del orificio obturador A fémur posterosuperior

Nervio obturador; L3, L4

MP

Pectíneo

Línea pectínea en el pubis A parte inferior del trocánter menor

Nervio femoral; L2-L4

Piriforme

Sacro anterolateral A parte superior del trocánter mayor

S1, S2, L5

Psoas

Apófisis transversas, cuerpo de L1-L5, T12 A trocánter menor

Nervio femoral; L1-L3

Cuadrado femoral

Tuberosidad isquiática A trocánter mayor

Plexo sacro; L4, L5, S1

Recto femoral

Espina ilíaca antero-inferior A rótula, tuberosidad tibial

Nervio femoral; L2, L3, L4

MP

Ast

Sartorio

Espina ilíaca antero-superior A Nervio femoral; L2, L3 MP pata de ganso

Ast

Semimembranoso

Tuberosidad isquiática A cóndilo medial de la tibia

Rama tibial del nervio ciático; L5, S1, S2

MP

Ast

Semitendinoso

Tuberosidad isquiática A pata de ganso

Rama tibial del nervio ciático; L5, S1, S2

MP

Ast

Tensor de la fascia lata

Espina ilíaca antero-superior A Nervio glúteo tracto iliotibial superior; L4, L5, S1

MP

Rotación medial

Rotación lateral

MP

Ast

MP

MP

Ast

MP

Ast

Ast

MP

MP

FIGURA 6-14  (Continuación)

fusiforme débil que produce abducción y rotación externa además de ayudar a la flexión de la cadera. El pectíneo es uno de los músculos de la parte superior de la ingle. Es el principal aductor del muslo excepto al caminar, contribuyendo activamente a la flexión del muslo. Es acompañado por el tensor de la fascia lata, que por lo general es un rotador interno. Sin embargo, durante la marcha, el tensor de la fascia lata ayuda a la flexión del muslo. El tensor de la fascia lata se considera un músculo que participa en dos articulaciones puesto que se une a la banda fibrosa de la fascia, la banda iliotibial, que transcurre hacia abajo por la parte lateral del muslo y se inserta a través de la articulación de la rodilla en la parte lateral de la tibia proximal. Por tanto este músculo es tensado en la extensión de la rodilla. Durante la flexión del muslo, la pelvis es proyectada anteriormente por estos músculos a menos que sea estabilizada y su acción contrarrestada por el tronco. El músculo iliopsoas y el tensor de la fascia lata jalan la pelvis anteriormente. Si alguno de estos músculos está tenso, puede ocurrir torsión pélvica, inestabilidad pélvica o acortamiento funcional del miembro pélvico. La extensión del muslo es importante para soportar el PC de pie ya que mantiene y controla las acciones de la articulación de la cadera en respuesta a la fuerza gravitacional. La extensión del muslo también ayuda a propulsar el cuerpo hacia arriba y adelante al caminar, correr o saltar ya que ayuda a los movimientos de la articulación de la cadera a contrarrestar la cadera. Los extensores se insertan a la pelvis y por tanto ayudan a estabilizar la pelvis en las direcciones anterior y posterior. Los músculos que contribuyen en todos los tipos de ex­ tensión de la articulación de la cadera son los isquiotibiales.

Los dos isquiotibiales mediales, el semimembranoso y semitendinoso, no son tan activos como el isquiotibial lateral, el bíceps femoral, que se considera el principal trabajador para la extensión de la cadera. Ya que todos los isquiotibiales cruzan la articulación de la rodilla, produciendo tanto flexión como rotación de la tibia inferior, su efectividad como extensores de la cadera depende del posicionamiento de la articulación de la rodilla. Con la articu­lación de la rodilla extendida, los isquiotibiales se tensan para tener una acción óptima en la cadera. El esfuerzo del isquiotibial también incrementa al aumentar la tensión del muslo; sin embargo, los isquiotibiales pueden estirarse a una posición de tensión muscular si la pierna es extendida con el muslo en fle­ xión máxima. Los isquiotibiales también controlan la pelvis jalando hacia abajo a nivel de la tuberosidad isquiática, creando una inclinación posterior de la pelvis. De esta forma, los isquiotibiales son responsables de mantener una posición erecta. La tensión excesiva en los isquiotibiales puede causar problemas posturales importantes al aplanar la espalda baja y causando una inclinación posterior constante de la pelvis. Al caminar a nivel de piso o en actividades que mantienen la cadera en extensión con baja tensión, los isquiotibiales son los principales músculos que contribuyen a los movimientos de extensión en las posiciones con carga. La pérdida de función de los isquiotibiales produce importante alteración en la extensión de la cadera. Si se incrementa la resistencia a la extensión o si se requiere una extensión más vigorosa de la cadera, el glúteo mayor es reclutado como un principal contribuyente (151). Eso su­cede al correr cuesta arriba, subir escaleras, ponerse de pie



desde la posición de cuclillas, correr y levantarse de una silla. Esto también ocurre en una posición óptima de longitud-tensión con hiperextensión del muslo y rotación externa (151). El glúteo mayor parece ser el principal controlador de la pelvis durante la marcha, en lugar de contribuir significativamente a la generación de fuerzas de extensión. Puesto que el muslo se encuentra casi en extensión durante el ciclo de la marcha, la función del glúteo mayor es principalmente extensión del tronco e inclinación posterior de la pelvis. En el golpe del pie cuando el tronco se flexiona, el glúteo mayor impide que el tronco caiga hacia adelante. Ya que el glúteo mayor también rota externamente el muslo, la rotación interna coloca al músculo en tensión. La pérdida de función del músculo glúteo mayor no altera de manera significativa la fuerza en extensión del muslo ya que los isquiotibiales dominan la producción de fuerza en extensión (95). Por último, ya que los flexores y extensores controlan a la pelvis de forma anteroposterior, es importante que se encuentren balanceados tanto en fuerza y flexibilidad de manera que la pelvis no sea traccionada hacia adelante o hacia atrás como resultado de una mayor fuerza o menor flexibilidad de un grupo muscular. La abducción del muslo es un movimiento importante en muchas habilidades de danza y gimnasia. Durante la marcha, los músculos abductores son más importantes en su papel como estabilizadores de la pelvis y muslo. Los abductores pueden elevar el muslo lateralmente en el plano frontal, o si el pie se encuentra en el suelo, pueden mover la pelvis sobre el fémur en el plano frontal. Cuando hay abducción, como al hacer el movimiento de split sobre el suelo, ambas articulaciones de la cadera se desplazan el mismo número de grados en abducción, aunque sólo un miembro se haya movido. El ángulo relativo entre el muslo y el tronco es el mismo en ambas articulaciones de la cadera en abducción puesto que la pelvis se mueve en respuesta a la abducción iniciada en una articulación de la cadera. El principal abductor del muslo en la articulación de la cadera es el glúteo medio. Este músculo con múltiples vientres se contrae durante la posición de equilibrio a caminar, correr y saltar para estabilizar la pelvis de forma que no se caiga durante la fase de la marcha que no involucra la fase de equilibrio. Esto es importante para todas las articulaciones y segmentos de la ex­‑ tremidad superior puesto que un glúteo medio débil puede causar cambios como caída de la pelvis contralateral y mayor aducción femoral y rotación interna, que puede causar incremento en el valgo de la rodilla, movimiento lateral excesivo de la rótula y mayor aducción y rotación femoral interna, que puede causar mayor valgo de la rodilla, posición lateral excesiva de la rótula y mayor rotación tibial y pronación en el pie (43). La efectividad del músculo glúteo medio está determinada por su ventaja mecánica. Es más efectivo si el ángulo de inclinación del cuello femoral es menor a 125°, toman­do la inserción más lejos de la articulación de la cadera, y también es más efectivo por la misma razón en una pelvis ancha (132). Al incrementar la ventaja mecánica del glúteo medio, también mejora la estabilidad de la pelvis durante la marcha. El glúteo menor, tensor de la fascia lata y piriforme también contribuye a la abducción del muslo, siendo el glúteo menor el más activo de los tres. Una reducción del 50% en



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la función de los abductores resulta en una alteración leve a moderada de la función de los abductores (95). Si los abductores son débiles, habrá una inclinación excesiva en el plano frontal, con la parte alta en el lado más débil (87). Los abductores del lado de apoyo trabajan para mantener la pelvis ni­velada y evitar cualquier inclinación. Adicionalmente las fuerzas de cizallamiento que actúan en la articulación sacroilíaca aumentarán en forma considerable, y el individuo caminará con mayor bamboleo a los costados. El grupo de músculos de los abductores trabaja para ayudar a cruzar el muslo a través del cuerpo, como se ve con frecuencia en el baile, soccer, gimnasia y natación. Los aductores, si­­mi­lares a los abductores, también trabajan para mantener la posición de la pelvis durante la marcha. Los aductores como grupo constituyen una gran masa muscular, y todos los múscu­los se originan en el hueso pélvico y transcurren hacia abajo por la parte medial del muslo. Aunque los aductores son importantes para actividades específicas, se ha demostrado que una reducción en 70% en la función de los aductores del muslo causa solamente una ligera a moderada alteración en la función de la cadera (95). Los músculos aductores incluyen el gracilis, en la porción medial del muslo; el aductor largo, en la parte anterior del mus­lo; el aductor corto, en medio del muslo, y el aduc­‑ tor mayor, en la parte posterior del muslo interno. En la parte proximal de la ingle está el pectíneo, previamente descrito en breve por su papel como flexor de la cadera. Los aductores se encuentran activos durante la fase de desplazamiento ya que ayudan a desplazar la pierna hacia adelante (151), y si se encuentran tensos puede resultar en marcha en tijera, causando una marcha entrecruzada. Los aductores trabajan con los abductores para equilibrar la pelvis. Los abductores de un lado de la pelvis trabajan junto con los aductores del lado opuesto para mantener la posición pélvica y evitar inclinaciones. Como se mencionó antes, los abductores y aductores deben estar equilibrados en fuerza y flexibilidad de manera que la pelvis pueda balancearse de lado a lado. En la figura 6-15 se ilustra cómo los desequilibrios en la abducción y aducción pueden inclinar la pelvis. Si los abductores superan en fuerza a los aductores ya sea por contractura o desequilibrio en la fuerza, la pelvis se inclinará hacia el lado con el abductor contraído y más fuerte. La contractura o desequilibrio en fuerza de aductores produce un efecto similar en la dirección opuesta. Los aductores también trabajan en los flexores y extensores de la cadera para mantener la posición de los miembros y contrarrestar la rotación de la pelvis cuando el miembro de adelante está flexionado y el miembro de atrás está extendido en la fase de doble apoyo de la marcha (122). La rotación externa del muslo es importante para preparar una producción de poder en la extremidad inferior puesto que sigue al tronco durante la rotación. Los músculos principalmente responsables de la rotación externa son el glúteo mayor, obturador externo y cuadrado femoral. El obturador interno, gemelo superior e inferior y el piriforme contribuyen a la rotación externa cuando el muslo está extendido. El piriforme también abduce la cadera cuando la cadera está fle­ xionada y crea el movimiento de levantamiento de la pierna en abducción con los dedos de los pies apuntando hacia arriba en rotación externa. Puesto que la mayoría de estos músculos

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Contractura izquierda en abducción (glúteo medio)

Inclinación pélvica lateral izquierda

Inclinación pélvica lateral derecha

se inserta a la parte anterior de la pelvis, también ejercen con­siderable control sobre la pelvis y sacro. La rotación interna del muslo es básicamente un movimiento débil. Es un movimiento secundario de todos los músculos que al contraerse producen esta acción articular. Los dos músculos mayormente involucrados en la rotación interna son el glúteo medio y el glúteo menor. La rotación in­‑ terna también es ayudada por las contracciones del gracilis, aductor largo, aductor mayor, tensor de la fascia lata, semimembranoso y semitendinoso. Los músculos del tronco, pelvis y cadera también trabajan juntos para controlar la posición de la pelvis. La pelvis sirve como una conexión entre las vértebras lumbares y la cadera y debe ser estabilizada por la musculatura del tronco o muslo para mantener su posición (134). Por ejemplo, a inicio del levantamiento, el glúteo máximo se contrae para estabilizar la pelvis de forma que los extensores espinales puedan extender el tronco al incorporarse. El glúteo mayor también estabiliza la pelvis en la rotación del tronco (111). Al ponerse de pie, la pelvis es mantenida en una posición vertical pero pue­‑ de asumir una variedad de posiciones inclinadas. Los músculos recto femoral y los dorsales del tronco pueden jalar la pelvis anteriormente, y los glúteos y abdominales pueden jalar la pelvis posteriormente si la pelvis se encuentra en una posición distinta a la neural vertical (42, 134).

Contractura izquierda en aducción (aductor largo y mayor)

FIGURA 6-15  Los abductores y aductores trabajan en parejas para mantener la altura y equilibrio de la pelvis. Por ejemplo, el abductor izquierdo trabaja con los aductores derechos y flexores laterales del tronco para crear una inclinación lateral izquierda. Si un grupo muscular abductor o aductor es más fuerte que el grupo contralateral, la pelvis se inclinará hacia el lado fuerte. Esto también sucede cuando hay contractura de grupo muscular.

FUERZA DE LOS MÚSCULOS DE LA ARTICULACIÓN DE LA CADERA Los músculos de la cadera generan la mayor cantidad de fuerza en los movimientos de extensión. El músculo más grande del cuerpo, el glúteo mayor, se combina con los isquiotibiales para producir la extensión de la cadera. La fuerza de extensión es máxima con la cadera flexionada a 90° y disminuye a cerca de la mitad conforme el ángulo de flexión de la cadera se aproxima a 0° o la posición neutral (151). La fuerza de extensión también depende de la posición de la rodilla puesto que los isquiotibiales cruzan la articulación de la rodilla. La contribución de los isquiotibiales a la fuerza de extensión de la cadera se incrementa con las rodillas extendidas (74). Muchos músculos contribuyen a la fuerza de flexión de la cadera, pero la mayoría de ellos lo hace en forma secundaria. La fuerza de flexión de la cadera es generada de manera principal por el poderoso músculo iliopsoas, aunque su fuerza disminuye con la flexión del tronco. Adicionalmente, la fuerza de flexión del muslo puede aumentar si la flexión en la articulación de la rodilla incrementa la contribución del recto femoral a la fuerza de flexión. La fuerza de abducción es máxima desde la posición neutral y disminuye más de la mitad en abducción a 25° (151). Esta disminución está asociada con reducción en la longitud muscular aunque la capacidad del glúteo medio



para abducir la pierna mejora como consecuencia de una mejoría en la dirección de tracción muscular. La producción de fuerza del movimiento de abducción también puede incrementarse si es realizada con el muslo flexionado (151). Se ha reportado que la fuerza de abducción es mayor en el miembro dominante que en el no dominante (70, 114). El potencial para el desarrollo de fuerza de aducción es sustancial ya que los músculos que contribuyen al movimiento son masivos como grupo y los aductores pueden desarrollar más fuerza que los abductores (96). Sin embargo, la aducción no es el principal contribuyente a muchos movimientos o actividades deportivas, así que recibe mínima carga o reforzamiento en las actividades. Los valores de fuerza de aducción son mayores desde una posición con ligera aducción al estirar el grupo muscular. La fuerza de los rotadores externos es 60% mayor que la de los rotadores internos excepto en flexión de la cadera, en la cual los rotadores internos son un poco más fuertes (151). La producción de fuerza de ambos rotadores, internos y externos, es mayor en la posición sentada que en supina.

ACONDICIONAMIENTO DE LOS MÚSCULOS DE LA ARTICULACIÓN DE LA CADERA Los músculos que rodean la articulación de la cadera reciben cierto acondicionamiento durante la marcha, al levantarse de o sentarse en una silla, y al realizar otras actividades comunes de la vida diaria, como subir escaleras. La musculatura de la cadera debe estar equilibrada de forma que los extensores no sobrepasen en potencia a los flexores, y los abductores sean equivalentes a los aductores. Lo anterior asegura suficiente control sobre la pelvis. En la figura 6-16 se muestran ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para los músculos de la articulación de la cadera. Puesto que los músculos de la cadera se utilizan en todas las actividades de apoyo, es mejor diseñar ejercicios utilizando cadena cinética cerrada. En este tipo de actividad, el pie o pies se encuentran en contacto con la superficie (por ejemplo el suelo), y las fuerzas se aplican al sistema a nivel del pie o pies. Un ejemplo de ejercicio de cadena cerrada es el levantamiento de peso desde la posición de cuclillas. Un ejemplo de ejercicio cinético de cadena abierta es alguno empleando una máquina, en el cual los grupos musculares mueven el miembro a través de un arco de movimiento prescrito. Por último, muchos músculos que actúan en dos articulaciones funcionan precisamente en la cadera, así que debe ponerse en el posicionamiento de la articulación contigua para maximizar un ejercicio de estiramiento o fortalecimiento. Los flexores se ejercitan mejor en una posición supina o colgando de forma que el muslo pueda ser elevado contra gravedad o levantando toda la parte superior del cuerpo. Los flexores de la cadera se usan mínimamente en una actividad que implica agacharse, como las cuclillas, en la cual hay flexión del muslo, ya que los extensores controlan el movimiento excéntricamente. Debido a que los flexores de la cadera se unen al tronco y cruzan la articulación de la rodilla, su contribución a la flexión puede aumentarse con el tronco en extensión. La flexión de la rodilla también incrementa la flexión del muslo. Es fácil estirar los flexores tanto con el tronco y muslo colocados en hiperextensión. El recto femoral puede ser colocado



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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en un estiramiento muy forzado con hiperextensión del muslo y máxima flexión de la rodilla. El éxito en el acondicionamiento de los extensores depende de la posición del tronco y articulación de la rodilla. A mayor flexión de la rodilla, menor contribución de los isquiotibiales a la extensión, y mayor contribución del glúteo mayor. Por ejemplo en una actividad de cuclillas parciales en los cuales los extensores se utilizan excéntricamente para bajar el cuerpo y concéntricamente para elevar el cuerpo, los isquiotibiales son los contribuyentes más activos. En una posición de cuclillas profunda, en la cual la flexión de la rodilla se incrementa a 90° o más, el glúteo mayor se utiliza más ya que los isquiotibiales son incapacitados por su menor longitud. La posición del tronco es importante, y la actividad de los isquiotibiales aumenta con la flexión de tronco ya que ésta aumenta la fuerza tanto de los isquiotibiales como del glúteo mayor. Los extensores se ejercitan mejor en la posición de pie y con carga de peso puesto que son empleados en esta posición en la mayoría de las ocasiones y son uno de los grupos musculares de propulsión en la extremidad inferior. Los extensores pueden estirarse a nivel máximo con flexión de la cadera acompañada de extensión completa de la rodilla. El estiramiento del glúteo mayor puede incrementarse con rotación interna y aducción del muslo. Los abductores y aductores son difíciles de trabajar puesto que trabajan en el equilibrio y posición pélvica de forma im­portante. En la posición de pie, el muslo puede abducirse contra gravedad, pero esto causará cambios dramáticos en la posición de la pelvis y la persona perderá el equilibrio. Los aductores representan un problema incluso mayor. Es muy difícil colocar los aductores de forma que trabajen contra gra­vedad ya que los abductores son responsables de bajar el miembro a un costado luego de abducirlo. En consecuencia, la posición supina es mejor para fortalecimiento y estiramiento de los abductores y aductores. Puede brindarse resistencia ma­nualmente o mediante una máquina de ejercicio con resistencia externa al movimiento. Los abductores y aductores pueden ejercitarse desde la posición acostada de lado para que puedan trabajar contra gravedad. Esta posición requiere estabilización de la pelvis y espalda baja. Es complicado ejercitar los abductores o aductores de un lado sin trabajar también el otro lado; ambos lados son afectados de igual manera debido a la acción de la pelvis. Por ejemplo, la abducción a 20° en la articulación de la cadera del lado derecho resulta en abducción de 20° de la cade­ra izquierda debido al movimiento acompañante de inclinación de la pelvis. Los rotadores de muslo son los más complicados en términos de acondicionamiento puesto que es muy difícil aplicar resistencia a la rotación. Se recomienda la posición sentada para fortalecer los rotadores ya que éstos son fuertes en esta posición y puede aplicarse resistencia con facilidad a la rotación a la pierna ya sea con ligas o de modo manual. Dado que los rotadores internos pierden efectividad en la posición supina extendida, definitivamente deben ejercitarse con la persona sentada. Ambos grupos musculares deben ser estirados de la misma forma en que son fortalecidos, utilizando la acción articular opuesta al estiramiento. Sin embargo estos ejercicios pueden estar contraindicados en individuos con dolor de rodillas, en especial a nivel patelofemoral.

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Grupo muscular Flexores de la cadera

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento

Otros ejercicios

Elevación de piernas colgando

Resistencia manual Flexión de cadera con banda elástica

Máquina para flexores de la cadera

Extensores de la cadera

Elevación de glúteos

FIGURA 6-16  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para los grupos musculares seleccionados.

Curl de pierna con sentadilla





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Grupo muscular

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento

Otros ejercicios

Abductores de la cadera

Máquina para abductores

Balanceo de pierna (con banda elástica)

Aductores de la cadera

Máquina para aductores

Balanceo de pierna (con banda elástica) Apretón de balón

Rotadores de la cadera

FIGURA 6-16  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para los grupos musculares seleccionados. (Continuación)

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

POTENCIAL DE LESIÓN DEL COMPLEJO ARTICULAR PELVIS Y CADERA Las lesiones a las articulaciones de la pelvis y cadera representan un pequeño porcentaje de las lesiones del miembro pélvico. De hecho, las lesiones por sobreuso en esta área representan sólo 5% de las lesiones de todo el cuerpo (128). Esto puede deberse al fuerte apoyo ligamentario, apoyo muscular significativo y características estructurales sólidas de la región. Las lesiones a la pelvis ocurren principalmente en respuesta a función anormal que carga en forma excesiva áreas de la pelvis. Esto puede causar irritación del sitio de inserción muscular, y en adolescentes un tipo de lesión más común es fractura por avulsión de la apófisis, o sobrecrecimiento óseo. La apofisitis ilíaca es un ejemplo de dichas lesiones, en la cual un excesivo balanceo del brazo al caminar causa rotación excesiva de la pelvis, creando estrés sobre el sitio de inserción del glúteo medio y el tensor de la fascia lata en la cresta ilíaca (128). Esto también puede ocurrir en la cresta ilíaca como resultado de un golpe directo o por una contracción súbita y violenta de los abdominales (3, 103). Una contusión o puntero en la cadera resulta cuando la cresta ilíaca anterior recibe un traumatismo directo. La apofisitis, o inflamación de una apófisis, también puede complicarse en la fractura por estrés. Otro sitio en la pelvis que puede sufrir apofisitis o fractura por estrés es la espina ilíaca anterosuperior, donde se inserta el sartorio (103) y se desarrollan altas tensiones en actividades como correr rápidamente en las cuales hay extensión de la cadera y flexión de la rodilla vigorosas. En la espina ilíaca anteroinferior, el recto femoral puede producir el mismo tipo de lesión en una actividad como patear. Puede producirse fractura por estrés de las ramas púbicas por contracciones fuertes de los aductores, a menudo asociadas a dar pasos muy largos al correr (158). Por último, los isquiotibiales pueden ejercer suficiente fuerza para crear una fractura por avulsión sobre la tuberosidad isquiática. Comúnmente llamada fractura del vallista o saltador de obstáculos, la lesión de la tuberosidad isquiática también es frecuente al esquiar en agua (5). Todas estas lesiones son más comunes en actividades como correr, saltar, soccer, futbol americano, baloncesto y patinaje artístico, en los cuales se requieren movimientos rápidos y bruscos (103). La articulación sacra y sacroilíaca puede fallar como resultado de una lesión o mala postura. Si uno toma una postura con los hombros y la cabeza hacia adelante, el centro de gravedad del cuerpo se desplaza hacia adelante. Esta mayor curva­ tura de la columna lumbar produce laxitud de ligamentos a nivel dorsal y sacroilíaco, y coloca estrés sobre los ligamentos anteriores (39). Además cualquier asimetría esquelética como puede ser un acortamiento de miembro pélvico, produce laxitud ligamentaria en la articulación sacroilíaca (129). Cuando hay movilidad excesiva, se transmiten grandes fuerzas a la articulación sacroilíaca, produciendo una inflamación articular llamada sacroileítis. La inflamación articular puede ocurrir en actividades como el salto de longitud, en el cual se aterriza sobre la pierna extendida a nivel de la rodilla. Al mismo tiempo se tiene la cadera flexionada o con flexión extrema del tronco combinada con flexión lateral (129). La articulación sacroilíaca también se vuelve sumamente móvil en mujeres embarazadas, haciéndolas más susceptibles a sufrir esguince sacroilíaco (59).

Las posiciones funcionales del sacro y pelvis también son importantes para mantener a la extremidad inferior sin lesiones. Una pierna funcionalmente acortada puede ser resul­ tado de rotación posterior del ilion ipsilateral, rotación anterior del ilion contralateral, movimiento superior del ilion del mis­mo lado, torsión sacra hacia atrás o hacia adelante del mismo lado, o flexión sacra del lado opuesto (129). Una pierna con acortamiento funcional requiere ajustes en todo el miembro inferior, creando estrés en las articulaciones sacroilíaca, rodilla y pie. La articulación de la cadera puede soportar grandes cargas, pero cuando hay desequilibrio muscular por fuerzas excesivas pueden sobrevenir lesiones. Por ejemplo en una situación de mucha fuerza con flexión, aducción y rotación interna, puede haber dislocación posterior. Caer sobre un miembro en aducción con la rodilla flexionada o detenerse en forma abrupta sobre el miembro que carga peso puede forzar la cabeza femoral sobre el borde posterior del acetábulo, resultando en subluxación de la cadera (5). Las actividades con mayor propensión a dislocación de la cadera son actividades en posición encorvada, con piernas cruzadas o al levantarse de un asiento bajo (112). Rara vez se presentan las dislocaciones o subluxaciones anteriores. Asimismo deben tenerse en cuenta varias condiciones de la cadera relacionadas con la edad al trabajar con niños o adultos mayores. En niños de 3 a 12 años puede encontrarse la condición llamada enfermedad de Legg-Calvé-Perthes (142). En esta condición, también llamada coxa plana, la cabeza femoral se degenera y se daña la epífisis femoral proximal. Este trastorno afecta a varones cinco veces más frecuentemente que a las niñas, y por lo general ocurre sólo en un miembro (2). Es causada por traumatismo articular, sinovitis o inflamación de la cápsula, o por alguna condición vascular que limita el flujo sanguíneo a la zona. La epifisitis por desplazamiento de la cabeza femoral es otro trastorno que puede afectar a niños de 10 a 17 años. Por lo general es causada por algún evento traumático que fuerza al cuello femoral en rotación externa, o puede ser provocada por alteraciones en las placas de cartílago de crecimiento (2). Esto inclina la cabeza femoral hacia atrás y medialmente e inclina la placa de crecimiento hacia adelante de modo vertical, pro­duciendo dolor persistente en la parte anterior del muslo. Una persona con este trastorno camina con una marcha en rotación externa y tiene limitación a la rotación interna con el muslo en flexión y abducción (142). Este deslizamiento puede ocurrir en un jugador de béisbol que alcanza la base con el pie izquierdo fijado en rotación interna mientras el tronco y la pelvis rotan en la dirección opuesta. El último trastorno importante de la niñez es la dislocación congénita de cadera, un trastorno que afecta a niñas con mayor frecuencia que a niños (142). Esta condición usualmente se diagnostica temprano en cuanto el lactante coloca peso sobre la extremidad inferior. La articulación de la cadera sufre subluxación o se disloca sin motivo aparente. El muslo no se puede abducir, la pierna se acorta y por lo general la marcha es claudicante. Por fortuna esta condición se puede corregir con facilidad con una órtesis en abducción. Un trastorno relacionado con la edad que puede verse con frecuencia en la articulación de la cadera es la osteoartritis de la cadera en adultos mayores. Esta condición resulta en



degeneración del cartílago articular y del hueso subcondral subyacente, estrechando el espacio articular, y con crecimiento de osteofitos adentro y alrededor de la articulación. Esta condición afecta a millones de adultos mayores, causando importante dolor y molestia durante la carga de peso y actividades caminando. Para disminuir el dolor en la articulación, las personas a menudo asumen una posición en flexión, aducción y rotación externa o cualquier posición que cause la menor tensión en la cadera. Más de 60% de las lesiones de la cadera ocurre en tejidos blandos (87). De estas lesiones, 62% ocurre corriendo, 62% se asocia con alineación en varo de la extremidad inferior, y 30% se asocia con discrepancia en la longitud de los miembros pélvicos (87). Estas lesiones por lo general son distensiones musculares, tenditinis en las inserciones musculares, o bursitis (25). La lesión más común de tejidos blandos que ocurre en la región de la cadera es la tendinitis del glúteo medio, con mayor frecuencia en mujeres como resultado de tracción excesiva del glúteo medio al correr (21, 87). La tendinitis patelar también se observa con frecuencia en actividades como salto de obstáculos, en el cual el miembro inferior se coloca en posición de máxima flexión de la cadera y extensión de la rodilla. Puede suceder en carrera de velocidad o en pendientes así como en individuos que compiten y tienen mala flexibilidad o acondicionamiento de este grupo muscular. La tendinitis del iliopsoas puede ocurrir en actividades como carrera de velocidad, en la que se realiza flexión rápida y forzada del músculo o éste es utilizado en forma excéntrica para enlentecer una extensión rápida a nivel de la cadera. Los aductores a menudo sufren desgarros en actividades como soccer, en las cuales la extremidad inferior sufre abducción y rotación externa súbita en preparación para el contacto con el balón. Las lesiones del recto femoral pueden ocurrir en una flexión forzada del muslo, como ocurre en carreras de velocidad, y en una hiperextensión del muslo, como en la fase preparatoria para una patada. La distensión del piriforme puede ser causada por rotación externa y abducción excesivas cuando el muslo está flexionado. Esto condiciona dolor a la aducción, flexión y rotación interna del muslo, pudiendo desarrollarse síndrome del piriforme. Este último consiste en pinzamiento del nervio ciático agravado por movimientos de rotación interna y externa del muslo al caminar (21, 87). El síndrome también puede ocurrir por una pierna funcionalmente más corta que prolonga al piriforme y luego lo estira al caer la pelvis sobre la pierna más corta. La irritación del nervio ciático causa dolor en la zona glútea que puede irradiarse por la parte posterior del muslo y pierna. Otras lesiones de tejidos blandos de la región de la cadera se observan en la bursa. La más común de éstas es la bursitis trocantérica mayor, causada por hiperaducción del muslo. Esto puede ocurrir por correr cruzando demasiado las piernas en cada paso, desequilibrio entre los aductores y abductores, correr en superficies suaves, tener una discrepancia en miembros pélvicos, o pisar sobre la parte externa del pie durante la fase de apoyo de la marcha o al caminar (22, 128). Es en especial muy común en corredores con pelvis ancha, un ángu­lo Q grande, y desequilibrio entre abductores y aductores (22, 128).



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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Ya que los aductores de la cadera derecha trabajan con los abductores de la cadera izquierda y viceversa, cualquier desequilibrio causa una postura asimétrica. Por ejemplo un abductor derecho débil crea una inclinación lateral pélvica, con el lado derecho hacia arriba y el lado izquierdo hacia abajo. Esto coloca estrés sobre la cadera lateral, permitiendo el desarrollo de bursitis. El dolor en la parte externa de la cadera es acentuado en los casos de bursitis trocantérica cuando las piernas son cruzadas. La bursitis isquiática puede ocurrir por estar sentado mucho tiempo y es agravada por caminar, subir escaleras y flexionar el muslo. Por último, la bursitis iliopectínea puede desarrollarse en reacción a un músculo iliopsoas tenso o por osteoartritis de la cadera (142). Dos lesiones adicionales de tejidos blandos que pueden observarse en bailarines y corredores de largas distancias son el dolor lateral de la cadera creado por los síndromes de la banda iliotibial y el de chasquido de la cadera. La tensión sobre la banda iliotibial ocurre porque los bailarines calientan con la cadera en abducción y rotación externa. Tienen escasas rutinas de flexión y extensión para el calentamiento y baile. La tensión en la banda iliotibial resulta con aducción y rotación interna del muslo, movimientos que son en extremo limitados en cuanto a técnicas de baile (135). El síndrome de la banda iliotibial también puede ser resultado de tensión excesiva sobre el tensor de la fascia lata al abducir la cadera mientras se carga el peso sobre una sola pierna. La cadera con chasquido también produce con frecuencia un sonido de “click” cuando la cápsula de la cadera se mueve o el tendón del iliopsoas chasquea sobre una superficie ósea. Las lesiones óseas de la cadera por lo general son resultado de una contracción muscular fuerte que crea una fractura por avulsión. Las fracturas por estrés pueden ocurrir en la región de la cadera y son más frecuentes en atletas que compiten en pruebas de resistencia, en especial las mujeres (25). Las fracturas por estrés del cuello femoral representan 5 a 10% de todas las fracturas por estrés (97). Una fractura por estrés a la parte medial e inferior del cuello femoral puede encontrarse en pacientes jóvenes y es causada por altas fuerzas de compresión. En el adulto mayor, las fracturas por estrés del cuello femoral son más frecuentes en la parte superior y son causadas por fuerzas de alta tensión (3). Los abductores pueden causar una fractura por avulsión en el trocánter mayor, y el iliop­soas puede ejercer suficiente fuerza para condicionar una fractura por avulsión en el trocánter menor (3, 142). Las fracturas por estrés también pueden ocurrir en el cuello femoral. Se piensa que esas fracturas por estrés pueden relacionarse a algún tipo de necrosis avascular en la cual el flujo sanguíneo es limitado o existe alguna deficiencia hormonal que reduce la densidad ósea en el cuello (87). Las fracturas por estrés en este sitio causan dolor en la zona de la ingle.

La articulación de la rodilla La articulación de la rodilla soporta el peso del cuerpo y transmite las fuerzas del suelo, mientras permite un gran rango de movimiento entre el fémur y la tibia. En la posición extendida, la articulación de la rodilla es estable debido a su alineación

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

vertical, la congruencia de las superficies articulares y el efecto de la gravedad. En cualquier posición flexionada, la articulación de la rodilla es móvil y requiere estabilización especial de cápsula, ligamentos y músculos que rodean a la articulación (147). La articulación es susceptible a la lesión debido a las demandas mecánicas que recibe y a que depende de tejidos blandos para recibir apoyo. Los ligamentos que rodean a la rodilla dan apoyo pasivo al recibir carga sólo a la tensión. Los músculos soportan a la articulación de manera activa y también reciben carga en la tensión, y el hueso ofrece apoyo y resistencia a las cargas compresivas (100). La estabilidad funcional de la articulación deriva de la restricción pasiva de los ligamentos, geometría articular, los músculos activos y las fuerzas compresivas que empujan a los huesos uno hacia otro. Hay tres articulaciones en la región conocidas como articulación de la rodilla: la tibiofemoral, la patelofemoral y la tibioperonea superior (165). Las referencias óseas de la articulación de la rodilla, tibia y peroné se ilustran en la figura 6-17.

ARTICULACIÓN TIBIOFEMORAL La articulación tibiofemoral, comúnmente llamada la verdadera articulación de la rodilla, es la articulación que une los dos huesos más largos y fuertes del cuerpo, el fémur y la tibia (Fig. 6-17). Se le ha llamado articulación doble condiloide o de bisagra modificada que combina una articulación de bisagra y una de pivote. En esta articulación, la flexión y extensión ocurren de forma similar a la flexión y extensión de la articu­ lación del codo. Sin embargo en la articulación de la rodilla, la flexión es acompañada por una pequeña pero significativa cantidad de rotación (147). En el extremo distal del fémur hay dos superficies convexas grandes, los cóndilos lateral y medial, separados por la escotadura intercondilar en la parte posterior, y los surcos patelar o troclear en la parte anterior (147) (Fig. 6-17). Es importante revisar las características anatómicas de estos dos cóndilos puesto que sus diferencias y las correspondientes de la tibia explican la rotación de la articulación de la rodilla. El cóndilo lateral es más plano, tiene una mayor área de superficie, se proyecta en dirección más posterior, es más prominente en forma anterior para mantener a la rótula en su lugar, y se encuentra básicamente alineado con el fémur (165). El cóndilo medial se proyecta más distal y medialmente, es más largo en la dirección anteroposterior, forma un ángulo alejándose del fémur en la parte posterior, y está alineado con la tibia (165). Arriba de los cóndilos a ambos lados se encuentran los epicóndilos, que son el sitio de inserción de la cápsula, ligamentos y músculos. Los cóndilos se apoyan en la faceta condilar o platillo tibial, una superficie medial y lateral separada por un borde óseo llamado prominencia intercondilar. Este borde óseo sirve como sitio de inserción para ligamentos, centra la articulación y estabiliza los huesos al cargar peso (165). La superficie medial de la meseta es oval, más grande, más larga en la dirección anteroposterior, y ligeramente cóncava para acomodar al cóndilo convexo del fémur. La meseta tibial lateral es circular y ligeramente convexa (165). Por tanto, la tibia medial y fémur

encajan perfectamente, pero la tibia y fémur lateral no ajustan bien ya que ambas superficies son convexas (147). Esta diferencia estructural es uno de los determinantes de la rotación ya que el cóndilo lateral tiene una mayor excursión a la flexión y extensión de la rodilla. Dos meniscos fibrocartilaginosos separados se encuentran entre la tibia y el fémur. Como se muestra en la figura 6-18, el menisco lateral es ovalado, con inserción en los cuernos anterior y posterior (52, 165). También recibe inserciones musculares del cuádriceps femoral anteriormente y del múscu­lo poplíteo y ligamento cruzado posterior (LCP) después. El menisco lateral ocupa un mayor porcentaje del área en el compartimiento lateral que el menisco medial en el compartimiento medial. Además el menisco medial es más móvil, capaz de moverse más del doble de la distancia del menisco medial en dirección anteroposterior (165). El menisco medial es más grande y tiene forma de media luna, con una amplia base de unión en los cuernos anterior y posterior mediante los ligamentos coronarios (Fig. 6-18). Se conecta anterior al cuádriceps femoral y al ligamento cruzado anterior (LCA), lateral al ligamento tibial colateral y al múscu­lo semimembranoso posteriormente (165). Ambos meniscos tienen forma de cuña debido a su mayor grosor en la periferia. Los meniscos están conectados uno a otro a nivel de los cuernos anteriores por el ligamento transverso. Los meniscos reciben irrigación a los cuernos en los extremos anterior y posterior de los arcos de cada menisco pero no tienen irrigación en la porción interna del fibrocartílago. Por tanto si ocurre un desgarro en la periferia de los meniscos sí puede haber curación, a diferencia de desgarros en la porción interna y más delgada del menisco. Los meniscos son importantes en la articulación de la rodilla. Incrementan la estabilidad articular profundizando la superficie de contacto con la tibia. Participan en la absorción del choque al transmitir la mitad de la carga en extensión completa y una parte importante de la carga en flexión (169). En flexión, el menisco lateral se lleva la mayor parte de la carga. Al absorber parte de la carga, el menisco protege al cartílago articular subyacente y hueso subcondral. El menisco transmite la carga a través de la superficie articular, disminuyendo el peso por unidad de área en los sitios de contacto tibiofemoral (52). El área de contacto en la articulación es reducida en dos tercios cuando los meniscos se encuentran ausentes. Esto aumenta la presión en las superficies de contacto e incrementa la susceptibilidad a lesiones (115). Durante situaciones de baja carga, el contacto es principalmente en el menisco, pero en situaciones con alta carga, la zona de con­ tacto incrementa, y 70% de la carga sigue estando sobre el menisco (52). El menisco lateral soporta un porcentaje significativamente mayor del peso. El menisco también mejora la lubricación a nivel articular. Actuando como mecanismo para llenar espacio, permite la dispersión de mayor líquido sinovial a la superficie de la tibia y fémur. Se ha demostrado 20% de incremento en la fricción dentro de la articulación al retirar el menisco (169). Por último, el menisco limita el movimiento entre la tibia y el fémur. En flexión y extensión, los meniscos se mueven junto con los cóndilos femorales. Al flexionarse la pierna, los





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Faceta articular para la tibia

Extremo distal del fémur Cóndilo lateral Eminencia intercondílea Apófisis estiloides

Cóndilo medial Tuberosidad tibial

Peroné

Cabeza Línea del sóleo Cresta medial

Tibia

Superficie medial Borde interóseo MEDIAL

LATERAL

Maléolo medial

MEDIAL

Escotadura peronea

Maléolo medial

Maléolo lateral

A

B Fémur Surco rotuliano o troclear

Rótula Articulación patelofemoral Cóndilo femoral lateral Meseta tibial lateral

Cóndilo femoral lateral

Epicóndilo

Articulación tibiofemoral

Escotadura intercondilar

FÉMUR

Meseta tibial medial Peroné

C

Cóndilo femoral medial

Cóndilo femoral medial

Tuberosidad medial

Eminencia intercondílea Meseta tibial lateral

Meseta tibial medial Tuberosidad tibial

TIBIA

FIGURA 6-17  La estructura de la articulación de la rodilla es compleja, con cóndilos asimétricos en la porción distal del fémur que se articulan con facetas asimétricas de la meseta tibial. La rótula se mueve sobre el surco troclear del fémur. Vistas anterior (A) y posterior (B) de la parte distal de la pierna y acercamiento de la articulación de la rodilla (C) para ilustrar la complejidad de las articulaciones.

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Fémur

Menisco medial

Menisco lateral

Tibia

Ligamento cruzado anterior

Peroné

Ligamento transverso

Menisco lateral Menisco medial Ligamento meniscofemoral Ligamento cruzado posterior FIGURA 6-18  Dos meniscos fibrocartilaginosos se encuentran en los compartimientos medial y lateral de la rodilla. El menisco medial tiene forma de media luna, y el menisco lateral es ovalado para corresponder con las superficies de la meseta tibial y las diferencias en forma de los cóndilos femorales. Ambos meniscos tiene papeles importantes en la articulación de la rodilla, ya que ofrecen absorción del impacto, estabilidad y lubricación, e incrementan el área de contacto entre la tibia y el fémur.

meniscos se mueven posteriormente debido a la rotación del fémur y la acción muscular del poplíteo y semimembranoso (169). Al finalizar el movimiento de flexión, los meniscos llenan la porción posterior de la articulación, actuando como un amortiguador de espacio. Lo contrario ocurre a la extensión. El cuádriceps femoral y la rótula ayudan en el movimiento de los meniscos hacia adelante y a la parte superficial. De manera adicional, los meniscos siguen a la tibia durante la rotación. La articulación tibiofemoral es apoyada por cuatro ligamentos principales, dos colaterales y dos cruzados. Estos li­gamentos ayudan a mantener la posición relativa de la tibia y el fémur de forma que el contacto sea apropiado y en el momento correcto. Véase la figura 6-19 para conocer las inser­ciones, acciones e ilustración de estos ligamentos. Son las estructuras pasivas que soportan carga de la articu­lación que sirven como refuerzo de los músculos (100). A los costados de la articulación se encuentran los ligamentos colaterales. El ligamento colateral medial (LCM) es

un ligamento plano y triangular que cubre una gran parte de la sección medial de la articulación. El LCM apoya a la rodilla contra cualquier fuerza en valgo (una fuerza dirigida medialmente que actúa sobre la parte lateral de la rodilla) y ofrece algo de resistencia a la rotación interna y externa (117). Se encuentra tenso en la extensión, acorta su longitud apro­ ximadamente 17% a la flexión total (166). El LCM ofrece 78% de la restricción total al valgo en la flexión a 25° de la rodilla (119). El ligamento colateral lateral (LCL) es más delgado y redondeado que el LCM. Ofrece mayor resistencia a la fuerza en varo (una fuerza lateral que actúa sobre el lado medial) en la rodilla. Este ligamento también esta tenso a la extensión y reduce su longitud aproximadamente 25% en flexión completa (166). El LCL ofrece 69% de la resistencia al varo en flexión de la rodilla a 25° (119) y ofrece algo de apoyo a la rotación lateral. En extensión total, los ligamentos colaterales reciben apoyo tensando las cápsulas posteromedial y pos­ terolateral, por lo cual la posición extendida es la más estable (99). Ambos ligamentos colaterales se encuentran tensos en la extensión completa aun cuando la porción anterior del LCM también está tensa en la flexión. Los ligamentos cruzados son intrínsecos, se encuentran dentro de la articulación en el espacio intercondilar. Estos ligamentos controlan los movimientos anteroposterior y rotacional de la articulación. El LCA brinda la principal restricción al movimiento anterior de la tibia con relación al fémur. Explica 85% de la restricción total en esta dirección (119). El LCA es 40% más largo que su contraparte, el LCP. Se elonga cerca de 7% conforme la rodilla se mueve de extensión a flexión en 90° y mantiene la misma longitud hasta la máxima fle­xión (166). Si la articulación rotada de manera interna, la inserción del LCA se mueve anteriormente, elongando el ligamento un poco más. Con la articulación rotada de modo externo, el LCA no se elonga en flexión a 90° de la rodilla pero sí lo hace hasta 10% desde 90° hasta la flexión completa (166). Diferentes partes del LCA se encuentran tensas en distintas posiciones de la rodi­lla. Las fibras anteriores están tensas en extensión, las fibras medias lo están en rotación interna, y las fibras posteriores están tensas en flexión. El LCA en sí se considera tenso en la posi­ción extendida (Fig. 6-20). El LCP ofrece la principal resistencia al movimiento posterior de la tibia sobre el fémur, explicando el 95% de la resistencia total a este movimiento (119). Este ligamento reduce su longitud y se afloja 10% a 30° de flexión de la rodilla y luego mantiene esta longitud a todo lo largo de la flexión (166). El LCP incrementa su longitud 5% a la rotación interna de la articu­lación hasta flexión a 60° y luego disminuye su longitud en 5 a 10% conforme continúa la flexión. El LCP no es afectado por la rotación externa en la articulación, manteniendo una longitud muy constante. Es estirado al máximo en el rango de flexión de 45 a 60° (166) (Fig. 6-20). Al igual que el LCA, las fibras del LCP participan en distintas funciones. Las fibras posteriores se encuentran tensas en extensión, las fibras anteriores lo están en media flexión, y las fibras posteriores tensas en la flexión completa; sin embargo, como un todo, el LCP se encuentra tenso en la máxima flexión de la rodilla.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Ligamento cruzado posterior Ligamento cruzado anterior Ligamento colateral peroneo (lateral)

Cóndilo medial

Cóndilo lateral

Menisco lateral

Ligamento tibial colateral (medial)

Menisco lateral

Ligamento cruzado anterior

Ligamento coronario (cortado)

Menisco medial (cartílago semilunar)

Ligamento coronario (cortado)

Ligamento colateral peroneo (lateral)

Tendón rotuliano Rótula

Menisco medial Ligamento colateral tibial (medial)

Tibia Peroné

Ligamento cruzado posterior

Tendón del cuádriceps

A

B

M. cuádriceps femoral

Fémur

Bursa suprarrotuliana

Cápsula articular

Rótula Bursa prerrotuliana supracutánea Cavidad sinovial Cojinete graso infrarrotuliano

Membrana sinovial Menisco lateral

Tibia

Bursa subcutánea infrarrotuliana Tendón rotuliano Bursa profunda infrarrotuliana

C Ligamento

Inserción

Acción

Cruzado Anterioranterior cruciate

Zona intercondílea anteriorarea de laoftibia superficie Anterior intercondylar tibiaATO medialde cóndilo lateral

Impide el desplazamiento anterior; resiste la Prevents anterior tibial tibial displacement; resists extensión, rotación interna, flexión

Arqueado Arcuate

Cóndilo lateral del fémur A cabeza del peroné Lateral condyle of femur TO head of fibula

Refuerza la parte posterior de la cápsula Reinforces back of capsule

Coronario

Meniscos A la tibia

Fija los meniscos a la tibia

Colateral medial

Epicóndilo medial del fémur A cóndilo medial de la Medial epicondyle of femur TO medial condyle tibia y menisco medial

Resiste fuerzas en valgo; se tensa en extensión; Resists valgus forces; taut in extension; resists resiste rotación interna y externa

Colateral lateral

Epicóndilo lateral del fémur A cabeza del peroné

Resiste las fuerzas en varo; se tensa en extensión

Rotuliano

Rótula inferior A tuberosidad tibial

Transfiere fuerza del cuádriceps a la tibia

Cruzado posterior

Espina tibial posterior A cóndilo femoral interno

Resiste el movimiento tibial posterior; resiste la flexión y rotación Resists posterior tibial movement; resists flexion

Oblicuo posterior

Expansión del músculo semimembranoso

Apoya la cápsula posterior y medial

Posterior oblique Transverso

Expansion ofAsemimembranosus muscle Menisco medial menisco lateral al frente

Supports posterior, medial Conecta un menisco con otro capsule

Ligament

Insertion surface of lateral condyle

Coronary

Medial collateral

Meniscus TO tibia

of tibia and medial meniscus

Lateral collateral Patellar

Posterior cruciate

Lateral epicondyle of femur TO head of fibula Inferior patella TO tibial tuberosity

Posterior spine of tibia TO inner condyle of femur

Action

extension, internal rotation, flexion

Holds menisci to tibia

internal, external rotation

Resists varus forces; taut in extension Transfers force from quariceps to tibia

and rotation

Transverse Medial meniscus TO lateral meniscus in front Connects menisci to each other FIGURA 6-19  Ligamentos de la articulación de la rodilla vistos desde las perspectivas anterior (A), posterior (B) y medial (C).

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional Fémur

Ligamento cruzado anterior

Ligamento cruzado anterior Ligamento cruzado posterior

Peroné

Ligamento cruzado posterior

Tibia

Rodilla en extensión

Rodilla en flexión

FIGURA 6-20  El ligamento cruzado anterior brinda restricción al movimiento anterior de la tibia con relación al fémur. El ligamento cruzado posterior ofrece resistencia al movimiento posterior de la tibia con relación al fémur.

Ambos ligamentos cruzados estabilizan, limitan la rotación y causan deslizamiento de los cóndilos sobre la tibia en flexión. También ofrecen algo de estabilización contra las fuerzas en varo y valgo. En la postura de pie, la epífisis tibial se encuentra vertical, el fémur está alineado con la tibia y tiende a deslizarse después. Una posición hiperextendida a 9° de flexión es inestable ya que el fémur se inclina luego y tiene mínima restricción (100). Con una inclinación de 9° de la tibia, el fémur se desliza anteriormente a una posición en la cual es más estable y recibe apoyo de la rótula y el cuádriceps femoral. Otra estructura de apoyo importante que rodea la rodilla es la cápsula articular. Siendo una de las cápsulas articulares más grandes del cuerpo, es reforzada por múltiples ligamentos y músculos, incluyendo el LCM, los ligamentos cruzados y el complejo arqueado (165). Hacia el frente, la cápsula forma un gran bolsillo que ofrece una amplia área a la rótula y es llenado por el cojinete graso infrarrotuliano y la bursa infrarrotuliana. El cojinete graso ofrece un punto de resistencia en el compartimiento anterior de la rodilla. La cápsula es rodeada por la membrana sinovial más gran­de del cuerpo, que se forma embriónicamente a partir de tres compartimientos separados (18). En 20 a 60% de la población, queda un pliegue permanente llamado plica, en la mem­brana sinovial (19). La localización común de la plica es medial y superior a la rótula. Es suave y flexible y transcurre sobre el cóndilo femoral en flexión y extensión. Si se lesiona, puede volverse fibrosa, y crear resistencia y dolor al movimiento (19). También hay más de 20 bursas adentro y alrededor de la rodilla, que reducen la fricción entre músculo, tendón y hueso (165).

ARTICULACIÓN PATELOFEMORAL La segunda articulación en la región de la rodilla es la articu­ lación patelofemoral, que consiste en la articulación de la ró­tula con el surco troclear del fémur. La rótula es un hueso

sesamoideo triangular rodeado por los tendones del cuádriceps femoral. El principal papel de la rótula es aumentar la ventaja mecánica del cuádriceps femoral (18). La superficie articular posterior de la rótula está cubierta por el cartílago más grueso que puede encontrarse en cualquier articulación del cuerpo (147). Una prominencia vertical de hueso separa la parte inferior de la rótula en facetas medial y lateral, cada una de las cuales puede a su vez dividirse en fa­­ceta superior, media e inferior. Una séptima faceta, la faceta irregular, se encuentra en el extremo medial de la rótula (165). La estructura de la rótula y la localización de estas facetas se presentan en la figura 6-21. Durante la flexión y extensión normal, estas facetas típicamente hacen contacto con el fémur. La rótula está conectada con la tuberosidad tibial mediante el resistente tendón rotuliano. Está unida al fémur y tibia mediante los pequeños ligamentos patelofemoral y patelotibial, que en realidad son engrosamientos del retináculo extensor que rodea la articulación (18). La posición de la rótula y alineamiento de la extremidad inferior en el plano frontal están determinados por la medición del ángulo Q (ángulo del cuádriceps). Como se ilustra

Tendón del cuádriceps femoral

Rótula Cojinete graso infrarrotuliano Bursa Ligamento rotuliano

Superior Medial Lateral Irregular Inferior FIGURA 6-21  La rótula incrementa la ventaja mecánica del grupo muscular del cuádriceps femoral. La rótula tiene cinco facetas (carillas) o superficies articulares: superior, inferior, medial, lateral e irregular.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Espina ilíaca anterosuperior

Genu varo

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Genu valgo

8° FIGURA 6-22  El ángulo Q se mide entre una línea desde la espina ilíaca anterosuperior a la mitad de la rótula y la proyección de una línea desde la mitad de la rótula hasta la tuberosidad tibial. Los ángulos Q varían desde 10 a 14° en varones y 15 a 17° en mujeres. Ángulos Q muy pequeños crean una condición llamada genu varo o piernas arqueadas. Ángulos Q grandes crean genu valgo, o rodillas juntas.

Parte media de la rótula Tuberosidad tibial Ángulo Q pequeño no negativo

en la figura 6-22, el ángulo está formado por una línea trazada desde la espina ilíaca anterosuperior del íleon hasta la mitad de la rótula y una segunda línea desde la mitad de la rótula hasta la tuberosidad isquiática. El ángulo Q se forma ya que los dos cóndilos se encuentran en posición horizontal sobre la meseta tibial y ya que el cóndilo medial se proyecta más distalmente, el fémur forma un ángulo lateral. En una alineación normal, la articulación de la cadera debe seguir centrada verticalmente sobre la articulación de la cadera a pesar que la alineación anatómica del fémur se encuentre en ángulo hacia afuera. El ángulo Q más eficiente para la función del cuádriceps femoral es cercano a 10° en valgo (91). Si bien los varones típicamente tienen ángulo Q de 10 a 14° en promedio, en las mujeres el ángulo es 15 a 17°, se piensa que esto se debe principalmente a una pelvis más ancha (91). Sin embargo una evaluación reciente del ángulo Q en hombres y mujeres sugiere que la posición de la espina ilíaca antero-superior no se encuentra significativamente más lateralizada en mujeres, y las diferencias en valores entre hombres y mujeres son atribuibles más bien a diferencias en estatura (58). El ángulo Q representa el estrés del valgo actuando sobre la rodilla, y si es excesivo, pueden ocurrir muchos problemas patelofemorales. Cualquier ángulo Q mayor a 17° se considera excesivo y se llama genu valgo, o rodillas en “X” (91). Un ángulo Q muy pequeño da como resultado rodillas arqueadas, o genu varo. Mediolateralmente, la rótula debe estar centrada en el surco troclear, y si se desvía medial o lateral, pueden ocurrir fuerzas de estrés anormales por la parte inferior. La posición vertical de la rótula está determinada principalmente por la longitud del tendón rotuliano medido desde el extremo distal de la rótula a la tibia. La rótula alta es una alineación tal y como su nombre lo indica, y se ha asociado a mayor frecuencia de subluxación rotuliana. También existe su contraparte, la rótula baja.

Ángulo Q > 17°

ARTICULACIÓN TIBIOPERONEA La tercera y última articulación es la pequeña articulación ti­bio­peronea superior, que se muestra en la figura 6-23. Esta articulación consiste en la articulación entre la cabeza del peroné y la cara posterolateral e inferior del cóndilo tibial. Es una articulación deslizante que se mueve en forma anteroposterior, superior e inferior, y que rota en respuesta a la rotación de la tibia y el pie (131). El peroné rota de manera externa y se mueve en esa dirección y superior con la dorsiflexión del pie,

Articulación tibioperonea

FIGURA 6-23  La articulación tibioperonea es una articulación pequeña entre la cabeza del peroné y el cóndilo tibial. Se mueve en forma anteroposterior, superior e inferior, y rota en respuesta a movimientos de la tibia o el pie.

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

y acepta aproximadamente 16% de la carga estática aplicada a la pierna (131). Las principales funciones de la articulación tibioperonea superior son disipar las fuerzas de torsión aplicadas por movimientos del pie y atenuar la curvatura lateral tibial. Tanto la articulación tibioperonea como el peroné absorben y controlan cargas tensionales en lugar de compresivas aplicadas a la extremidad pélvica. La parte media del peroné tiene mayor capacidad para soportar fuerzas de tensión que cualquier otra parte del esqueleto (131).

CARACTERÍSTICAS DEL MOVIMIENTO La función de la rodilla es compleja debido a sus articulaciones asimétricas medial y lateral y a la mecánica rotuliana al frente. Cuando se inicia flexión en la posición de cadena cerrada o con carga de peso, el fémur rueda hacia atrás sobre la tibia y rota lateralmente y sufre abducción con respecto a la tibia. En un movimiento de cadena abierta como al patear, la flexión se inicia con movimiento de la tibia sobre el fémur, resultando en movimiento tibial hacia adelante, rotación me­ dial y aducción. Lo opuesto sucede en extensión en la cual el fémur rueda hacia adelante, rota medialmente y se aduce en un movimiento de cadena cerrada, mientras que la tibia rueda hacia atrás, rota lateralmente y se abduce en una actividad de cadena abierta. El contacto femoral con la tibia se mueve posterior durante la flexión y anterior durante la extensión. A lo largo de la extensión a 120°, el movimiento anterior es de 40% de la longitud de la meseta tibial (165). Se ha sugerido que tras completar dicho movimiento de rodar en el movimiento de flexión, el fémur termina en posición de máxima flexión mediante deslizamiento anterior. Estos movimientos se ilustran en la figura 6-24.

La rotación de la rodilla es en parte resultado de un mayor movimiento del cóndilo lateral sobre la tibia a través de casi el doble de la distancia. La rotación puede ocurrir sólo con la articulación en flexión parcial. Por tanto, no puede haber extensión en la posición extendida y fija. La rotación tibial interna también ocurre en la dorsiflexión y pronación del pie. En aproximación, 6° de movimiento subastragalino son resultado de 10° de rotación interna. La rotación externa de la tibia también acompaña a la flexión plantar y supinación del pie. Con supinación a 34°, hay una rotación externa correspondiente a 58° (140). La rotación que ocurre en los últimos 20° de extensión se ha llamado mecanismo de tornillo. Este mecanismo es el punto en el cual los cóndilos lateral y medial se fijan para formar la posición cerrada de la articulación de la rodilla. Este mecanismo de tornillo mueve la tuberosidad tibial de manera lateral y produce un desplazamiento medial de la rodilla. Al­gunas de las posibles causas del movimiento en tornillo son que la superficie del cóndilo lateral es cubierta primero y ocurre una rotación para acomodar la mayor superficie del cóndilo medial o que el LCA se tensa justo antes de la rotación, forzando la rotación del fémur sobre la tibia (148). Por último, se especula que los ligamentos cruzados se tensan al principio de la extensión y jalan los cóndilos en direcciones opuestas, causando la rotación. El mecanismo de tornillo se altera cuando hay lesiones al LCA ya que la tibia se mueve más anteriormente sobre el fémur. No sufre alteraciones significativas si se pierde el LCP, lo cual indica que el LCA es el principal controlador (148). El rango normal de movimiento de la articulación de la rodilla está entre 130 a 145° en flexión y 1 a 2° en hiperextensión. Se ha reportado que hay 6 a 30° de rotación interna a lo largo de la flexión de 90° en la articulación alrededor de

POSTERIOR LATERAL

MEDIAL

Rotación Flexión y rotación interna

Extensión

Flexión

Rotación externa Rotación interna

ANTERIOR

Extensión y rotación externa

Deslizamiento

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FIGURA 6-24  (A) Los movimientos de la articulación de la rodilla son flexión y extensión y rotación interna y externa. (B) Cuando la rodilla se flexiona, existe rotación interna acompañante de la tibia sobre el fémur (si no hay carga de peso). En extensión, la tibia rota externamente sobre el fémur. (C) También existen movimientos de traslación del fémur sobre la superficie de la meseta tibial. En flexión, el fémur rota y se desliza posteriormente.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

un eje que pasa a través del tubérculo intercondilar medial de la meseta tibial (77, 118). La rotación externa de la tibia es posible a través de aproximadamente 45° (74). El rango de movimiento en varo o abducción en varo y valgo o aducción es pequeño y se encuentra en el rango de 5°. Cuando la rodilla se flexiona, la rótula se mueve distalmente más del doble de su longitud, entrando en el surco intercondilar del fémur (74) (Fig. 6-25). En extensión, la rótula vuelve a su posición en reposo en la parte alta y lateral del fémur, donde se encuentra arriba del surco troclear y descansa sobre el cojinete de grasa suprarrotuliano. La rótula es libre para moverse en la posición extendida y puede desplazarse en muchas direcciones. El movimiento rotuliano es restringido en la posición flexionada debido a su mayor contacto con el fémur. El movimiento de la rótula es afectado principalmente por la superficie articular y la longitud del tendón rotuliano, y mínimamente afectado por el cuádriceps femoral. En los primeros 20° de flexión, la tibia rota internamente y la rótula es retirada de su posición lateral hacia abajo en el surco, donde el primer contacto se hace con las facetas inferiores (165). La estabilidad ofrecida por el cóndilo lateral es más importante ya que la mayoría de las subluxaciones y dislocaciones ocurren en este temprano rango de movimiento. La rótula sigue el surco a los 90° de flexión, en cuyo punto hace contacto con las facetas rotulianas superiores (Fig. 6-25). En este momento, la rótula de nuevo se mueve lateralmente sobre el cóndilo. Si la flexión continúa a 135°, se hace contacto con la faceta irregular (165). En flexión, los movimientos lineales y de traslación de la rótula son posteriores e inferiores, pero la rótula también tiene algunos movimientos angulares que afectan su posición. Durante la flexión de la rodilla, la rótula también se flexiona, abduce y rota externamente, y estos movimientos son contrarios a la extensión (extensión, aducción y rotación interna). La flexión y extensión de la rótula ocurren a través de un eje mediolateral que transcurre por un eje fijo en

Lateral

Medial

Extensión

Flexión > 90° FIGURA 6-25  Cuando la rodilla se flexiona, la rótula se mueve inferior y posteriormente más de dos veces su longitud. La rótula se ubica en el surco y es mantenida en su lugar por el cóndilo lateral del fémur. Si la rodilla continúa en flexión luego de 90°, la rótula se mueve lateral sobre el cóndilo hasta casi 135° en flexión, cuando se hace contacto con la carilla irregular.

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el fémur distal, en el cual la flexión representa una inclinación hacia arriba y la extensión es una inclinación hacia debajo de dicho eje. De la misma manera, la abducción y aducción pa­telares involucran movimiento de la rótula alejándose de y hacia la línea media en el plano frontal, de manera respectiva. Las rotaciones externa e interna son rotaciones de la rótula hacia afuera y adentro del eje longitudinal, respectivamente (81).

ACCIONES MUSCULARES La extensión de la rodilla es un contribuyente muy importante de la generación de poder en la extremidad inferior para cualquier tipo de proyección o traslado humano. La musculatura que permite la extensión también es utilizada con frecuencia para contraer excéntricamente y desacelerar una articulación de la rodilla que se flexiona con rapidez. Por fortuna, el grupo del cuádriceps femoral, que produce la extensión de la rodilla, es uno de los grupos musculares más fuertes del cuerpo; puede llegar a ser hasta tres veces más fuerte que su grupo muscular antagonista, los isquiotibiales, ya que está involucrado en aceleración negativa de la pierna y contracción continua contra la gravedad (74). El cuádriceps femoral es un grupo muscular que consiste en el recto femoral y el vasto intermedio los cuales forman la parte media del grupo muscular, el vasto lateral en la parte lateral, y el vasto medial en la porción medial (19). Las inserciones, acciones e inervación específicas se presentan en la figura 6-26. El cuádriceps femoral conecta la tuberosidad tibial mediante el tendón rotuliano y contribuye en alguna medida a dar estabilidad a la rótula. Como grupo muscular, también tracciona a los meniscos anteriormente en extensión mediante el ligamento menisco-rotuliano. Cuando se contrae, también disminuye la tensión sobre el LCM y trabaja con el LCP para prevenir el desplazamiento posterior de la tibia. Funciona como antagonista del LCA. El más grande y fuerte de los músculos del cuádriceps fe­moral es el vasto lateral, un músculo que aplica fuerza la­ teral a la rótula. El vasto medial jala medialmente. El vasto medial tiene dos porciones llamadas vasto medial largo y vas­to medial oblicuo, y el límite entre ambas porciones de vasto medial se localiza en el borde medial de la rótula. La dirección de las fibras musculares en el vasto medial largo más proximal es en forma más vertical, y las fibras del vasto medial oblicuo que se encuentra más abajo, corren más horizontales (123). Aunque el vasto medial es en sí un extensor de la rodilla, el vasto medial oblicuo es también un estabilizador de la rótula (165). Se ha reportado en la literatura que el vasto medial fue activado de manera selectiva en los últimos grados de extensión. Sin embargo esto no ha sido corroborado. No ocurre activación selectiva del vasto medial en los últimos grados de extensión, y los músculos cuádriceps se contraen igual a lo largo de todo el rango de movimiento (85). Los únicos dos músculos unidos del grupo del cuádriceps femoral, los rectos femorales, no contribuyen significativamente a la fuerza de extensión de la rodilla a menos que la articulación de la cadera se encuentre en una posición favorable. Están limitados como extensores de la rodilla si la cadera

202

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Psoas mayor Ilíaco Ligamento inguinal Iliopsoas Sartorio Músculo tensor de la fascia lata Pectíneo Aductor largo Vasto lateral Banda iliotibial Gracilis

Recto femoral Vasto medial

A

B

Semitendinoso Bíceps femoral Semimembranoso

C

D

E

FIGURA 6-26  Músculos que actúan en la articulación de la rodilla. Se muestran los músculos del muslo anterior (A) con su anatomía superficial correspondiente (B), músculos del muslo posterior (C) y anatomía superficial posterior (D) y lateral (E), y otros músculos de apoyo anteriores y posteriores (F).





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

203

Psoas menor Psoas mayor Ilíaco Espina ilíaca anterosuperior

Aponeurosis glútea

Obturador externo

Tensor de la fascia lata

Glúteo menor Piriforme Obturador interno y gemelo Cuadrado femoral

Glúteo mayor

Sartorio Pectíneo

Aductor mayor

Aductor largo

Aductor corto

Recto femoral Vasto lateral Vasto medial

Aductor largo

Aductor mayor Semitendinoso

Tendones cortados de los isquiotibiales

Bíceps femoral

Aductor mayor

Semimembranoso Aductor mayor Fémur

Rótula

Gracilis

Gracilis Tibia

SUPERFICIAL

F

PROFUNDA

SUPERFICIAL

CARA ANTERIOR

PROFUNDA

CARA POSTERIOR

Muscle Músculo

Insertion Inserción

Nerve Supply Inervación

Flexion Flexión

Extension Extensión

Bicepsfemoral femoris Bíceps

Ischial tuberosity TO A lateral Tuberosidad isquiática cóndilo condyle tibia, cabeza head ofdel fibula lateral de of la tibia, peroné

Tibial,tibioperonea peroneal portion of Rama del nersciatic nerve; L5, S1–S3 vio ciático; L5, S1-S3

PM MP

Gastrocnemius Gastrocnemio

Medial, lateral condyles of femur Cóndilos lateral y medial del fémur TO calcaneus AL calcáneo

Tibial nerve; S1, S2 Nervio tibial; S1, S2

Asst Ast

Gracilis Gracilis

Inferior rami of pubis TO medial Rama inferior del pubis A pata de tibial (pes anserinus) ganso

Anterior obturator nerve; Nervio L3, L4obturador anterior; L3, L4

Asst Ast

PM MP

Popliteus Poplíteo

Lateral condyle of femur TO Cóndilo latera proximal tibiadel fémur A tibia proximal

Tibial nerve Nervio tibial

Asst Ast

PM MP

Rectus femoris Recto femoral

Anterior inferior iliac spine TO Espina patella,ilíaca tibialantero-inferior tuberosity A rótula, tuberosidad tibial

Femoral nerve; L2–L4 Nervio femoral; L2-L4

Sartorius Sartorio

Anterior superior iliac spine TO Espina ilíaca antero-superior A pata medial de gansotibia (pes anserinus)

Femoral nerve; L2, L3 Nervio femoral; L2, L3

Asst Ast

PM MP

Semimembranous Semimembranoso

Ischial tuberosity TO A medial Tuberosidad isquiática cóndilo condyle medial deof la tibia tibia

Tibial tibial portion sciatic Rama delof nervio ciático; nerve: L5, S1, L5, S2 S1, S2

PM MP

PM MP

Semitendinosus Semitendinoso

Ischial tuberosity TO A medial Tuberosidad isquiática pata de tibia (pes anserinus) ganso

Tibial tibial portion sciatic Rama delof nervio ciático; nerve: L4, S1, L4, S2 S1, S2

PM MP

PM MP

Vastus intermedius Vasto intermedio

Anterior lateral femur TO Fémur anterolateral A rótula, tuberopatella, tibial tuberosity sidad tibial

Femoral nerve; L2–L4 Nervio femoral; L2-L4

PM MP

Vastus lateralis Vasto lateral

Intertrochanteric line; linea aspera Línea intertrocantérica; línea áspera TO patella, tibial tuberosity A rótula, tuberosidad tibial

Femoral nerve; L2–L4 Nervio femoral; L2-L4

PM MP

Vastus medialis Vasto medial

Linea apsera; trochanteric line Línea áspera;tibial líneatuberosity trocantérica A TO patella, rótula, tuberosidad tibial

Femoral nerve; L2–L4 Nervio femoral; L2-L4

PM MP

Supination Supinación PM MP

PM MP

FIGURA 6-26  Músculos que actúan en la articulación de la rodilla. Se muestran los músculos del muslo anterior (A) con su anatomía superficial correspondiente (B), músculos del muslo posterior (C) y anatomía superficial posterior (D) y lateral (E), y otros músculos de apoyo anteriores y posteriores (F). (Continuación) (Nota del traductor: MP, movimiento principal; Ast, asistencia).

Pronation Pronación

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

está flexionada, y su acción es facilitada como extensor de la rodilla si la cadera está extendida, alargando el recto femo­ral. Al caminar y correr, el recto femoral contribuye a la fuerza de extensión en la fase de despegue de los dedos cuando el muslo está extendido. Asimismo al patear, la actividad del recto femoral es maximizada en la fase preparatoria cuando el muslo es traído de vuelta a la hiperextensión con la pierna en flexión. La flexión de la pierna en la articulación de la rodilla ocurre durante el apoyo, cuando el cuerpo se agacha hacia el suelo; sin embargo, este movimiento hacia abajo es controlado por los extensores de manera que no se doble. Los músculos flexores son muy activos cuando la pierna no se encuentra apoyada en el suelo, y trabajan con frecuencia para enlentecer una pierna que se extiende con rapidez. El principal grupo muscular que contribuye a la flexión de la rodilla es el isquiotibial, que consiste en el bíceps femoral lateral y por la parte medial en el semimembranoso y semitendinoso (véase figura 6-26). La acción de los isquiotibiales puede ser muy compleja porque son dos músculos unidos que trabajan para extender la cadera. Los isquiotibiales funcionan con el LCA para resistir el desplazamiento tibial anterior. También son rotadores de la articulación de la rodilla debido a sus inserciones en los lados de la rodilla. Como flexores, los isquiotibiales pueden generar la mayor fuerza desde una posición en flexión de 90° (120). La fuerza de flexión disminuye con la extensión ya que un ángulo agudo en el tendón reduce la ventaja mecánica. En extensión completa, la fuerza de flexión es reducida 50% comparado con la flexión a 90° (120). El isquiotibial lateral, el bíceps femoral, tiene dos cabezas que se conectan al lado lateral de la rodilla y ofrecen soporte lateral a la articulación. El bíceps femoral también produ­ ce rotación externa de la pierna. El semimembranoso brinda soporte a la cápsula posterior y medial. En flexión, jala el menisco en dirección posterior (165). Este isquiotibial medial también contribuye a la producción de rotación interna de la articulación. El otro isquiotibial medial, el semitendinoso, forma parte de la inserción muscular llamada pata de ganso en la superficie medial de la tibia. Es el flexor más eficiente del grupo muscular de la pata de ganso, contribuyendo a 47% de la fuerza de flexión (165). El semitendinoso trabaja tanto con el LCA y el LCM para dar apoyo a la articulación de la rodilla. También contribuye a la rotación interna. Los isquiotibiales operan con mayor eficiencia como flexores de la rodilla desde una posición de flexión de la cadera, aumentando la longitud y tensión del grupo muscular. Si los isquiotibiales se vuelven tensos, ofrecen mayor resistencia a la extensión de la rodilla por el cuádriceps femoral. Esto incrementa la car­ga de trabajo en el grupo muscular del cuádriceps femoral. Los dos músculos restantes de la pata de ganso, el sartorio y gracilis, también contribuyen con 19 y 34% a la fuerza de flexión, de manera respectiva (120). El poplíteo es un débil flexor que apoya al LCP a la flexión profunda y jala el menisco en dirección posterior. Por último, los dos gastrocnemios contribuyen a la flexión de la rodilla en especial si el pie se encuentra en posición neutral o en dorsiflexión. La rotación interna de la tibia es producida por los músculos mediales: sartorio, gracilis, semitendinoso, semimembranoso

y poplíteo (véase Fig. 6-26). La fuerza de rotación interna es mayor con flexión de la rodilla a 90° y disminuye 59% en extensión completa (124, 125). La fuerza de rotación interna puede incrementarse 50% si es precedida por una rotación externa de 15°. De los tres músculos de la pata de ganso, el sartorio y el gracilis son los rotadores más efectivos, y explican el 34 y 40% de la fuerza de la pata de ganso en rotación (120). El se­ mitendinoso contribuye con 26% de la fuerza de rotación de la pata de ganso. El grupo muscular de la pata de ganso también contribuye en forma significativa a la estabilización medial de la rodilla. Sólo un músculo, el bíceps femoral, contribuye significativamente a la generación de la rotación externa de la tibia. Ambas rotaciones, interna y externa, son movimientos necesarios asociados con la función de la articulación de la rodilla.

MOVIMIENTOS COMBINADOS DE LA CADERA Y RODILLA Muchos movimientos de la extremidad pélvica requieren acciones coordinadas de las articulaciones de la cadera y rodilla, y esto es complicado por el número de músculos que comprenden ambas articulaciones. Es necesaria la coactivación de agonistas tanto monoarticulares como biarticulares para producir movimiento con adecuada fuerza y dirección. Esta coordinación es requerida para transiciones ininterrumpidas entre la flexión y extensión. Por ejemplo, al caminar es necesaria la coactivación del glúteo mayor (monoarticular) y el recto femoral (extensor de la rodilla) para generar fuerzas que permitan la extensión simultánea tanto de la rodilla como de la cadera (143, 162, 171). De manera adicional, la coactivación del iliopsoas y los isquiotibiales facilita la flexión de la rodilla al cancelar el movimiento en la articulación de la cadera. La posición de la cadera modifica la efectividad de los múscu­los que actúan en la articulación de la rodilla. Por ejemplo, el cambiar el ángulo de la articulación de la rodilla tiene un gran efecto para incrementar el momento del bíceps femoral. Lo opuesto aplica para el recto femoral, el cual es mayormente influenciado por un cambio en el ángulo de la rodilla (163). El rango de movimiento en la rodilla también cambia con modificaciones en la posición de la cadera. Por ejemplo, la rodilla se flexiona a través de aproximadamente 145° con el muslo flexionado y 120° con el muslo en hiperextensión (74). Esta diferencia de rango es atribuible a la relación longitud-tensión en el grupo muscular de isquiotibiales.

FUERZA DE LOS MÚSCULOS DE LA ARTICULACIÓN DE LA RODILLA Los extensores de la articulación de la rodilla por lo general son más fuertes que los flexores a lo largo de todo el rango de movimiento. La fuerza máxima de extensión se logra a los 50 a 70° de flexión de la rodilla (115). La posición de fuerza máxima varía con la velocidad del movimiento. Por ejemplo, si el movimiento es lento, la fuerza máxima en extensión ocurre en los primeros 20° de extensión de la rodilla a partir de la posición flexionada a 90°. La fuerza de flexión es mayor en los primeros 20 a 30° de flexión desde su posición extendida (126). Esta posición también varía con la velocidad de movimiento. Pueden obtenerse mayores torques en flexión de la rodilla si la cadera está flexionada ya que la relación longitud-tensión de los isquiotibiales es mejorada.



Es frecuente en la medicina del deporte evaluar la fuerza isocinética del cuádriceps femoral y los isquiotibiales para construir un radio isquiotibiales-cuádriceps. Una relación aceptable es 0.5, en la cual los isquiotibiales son al menos la mitad de fuer­ tes que el cuádriceps femoral. Se ha sugerido que cualquier cifra menor indica un desequilibrio de fuerza entre el cuádriceps femoral y los isquiotibiales que predispone al sujeto a lesión. Debe tenerse cuidado al aplicar esta relación ya que aplica sólo a velocidades lentas, isocinéticas de prueba. A mayores velocidades de prueba, cuando los miembros se mueven a través de 200 a 300°/segundo, la relación se aproxima a 1 puesto que la eficiencia del cuádriceps femoral disminuye a mayores velocidades. Incluso en el nivel de prueba isométrica, la relación isquiotibiales a cuádriceps es 0.7. Por tanto una relación de 0.5 entre isquiotibiales y el cuádriceps femoral no es aceptable a velocidades rápidas e indica un desequilibrio de fuerza entre ambos grupos, pero a una velocidad más lenta, no indicaría un desequilibrio (110). Los torques de rotación interna y externa son mayores con la rodilla flexionada a 90° ya que puede lograrse un mayor rango de movimiento en rotación en esta posición. La fuerza de rotación interna incrementa en 50% desde 45° de flexión de la rodilla a 90° (125). La posición de la articulación de la rodilla también influye sobre el torque en rotación interna, desarrollando la mayor fuerza a 120° de flexión de la cadera, en cuyo punto el gracilis e isquiotibiales son más eficientes (124). En ángulos bajos de flexión de la cadera y en la posición neutra, el sartorio es el rotador lateral más efectivo. Los torques máximos de rotación ocurren en los primeros 5 a 10° de rotación. El torque de rotación interna es mayor que el torque de rotación externa (125).

ACONDICIONAMIENTO DE LOS MÚSCULOS DE LA ARTICULACIÓN DE LA RODILLA Los extensores de la pierna son fáciles de ejercitar ya que son comúnmente utilizados tanto para bajar como para levantar el cuerpo. En la figura 6-27 se presentan ejemplos de ejerci­ cios de estiramiento y fortalecimiento para los extensores. Las sen­ tadillas se utilizan para fortalecer el cuádriceps femoral. Cuando uno se baja a la posición en cuclillas, la fuerza viene a través de la articulación, dirigida en vertical en la posición de pie, es dirigida de manera parcial a través de la articulación, creando una fuerza de cizallamiento. Esta fuerza se incrementa conforme aumenta la flexión de la rodilla. Por tanto en la posición de cuclillas completamente hasta abajo, la mayoría de la fuerza compresiva original se dirige hacia posterior, creando una fuerza de cizallamiento. Ya que los músculos y ligamentos son incapaces de ofrecer mucha protección en la dirección posterior durante la posición completa de cuclillas, ésta se considera una posición vulnerable. Dicha posición de máxima flexión de la rodilla está contraindicada para quienes levantan peso y son principiantes o carecen de condición física. Quienes levantan peso y tienen experiencia y condición física así como musculatura fuerte y emplean una buena técnica al final del levantamiento podrán evitar cualquier lesión en esta posición. Una buena técnica implica control sobre la velocidad de descenso y posicionamiento segmentario adecuado. Por ejemplo, si el tronco se encuentra en flexión excesiva, la espalda baja recibirá demasiada carga y los isquiotibiales



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

205

harán la mayoría del trabajo y el cuádriceps femoral hará poco trabajo, concentrando el control sobre el lado posterior. El grupo del cuádriceps femoral también puede ejercitarse en una actividad de cadena abierta, como en una máquina de extensión de pierna. Comenzando con flexión a 90°, se pue­de ejercer fuerza considerable puesto que los músculos del cuádriceps femoral son muy eficientes a lo largo de las primeras partes del movimiento de extensión. Cerca de la extensión completa, los músculos del cuádriceps femoral se vuelven ineficientes y deben ejercer mayor fuerza para mover la misma carga. Por tanto, la actividad del cuádriceps en una extensión de la pierna en cadena abierta es mayor cerca a la exten­ sión completa en cuclillas, pero hay más actividad en el cuádriceps cerca de la flexión completa al final de las cuclillas (48). El ejercicio de extensión terminal es bueno para personas con dolor rotuliano ya que el cuádriceps femoral ejerce traba­jo con mínima fuerza de compresión patelofemoral. No obstante, este tipo de ejercicio debe evitarse en la rehabilitación temprana de las lesiones del LCA ya que la fuerza de cizallamiento anterior es muy grande en esta posición. Para minimizar el estrés sobre el LCA, no deben realizarse ejercicios de extensión de la rodilla en cualquier ángulo menor a 64° (168). La coactivación de los isquiotibiales se incrementa conforme la rodilla alcanza la extensión completa, y esto también reduce el estrés sobre el LCA previniendo desplazamiento anterior (40). Sin embargo, cualquier ejercicio de extensión de la rodilla para personas con lesión del LCA debe hacerse desde una posición con flexión considerable de la rodilla. Además, el ejercicio de extensión terminal no ejercita en forma selectiva al cuádriceps medial más que al cuádriceps lateral (44). Los flexores de la rodilla no son reclutados activamente al realizar acciones de flexión con gravedad debido a que los músculos del cuádriceps femoral controlan la flexión mediante actividad muscular excéntrica. Por fortuna los isquiotibiales son extensores de la cadera así como flexores de la articulación de la rodilla. Por tanto están activos durante el ejercicio de sentadillas debido a su influencia sobre la cadera puesto que la flexión de la cadera al bajar es controlada excéntricamente por los extensores de la cadera. Las cuclillas generan el doble de actividad en los isquiotibiales que un ejercicio de press realizado en máquina (48). Si no fuera por el papel de los isquiotibiales como extensores de la cadera, el grupo de isquiotibiales sería considerablemente más débil que el cuádriceps femoral. Los flexores de la rodilla se aíslan y ejercitan mejor en una posición sentada empleando un aparato de curl de piernas. La posición sentada coloca a la cadera en flexión, optimizando así su desempeño. Los flexores de la rodilla, en especial los isquiotibiales y los músculos de la pata de ganso, son importantes para la estabilidad de la rodilla ya que controlan gran parte de la rotación a nivel de la rodilla. Como se dijo antes en este capítulo, los isquiotibiales deben ser la mitad de fuertes que el grupo del cuádriceps femoral para velocidades lentas e igual de fuertes que el grupo del cuádriceps femoral para velocidades rápidas. También es importante mantener la flexibilidad en los isquiotibiales ya que si están tensos, el cuádriceps femoral debe trabajar más y la pelvis desarrollará una postura y función irregulares. Los rotadores de la rodilla, puesto que todos son músculos flexores, se ejercitan en los movimientos de flexión. Si los rotadores son estirados o fortalecidos de manera selectiva, cuando

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Grupo muscular

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento

Otros ejercicios

Flexores de la rodilla

Curl de pierna

Curl de estabilidad con balón Sentadilla

Extensores de la rodilla

Extensión de pierna

Press de pierna Desplantes

Sentadilla

FIGURA 6-27  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para los grupos musculares seleccionados.



realizan la rotación, es mejor hacer el ejercicio desde una po­sición sentada con la rodilla flexionada a 90° y los rotadores en una posición de máxima efectividad. Desviar los dedos de los pies hacia adentro contrae los rotadores internos y estira los rotadores externos. Distintos niveles de resistencia pueden agregarse a este ejercicio mediante el empleo de bandas o cables elásticos. Sigue habiendo debate acerca del uso de ejercicio de ca­ dena cerrada frente a cadena abierta para rehabilitación tras la reparación del LCA de la articulación de la rodilla. Algunos cirujanos y fisioterapeutas abogan por el uso exclusivo de ejercicios de cadena cerrada (28). La razón para esto es que los ejercicios de cadena cerrada han demostrado producir de manera significativa menos fuerzas de cizallamiento en todos los ángulos y menos fuerza de cizallamiento anterior en la ma­yoría de los ángulos (90). Esto ocurre por las mayores cargas compresivas y coactivación muscular. Recientemente se ha dado más apoyo para la inclusión de ejercicios de cadena abierta en los protocolos de rehabilitación de LCA (15). Los ejercicios de extensión de la rodilla en ángulos de 60 a 90° han demostrado ser muy efectivos para aislar el cuádriceps y no afectan en forma negativa a la curación de injertos de LCA (50). Los estudios han mostrado que la traslación tibial anterior es menor en un ejercicio de cadena cerrada (80), lo cual apoya su uso. No obstante en otros estudios se ha demostrado tensión máxima del LCA similar en ambos ejercicios de cadena abierta y cadena cerrada (16), lo cual apoya la inclusión de ambos tipos de ejercicio en los protocolos de rehabilitación. Los ejercicios de extensión para individuos con dolor patelofemoral también varían entre aquellos de cadena cerrada y los de cadena abierta. En la extensión de cadena abierta, la fuerza patelofemoral se incrementa con la extensión siendo mayor la fuerza del cuádriceps desde 90 a 25° en flexión de la rodilla (44). En una sentadilla de cadena cerrada, ocurre lo opuesto, siendo la fuerza patelofemoral de cero en extensión completa e incrementa conforme aumenta la flexión de la rodilla y con carga (14).

POTENCIAL DE LESIÓN DE LA ARTICULACIÓN DE LA RODILLA La articulación de la rodilla es un área del cuerpo que con frecuencia sufre lesiones y, dependiendo del deporte, expli­ca de 25 a 70% de todas las lesiones reportadas. En un estudio de 10 años de lesiones de rodilla en atletas, en el cual se documentaron 7 769 lesiones relacionadas con la articulación de la rodilla, la mayoría de éstas ocurrió en varones y en el grupo de edad de 20 a 29 años (93). Las actividades asociadas con la mayoría de las lesiones fueron futbol soccer y esquiar. La causa de una lesión de la rodilla a menudo puede deberse a pobre acondicionamiento o entrenamiento o a un proble­ma en la alineación de la extremidad inferior. Las lesiones de la rodilla se han atribuido a retropié o antepié en varo o valgo, varo o valgo tibial o femoral, discrepancias en la lon­ gitud de miembros pélvicos, déficit en la flexibilidad, desequilibrios de fuerza entre agonistas y antagonistas, y mala técnica o entrenamiento. Algunas lesiones de la rodilla se asocian con correr o trotar ya que la rodilla y extremidad inferior son sometidas a una



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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fuerza equivalente a casi tres veces el PC en cada contacto del pie. Está claro que si se hacen 1 500 contactos del pie por milla corrida, el potencial de lesión es alto. Las lesiones traumáticas de la rodilla por lo general involucran a los ligamentos. Los ligamentos se lesionan como resultado de la aplicación de una fuerza que causa un movimiento de torsión en la rodilla. Las superficies de alta fricción o disparejas por lo general se asocian a mayor lesión ligamentaria. Cualquier movimiento que fije el pie mientras el cuerpo sigue moviéndose hacia adelante, como a menudo sucede al esquiar, probablemente causará un esguince o desgarro del ligamento. Simplemente, cualquier vuelta sobre un miembro que carga peso vuelve a la rodilla vulnerable a una lesión ligamentaria. El LCA es el sitio más frecuente de lesiones ligamentarias, que por lo general son causadas por una acción de torsión mientras la rodilla está flexionada, en rotación interna y posición de valgo a la vez que carga peso. También puede sufrir daño con hiperextensión forzada de la rodilla. Si el tronco y muslo rotan sobre una extremidad inferior mientras soportan el peso del cuerpo, el LCA puede sufrir un esguince o rotura, ya que el cóndilo femoral lateral se mueve después en rotación externa (60). El cuádriceps también puede ser responsable de esguinces del LCA al producir desplazamiento anterior de la tibia mientras controla excéntricamente el movimiento de la rodilla, cuando hay coactivación limitada de los isquiotibiales (32). Si los isquiotibiales se están contrayendo también, resisten la traslación anterior de la tibia. Ejemplos de deportes en los cuales este ligamento a menudo sufre lesiones es cuando los esquiadores se deslizan por el borde del esquí; si un jugador de futbol americano es bloqueado de costado; un jugador de basquetbol que cae desequilibrado tras saltar o por desaceleración rápida,y un gimnasta que cae desequilibrado tras desmontar (124). La pérdida del LCA crea laxitud en valgo e inestabilidad de un solo plano o rotatoria (39). Si bien la inestabilidad planar por lo general es anterior, puede haber inestabilidades rotatorias en muchas direcciones, dependiendo de otras estructuras lesionadas (22). La inestabilidad producto de un LCA ineficiente o faltante añade estrés sobre los estabilizadores secundarios de la rodilla, como la cápsula, ligamentos colaterales y banda iliotibial. Existe un déficit acompañante en la musculatura del cuádriceps femoral. Los “efectos adversos” de una lesión del LCA suelen ser más debilitantes a largo plazo. La lesión del LCP es menos frecuente que la del LCA. El LCP sufre lesiones al recibir un traumatismo anterior sobre una rodilla flexionada o hiperextendida o al forzar la rodilla en rotación externa cuando está flexionada y cargando peso. Golpear la tibia contra el tablero en un choque automovilístico o caer con la rodilla flexionada en futbol soccer o americano también puede dañar al LCP. La lesión al LCP resulta en inestabilidad planar anterior o posterior. Los ligamentos colaterales de un lado se lesionan al recibir una fuerza aplicada a ese lado de la articulación. El LCM, que sufre desgarros al aplicar fuerza en la dirección medial de la articulación, también puede sufrir esguinces o desgarros con una rotación externa violenta o varo tibial (35, 150). El LCM por lo regular es lesionado cuando el pie está fijo y ligeramente flexionado. Un cambio de dirección con la persona moviéndose lejos del miembro de apoyo, como cuando se corren las bases en béisbol, es un evento frecuente que causa

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

lesiones del LCM. Éste por lo general es lesionado en su extremo proximal, lo que causa dolor sobre el lado femoral de la articulación de la rodilla. El LCL puede sufrir lesiones al recibir una fuerza lateral que por lo general se aplica cuando el pie está fijo y la rodilla se encuentra en ligera flexión (35). Las lesiones al LCM y LCL crean inestabilidades planares medial y lateral, respectivamente. Una fuerza intensa en varo o valgo también puede crear una epifisitis femoral distal ya que los ligamentos colate­rales crean tracción forzada sobre su sitio de inserción (83). Las lesiones a los meniscos ocurren de manera muy similar a las de ligamentos. Los meniscos pueden desgarrarse mediante compresión asociada con movimientos de torsión en posiciones de carga de peso. También pueden arrancarse en movimientos bruscos al patear u otros movimientos de extensión. El arrancamiento del menisco por compresión es resultado de la presión del fémur sobre la tibia que ejerce un efecto de molido. Una ruptura de menisco en extensión rápida es resultado del menisco que resulta pinzado y desgarrado conforme el fémur se mueve rápidamente hacia adelante sobre la tibia. Las rupturas del menisco medial por lo general ocurren durante movimientos que incorporan valgo, flexión de la rodilla y rotación externa en el miembro de soporte, o cuando la rodilla está hiperflexionada (147). Los desgarros del menisco lateral se han asociado con movimiento axial forzado en la posición flexionada; movimiento lateral forzado con impacto sobre la rodilla en extensión; movimiento rotacional forzado; movimiento incorporando varo, flexión y rotación interna del miembro de soporte, y en la flexión hiperflexionada (147). Muchas lesiones de la rodilla son resultado de fuerzas menos traumáticas sin contacto. Los esguinces del cuádriceps femoral o del grupo de isquiotibiales ocurren con frecuencia. Los esguinces del cuádriceps femoral por lo general involucran al recto femoral ya que puede colocarse en una posición de mucha mayor longitud con la cadera en hiperextensión y la rodilla en flexión. Sufre lesiones con frecuencia al realizar patadas, en especial si éstas se realizan en mal momento. La lesión a los isquiotibiales suele asociarse con inflexibilidad de los isquiotibiales o por un cuádriceps femoral más fuerte que jala los isquiotibiales en una posición estirada. Realizar carrera cuando el corredor no está en condición para manejar el estrés del sprint puede generar dolor de los isquiotibiales. Del lado lateral de la rodilla se encuentra la banda iliotibial, que con frecuencia se irrita conforme la banda se mueve sobre el epicóndilo lateral del fémur en flexión y extensión. El síndrome de la banda iliotibial se observa en individuos que corren sobre caminos curvados, específicamente afectando a los miembros cuando se corre cuesta abajo. También se ha identificado en sujetos que corren más de 5 millas por sesión, al correr subiendo escaleras o bajando una pendiente, y en las personas con alineación en varo de la extremidad inferior (57). El dolor en la parte medial de la rodilla puede asociarse con muchas estructuras, como tendinitis de la inserción de la pata de ganso e irritación de las bursas del semimembranoso, parapatelar o pata de ganso (57). El dolor en la sección posterior de la rodilla posiblemente se asocie con tendinitis poplítea, que causa dolor posterolateral. Esto a menudo ocurre al correr en colinas. El dolor posterior también puede relacionarse con esguinces o tendinitis

de la inserción del músculo gastrocnemio o por colecciones de líquido en la bursa, llamado quiste de Baker o poplíteo. El dolor anterior de la rodilla sucede en la mayoría de las lesiones por sobreuso de la rodilla, en particular en mujeres. El síndrome de dolor patelofemoral se refiere a dolor alrededor de la rótula y a menudo se observa en persona con alineación en varo o anteversión femoral de la extremidad (34). El dolor patelofemoral es agravado al bajar colinas, escaleras o al hacer cuclillas. Un ángulo Q mayor se asocia con mayor estrés rotuliano. Las lesiones rotulianas pueden ocurrir por colocación anormal, que además de un mayor ángulo Q, puede ser causada por una pierna corta funcional, gastrocnemio tenso, isquiotibiales tensos, un tendón rotuliano largo (llamado patela alta), un tendón rotuliano corto (llamado patela baja), un retináculo lateral o banda iliotibial estrechos, o pronación excesiva del pie. Los músculos aductores de la cadera débiles pueden permitir movimiento excesivo de la pelvis en el plano frontal y causan una marcha característica llamada marcha de Trendelenburg (Fig. 6-28). Esta condición así como las compensaciones que la acompañan pueden afectar el ángulo Q y colocación rotuliana, y pueden estar asociadas con pronación excesiva.

Aducción de la cadera

Valgo dinámico

Abducción de la rodilla

Eversión del tobillo

Línea media

FIGURA 6-28  Abductores débiles de la cadera pueden causar que ésta caiga cuando la pierna contralateral es elevada. La aducción resultante de la cadera y rotación interna da un patrón de marcha característico que puede resultar en mal centrado patelar y pronación excesiva.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Algunos síndromes de dolor patelofemoral se asocian con destrucción cartilaginosa, en la cual el cartílago bajo la rótula se ablanda y fibrila. Esta condición se llama condromalacia patelar. El dolor de la rótula similar al del síndrome de dolor rotuliano o condromalacia patelofemoral también puede verse en la retinaculitis medial, en la cual el retináculo medial es irritado al correr (165). Una rótula subluxada o dislocada es frecuente en personas con factores predisponentes. Estos factores son rótula alta, laxitud de ligamentos, un ángulo Q pequeño con rótula alineada hacia afuera, torsión tibial externa y un cojinete graso grande con rótula alta (165). La dislocación de la rótula puede ser congénita. La dislocación ocurre en flexión como resultado de un mecanismo de extensión defectuoso de la rótula. El sitio de inserción del cuádriceps femoral a la tuberosidad tibial es otro lugar donde ocurren lesiones y puede condicionar dolor anterior. La fuerza de tracción del cuádriceps femoral puede crear tendinitis en este sitio de inserción. Esto se observa con frecuencia en atletas que realizan saltos vigorosos, como en el voleibol, basquetbol y el atletismo (105). En niños de 8 a 15 años puede desarrollarse epifisitis del tubérculo tibial. Esto se llama enfermedad de Osgood-Schlatter, y consiste en fractura por avulsión de la tuberosidad tibial en crecimiento que también puede avulsionar la epífisis. En este lugar pudieran detectarse crecimientos óseos. La causa de ambas condiciones es sobreuso del mecanismo de extensión (105). El sobreuso del mecanismo extensor también puede causar irritación a la plica. La lesión de la plica también puede resul­tar de un golpe directo, una fuerza rotacional en valgo aplicada a la rodilla, o debilidad del vasto medial oblicuo. Con las lesiones la plica se vuelve gruesa, poco elástica y fibrosa, volviendo difícil pasar mucho tiempo sentado y causando dolor sobre la parte superior de la rodilla (19). La rótula medial pudiera crujir y quedar atrapada durante la flexión y extensión como resultado de lesiones de la plica.

El tobillo y el pie El pie y el tobillo forman una estructura anatómica completa que consiste en 26 huesos de forma irregular, 30 articulaciones sinoviales, más de 100 ligamentos y 30 músculos que actúan sobre los segmentos. Todas estas articulaciones deben interactuar armoniosamente y en combinación para lograr un movimiento suave. La mayoría del movimiento del pie ocurre en tres articulaciones sinoviales: las articulaciones tibiotarsiana, subastragalina y en mediopié (102). El pie se mueve en tres planos, ocurriendo la mayoría del movimiento en el retropié. El pie contribuye significativamente a la función de todo el miembro inferior. El pie soporta el peso del cuerpo tanto en la posición de pie como al moverse. El pie debe poder adaptar­se con laxitud a superficies desiguales al contacto. También, al con­tacto con el suelo, debe ser un amortiguador de golpe, atenuando fuerzas grandes que resultan por el contacto con el piso. Más tarde en la fase de apoyo, debe ser una estructura rígida con función de palanca para una propulsión eficiente. Por último, cuando el pie está en posición fija durante la fase de apoyo, debe absorber la rotación de la extremidad inferior. Estas funciones del pie ocurren durante un movimiento de

209

cadena cerrada conforme recibe las fuerzas de fricción y reacción provenientes del pie u otra superficie (102). El pie puede dividirse en tres regiones (Fig. 6-29). El retro­ pié, que consiste en el astrágalo y calcáneo; el mediopié, que incluye a los huesos escafoides, cuneiforme y cuboides, y el antepié, que comprende los metatarsos y falanges. Estas estructuras se muestran en la figura 6-30.

ARTICULACIÓN TIBIOTARSIANA La articulación proximal del pie es la articulación tibiotarsiana, o articulación del tobillo (Fig. 6-30). Es una articulación de bisagra uniaxial formada por la tibia y peroné (articulación tibioperonea) y la tibia y el tarso (articulación tibiotarsiana). Esta articulación está diseñada para dar estabilidad en vez de movilidad. El tobillo es estable cuando se absorben fuerzas grandes a través de la extremidad, al detenerse y girar, y en muchos otros movimientos de la extremidad inferior realizados a diario. Sin embargo si cualesquiera de las estructuras anatómicas de apoyo alrededor de la articulación del tobillo es lesionada, la articulación puede volverse muy inestable (60). La tibia y el peroné forman un bolsillo profundo para la tróclea del tarso, creando una muesca. El lado medial de la muesca es la parte interna del maléolo medial, una proyección en el extremo distal de la tibia. En el lado lateral se encuentra la superficie interna del maléolo lateral, una proyección distal del peroné. El maléolo lateral se proyecta más distalmente que el maléolo medial y protege los ligamentos laterales del tobillo. También actúa como una defensa contra cualquier desplazamiento lateral. Puesto que el maléolo lateral se proyecta más distalmente, es más susceptible a las fracturas con esguinces por inversión del tobillo lateral.

Falanges

Antepié Metatarsos

Mediopié

Tarsos Retropié

Talón FIGURA 6-29  División del pie en regiones funcionales.

210

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Tubérculo lateral del astrágalo

Calcáneo

Tubérculo medial Superficie troclear del astrágalo

Faceta para el maléolo medial

Faceta del peroné Cuello del astrágalo Cabeza del astrágalo

Cuboides

Escafoides Tuberosidad

Cuneiforme lateral Cuneiforme intermedio

Base V

Metatarsos

Cuneiforme medial

IV III II

Cuerpo

I

Cabeza Proximal

Falanges

A Media Distal

Sitio de inserción del tendón de Aquiles

Membrana interósea

Astrágalo Escafoides

LATERAL

Cuneiformes

MEDIAL Tibia

Peroné Falanges

Calcáneo

Cuboides

Metatarsos

B

Articulación tibioperonea distal Articulación peroneoastragalina Ligamento anterior peroneoastragalino Ligamento calcáneo astragalino

Articulación tibioastragalina Ligamento deltoideo Astrágalo Calcáneo

C

FIGURA 6-30  Treinta articulaciones en el pie trabajan en combinación para producir los movimientos del retropié, mediopié y antepié. Las articulaciones subastragalina y medioastragalina contribuyen a la pronación y supinación. Las articulaciones interastragalina, tarsometatarsiana, metatarsofalángica e interfalángicas contribuyen a movimientos del antepié y dedos de los pies. Las articulaciones se muestran desde las vistas superior (A), lateral (B) y posterior (C).

La tibia y el peroné se encajan perfectamente sobre la tróclea del astrágalo, un hueso que es más ancho en su porción anterior que posterior (74). La diferencia de anchura en el astrágalo permite algo de abducción y aducción del pie. La posición ajustada del tobillo es en dorsiflexión cuando el astrágalo se encuentra en forma de cuña en su punto más ancho.

El tobillo tiene un soporte ligamentario excelente sobre los lados medial y lateral. La localización y acciones de los ligamentos se presentan en la figura 6-31. Los ligamentos que rodean al tobillo limitan la flexión plantar y dorsiflexión, movimiento anterior y posterior del pie, inclinación del astrágalo, e inversión y eversión (155). Cada uno de los ligamentos





Escafoides

Ligamento tibioastragalino posterior

Astrágalo

Ligamento calcaneoastragalino posterior

Peroné Per oné é

Ligamento tibioastragalino anterior

Tibia Tib ia

CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Ligamento tibioperoneo posteroinferior Ligamento astragaloperoneo tragaloperoneo posterior Ligamento mento calcaneoperoneo

211

Tibia Ligamento tibioperoneo anteroinferior Ligamento astragaloperoneo anterior anterio Astrágalo Ligamento tibioescafoideo Escafoides

Calcáneo Cal alcán cán neo Calcáneo Cal a cán cá eo

Ligamento tibioescafoide ento plantar calcaneoescafoideo Ligamento

Ligamento calcaneoastragalino medial media

Ligamento astrágalo calcáneo anterior Ligamento astrágalo calcáneo lateral

Ligamento calcaneotibial VISTA MEDIAL

VISTA LATERAL

Ligament Ligamento

Insertion Inserción

Action Acción

Anterior talofibular Astragaloperoneo anterior

Laterallateral malleolus TO neck of talus Maléolo AL cuello del astrágalo

Limitselanterior displacement of del footpie or otalar Limita desplazamiento anterior inclitilt; limits and inversion nación delplantarflexion astrágalo; limita la flexión plantar e inversión

Anterior talotibial Astragalotibial anterior

Anterior margin of tibia TO front margin on talus

Limits plantarflexion and abduction of foot

Margen anterior de la tibia A margen frontal del astrágalo Calcaneus TO cuboid on dorsal surface

Limita la flexión plantar y abducción del pie

Calcaneocuboideo Calcaneofibular

Calcáneo A superficie del cuboides Lateral malleolus TOdorsal tubercle on outer calcaneus

Limita la inversión pie Resists backwarddel displacement of foot;

Calcaneoperoneo

Maléolo lateral A tubérculo en el calcáneo externo

Resiste el desplazamiento hacia atrás del pie; resiste la inversión

Calcaneocuboid

Deltoid Deltoideo

Dorsal (tarsometatarsal) Dorsal (tarsometatarsiano)

Dorsal calcaneocuboid

Calcaneocuboideo dorsal

Dorsal talonavicular

Astragaloescafoideo

Interosseous (intertarsal) Interóseo (intertarsal)

Interosseous (talocalcaneal) Interóseos (astragalocalcáneo)

Plantar calcaneocuboid

Calcáneo cuboideo plantar

Plantar calcaneonavicular

Medial malleolus TO talus, navicular, calcaneus Maléolo medial A astrágalo, escafoides y calcáneo

Tarsals TO metatarsals

Limits inversion of foot

resists inversion

Resists valgus forces to ankle; limits plantarflexion, dorsiflexion, eversion, abduction oftobillo; foot limita la Resiste las fuerzas en valgo sobre el

flexión plantar, eversión, abducción del pie

Supports arch; maintains relationship between

Tarsos A metatarsos

Apoya arco; mantiene la relación entre los tarsos tarsalseland metatarsal y metatarsos

Calcaneus TO cuboid on dorsal side

Limits inversion

Calcáneo A cuboides por su porción dorsal

Limita la inversión

Neck del of talus TO superior surface of navicular Cuello astrágalo A superficie superior del escafoides

Supports talonavicular joint; limits inversion Apoya la articulación astragaloescafoidea; limita la inversión

Conecta los tarsos adyacentes

Apoya el arco del pie, articulaciones intertarsales

Connects adjacent tarsals

Undersurface of talus TO upper surface of Superficie inferior del astrágalo A superficie superior calcaneus del calcáneo

Undersurface of calcaneus TO undersurface of

Superficie cuboid inferior del calcáneo A superficie inferior del cuboides

Anterior margin of calcaneus TO undersurface

Supports arch of foot, intertarsal joints

Limits pronation, supination, abduction, Limita la pronación, supinación, abducción, aducadduction, dorsiflexion, plantarflexion ción, dorsiflexión, flexión plantar

Supports arch

Apoya el arco

Supports arch; limits abduction

Calcaneoescafoideo plantar

Margen anterior del calcáneo A superficie inferior del on navicular escafoides

Apoya el arco; limita la abducción

Posterior talofibular Astragaloperoneo posterior

Inner, back lateral malleolus TO posterior Maléolo interno y posterior A superficie posterior del astrágalo surface of talus

Limitslaplantarflexion, Limita flexión plantar,dorsiflexion, dorsiflexión, inversion; inversión; apoya el tobillo porankle la parte lateral supports lateral

Astragalotibial posterior Posterior talotibial

Tibia A astrágalo atrás dearticulating la faceta articular Tibial TO talus behind facet

Limita flexión plantar; apoya el tobillo porankle la parte Limitslaplanatarflexion; supports medial medial

Talocalcaneal Astrágalo calcáneo

Connecting anterior/posterior, medial, talus Apoya Supports subtalar joint Conecta la parte anterior/posterior, mediallateral y lateral la articulación subastragalina TOastrágalo calcaneus del AL calcáneo

FIGURA 6-31  Ligamentos del pie y tobillo.

laterales tiene un papel específico para estabilizar al tobillo dependiendo de la posición del pie (63). La estabilidad del tobillo depende de la orientación de los ligamentos, tipo de carga y la posición del tobillo en momentos de estrés. El lado lateral de la articulación del tobillo es

más susceptible a lesión, y representa cerca de 85% de los es­guinces de tobillo (155). El eje de rotación de la articulación del tobillo es una línea entre los dos maléolos, que transcurre oblicua a la tibia y no en línea con el cuerpo (33). La dorsiflexión ocurre en la articu­

212

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

FD FP

Eje FD

FP FP y FD con el pie fijo FP y FD con la tibia fija

FIGURA 6-32  La flexión plantar (FP) y la flexión dorsal (FD) ocurren con un eje mediolateral que corre a través de la articulación del tobillo. El rango de movimiento de la flexión plantar y flexión dorsal es de casi 50 y 20°, respectivamente. La flexión plantar y la flexión dorsal pueden producirse con el pie moviéndose sobre una tibia fija o con la tibia moviéndose sobre un pie fijo.

lación del tobillo conforme el pie se mueve hacia la pierna (por ejemplo al levantar los dedos de los pies y el antepié del suelo) o cuando la pierna se mueve hacia el pie (por ejemplo al bajar el pie en forma plana sobre el suelo). Estas acciones se ilustran en la figura 6-32.

ARTICULACIÓN SUBASTRAGALINA Moviéndose distalmente desde la articulación tibioastragalina se encuentra la articulación subastragalina o talocalcánea, que consiste en la articulación entre el astrágalo y el calcáneo. Todas las articulaciones del pie, incluyendo la articulación subastragalina, se muestran en la figura 6-30. El astrágalo y el calcáneo son los huesos de carga más grandes en el pie y forman el retropié. El astrágalo une la tibia y el peroné al pie y se llama piedra angular del pie. Ningún músculo se inserta en el astrágalo. El calcáneo brinda un brazo de movimiento para el tendón de Aquiles y debe recibir cargas de gran impacto en el choque de talón y altas fuerzas de tensión de los músculos gastrocnemio y sóleo. El astrágalo articula con el calcáneo en tres lugares, anterior, posterior y medialmente, donde la superficie convexa del astrágalo encaja en una superficie cóncava sobre el calcáneo. La articulación subastragalina es apoyada por cinco ligamentos cortos y fuertes que aguantan grandes tensiones en los movimientos de la extremidad inferior. La localización y acción de estos ligamentos se presentan en la figura 6-31. Los ligamentos que apoyan al astrágalo limitan los movimientos de la articulación subastragalina. Los ejes de rotación de la articulación subastragalina corren en forma oblicua desde la superficie plantar posterior y lateral a la superficie medial dorsal del astrágalo (Fig. 6-33). Está inclinado verticalmente de 41 a 45° desde el eje horizontal en el plano sagital y 16 a 23° medialmente desde el eje longitudinal de la tibia en el plano frontal (151). Puesto que el eje de la articulación subastragalina es oblicuo a través de los planos sagital, frontal y transverso del pie, puede haber movimiento triplanar.

Los movimientos triplanares en la articulación subastragalina se llaman pronación y supinación. La pronación, que ocurre en sistema de cadena abierta con el pie fuera del suelo, consiste en eversión, abducción y dorsiflexión (145). La eversión es el movimiento en el plano frontal en el cual el borde lateral del pie se mueve hacia la pierna cuando no carga peso, o la pierna se mueve hacia el pie cuando carga peso (Fig. 6-34). El movimiento en plano transverso es abducción, o

FIGURA 6-33  Los ejes de rotación de la articulación subastragalina corren en diagonal desde la superficie plantar posterolateral a la superficie dorsal anteromedial. El eje es aproximadamente de 42° en el plano sagital (arriba) y 16° en el plano transverso. La línea sólida bisecta la superficie posterior del calcáneo y la esquina distal anteromedial del calcáneo; la línea punteada bisecta el astrágalo.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

213

Pie derecho

Pronación

Neutral

Supinación

Pie derecho

FIGURA 6-34  Arriba. Con el pie des­pegado del suelo, el pie se mueve sobre una tibia fija, y el movimiento subastragalino de pronación es producido por eversión, abducción y dorsiflexión. La supinación en cadena abierta es producida por inversión, aducción y flexión plantar. Abajo. En una cinética de cadena cerrada con el pie apoyado en el suelo, gran parte de la pronación y supinación se debe al peso del cuerpo actuando sobre el astrágalo. En esta posición con carga de peso, la tibia se mueve sobre el astrágalo para producir la pronación y supinación.

Pronación

apuntar los dedos de los pies hacia afuera. Ocurre con rotación externa del pie sobre la pierna y en el movimiento lateral del calcáneo en la posición sin carga de peso o con rotación interna de la pierna respecto al calcáneo y movimiento medial del astrágalo cuando hay carga de peso. El movimiento de dorsiflexión ocurre en el plano sagital cuando el calcáneo se mueve hacia arriba sobre el astrágalo cuando no carga peso, o si el astrágalo se mueve hacia abajo en el calcáneo cuando hay carga de peso. En la figura 6-34 se muestra una ilustración con las diferencias en movimientos subastragalinos entre posiciones en cadenas abierta y cerrada. La supinación es justo el opuesto a la pronación, con inversión, aducción y flexión plantar del calcáneo en la posición sin carga de peso, e inversión calcánea y abducción y dorsiflexión astragalina en la posición con carga de peso (101). El movimiento de inversión en el plano frontal ocurre en el borde medial cuando el borde medial del pie se mueve hacia la pierna medial si no se carga peso, o conforme la parte medial de la pierna se desplaza hacia el pie medial al cargar peso cuando el calcáneo se encuentra sobre la superficie lateral. En el plano transverso, la aducción o dirigir los dedos de los pies hacia adentro, ocurre cuando el pie rota internamente sobre la pierna si no hay carga de peso, y el calcáneo se mueve medial o la pierna rota externamente sobre el pie cuando hay carga

Supinación

de peso y el astrágalo se mueve lateral. Los movimientos de flexión plantar en el plano sagital ocurren cuando el calcáneo se mueve distalmente si no se carga peso, o si el astrágalo se mueve proximal si hay peso. La principal función de la articulación subastragalina es absorber la rotación de la extremidad inferior durante la fase de apoyo de la marcha. Con el pie fijo en la superficie y el fémur y la tibia rotando internamente al inicio de la fase de apoyo y externamente al final de dicha fase, la articulación subastragalina absorbe la rotación a través de las acciones opuestas de pronación y supinación (71). La pronación es una combinación de dorsiflexión, abducción y eversión, y la supinación es una combinación de flexión plantar, aducción e inversión. La articulación subastragalina absorbe la rotación actuando como una bisagra, permitiendo a la tibia rotar sobre el pie cuando hay carga de peso (159). La inversión y la eversión también se utilizan como movimientos correctivos en ajustes posturales para mantener el pie estable bajo el centro de gravedad (159). Una segunda función de la articulación subastragalina es absorber el impacto. Esto puede lograrse mediante la pronación. Los movimientos subastragalinos también permiten a la tibia que rote internamente con mayor velocidad que el fémur, facilitando la abertura a nivel de la articulación de la rodilla.

214

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

ARTICULACIÓN TARSAL MEDIA De las articulaciones restantes del pie, la tarsal media o tarsal transversa, tiene la mayor importancia funcional (Fig. 6-30). En realidad consiste en dos articulaciones, la calcaneocuboidea en la parte lateral y la taloescafoidea en la parte medial del pie. En combinación forman una articulación en forma de S con dos ejes, oblicuo y longitudinal (151). Cinco ligamentos apoyan esta región del pie (véase Fig. 6-32). El movimiento en estas dos articulaciones contribuye a la inversión y eversión, abducción y aducción, y dorsiflexión y flexión plantares en las articulaciones subastragalina y del tobillo. El movimiento en la articulación tarsal media depende de la posición de la articulación subastragalina. Cuando dicha articulación se encuentra en pronación, los dos ejes de la articu­ lación tarsal media son paralelos, lo cual abre la articulación y crea hipermovilidad del pie (118). Esto permite al pie ser muy móvil al absorber el choque de contacto con el suelo y también para adaptarse a superficies irregulares. Cuando los ejes son paralelos, el antepié también puede flexionarse libremente y extenderse con respecto al retropié. El movimiento en la articulación tarsal media no tiene restricciones desde el choque de talón hasta que el pie se encuentra plano y cuando el pie se inclina sobre la superficie. Durante la supinación de la articulación subastragalina, los dos ejes corren a través de la convergencia medio tarsal. Esto fija la articulación, creando en el pie la rigidez necesaria para una eficiente aplicación de fuerza durante las siguientes etapas de la marcha (la etapa de apoyo) (118). La articulación tarsal media se vuelve rígida y más estable desde la posición de pie colocado plano sobre el suelo hasta el despegue de los dedos cuando el pie supina. Por lo general es estabilizada, creando una palanca rígida, a 70% de la etapa de apoyo (101). En este momento también hay mayor carga sobre la articulación tarsal media, volviendo más estable la zona entre el astrágalo y el hueso escafoides. La figura 6-34 muestra estas acciones.

OTRAS ARTICULACIONES DEL PIE Las otras articulaciones en el mediopié, las articulaciones interastragalinas, que se encuentran entre los huesos cuneiforme y escafoides, y cuboides e intercuneiforme, son articulaciones deslizantes (Fig. 6-30). En la articulación entre los cuneiformes y el escafoides y el cuboides, se permiten pequeños deslizamientos y rotación (74). En las articulaciones intercuneiformes ocurre un poco de movimiento vertical, lo cual altera la forma del arco transverso del pie (37). Estas articulaciones reciben apoyo de los ligamentos interóseos. El antepié consiste en los metatarsos y las falanges así como en las articulaciones entre ellos. La función del antepié es mantener el arco transverso metatarsiano, el arco longitudinal medial y la flexibilidad en el primer metatarsiano. El plano del antepié en la cabeza del metatarsiano está formado por el segundo, tercer y cuarto metatarsianos. Este plano es perpendicular al eje vertical del talón en la alineación de un antepié normal. Ésta es la posición neutra del antepié (Fig. 6-35). Si el plano se inclina de manera que el lado medial se eleva, se le llama supinación o varo del antepié (71). Si el lado medial cae por debajo del plano neutro, se le llama pronación o valgo del

antepié. El valgo del antepié no es tan frecuente como el varo del antepié (Fig. 6-36). Además, si el primer metatarsiano se encuentra por debajo del plano de cabezas de los metatarsianos adyacentes, se considera un primer arco en plantiflexión y con frecuencia se asocia a pies con arco alto (71). La base de los metatarsianos tiene forma de cuña, formando un arco mediolateral o transverso a lo largo del pie. Las articu­ laciones astrágalo-metatarsianas son deslizantes o planares, permitiendo movimiento limitado entre los cuneiformes y el primer, segundo y tercer metatarsianos y el cuboides y el cuarto y quinto metatarsianos (74). Los movimientos de la articu­ lación tarsometatarsiana cambian la forma del arco. Cuando el primer metatarsiano se flexiona y abduce conforme el quinto metatarsiano se flexiona y aduce, el arco se profundiza, o in­crementa en curvatura. De la misma manera, si el primer metatarsiano se extiende y aduce el quinto metatarsiano se extiende y abduce, y el arco se aplana. La flexión y extensión en las articulaciones tarsometatarsianas también contribuye a la inversión y eversión del pie. Se permite mayor movimiento entre el primer metatarsiano y el primer cuneiforme que entre el segundo metatarsiano y los cuneiformes (101). La movilidad es un factor importante en el primer metatarsiano ya que está involucrado significativamente en la carga de peso y propulsión. La movilidad limitada en el segundo metatarsiano también es significativa puesto que es el pico del arco plantar y una continuación del eje largo del pie. Las articulaciones tarsometatarsianas son apoyadas por los ligamentos dorsales medial y lateral. Las articulaciones metatarsofalángicas son biaxiales, permitiendo tanto la flexión y extensión y abducción y aducción (Fig. 6-30). Estas articulaciones reciben carga durante la fase de propulsión de la marcha tras el despegue del talón y el inicio de la flexión plantar y flexión falángica (60). Dos huesos sesamoideos se encuentran bajo el primer metatarsiano y reducen la carga sobre uno de los músculos del primer dedo en la fase propulsiva. Los movimientos en las articulaciones metatarsofalángicas son similares a aquellos observados en las mismas articulaciones de la mano excepto que ocurre mayor extensión en el pie como resultado de los requerimientos de la fase propulsiva de la marcha. Las articulaciones interfalángicas son similares a las encontradas en la mano (Fig. 6-30). Estas articulaciones uniaxiales en bisagra permiten la flexión y extensión de los dedos de los pies, los cuales son mucho más pequeños que los dedos de las manos. También son menos desarrolladas, probablemente por el uso continuo de zapatos (74). Los dedos de los pies son menos funcionales que los dedos de las manos ya que carecen de una estructura opuesta como el pulgar.

ARCOS DEL PIE El tarso y metatarsos del pie forman tres arcos, dos transcurren longitudinalmente y uno corre transversal atravesando al pie. Esto crea un sistema elástico de absorción de impacto. Al estar de pie, la mitad del peso es cargada por el talón y la otra mitad por los metatarsianos. Un tercio del peso cargado por los metatarsianos se encuentra sobre el primer metatarsiano, y el resto de la carga sobre las otras cabezas de los metatarsianos (60). Los arcos forman una superficie cóncava que conforma





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

215

Pie derecho

Antepié invertido

Articulación subastragalina neutra

Articulación subastragalina neutra

Articulación subastragalina neutra

Calcáneo vertical

Calcáneo vertical

Calcáneo invertido

Sin carga de peso

Sin carga de peso Sin carga de peso Pie derecho

Articulación subastragalina pronada Calcáneo evertido

Antepié en la superficie A

Con carga de peso

Antepié estable B

Con carga de peso

Articulación subastragalina supinada

Articulación subastragalina pronada

Calcáneo invertido

Calcáneo vertical C

Con carga de peso

FIGURA 6-35  La cabeza del metatarso debe estar perpendicular al tobillo en una alineación normal del pie. Existen muchas variantes en esta alineación, incluyendo antepié en valgo (B), en el cual el lado medial del antepié cae por debajo del plano neutral; antepié varo (A) en el cual el lado medial se encuentra elevado; y retropié en varo (C) en el cual el calcáneo está invertido. En carga de peso, estas alineaciones ocurren con diferentes movimientos.

un cuarto de una esfera (74). Los arcos se muestran en la figura 6-36. El arco lateral longitudinal está formado por el calcáneo, cuboides y cuarto y quinto metatarsianos. Es relativamente plano y limitado en movilidad (60). Puesto que es más bajo que el arco medial, puede hacer contacto con el piso y cargar algo de peso al caminar, por tanto desempeña un papel de apoyo en el pie. El arco medial longitudinal más dinámico corre a lo largo del calcáneo hasta el astrágalo, escafoides, cuneiforme y los primeros tres metatarsianos. Es mucho más flexible y móvil que el arco lateral y desempeña un papel significativo en la absorción del impacto al contacto con el suelo. En el choque de talón, parte de la fuerza inicial es atenuada por compresión de un coji­nete graso colocado en la superficie inferior del calcáneo. Esto es seguido por una rápida elongación del arco medial que continúa a una elongación máxima al contacto del dedo del pie con el piso. El arco medial se acorta a la mitad del apoyo y luego se estira ligeramente y de nuevo se acorta con rapidez al despe-

gar los dedos de los pies (60). La flexión en las articu­laciones tarsal transversa y tarsometatarsianas in­crementa la altura del arco longitudinal conforme la articulación metatarsofalángica se extiende al despegar el pie (146). El movimiento del arco medial es importante dado que absorbe el impacto transmitiendo la carga vertical mediante deflexión del arco. Incluso si el arco medial es muy ajustable, por lo general no hace contacto con el piso a menos que la persona tenga pie plano funcional. El arco medial es apoyado principalmen­ te por el hueso escafoides, los ligamentos calcáneo-escafoideo, plantar largo y la fascia plantar (37, 61). La fascia plantar, ilustrada en la figura 6-37, es una aponeurosis plantar fuerte y fibrosa que transcurre desde el calcáneo hasta la articulación metatarsofalángica. Da soporte a ambos arcos y protege los haces neurovasculares subyacentes. La fascia plantar puede irritarse como resultado de movimiento del tobillo a través de rangos extremos puesto que el arco es aplanado en dorsiflexión e incrementa en flexión plantar. Estas acciones brindan un amplio rango de estrés sobre las insercio-

216

A

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

B

C

FIGURA 6-36  Los tres arcos están formados por los tarsos y metatarsos; los arcos transversos (A), que cargan una gran parte del peso corporal durante posiciones de apoyo; el arco longitudinal medial (B) que contribuye dinámicamente a la absorción de impacto, y el arco longitudinal lateral (C), que participa con un papel de soporte durante la carga de peso.

nes de la fascia (37). Además si la fascia es corta, es probable que el arco sea más alto. Los procesos digitales de la fascia plantar se extienden más allá de las articulaciones metatarsofalángicas (Fig. 6-37). En un proceso llamado efecto torno o molinete, la hiperextensión de estas articulaciones tensa la fascia plantar y ayuda a endurecer el arco longitudinal medial. Los huesos sesamoideos insertados dentro de la fascia incrementan la ventaja mecánica y la tensión. Este mecanismo es una forma ingeniosa de permitir al pie ser un adaptador móvil cuando está en contacto con el suelo y una plataforma firme que transmitirá fuerzas con eficiencia durante la fase de despegue. El arco transverso está formado por la posición de cuña de los tarsos y la base de los metatarsianos. Los huesos actúan como rayos que apoyan este arco, lo cual se aplana al cargar peso y puede soportar tres a cuatro veces el PC (151). El aplanamiento de este arco causa que el antepié se extienda considerablemente dentro del zapato, indicando la importancia de suficiente espacio dentro de ellos para permitir esta expansión.

Proyecciones digitales de la aponeurosis plantar

Voleibol y el mecanismo de molinete ¿Usted preferiría jugar voleibol en una cancha de arena o en una cancha de superficie sólida? Podría depender de qué valore más usted al jugar este deporte. Cuando usted aterriza tras hacer un bloqueo alto probablemente prefiera aterrizar sobre una superficie como arena. Por el otro lado, si usted salta para golpear la pelota obtendría más altura a partir de una superficie sólida. Existe un intercambio entre proyectar su esqueleto (una superficie suave podría ser mejor) y el desempeño (una superficie rígida pudiera ser mejor). Discuta cómo el mecanismo de molinete en el pie le permite obtener lo mejor de ambas superficies. ¿Cómo es saltar de una superficie dura y aterrizar sobre una superficie blanda? ¿En qué es similar el mecanismo de molinete a los ejes duales de la articulación tarsal media?

Aponeurosis plantar

FIGURA 6-37  La fascia plantar es una aponeurosis fuerte y fibrosa que transcurre desde el calcáneo a la base de las falanges. Da apoyo a los arcos y protege las estructuras del pie.



Los individuos pueden clasificarse de acuerdo con la altura del arco medial en tipos de pies que son normal, de arco alto o pie cavo, o de arco o pie plano. Pueden a su vez subclasificarse en rígido o flexible. El medio pie de un pie cavo rígido no hace contacto con el suelo y por lo general tiene poca o nula inversión o eversión al estar de pie. Es un tipo de pie que tiene mala absorción al contacto. El pie plano, por otro lado, por lo general es hipermóvil, con la mayoría de la superficie plantar haciendo contacto en la fase de apoyo. Esto debilita la parte medial. Es un tipo de pie por lo general asociado a pronación excesiva a todo lo largo de la fase de apoyo en la marcha.

CARACTERÍSTICAS DE MOVIMIENTO El rango de movimiento en la articulación del tobillo varía con la aplicación de cargas a la articulación. El rango de movimiento en dorsiflexión está limitado por el contacto óseo entre el cuello del astrágalo y la tibia, la cápsula y los ligamentos, y los músculos flexores de la planta. El rango promedio de dorsiflexión es 20°, aunque aproximadamente 10° de dorsiflexión son necesarios para una marcha eficiente (24). Puede lograrse mayor dorsiflexión adicional hasta 40° cuando se toma la posición en cuclillas utilizando el PC. Los adultos mayores sanos típicamente tienen un rango de movimiento con menor dorsiflexión pasiva pero más dorsiflexión a la marcha que personas más jóvenes. Cualquier condición artrítica en el tobillo también limita el rango de movimiento en dorsiflexión pasivo e incrementa el rango de movimiento activo de dorsiflexión. El incremento en dorsiflexión en la articulación artrítica se debe de manera principal a una menor flexibilidad en el gastrocnemio o debilidad en el sóleo. Al mantener la rodilla en flexión durante la fase de apoyo de la marcha, se observa colapso a mayor dorsiflexión (88). Al incrementar la dorsiflexión y extensión de la rodilla, se mantiene mayor peso en el talón. La flexión plantar es un movimiento del pie alejándose de la pierna (por ejemplo al ponerse de puntas) o moviendo la pierna lejos del pie (como al inclinarse hacia atrás y alejándose de la parte frontal del pie) (Fig. 6-32). La flexión plantar es limitada por el astrágalo y la tibia, los ligamentos y la cápsula, y los músculos dorsiflexores. El rango de movimiento promedio de flexión plantar es 50°, y se utilizan 20 a 25° de flexión plantar en la marcha (24, 29, 108). En una marcha artrítica o patológica, el arco de movimiento de la flexión plantar es menor tanto en pasivo como activo. La disminución en la flexión plantar es sustancial debido a la debilidad de los músculos de la pantorrilla. Los adultos mayores sanos no muestran pérdida sustancial en el rango de movimiento activo o pasivo de la flexión plantar (88). En el retropié, la eversión e inversión subastragalina pueden medirse por el ángulo formado entre la pierna y el calcáneo. En el movimiento con carga de peso en cadena cerrada, el astrágalo se mueve sobre el calcáneo, y en la cadena abierta, el calcáneo se mueve sobre el astrágalo. La inversión y eversión del calcáneo son iguales sin importar la carga de peso o movimiento de cadena abierta. Esto vuelve muy útiles las mediciones de inversión y eversión calcánea para cuantificar el movimiento subastragalino (Fig. 6-4). La inversión substragalina es posible a través de un rango de movimiento de 20 a



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

217

32° en sujetos jóvenes sanos y 18° en adultos mayores sanos (88, 104). La inversión se ve muy reducida en sujetos con osteoartritis en la articulación del tobillo. La eversión, medida pasivamente, mide 5 y 4° en sujetos sanos jóvenes y adultos mayores, respectivamente (88). En 84% de los pacientes con artritis, la eversión calcánea excesiva crea lo que se conoce como deformidad en valgo de retropié.

MOVIMIENTOS COMBINADOS DE LA RODILLA Y TOBILLO/SUBASTRÁGALO Los movimientos de la rodilla y pie deben ser coordinados para maximizar la absorción de fuerzas y minimizar el estrés en la extremidad inferior a nivel de sus articulaciones. Por ejemplo, durante la fase de apoyo de la marcha, la pronación y supinación del pie deben corresponder con la rotación en rodilla y cadera. En el choque de talón, el pie típicamente hace contacto con el suelo en una posición levemente supinada, y el pie es bajado al suelo en flexión plantar (38). La articulación subastragalina empieza a pronarse de inmediato, acompañan­do la rotación interna y flexión de las articulaciones de la rodilla y cadera (61). El astrágalo rota medial sobre el calcáneo, iniciando la pronación como resultado del choque de talón lateral y colocando estrés sobre el lado medial (139). La pronación sigue hasta que alcanza un máximo en 35 a 50% de la fase de apoyo (9, 154), y esto corresponde con el alcance de máxima flexión y rotación interna de la rodilla. En la etapa de apoyo plano del pie, la articulación de la rodilla comienza a rotar y extenderse externamente, y cuando el antepié está aún fijo en el suelo, estos movimientos son transmitidos al astrágalo (61). La articulación subastragalina debe iniciar la supinación en respuesta a la rotación externa y extensión que ocurren a través de la etapa de despegue del talón. Se piensa que muchas lesiones de la extremidad inferior se asocian con asincronía entre estos movimientos en la rodilla y articulación subastragalina. Se ha pensado que la pronación excesiva es una principal causa de lesiones, pero no es necesariamente en el máximo grado de pronación sino el porcentaje de apoyo en el cual se encuentra presente la pronación y la sincronización con movimientos de la articulación de la rodilla. La pronación puede estar presente hasta por 55 a 85% de la etapa de apoyo, creando problemas cuando el miembro inferior se mueve a rotación externa y extensión conforme la articulación subastragalina sigue en pronación (103). Se ha demostrado que la falta de sincronía entre las articulaciones subastragalina y de rodilla en movimiento es mayor a más grandes velocidades (154) e incrementa también conforme es mayor la longitud del paso (153).

ALINEAMIENTO Y FUNCIÓN DEL PIE La función del pie puede ser alterada de manera significativa con cualquier variación en el alineamiento de la extremidad inferior o como resultado de un movimiento anormal en la extremidad inferior. Por lo general, cualquier alineación en varo de la extremidad inferior incrementa la pronación de la articulación subastragalina en la etapa de apoyo (66). Se piensa que un ángulo Q de la rodilla mayor a 20°, varo tibial mayor a 5°, antepié en varo

218

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

(inversión calcánea) mayor a 2°, y antepié en varo (aducción del antepié) mayor a 3° son bastante significativos para incrementar la pronación subastragalina (88). El varo de retropié por lo general es una combinación de varo subastragalino y varo tibial en la cual el calcáneo se invierte y el tercio inferior de la tibia se desvía en dirección a la inversión. El antepié en varo, la causa más frecuente de pronación excesiva, es la inversión del antepié sobre el retropié con la articulación subastragalina en posición neutral (24). Es causado por la incapacidad del astrágalo para desrotar, dejando al pie pronado en la elevación del talón e impidiendo cualquier supinación. Esto traslada el PC al lado medial del pie, creando una articulación medio astragalina hipermóvil y un primer metatarso inestable. Tanto el retropié como el antepié en varo duplican la cantidad de pronación en la fase media de apoyo comparado con función normal del pie y sigue en la pronación en la fase tardía de apoyo (66). En algunos casos, la pronación continúa hasta el final del periodo de apoyo. Éste es un mecanismo que produce lesiones mayores ya que la pronación constante es contraria a la rotación externa que ocurre en la pierna. Es la principal causa de molestia y disfunción en el pie y pierna. La rotación transversa que se produce por el pie hipermóvil, aun en pronación en la etapa tardía de apoyo, es absorbida en la articulación de la rodilla y puede causar dolor lateral en la cadera mediante inclinación anterior de la pelvis o colocación de estrés sobre los músculos inversores (38). Un primer rayo en flexión plantar también puede producir pronación excesiva (66): el primer arco por lo general se encuentra en flexión plantar por tracción del músculo peroneo largo y comúnmente se observa en alineaciones en varo tanto de retropié como de antepié. Esta alineación causa que el lado medial del pie reciba carga de manera prematura, con cargas mayores a lo normal que limitan la inversión del antepié y condicionan supinación en la fase media de apoyo. Sin embargo se genera pronación súbita al despegue del talón, desarrollando grandes fuerzas de cizallamiento a través del antepié, en especial en el primer y quinto metatarsianos (66). La hipermovilidad del primer arco es generada porque el músculo peroné largo no puede estabilizar al primer metatarsiano. Durante la pronación, el lado medial es hipermóvil, colocando una alta carga y fuerza de cizallamiento sobre el segundo metatarsiano. Ésta es una causa común de fracturas por estrés del segundo metatarsiano y subluxación de la primera articulación metatarsofalángica (1, 24). Aunque no es frecuente, una persona pudiera tener el antepié en valgo. Esto puede ser causado por una deformidad ósea en la cual las superficies plantares de los metatarsos se evierten con relación al calcáneo con la articulación subastragalina en posición neutra (24). El antepié en valgo causa que el antepié reciba carga de modo prematuro en la marcha, causando supinación en la articulación subastragalina. Esta alineación es típica del pie con arco alto. El tipo de pie, como se mencionó antes, también puede tener efecto sobre el grado de pronación o supinación. En el pie normal con eje subastragalino de 42 a 45°, la rotación interna de la pierna es igual a la rotación interna del pie (69). En un pie con arco alto, el eje de la articulación subastragalina

es más vertical y es mayor a 45°, de forma que para cualquier rotación interna de la pierna, hay menor rotación interna del pie, creando menos pronación para cualquier rotación dada de la pierna. En el pie plano, el eje de la articulación subastragalina es menor a 45°, es decir, más cerca de la horizontal. Esto tiene el efecto opuesto sobre un eje que es mayor a 45°. Por tanto, para cualquier rotación interna dada de la pierna, hay mayor rotación interna del pie, creando mayor pronación (69). Una consideración final en alineación es el pie equino, en el cual el tendón de Aquiles es corto, creando una limitación significativa a la dorsiflexión en la marcha. Esta deformidad en equino puede reproducirse cuando los músculos gastrocnemios y sóleo son tensos y poco flexibles. Ya que la tibia es incapaz de moverse hacia adelante sobre el astrágalo en la fase media de apoyo, el astrágalo se mueve anteriormente y se prona en exceso para compensar. Una elevación temprana del talón y dedos al caminar son síntomas de este padecimiento.

ACCIONES MUSCULARES Veintitrés músculos actúan sobre el tobillo y pie, de los cuales 12 se originan fuera del pie y 11 dentro del mismo. Todos los 12 músculos extrínsecos excepto el gastrocnemio, sóleo y plantar, actúan sobre las articulaciones subastragalina y tarsal media (49). Las inserciones, acciones e inervación de todos estos músculos se presentan en la figura 6-38. Los músculos del pie desempeñan un papel importante para absorber impactos de muy alta magnitud. También generan y absorben energía durante el movimiento. Los ligamentos y tendones de los músculos almacenan algo de energía para su uso posterior. Por ejemplo, el tendón de Aquiles puede almacenar 37 joules (J) de energía elástica, y los ligamentos del arco pueden guardar 17 J conforme el pie absorbe las fuerzas y PC (141). La flexión plantar se utiliza para propulsar al cuerpo hacia adelante y arriba, contribuyendo de manera significativa a las otras fuerzas propulsoras generadas en el despegue de talón y dedos de los pies. Los músculos flexores plantares también se usan excéntricamente para enlentecer un pie en dorsiflexión rápida o para ayudar en el control del movimiento hacia adelante del cuerpo, de modo especial en la rotación hacia delante de la tibia sobre el pie. La flexión plantar es una acción poderosa creada por múscu­ los que se insertan posteriores al eje transverso que transcurre a través de la articulación del tobillo. La mayoría de la fuer­za de flexión plantar es producida por gastrocnemio y sóleo, que juntos se les conoce como grupo muscular tríceps sural. Ya que el gastrocnemio también cruza la articulación de la rodilla y puede actuar como flexor de la misma, es más eficiente como flexor plantar con la rodilla extendida y el cuádriceps femoral activado. En una carrera donde se inicia corriendo, el gastrocnemio es activado en su máximo con la rodilla extendida y el pie colocado en dorsiflexión completa. El sóleo, llamado el caballo de batalla de la flexión plantar, es más plano que el gas­trocnemio (37). También es el principal flexor plantar en la postura de pie. Un sóleo tenso puede crear una pierna





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior Músculo bíceps femoral (cabeza larga)

219

Tracto o banda iliotibial

Músculo poplíteo

Gastrocnemio Sóleo

Tibial posterior

Peroneo largo

Flexor largo de los dedos

Flexor largo del primer dedo

Tendón de Aquiles

A Muscle

Músculo

Abductor digiti minimi

Abductor del dedo pequeño

Abductor hallucis

Abductor del primer dedo

Adductor hallucis

Aductor del primer dedo

Dorsal interossei Interóseos dorsales

Extensor digitorum brevis corto de Extensor los dedos

Extensor digitorum Extensor longus largo de los dedos

Extensor hallucis Extensor longus largo del primer dedo

Flexor digiti minimi brevis

Flexor corto del quinto dedo

B Insertion

Peroneo corto

C Nerve Supply

Inserción

Inervación

Lateral calcaneus TO base of proximal phalanx Calcáneo lateral A base of fifth toe

Lateral plantar nerve

de la falange proximal del Medial calcaneus TO quinto dedo

medial base of proximal Calcáneo base phalanx medial of first Atoe medial de la falange proxiSecond, third, fourth mal del primer dedo

metatarsal TO lateral side of proximal phalanx of Segundo, tercero y cuarto big toe metatarsianos A parte lateral de la falange proximal del Sides of metatarsals TO primer dedo

lateral side of proximal phalanx Lados de los metatarsos A parte lateral de falange Lateral calcaneus TO proximal

proximal phalanx of first, Calcáneo A falange second, lateral third toes

proximal del primero, segunLateal condyle do y tercer dedos of tibia;

fibula; interosseus

Lateral plantar nerve Nervio plantar lateral

Deep peroneal nerve

PM: Little toe MP; quinto

Medialplantar plantar Nervio nerve medial

PM: MP; dedos Toe 2 a 52–5

big toe Parte baja 2-3 del peroné posterior, membrana inter­ Lower 2–3 of posterior ósea

Nervio tibial

fibula, interosseous membrane

PM: Big toe

MP; dedos 2a4

PM: Second toe MP; segundo dedo

MP; dedos 1a4

Lateral plantar nerve

Flexor largo del primer dedo

Flexor hallucis longus

PM: Toes 1–4

PM: Big toe

Nervio plantar medial

of proximal phalanx of

ge proximal

Asst: Ankle DF

Cuboides A porción medial de la falange proximal del Cuboid TO medial side primer dedo

Flexor hallucis brevis

PM: Toes 2–4

PM: proximal phalanx MP; falan-

Deep peroneal nerve

primer dedo

Ast; FD tobillo

Ast; FD tobillo

PM

MP dedos 2a5

MP; primer dedo

MP

PM: Forefoot

MP; antepié

dedo

MP; dedos

PM: 2a5 Toe 2–5

MO; primer dedo

Medial plantar nerve

PM: Big toe

Tibial nerve

PM: Big toe

MP; primer dedo

Ast; FP

Ast

Asst: tobillo Ankle PF

Ast; FP tobillo

Asst: Ankle PF

Asst

MP; antepié

PM: Forefoot

Ast

Asst

FIGURA 6-38  Músculos que actúan sobre las articulaciones de pie y tobillo, incluyendo músculos superficiales posteriores (A) y anatomía de superficie (B) de la parte posterior e inferior de la pierna; músculos posteriores profundos del miembro pélvico (C), músculos (D) y anatomía de superficie del miembro inferior (E); músculos anteriores (F) y anatomía de superficie (G); anatomía de superficie del pie y tobillo (H), y músculos en la superficie dorsal (I, J, K) y ventral (L) del pie. (Continúa) (Nota del traductor: MP, movimiento principal; Ast, asistencia).

Eversión

MP; primer dedo

PM Toe 2–5

Tibial nerve

Inversión

PM: Little toe

MP; primer dedo

Asst: Ankle DF

Nervio tibial

Inversion Eversion

PM: Big toe

Deep peroneal nerve

Nervio plantar lateral

Aducción

MP; dedo pequeño

Nervio peroneo profundo

Tibia posterior A falange Posterior tibia TO distal distal de los dedos 2 a 5

phalanx of toes 2–5

Abducción

Nervio plantar lateral

Flexor largo de Flexor los dedos

digitorum longus Flexor corto del

flexión plantar

Lateral plantar nerve

Nervio peroneo profundo

Medial calcaneus TO Flexor Flexor corto de Calcáneo medial A falange middle of2toes losdigitorum dedos brevis media dephalanx los dedos a5 2–5

Dorsiflexión

Extensión/ Plantarflexion

Nervio plantar medial

Peroné anterior; of membrana distal phalanx big toe interósea A falange distal del primer dedo

Fifth metatarsal TO

Extension/ Abduction Adduction

Medial plantar nerve

Nervio peroneo profundo

proximal phalanx little Quinto metatarso A of falange toe proximal del quinto dedo

E

Flexion/

Flexión/ Dorsiflexion

Nervio plantar lateral

Cóndilo lateralTO dedorsal la tibia; membrane peroné; membrana expansion of toesinterósea 2–5 A expansión dorsal de los dedos 2 a 5 Anterior fibula; interos-

seous membrane TO

D

220

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Largo del primer dedo

Lumbricales

Peroneo largo Tibial anterior Peroneo corto Extensor largo de los dedos

Músculo gastrocnemio Músculo sóleo

F Muscle Gastrocnemius Gastrocnemio Lumbricales Lumbricales

Peroneus brevis

Peroneo corto

Peroneus

Peroneo largo longus

Peroneus

Cuadrado plantar

H

Lumbricales

G Insertion Inserción

Medial, lateral condyles of femur TO calcaneus Cóndilos y lateral del Tendonmedial of flexor fémur A calcáneo

Nerve Supply Tibial nerve; S1, S2 Nervio tibial; Medial, lateral S1, S2

digitorum longus TO planter nerve base of proximal phalanx Nervio plantar Tendón del flexor largo 2–5A base de deof lostoes dedos medial y lateral la falange proximal de los Lower fibula TO dedos 2 alateral 5

fifth metatarsal

Peroné inferolateral A quinto metatarsiano

Lateral condyle of tibia,

Cóndilo la tibia, upperlateral lateraldefibula TO peroné superolateral A first cuneiform; lateral primer cuneiforme; primer first metatarsal metatarsiano lateral

Lower anterior fibula;

Superficial peroneal nerveperoneo Nervio

Deep peroneal

Medial side 3–5 metaLado medial deof 3er. a 5to. tarsal TO medial side of metatarsiano A lado medial deproximal la falangephalanx proximalofde toes33–5 dedos a5

Plantaris Plantar

Linea aspera femur Línea áspera del on fémur A calcáneo TO calcaneus

Nervio Tibialtibial nerve

Cuadrado plantar Quadratus

Calcáneo Medial medial lateral inferolainferior teral A tendón del flexor de calcaneus TO flexor los dedos

Nervio plantar Lateral plantar lateral nerve

Sóleo

Soleus

digitorum tendon

Flexion/

Dorsiflexion

PM: proximal phalanx MP; falange2–5 proximal

MP; FP tobillo

dedos 2 a5

Asst:

MP

PM

PM:

MP; anForefoot tepié

MP

PM

MP

Nervio plantar Lateral plantar lateral nerve

MP; PM:dedos 3Toes a 5 3–5

Ast; FP Asst: tobillo Ankle PF MP; dedos PM: 2a5

Toes 2–5

Tibia posterosuperior, peroNervio tibial posterior tibia,A Tibial nerve né,Upper membrana interósea fibula, interosseous memescafoides inferior

Eversión

PM

PM

Tibial posterior

brane TO inferior navicular

Inversion Eversion Inversión

MP

Tibia lateral superior, memNervio peroneo MP; FD Upper lateral tibia, interoPM: Deep peroneal tobillo brana interósea A superficial profundo sseous membrane TO Ankle DF nerve plantar medial del primer medial plantar surface of cuneiforme

FIGURA 6-38  (Continuación)

Aducción

Asst: Ankle PF

Ast, FP PF Ankle tobillo

Tibial anterior

Tibialis posterior

Abducción

Ankle PF

Ast; FP tobillo

Tibia posterosuperior, peroNervio tibial Upper posterior tibia, Tibial nerve né, membrana interósea A fibula, interosseous memcalcáneo

first cuneiform

Plantarflexion

Extensión/ flexión PM: plantar

brane TO calcaneus

Tibialis anterior

Extension/ Abduction Adduction

Flexión/ Dorsiflexión

Superficial

Plantar Plantar interóseo

plantae

Flexor del quinto dedo K

Nervio peroneo peroneal superficial nerve

Peroné inferoanterior; memNervio peroneo interosseous nerve brana interósea Amembrane base del profundo TO base of fifth metatarsal quinto metatarsiano

Extensor corto de los dedos

L

Abductor del primer dedo

superficial

Tercer peroneo tertius

interossei

Flexor corto de los dedos

Extensor largo del primer dedo

Opositor del quinto dedo

I

Inervación

Extensor corto del primer dedo

Adductor de los dedos (cabeza transversa) J

Abductor del quinto dedo

Extensor largo del primer dedo

Músculo

Flexor corto del primer dedo

Flexor largo de los dedos

MP; FP PM: tobillo

Ankle PF MP

PM

Ast, FP Asst: tobillo

Ankle PF

MP

PM



funcionalmente corta, a menudo esto se observa en la pier­na izquierda de personas que manejan mucho tiempo. Como se explicó en la sección previa, un sóleo tenso o poco flexible limita la dorsiflexión y facilita la pronación compensatoria que crea el miembro inferior funcionalmente más corto. La acción de estos músculos flexores plantares es mediada por una articulación subastragalina rígida, lo cual permite una transferencia eficiente de la fuerza muscular. El gastrocnemio y posiblemente el sóleo también han demostrado producir supinación cuando el antepié se encuentra sobre el suelo durante la fase final de la etapa de balance de la marcha. La flexión plantar por lo general es acompañada tanto de supinación como abducción. Los otros músculos plantares flexores producen sólo 7% de la fuerza plantar flexora restante (37). De ellos, los peroneos largo y corto son los más importantes, con mínima contribución flexoplantar de los músculos plantar, flexor largo del primer dedo, flexor largo de los dedos y tibial posterior. El plantar es un músculo interesante, similar al palmar largo de la mano, ya que se encuentra ausente en algunos individuos, es muy pequeño en otros, y se encuentra bien desarrollado en otros más. En general, su contribución suele ser insignificante. La dorsiflexión del tobillo se usa de manera activa en la fase de balanceo de la marcha para ayudar al pie a sobrepa­sar el suelo y en la fase de equilibrio de la marcha para con­trolar el descenso del pie al suelo tras el choque de talón. La dorsiflexión también se encuentra presente en la parte media de la fase de equilibrio conforme el cuerpo desciende y la tibia viaja sobre el pie, pero esta acción es controlada excéntricamente por los músculos flexores plantares (45). Los músculos dorsiflexores son aquellos que se insertan anteriores al eje transverso que atraviesa el tobillo (49) (véase Fig. 6-38). El dorsiflexor más medial es el tibial anterior, cuyo tendón se encuentra más lejos de la articulación, lo cual le da una ventaja mecánica significativa y lo vuelve el dorsiflexor más poderoso (37). El tibial anterior tiene un tendón largo que termina a la mitad de la pierna. También es el músculo más grande y brinda apoyo adicional al arco longitudinal medial. El extensor largo de los dedos y el extensor largo del primer dedo auxilian al tibial anterior en dorsiflexión. Estos músculos jalan los dedos hacia arriba en extensión. El peroneo tercio también contribuye a la fuerza de dorsiflexión. La eversión es creada principalmente por el grupo muscular peroneo. Estos músculos se ubican laterales al eje largo de la tibia. Se conocen como pronadores en la posición sin carga de peso ya que evierten el calcáneo y abducen el antepié. El peroneo largo es un evertor que también es responsable de controlar la presión sobre el primer metatarsiano y algunos de los movimientos más finos del primer metatarso y primer dedo, o hallux. La falta de estabilización del primer metatarsiano por el peroneo largo causa hipermovilidad del lado medial del pie. El peroneo corto también contribuye mediante la producción de eversión y abducción del antepié, y el peroneo tercio contribuye mediante dorsiflexión y eversión. Tanto el peroneo tertius como el peroneo corto estabilizan la parte lateral del pie. La pronación en carga de peso es generada de manera principal por carga de peso sobre el lado lateral del pie en el choque del talón. Esto desvía al talón medialmente, produ-



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

221

FIGURA 6-39  Cuando el talón golpea el suelo sobre la parte lateral (L) se dirige una fuerza vertical hacia la parte externa del pie. La fuerza del cuerpo corporal actúa hacia abajo a través de la articulación del tobillo. Ya que estas dos fuerzas no se alinean, el astrágalo es desviado medialmente (M), produciendo un movimiento de pronación.

ciendo pronación. La figura 6-39 muestra cómo se realiza la pronación mediante la carga de peso. Los inversores del pie son los músculos que se encuentran mediales al eje largo de la tibia. Estos músculos generan inversión del calcáneo y aducción del antepié (37). La inversión es creada principalmente por el tibial anterior y el tibial posterior, con ayuda de los flexores de los pies, flexor largo de los dedos y flexor largo del primer dedo. El extensor largo del primer dedo trabaja con el flexor largo del primer dedo para aducir el antepié durante la inversión. Los músculos intrínsecos del pie funcionan como grupo y son muy activos en la fase de apoyo de la marcha. Básicamente siguen la supinación y son más activos en las últimas fases de equilibrio para estabilizar al pie en propulsión (69). En un pie que prona de modo excesivo, también son más activos y trabajan para estabilizar las articulaciones tarsal media y subastragalina. Hay 11 músculos intrínsecos, y 10 de ellos se encuentran sobre la superficie plantar acomodados en cuatro capas. La figura 6-39 muestra un listado completo de estos músculos.

FUERZA DE LOS MÚSCULOS DEL TOBILLO Y DEL PIE El movimiento más fuerte en el tobillo o pie es la flexión plantar. Esto se debe a la mayor masa muscular que contribuye al movimiento. También se relaciona con el hecho que los flexores plantares se utilizan más para vencer la gravedad y mantener la postura de pie, controlar el descenso al piso y ayudar a la propulsión. Incluso estando de pie, los flexores plantares pero específicamente el sóleo, se contraen para controlar la dorsiflexión en la postura de pie.

222

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

La fuerza de flexión plantar es mayor desde una posición de ligera dorsiflexión. Un ángulo de dorsiflexión de inicio en 105° incrementa la fuerza de flexión plantar 16% a partir de la posición neutra. La fuerza de flexión plantar medida desde 75 y 60° de flexión plantar es reducida en 27 y 42%, respectivamente comparado con la fuerza medida en la posición neutral (151). De manera adicional, la fuerza de flexión plantar puede aumentarse si la rodilla se mantiene en posición extendida, colocando al gastrocnemio en longitud muscular más ventajosa. La dorsiflexión es incapaz de generar una gran fuerza debido a la menor masa muscular y ya que es utilizada mínimamente en las actividades diarias. La fuerza de los músculos dorsiflexores es casi de 25% de los músculos flexores plantares (151). La fuerza de dorsiflexión puede aumentarse al colocar el pie en unos cuantos grados de flexión plantar antes de iniciar la dorsiflexión.

ACONDICIONAMIENTO DE LOS MÚSCULOS DEL TOBILLO Y DEL PIE En la figura 6-40 se presentan ejercicios tanto de estiramiento como de fortalecimiento para movimientos seleccionados del pie y tobillo. Los músculos flexores plantares son ejercitados en gran medida en las actividades de la vida diaria: se utilizan para caminar, pararse de sillas, subir las escaleras y manejar un auto. El fortalecimiento de los flexores plantares utilizando ejercicios de resistencia es también relativamente fácil. Cualquier ejerci­cio de levantarse sobre los talones ofrece una resistencia sig­ nifica­tiva ya que el PC es levantado por este grupo corporal. Con el peso centrado sobre el pie, la palanca de los flexores plantares es muy eficiente para manejar cargas grandes; por tanto, una actividad para levantar el talón con peso en los hombros por lo general puede hacerse con una cantidad de peso considerable. Este ejercicio es perfecto para los gastrocnemios ya que la fuerza de este músculo incrementa con la rodilla extendida y el cuádriceps femoral en contracción. Para fortalecer específicamente el sóleo, es mejor la posición sentado. Esta posición flexiona la rodilla y disminuye significativamente la contribución del gastrocnemio. Puede colocarse peso o resistencia sobre el muslo cuando se realiza flexión plantar. Es importante mantener la flexibilidad en los flexores plantares ya que cualquier rigidez en este grupo muscular puede crear una elevación temprana del talón y pronación excesiva durante la marcha. La falta de flexibilidad en los flexores plantares es frecuente en mujeres que usan tacones altos mucho tiempo (74). De hecho, tanto hombres como mujeres son susceptibles de sufrir esguinces en los flexores plantares cuando pasan de la posición de talón alto a bajo ya sea en actividades o en la vida diaria. Es mejor mantener la flexibilidad en este grupo muscular mediante estiramiento con la rodilla extendida y el tobillo en dorsiflexión máxima. La flexibilidad en el gastrocnemio y sóleo pueden aislarse relativamente. La flexibilidad del gastrocnemio puede pronarse mejor con la rodilla extendida, y la flexibilidad del sóleo se prueba mejor con las rodillas flexionadas a 35°. La fuerza de los dorsiflexores es limitada, pero debe mantenerse para que ocurra fatiga durante una caminata o carrera

larga. La fatiga en el grupo muscular causa caída del pie durante el balanceo y golpe del pie sobre la superficie tras el choque de talón. Para fortalecer un grupo muscular, funciona mejor la posición sentada de forma que pueda aplicarse resistencia abajo del pie con bolsas de arena, pesas o ligas elásticas (Fig. 6-41). Hay disponibles máquinas para ejercitar el tobillo que permiten un rango completo de dorsiflexión y entrenamiento de alta resistencia. La flexibilidad en dorsiflexión también puede lograrse mejor en posición sentada mediante actividades que requieren máxima flexión plantar. La fuerza y flexibilidad de los inversores y eversores del tobillo son importantes para los atletas que participan en actividades en las cuales son frecuentes las lesiones en tobillos. Esto incluye basquetbol, voleibol, futbol americano, futbol soccer, tenis y muchas otras actividades. El fortalecimiento y estiramiento de los músculos de inversión y eversión puede lograrse con el pie plano sobre el suelo en una toalla o unido a una liga elástica. Puede ponerse peso sobre la toalla, que luego se jala hacia el pie ya sea en inversión o eversión, dependiendo en qué lado del peso se coloca el pie. La circumconducción y el trazado de una figura en ocho son buenos ejercicios de flexibilidad. Los músculos intrínsecos del pie por lo general están atrofiados y debilitados porque regularmente usamos zapatos. Dado que los músculos intrínsecos dan apoyo al arco del pie y lo estabilizan durante la fase de propulsión de la marcha, es útil dar algo de acondicionamiento a estos músculos. La mejor forma de ejercitar el grupo de músculos intrínsecos como un todo es quitarse los zapatos y andar descalzo. El potencial de movimiento del pie se ilustra mejor en perso­nas con discapacidad en la extremidad superior y deben usar sus pies para realizar sus funciones de la vida diaria. Estos sujetos pueden ser muy versátiles y hábiles para usar los pies y con eso lograr una gran variedad de funciones. Durante la caminata o carrera, el impacto es el mismo ya sea con zapatos o sin ellos; la diferencia es la manera que estas fuerzas son absorbidas. Con un zapato, el pie está más rígido durante la fase de absorción de impacto en el apoyo y depende del pie para apoyo y protección. Durante la absorción de choque en la marcha sin zapatos, el pie tiene mayor movilidad, con más deflexión del arco al aplicar carga (137). Esto no significa por fuerza que los zapatos no deban usarse; la tasa de lesiones al correr descalzo inicialmente sería alta debido al cambio significativo impuesto por la remoción de los zapatos. También es peligroso hacer actividades sin zapatos y existe la posibilidad de lesiones por objetos cortantes. Estar descalzos en verano, sin embargo, es una manera de mejorar la condición de los músculos intrínsecos. Para apoyar los beneficios de la actividad sin zapatos se cuenta con la baja tasa de lesiones en las poblaciones que en su mayoría vive descalza. La incidencia de lesiones en corredores sin zapatos es mucho menor que entre la población con zapatos (137). Por último, la musculatura intrínseca en una persona con un pie plano móvil está mucho más desarrollada que en una persona con arco alto y pie rígido debido a la diferencia en las características del movimiento en cuanto a carga del pie.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Grupo muscular Flexores plantares del tobillo

Ejemplo de ejercicio de estiramiento

Ejemplo de ejercicio de fortalecimiento Elevación de pantorrilla de pie

Elevación de pantorrilla sentado

Flexores dorsales del tobillo

Dorsiflexión con banda elástica

Eversión/inversión del tobillo

Eversión con banda elástica

Inversión del tobillo con banda elástica

FIGURA 6-40  Ejemplos de ejercicios de estiramiento y fortalecimiento para los grupos musculares seleccionados.

Otros ejercicios Elevación de pantorrilla con mancuernas Elevación de pantorrilla con barra

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224

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

POTENCIAL DE LESIÓN EN EL TOBILLO Y EL PIE Las lesiones en el tobillo y el pie representan una gran proporción de las lesiones en la extremidad inferior. En algu­‑ nos deportes o actividades, como en el baloncesto, la articu­ lación del tobillo es la parte de la extremidad inferior que con más frecuencia se lesiona. Mientras que las lesiones en el retropié por lo regular ocurren como resultado de compresión vertical, las lesiones en la parte media del pie ocurren con mo­‑ vimiento lateral excesivo (37). Las lesiones del antepié se presentan de forma similar a otras lesiones de los huesos largos en otros sitios del cuerpo. En esta área del pie, las fuerzas tanto compresivas como ténsiles generan la lesión. La mayoría de las lesiones en el tobillo y el pie ocurren como resultado de sobreentrenamiento o un episodio de entrenamiento excesivo. La articulación del tobillo se lesiona con frecuencia en actividades como correr, durante las cuales el pie sufre cargas súbitas y de forma repetida (137). Las lesiones del pie y el tobillo también se asocian con factores anató­micos; se observa una mayor incidencia de lesión en los individuos que sobrepronan, y en aquellos con un alineamiento cavo de la extremidad inferior. La inestabilidad funcional del tobillo también puede estar relacionada a varios factores, incluyendo debilidad del tendón peroneo, inestabilidad rotacional del astrágalo, inestabilidad subastragalina, inestabilidad tibioperonea, o mal alineamiento del retropié (63). Una de las lesiones más comunes del pie es el esguince del tobillo. Los esguinces son más frecuentes en el complejo lateral del tobillo durante la inversión. El mecanismo de lesión es un movimiento de la tibia en forma lateral, posterior, anterior, o rotatorio mientras el pie está firmemente fijo sobre la superficie. El caer en un agujero en el suelo, tropezarse y pisar fuera de una banqueta, y perder el equilibrio al caminar en tacones altos son otros casos en los que el tobillo puede sufrir un esguince. Los factores asociados con el esguince del tobillo difieren entre hombres y mujeres. Las mujeres con aumento del varo tibial y eversión del calcáneo, y los hombres con aumento de la inclinación del astrágalo son más susceptibles a la lesión del ligamento del tobillo (17). La mayoría de los esguinces del tobillo en atletas ocurre durante la maniobra de corte, donde el corte se hace con el pie opuesto a la dirección de la carrera (49), o cuando se aterriza sobre el pie de otro jugador. Por ejemplo, el pie izquierdo se esguinza a medida que se impulsa estando en flexión plantar e inversión hacia la derecha. La acción de flexión plantar e inversión es la causa del esguince de la estructura ligamentosa lateral, donde el ligamento astragaloperoneo es el que tiene mayor probabilidad de sufrir el esguince (68). Si el movimiento se realiza con mayor inversión del pie, el ligamento calcaneoperoneo es el siguiente ligamento que puede dañarse (68). La lesión es creada con una inclinación del astrágalo a medida que el astrágalo se mueve hacia adelante fuera de la junta del tobillo. Cualquier inclinación del astrágalo mayor a 5° es probable que cause daño a los ligamentos de la parte lateral del tobillo (41). Con la lesión del complejo lateral del tobillo, puede ocurrir una subluxación an­terior del astrágalo e inclinación del mismo, creando gran inestabilidad en el complejo del tobillo y el pie. Los ligamentos mediales del tobillo no se esguinzan con frecuencia debido al soporte del ligamento deltoideo, y el pilar creado por el maléolo lateral más largo. El poderoso

ligamento deltoideo se puede esguinzar si el pie es plantado y pronado, y sufre un golpe en el lado lateral de la pierna. Aunque no están en el tobillo, los ligamentos que mantienen unida la articulación tibioperonea pueden esguinzarse con una rotación externa y dorsiflexión forzadas, o una inversión o eversión forzadas. El astrágalo separa la tibia y el peroné, distendiendo los ligamentos. Muchas otras lesiones de los tejidos blandos del pie y el tobillo están típicamente asociadas con sobreuso o algún otro tipo de mal alineamiento funcional. El síndrome tibial medial o posterior genera dolor sobre el maléolo medial (71). Esta condición usualmente involucra el sitio de inserción del tibial posterior, y puede ser una tendinitis del tendón del tibial posterior. También puede ser periostitis, en la que la inserción del tibial posterior jala la membrana interósea y el periostio del hueso, causando inflamación. Este músculo por lo regular se irrita por pronación excesiva, lo que coloca una gran cantidad de tensión y estiramiento sobre el músculo. El síndrome tibial lateral causa dolor sobre la cara lateral de la pierna, y es un trastorno por sobreuso similar al del músculo tibial anterior. El tendón de Aquiles es otra área del pie que con frecuencia sufre esguinces, y que puede lesionarse como resultado de sobreentrenamiento. Un tendón de Aquiles tenso también puede causar varios trastornos, incluyendo dolor en la pantorrilla, talón, la región lateral o medial del tobillo, y en la superficie plantar. Las contracciones vigorosas múltiples del gastrocnemio que sobreestiran el grupo muscular, como al correr por una colina o cambiar de un zapato de tacón alto a uno de tacón más bajo, pueden distender este tendón (12). El tendón de Aquiles también puede irritarse si hay pérdida de la absorción en el cojinete del talón del calcáneo. Esto crea un impacto de mayor amplitud al momento del choque del talón durante la locomoción que es compensado por un incremento en la actividad del sóleo. El aumento de la actividad muscular produce un incremento correspondiente en la carga sobre el tendón de Aquiles. La tendinitis de Aquiles puede ser muy dolorosa y difícil de sanar ya que la inmovilización del área es difícil. El tendón de Aquiles también puede romperse como resultado de una contracción muscular vigorosa. Por ejemplo, un empuje vigoroso hacia adelante después de un movimiento hacia atrás puede romper el tendón. Otro mecanismo de ruptura es al pisar un agujero o pisar mal y caer fuera de una banqueta. Una condición que imita el dolor asociado con la tendinitis de Aquiles es la bursitis retrocalcánea. Ésta es una inflamación de la bursa que yace superior a la inserción del tendón de Aquiles. Generalmente es causada por calzado mal ajustado (12). La fascitis plantar, una inflamación de la fascia plantar en la parte inferior del pie, es otra lesión común de los tejidos blandos del pie (137). La irritación por lo regular se desarrolla en la inserción medial de la fascia plantar al calcáneo, y puede ser causada por ajustes en el entrenamiento que incrementa el kilometraje recorrido. También puede ser causada por pisar un agujero o caer de una banqueta. La fascitis plantar es más prevalente en los pies con arco alto y en individuos con un tendón de Aquiles tenso o discrepancia en la longitud de las piernas (78). El colocar más tensión sobre la fascia plantar en pronación predispone al área a este tipo de lesión. La fascia plantar puede



romperse con una flexión plantar forzada, como se observa al bajar escaleras o durante una aceleración rápida. En el sitio de irritación de la fascia plantar en el calcáneo, los adolescentes pueden desarrollar apofisitis calcánea, una irritación de la epífisis del calcáneo (78). Los adultos pueden desarrollar una irritación similar en el mismo sitio, donde se pueden desarrollar espolones calcáneos en respuesta al tirón de la fascia plantar. Aunque la osteoartritis en la articulación del talón tiene una incidencia más baja que la observada en la cadera o la rodilla, puede ocurrir en pacientes más jóvenes (160). Ésta es diferente a la artritis degenerativa comúnmente observada en la articulación de la cadera y la rodilla. La lesión recurrente de los ligamentos del tobillo, o un único esguince intenso del tobillo son factores predisponentes para el desarrollo de osteoartritis del tobillo. El dolor en la parte anterior del pie puede estar relacionado a condiciones como fracturas por estrés en los metatarsianos, metatarsalgia, y neuroma de Morton. La tensión sobre los me­ tatarsianos, conocida como metatarsalgia, crea una sensación de quemazón en el antepié. El neuroma de Morton es una inflamación de un nervio, por lo regular entre el tercer y cuarto metatarsianos a nivel de la bola del pie. Los síntomas incluyen dolor punzante, quemante y adormecimiento. La irritación de los ligamentos o tejidos blandos del antepié usualmente se aso­cia con correr sobre una superficie dura. Las lesiones en los metatarsianos son más prevalentes en los pies que sobrepronan. La compresión de los nervios puede ocurrir en varios sitios en la pierna y el pie. El síndrome de compartimiento anterior es un caso en el que ocurre compresión nerviosa y vascular como resultado de hipertrofia hasta el punto que causa compresión de los nervios y los vasos sanguíneos en el compartimiento. La compresión puede causar parestesias o atrofia en el pie. La lesión de los componentes óseos del pie casi siempre se presenta con el sobreuso o la función patológica. Las fracturas de los metatarsianos típicamente se encuentran en la parte media del cuerpo del segundo o tercer metatarsiano. Esta frac­tura está asociada con músculos dorsiflexores tensos o varo del antepie. También pueden desarrollarse fracturas por estrés en los metatarsianos en la cara lateral del pie como resultado de un gastrocnemio tenso. El gastrocnemio tenso impide la dorsiflexión en la marcha, creando pronación compensadora, una articulación subastragalina desbloqueada, y más flexibilidad en el primer metatarsiano, y donde el metatarsiano lateral absorbe la fuerza. Una persona que carece de dorsiflexión suficiente en la marcha es casi cinco veces más propensa a desarrollar una fractura por estrés. Las fracturas a los metatarsianos se presentan con una caída sobre el pie, avulsión por un músculo como en el sitio de inserción del peroneo corto sobre el quinto metatarsiano, o como con­secuencia de compresión. Las fracturas también se han asociado con pérdida de la capacidad compresiva del cojinete del talón, requiriendo una mayor absorción de fuerza por el pie. Un ejemplo de una lesión por compresión es una fractura de la tibia o el astrágalo del lado medial que acompaña al esguince lateral del tobillo. Esta lesión de la parte interna del tobillo también puede aflojar fragmentos óseos, una condición conocida como osteocondritis disecante. La fractura osteocondral del astrágalo es una fractura por cizallamiento que ocurre con una acción de dorsiflexión-eversión del pie en la que el astrágalo se atrapa en la tibia al acuclillarse.



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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Contribución de la musculatura de la extremidad inferior a las habilidades o movimientos en el deporte La extremidad inferior está involucrada principalmente con el soporte de peso, el caminar, la postura, y la mayoría de las actividades motoras gruesas. Esta sección resume la contribución de la extremidad inferior a ciertos movimientos específicos. Se proporciona también una revisión más detallada de la actividad muscular al caminar y andar en bicicleta. Éstos son ejemplos de una descripción de la anatomía funcional de un movimiento derivado de investigación electromiográfica. Hay muy pocos movimientos o habilidades deportivas que no requieren el uso y contribución de los músculos de la extremidad inferior. Por ejemplo, al aterrizar después de un salto u otro evento que implique que el individuo esté en el aire, el peso del cuerpo es desacelerado sobre la extremidad infe­rior uti­lizando los músculos del tronco, cadera y pierna (53). En una maniobra de corte, el glúteo medio y el sartorio modifican la posición del pie en el aire a través de rotaciones interna y externa de la cadera, y en la fase de apoyo de la acción de corte, hay un aumento en la fuerza de los músculos gastrocnemio y cuádriceps para generar más fuerza para el cambio en la dirección (133).

SUBIR Y BAJAR ESCALERAS La acción de subir escaleras inicia con una elevación de una extremidad mediante una contracción vigorosa del iliopsoas, el cual jala la extremidad hacia arriba contra la gravedad hacia el siguiente escalón (98) (Fig. 6-41). El recto femoral se vuelve activo en esta fase mientras asiste en la flexión del muslo y enlentece de forma excéntrica la flexión de la rodilla. A continuación, el pie se coloca sobre el siguiente escalón. En este punto, hay actividad en los isquiotibiales, trabajando principalmente para desacelerar la extensión de la articulación de la rodilla (98). A medida que el pie hace contacto con el siguiente escalón, el soporte de paso involucra cierta actividad de los extensores del muslo. La siguiente fase es el jalón hacia arriba, en el que la extremidad colocada sobre el escalón superior se extiende para llevar el cuerpo hacia arriba hacia ese escalón. La mayor parte de la extensión es generada en la articulación de la rodilla por el cuádriceps. La parte inferior de la pierna se mueve en forma posterior mediante flexión plantar en el tobillo para incrementar la posición vertical, y el principal músculo del tobillo que produce este movimiento es el sóleo, con algo de contribución del gastrocnemio. Hay una contribución mínima de la cadera además de la contracción del glúteo medio para jalar el tronco hacia arriba sobre la extremidad (98). Por último, en la fase de propulsión hacia adelante, en la que la extremidad sobre el escalón inferior empuja hacia arriba al siguiente escalón, hay una mínima actividad en la cadera, y la articulación del tobillo genera la mayor parte de la fuerza. El mayor poder en el tobillo es generado en esta fase a medida que el individuo continúa hacia el siguiente escalón. En este punto, el tobillo empuja, con los flexores plantares

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Ascenso

Descenso

FIGURA 6-41  Al subir escaleras con la pierna izquierda primero, existe una importante contribución del cuádriceps, con ayuda de los flexores plantares y el iliopsoas. Al descender con la pierna derecha primero, los mismos músculos controlan el movimiento excéntricamente. Para subir escaleras como tal, hay menos contribución de los músculos de la cadera que al caminar o correr.

activos a medida que el cuerpo es empujado hacia arriba al siguiente escalón (98). El bajar escaleras requiere una actividad muscular mínima de la cadera. En la fase de jalón de la extremidad, los flexo­res de la cadera están activos, seguidos de actividad de los isquiotibiales en la fase de colocación del pie, cuando la ex­tremidad baja a la superficie del escalón (98). A medida que la extremidad hace contacto con el siguiente escalón en el soporte de peso, la cadera está mínimamente involucrada ya que la mayoría del peso es absorbido de manera excéntrica en las articulaciones de la rodilla y el tobillo. Los músculos que actúan sobre la articulación de la rodilla son principalmente responsables de generar las fuerzas en la fase de propulsión hacia adelante. Los músculos flexores plantares actúan de modo excéntrico para absorber el contacto del pie con la superficie (51, 100). También hay una cocontracción del sóleo y el tibial anterior en la porción inicial de la fase de absorción para estabilizar la articulación del tobillo. Conforme la persona baja el escalón, hay una pequeña actividad muscular excéntrica en el músculo sóleo mientras con­ tribuye al descenso controlado y el movimiento del cuerpo hacia adelante. En la fase final de apoyo, la fase de descenso controlado, el cuerpo desciende hacia el escalón principalmente mediante actividad muscular excéntrica en la articu­ lación de la rodilla. Hay una mínima cantidad de actividad de los extensores de la cadera al final de esta fase.

LOCOMOCIÓN En los estudios sobre la marcha se utilizan varios términos para describir la sincronización de los eventos clave. Esta

terminología es necesaria para comprender las acciones de la extremidad inferior al caminar y al correr. En los estudios de locomoción, generalmente se define un ciclo de caminar o correr como el periodo desde el contacto de un pie con el suelo hasta el siguiente contacto del mismo pie. Un ciclo de marcha usualmente se divide en dos fases, denominadas como de apoyo y de balanceo. En la fase de apoyo, el pie está en contacto con el suelo. La fase de apoyo también puede dividirse en subfases. La primera mitad de la fase de apoyo es la de frenado, que inicia con la fase del choque del talón y termina con la fase media del apoyo. La segunda mitad de la fase de apoyo es la de propulsión, la cual inicia en la fase media del mismo y continúa hasta la porción terminal del apoyo y hasta el punto donde el pie se prepara para dejar el suelo. La fase de balanceo o de no contacto es el periodo cuando el pie no está en contacto con el suelo, y puede subdividirse en una fase de balanceo inicial, la fase media de balanceo, y la fase terminal del balanceo. En esencia, esta fase representa la recuperación de la extremidad en preparación para el siguiente contacto con el suelo. Estos eventos se ilustran en la figura 6-42 para la carrera, y en la figura 6-43 para la caminata. Correr Hay una considerable actividad muscular en múltiples múscu­ los al correr, y los movimientos articulares típicamente ocurren a lo largo de un rango de movimiento mayor que al ca­mi­nar. La excepción es la hiperextensión, que es mayor al caminar de­bido al tiempo de apoyo más prolongado. Sin embargo, la actividad muscular al correr es similar a la observada al caminar. Al correr, hay de 800 a 2 000 contactos del pie con el suelo por cada milla avanzada, y el pie, la pierna, el muslo, la pelvis y la columna absorben de dos a tres veces el peso corporal (22). En la articulación de la cadera, el glúteo mayor controla la flexión del tronco del lado del apoyo y desacelera el balanceo de la pierna. El glúteo mayor en el lado del apoyo también controla excéntricamente la flexión de la cadera junto con los isquiotibiales (86, 94). El glúteo medio y el tensor de la fascia lata están activos en la porción inicial de frenado de la fase de apoyo para controlar la pelvis en el plano frontal para evitar que se incline hacia el lado opuesto (94). Durante la porción propulsiva de la fase de apoyo al correr, los isquiotibiales están

Choque del pie

Soporte medio

Desaceleración Despegue Balanceo de los dedos hacia adelante

FIGURA 6-42  Al correr existe un gran nivel de actividad en los isquiotibiales, glúteo menor, glúteo mayor, grupo del cuádriceps femoral y músculos intrínsecos del pie durante la fase de apoyo de la actividad. Durante la fase de balanceo, hay importante actividad del iliopsoas y el tensor de la fascia lata.





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

Respuesta a la carga

Apoyo terminal

Apoyo medio

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Balanceo terminal

Balanceo hacia adelante

Loading Response (10%–30%) Terminaldel Stance Forward (50%–80%) Balanceo haciaSwing adelante (50-80%) Respuesta a la carga Fase mediaMid-stance de apoyo (10-30%) Fase terminal apoyo(30%–60%) (30-60%) strike to foot flat to midstance Mid-stance to toe-offde Toe-off todeacceleration to midswing Despegue los dedos hasta la aceleraChoque Heel del talón a pie plantado Pie plantadoFoot hastaflat apoyo medio Apoyo medio hasta el despegue los dedos ción en la fase media del balanceo Level Action Purpose Level Action Purpose Level Action Purpose Level Action Purpose Nivel Acción Propósito Nivel Acción Propósito Nivel Acción Propósito Nivel Acción Propósito Opposing hip Gluteus Control hip MOD LOW ISO ISO Opposing hip MOD ISO to ISO Se opone adduction a la MOD ISO Se opone aadduciton la Glúteo medio ISO Controla la flexion toBAJA medius and MOD stoplacontraaducción de aducción de la contrayminimus menor flexión de la stop lateral pelvic pelvic cadera para detener cadera paralateral detener cadera drop drop la caída contralateral la caída contralateral de la pelvis de la pelvis MOD HIGH ECC CON Control of hip Hip flexion Iliospoas

Terminalterminal Swing (85%–100%) Balanceo (85-100%) Midswing to hasta deceleration Balanceo medio la desaceleración Level Action Purpose Nivel Acción Propósito

Iliopsoas Tensor MOD fascia latae de la MOD Tensor CON fascia Hip lata adductors

MOD

Músculos Muscles

CON

Controls drop of contralateral pelvis

Controla la BAJA caída de la pelvis contralateral

MOD

LOW

ISO

ISO

Stop contralateral pelvic drop

Detiene la caída contralateral de la pelvis

Aductores de la cadera

BAJA

EXC LOW

ISO MOD

MOD LOWCON

Control deextension la exten- ALTA CON Flexión de la contracaderaHip flexion sión cadera MOD CON ISO de la Stop lateral pelvic drop

Detener la caída de MOD la pelvis contralateral

CON

Asistir flexión de ALTA ISO a laStabilize la cadera weight shift to

CON

CON

HIGH

Assist with hip flexion

Isquiotibiales MOD

Quadriceps

Cuádriceps

ECC

MOD

EXC

MOD

MOD

EXC

Plantarflexors

Flexores Dorsiflexors HIGH plantares Flexores ALTA EXC dorsales Intrinsic foot Músculos muscles intrínsecos del pie

BAJA MOD ISO

Control of hip flexion Hip extension

Control de la flexión de la cadera Extensión de Control of ECC la cadera knee flexion Control de la flexión de la rodilla

ECC

MOD

Control ofALTA lowering of

Controlfoot del into plantarflexion descenso del pie en flexión plantar ALTA

MOD

MOD

EXC HIGH

EXC

CON

ECC

Control of MOD knee flexion until COG over base ofMOD CON Control de la flexión de la rodillasupport hasta

que el CDGControl esté of HIGH ECC sobre la base dedorsiankle apoyo flexion CON Control de la dorsi- ALTA flexión del tobillo

HIGH

ALTA HIGH

CON

CON

To make foot rigid

Darle rigidez al pie

BAJA

LOW

ISO

Asistir a la flexión de la cadera y aducción del muslo

ISO

Cause foot to be rigid as

CON

CON

Control of hip extension Control de la extensión de la cadera

Assist hip flexion and adduct thigh

Estabilizartoe-off el desplazamiento del LOW CON CON HIGH Hip peso extension Knee flexion a la otra extremidad at toe-off en el despegue de los dedos MOD ECC Control of Extensión de la ca- BAJA CON Flexiónknee de la rodilla ALTA dera en el despegue extension in de los dedos Controlmidswing de la extenMODMOD EXC ISOsión de la rodilla en MOD CON Limit knee Knee la faseflexion mediaand del extension at balanceo augment toe-off flexioin de MOD Extensión de la ro- MOD ISO Limitahip la flexión la rodilla y aumenta dilla en el despegue la flexión de la de los dedos Plantarflexion CON cadera Flexión plantar

ECC

EXC

Flexión de la cadera

CON

other limb at

Hamstrings

MOD

Dorsiflexion so forefoot

ECC

EXC

Desacelerar la extensión de la rodilla CON

CON

MOD

MOD Dorsiflexión clears de modo ground que el antepié pase sobre el suelo

Decelerate knee extension

ISO

ISO

Initiate knee extension

Inicia la extensión de la rodilla

Ankle dorsiflexion for

Dorsiflexión landing del tobillo para el aterrizaje

Le da rigidez pie heelalraises mientras elfrom talón se floor eleva del piso

Source: Gage, J. R. (1990). An overview of normal walking. Instructional Course Lectures, 39:291–303.

Fuente: G age, J. An overview of normal walking. Instructional CoursePhysical Lectures, 39:291-303. Krebs, D. R. E.,(1990). et al. (1998). Hip biomechanics during gait. Journal of Sports Therapy, 28:51–59. Krebs, et al. (1998). Hip biomechanics during gait. Journal Sports Physical simulations. Therapy, 28:51-59. Zajac, F.D.E.E., (2002). Understanding muscle coordination of the humanofleg with dynamical Journal of Biomechanics, 35:1011–1018. Zajac, F. E. (2002). Understanding muscle coordination of the human leg with dynamical simulations. Journal of Biomechanics, 35:1011-1018.

FIGURA 6-43  Músculos de la extremidad inferior involucrados en la caminata mostrando el nivel de actividad muscular (baja, moderada o alta) y el tipo de acción muscular (concéntrica [CON] y excéntrica [EXC]) con el propósito asociado.

muy activos mientras el muslo se extiende. El glúteo mayor también contribuye a la extensión durante la fase final del apoyo, al tiempo que también genera rotación externa hasta el despegue de los dedos. En la articulación de la rodilla, tanto el cuádriceps femoral como los isquiotibiales están activos durante varias porciones de la fase de apoyo (106). En el instante del choque del talón al correr, una breve contracción excéntrica de los isquiotibiales flexiona la rodilla para disminuir la fuerza horizontal o de frenado que se absorbe en el impacto. Esto es seguido de

activación del cuádriceps femoral. Inicialmente, el cuádriceps femoral actúa de manera excéntrica para desacelerar la velocidad vertical negativa del cuerpo. Esta acción persiste hasta la fase media del apoyo. A continuación, el cuádriceps femoral actúa de forma concéntrica para producir velocidad vertical positiva del cuerpo. Los isquiotibiales también están activos junto con el cuádriceps femoral para generar extensión en la cadera (92). El periodo desde el choque del talón hasta la fase media del apoyo representa más de la mitad del costo energético al correr.

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

En la porción de propulsión del apoyo, el cuádriceps femoral está excéntricamente activo conforme el talón se eleva y luego se vuelve activo de manera concéntrica hasta el despegue de los dedos. Los isquiotibiales también están concéntricamente activos en el despegue de los dedos. La actividad flexora plantar también se incrementa marcadamente después del choque del talón y domina durante todo el periodo de apoyo (94). En la porción de frenado del apoyo, los músculos flexores plantares no trabajan en el tobillo, sino para detener de manera excéntrica el descenso vertical del cuerpo sobre el pie. Esto continúa aun en la fase de propulsión del apoyo, cuando los flexores plantares cambian hacia una contracción concéntrica, añadiendo a la fuerza de impulso de la carrera (94). Tan pronto como el pie abandona el suelo para comenzar la fase de balanceo, la extremidad es llevada hacia adelante por el iliopsoas y el recto femoral, enlenteciendo la hiperextensión del muslo y moviendo el muslo hacia adelante hacia flexión. El recto femoral es el músculo más importante para la propulsión hacia adelante del cuerpo, ya que es responsable del gran rango de movimiento en la extremidad inferior. Inicia el movimien­to de flexión de forma tan vigorosa que la acción del iliopsoas también contribuye a la extensión de la rodilla. El iliopsoas está activo durante más de 50% de la fase de balanceo al correr (94). En la porción inicial de la fase de balanceo, hay actividad en los aductores que, al igual que durante la caminata, están trabajando junto con los abductores para controlar la pelvis. Al final de la fase de balanceo, tiene lugar una gran cantidad de actividad muscular excéntrica en el glúteo mayor y los isquiotibiales a medida que comienzan a desacelerar el muslo que se flexiona rápidamente. A medida que la velocidad de la cadera aumenta, la actividad del glúteo mayor se incrementa mientras asume cada vez más responsabilidad para enlentecer al muslo en preparación para el contacto del pie en el descenso. Además, en la porción final de la fase de balanceo, los aductores se vuelven activos de nuevo mientras descienden excéntricamente al muslo para producir aducción. Durante la porción inicial de la fase de balanceo, el cuádriceps femoral está activo excéntricamente para desacelerar la rápida flexión de la rodilla. En la parte final de la fase de balanceo, los isquiotibiales se vuelven activos para limitar tanto la extensión de la rodilla como la flexión de la cadera (94). Cuando se corre a velocidades más altas, los músculos de la extremidad inferior deben generar un poder considerable. Si los grupos musculares son débiles, puede verse afectada la zancada al correr. Por ejemplo, un glúteo mayor débil puede desacelerar la transición de la pierna entre la recuperación y el balanceo. Los isquiotibiales débiles pueden resultar en un fallo para controlar la flexión de la cadera y la extensión de la rodilla en la porción final de la recuperación, y debilitan la fuerza de extensión de la cadera en la fase de apoyo (20). Caminar Al caminar, los músculos alrededor de la pelvis y la articulación de la cadera contribuyen mínimamente a la propulsión al caminar, y están más involucrados con el control de la pelvis (89). La contribución muscular de los músculos de la extremidad inferior activa al caminar se resume en la figura 6-43. Al momento del choque del talón, la actividad moderada del glúteo medio y el glúteo menor de la extremidad que soporta

el peso mantiene a la pelvis balanceada en contra del peso del tronco. La fuerza muscular de abducción equilibra al tronco y a la pierna que se balancea en torno a la cadera de apoyo (92). Esta actividad continúa hasta la fase media de soporte, y después disminuye en la fase de apoyo tardía (142). Los aductores también trabajan de forma concurrente con estos músculos para controlar a la extremidad durante el apoyo. El glúteo mayor está activo al momento del choque del talón para ayudar con el movimiento del cuerpo sobre la pierna. Por último, el tensor de la fascia lata está activo desde el choque del talón hasta la fase media de soporte para ayudar con el control de la pelvis en el plano frontal (142). Los isquiotibiales alcanzan su pico de actividad muscular a medida que intentan frenar el movimiento de la articulación de la cadera al momento del choque del talón. El cuádriceps femoral comienza entonces a contraerse para controlar la carga (p. ej., el peso) que está siendo impuesta sobre la articulación de la rodilla, tanto por el cuerpo como por la fuerza de reac­‑ ción del suelo que viene desde abajo. La rodilla también se mueve hacia flexión excéntricamente controlada por el cuádriceps femoral. La cocontracción de los isquiotibiales y el cuá­driceps femoral continúa hasta que el pie está plantado sobre el suelo. La actividad del cuádriceps femoral disminuye al alcanzar aproximadamente 30° de la fase de apoyo, y no está activo durante la fase media y hasta las fases iniciales de propulsión. En la porción de propulsión de la fase de apoyo al caminar, el cuádriceps femoral se activa de nuevo aproximadamente al llegar al 85 a 90% de la fase de soporte, cuando se utiliza para propulsar al cuerpo hacia arriba y hacia adelante. Los isquiotibiales se vuelven activos casi al mismo tiempo, y contribuyen a la propulsión hacia adelante. En el tobillo hay una máxima actividad en los músculos dorsiflexores durante el choque del talón para controlar de manera excéntrica el descenso del pie hacia el suelo en flexión plantar. La mayor actividad muscular se observa en el tibial anterior, el extensor largo de los dedos, y el extensor largo del pulgar (147). La actividad en este grupo muscular disminuye, pero la mantiene durante toda la fase de soporte. Hay poca actividad en el gastrocnemio y el sóleo al momento del choque del talón. Comienzan a activarse después de haber plantado el pie y continúan hacia la fase de propulsión conforme controlan el movimiento de la tibia sobre el pie y generan fuerzas de propulsión. Los músculos intrínsecos del pie están inactivos en esta porción del apoyo. En la fase propulsiva del apoyo, los músculos dorsiflexores aún están activos, generando un segundo pico en la fase de soporte justo antes del despegue de los dedos. Los músculos intrínsecos del pie están activos durante la fase de propulsión del apoyo, mientras trabajan para darle rigidez y estabilidad al pie y controlar la depresión del arco. La actividad en el gastrocnemio, el sóleo y los músculos intrínsecos cesa al mo­mento del despegue. Al comienzo de la fase de balanceo, la extremidad debe balancearse rápidamente hacia el frente. Este movimiento es iniciado por una contracción vigorosa del iliopsoas, sartorio y el tensor de la fascia lata. El muslo aduce en la porción media de la fase de balanceo y rota internamente justo después del despegue de los dedos. Los aductores están activos al comienzo de la fase de balanceo y continúan hacia la fase de





CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

apoyo. Al final de la fase de balanceo, la actividad de los isquiotibiales y el glúteo mayor desacelera a la extremidad (142). En la fase de balanceo, los isquiotibiales se activan justo después del despegue de los dedos, y de nuevo al final de la fase de balanceo justo antes del contacto del pie. Se observa una actividad similar en el cuádriceps femoral, que enlentece la flexión de la rodilla después del despegue de los dedos e inicia la extensión de la rodilla antes del choque del talón. Durante la fase de balanceo, los músculos dorsiflexores generan la única actividad muscular significativa en el tobillo y el pie. Mantienen al pie en posición de flexión dorsal de modo que el pie pasa sobre el suelo mientras la extremidad se está balanceando.

CICLISMO Al andar en bicicleta, los eventos clave están determinados por la rotación del pedal de la bicicleta. El movimiento del pedal forma un círculo. Un ciclo es una revolución de este círculo con 0° en el meridiano de las 12:00, 90° en el meridiano de las 3:00, 180° en el meridiano de las 6:00, y 270° en el meridiano de las 9:00. El fin del ciclo se da a los 360° (o 0°), de nuevo en el meridiano de las 12:00. La posición en el meridiano de las 12:00 también se conoce como punto muerto superior, y la posición de las 6:00 se denomina punto muerto inferior. Estos eventos se presentan en la figura 6-44. La dirección de las fuerzas aplicadas sobre el pedal cambia durante la extensión de la rodilla, y hay una coactivación de

Músculos

Muscles

Glúteo mayor

Gluteus Isquiotibiales maximus

CS-90 90-80 180-270 270-CS Del PMS a 90° De 90 a 180° De 180 a 270° De 270° al PMS TDC-90 Propósito 90–80Propósito 180–270 Acción Nivel Acción Nivel Acción Propósito Nivel Acción270-TDC Propósito From CON top centerExtensión to 90° de BAJA From 90° toExtensión 180° From 180°Controlar to 270° la From 270° toControla top center BAJA EXC la CON de BAJA EXC flexión dePurpose la flexión de la Level Action la cadera Purpose Level Actionla cadera Purpose Level Action Purpose Level Action cadera cadera Control hip Control hip HIGH CON CON ECC ECC LOW LOW Hip extension Hip extension LOW BAJA CON Flexión de la MOD CON Flexión de la MOD CON Extensión de ALTA CON Extensión rodillaflexion rodilla flexion la cadera de la cadera MOD

CON

Vasto lateral/ Vastus medial

ALTA HIGH

CON CON

Extensión de la Knee rodilla extension

Hip extension

HIGH

BAJA LOW

Recto femoral medialis

ALTA

CON

Sóleo

Rectus femoris

HIGH ALTA

CON CON

Extensión de BAJA la Knee rodilla LOW Flexión plantar MOD extension

Soleus

HIGH ALTA

CON CON

MOD Plantarflexion Flexión plantar ALTA

Gastrocnemio

agonistas y antagonistas durante el ciclo. Los músculos cuádriceps femorales son los principales productores de fuerza, con asistencia de los otros músculos de la extremidad inferior. En la articulación de la cadera, el glúteo mayor se activa en el pedaleo hacia abajo después de 30° en el ciclo, y continúa hasta aproximadamente 150° para extender la cadera. A medida que la actividad del glúteo mayor comienza a disminuir, la actividad de los isquiotibiales se incrementa en el segundo cuadrante y continúa hasta casi 130 a 250° a medida que extienden la cadera y comienzan a flexionar la rodilla (47). En la parte superior del ciclo de pedaleo, de 0 a 90°, el cuádriceps femoral está muy activo. El recto femoral está activo durante el arco de 200 a 130° del siguiente ciclo. El vasto medial está activo de 300 a 135°, y el vasto lateral está activo de 315 a 130° del siguiente ciclo (11). En la porción media del ciclo, de 90 a 270°, los isquiotibiales contribuyen más a la producción de poder, estando el bíceps femoral activo de 5 a 265°, y el semimembranoso activo de 10 a 265° (11). Hay cocontracción del cuádriceps femoral y los isquiotibiales durante todo el ciclo, pero en proporciones diferentes y cambiantes. En la última porción del ciclo, de 270 a 360°, el recto femoral está involucrado de manera activa conforme la pierna sube. En el tobillo, el gastrocnemio contribuye a la mayor parte de la porción de poder del ciclo, y está activo de 30 a 270° en la revolución. Cuando la actividad del gastrocnemio cesa, el tibial anterior se vuelve activo de 280° hasta ligeramente más allá del punto muerto superior, contribuyendo por tanto a la

Nivel ALTA

Hamstrings

lateralis/

229

hasta Hiplaextension LOW extensión to kneede la rodilla extension CON Extensión de BAJA EXC Knee CON la rodilla LOW extension CON

CON

Extensión de MOD CON la rodilla Knee MOD Flexión extension plantar Plantarflexion CON CON Flexión BAJA CON CON plantar LOW Plantarflexion CON CON Dorsiflexión Dorsiflexion BAJA LOW CON CON

CON

CON

Knee flexion

MOD

CON Control de la MOD Control de knee ECCextensión MOD flexion la rodilla Flexión de la ALTA CON cadera CON HIGH Hip flexion

CON

Knee flexion

Extensión de la rodilla Knee CON extension Flexión de la cadera CON Hip flexion

Flexión

HIGH CON CONplantarPlantarflexion HIGH Plantarflexion Gastrocnemius Tibial anterior CON ALTA HIGHCON Dorsiflexión LOW CON Dorsiflexión CONDorsiflexión LOW CON Dorsiflexion BAJA Dorsiflexion Dorsiflexion Tibialis anterior BAJA PMS, punto muerto superior. Source: Baum, B. S., Li, L. (2003). Lower extremity muscle activities during cycling are influence by load and frequency. Journal of Electromyography & Kinesiology, 13:181–190.

M.,S., Hull, M.(2003). L. (1986). Analysis of EMG measurements during bicycle Biomechanics, 19:683–694. Fuente: B Jorge, aum, B. Li, L. Lower extremity muscle activities during cycling arepedaling. influence Journal by load of and frequency. Journal of Electromyography & Kinesiology, 13:181-190. Neptune, R.,M. Kautz, S. A. Analysis (2000). Knee joint loading in forward versus backward pedaling: for rehabilitation strategies. Clinical Biomechanics, 15:528–535. Jorge, M., R. Hull, L. (1986). of EMG measurements during bicycle pedaling. JournalImplications of Biomechanics, 19:683-694. (1995). The control of mono-articular muscles in multijoint leg extensions in man. Journal of Physiology, 484:247–254. van Ingen Schenau, G. J., et al. Neptune, R. R., Kautz, S. A. (2000). Knee joint loading in forward versus backward pedaling: Implications for rehabilitation strategies. Clinical Biomechanics, 15:528-535. Van Ingen Schenau, G. J., et al. (1995). The control of mono-articular muscles in multijoint leg extensions in man. Journal of Physiology, 484:247-254.

FIGURA 6-44  Músculos de la extremidad inferior involucrados al andar en bicicleta mostrando el nivel de actividad muscular (baja, moderada o alta) y el tipo de acción muscular (concéntrica [CON] y excéntrica [EXC]) con el propósito asociado.

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

elevación del pedal. De nuevo, cuando la actividad del tibial anterior cesa, el gastrocnemio se activa. A diferencia de la rodilla y la cadera, el tobillo no se cocontrae (73).

Fuerzas que actúan en las articulaciones en la extremidad inferior Las articulaciones de la extremidad inferior pueden estar sujetas a grandes fuerzas generadas por los músculos, el PC y las fuerzas de reacción del suelo. Las fuerzas de reacción del suelo generadas en actividades básicas como el caminar y el subir escaleras son de 1.1 a 1.3 veces el PC y 1.2 a 2.0 veces el PC, respectivamente (152). Las fuerzas de aterrizaje verticales son aún más altas (2.16 a 2.67 el PC), y los aterrizajes de una caída han demostrado generar fuerzas de reacción del suelo máximas en el rango de 8.5 el PC en niños (10, 75, 149, 170).

ARTICULACIÓN DE LA CADERA Aun el sólo estar de pie sobre dos extremidades carga la articu­ lación de la cadera con una fuerza equivalente a 30% del PC (151). Esta fuerza es generada principalmente por el PC por encima de la articulación de la cadera y es compartida por las articulaciones izquierda y derecha. Cuando una persona se para sobre una extremidad, la fuerza ejercida sobre la articulación de la cadera se incrementa de modo significativo, hasta casi 2.5 a 3 veces el PC (142, 151). Esto es de manera primordial el resultado del incremento en la cantidad de PC previamente compartido con la otra extremidad, y a una contracción muscu­ lar vigorosa de los abductores. La fuerza muscular incrementada de los abductores genera fuerzas en la articulación de la cadera a medida que trabajan para contrarrestar los efectos de la gravedad y controlar la pelvis. Al subir escaleras, las fuerzas en la articulación de la cadera pueden alcanzar niveles de 3 veces el PC y son en promedio 23% más altas que al caminar (13); al caminar, las fuerzas están en un rango de 2.5 a 7 veces el PC, y al correr, las fuerzas pueden ser tan altas como 10 veces el PC (67, 79, 118, 142, 151). En un estudio, las fuerzas en la articulación de la cadera (5.3 PC) fueron más altas al correr en comparación con esquiar en giros largos y sobre una pendiente lisa (4.1 PC), pero los giros cortos y el esquiar sobre una pendiente pronunciada generaron las mayores fuerzas sobre la articulación de la cadera (7.8 PC) (161). El esquiar a campo traviesa colocó cargas sobre la articulación de la cadera de 4.6 veces el PC, lo cual fue menor que al caminar (161). Por fortuna, la articulación de la cadera puede soportar entre 12 y 15 veces el PC antes que ocurra una fractura o ruptura del componente óseo (142).

ARTICULACIÓN DE LA RODILLA La rodilla también está sujeta a fuerzas muy grandes durante la mayoría de las actividades, ya sea generadas en respuesta a la gravedad, como resultado de la absorción de la fuerza que se dirige hacia arriba desde el suelo o como consecuencia de contrac-

ción muscular. Los músculos generan una fuerza considerable, siendo la fuerza de tensión del cuádriceps femoral tan alta como 1 a 3 veces el PC al caminar, 4 veces el PC al subir escaleras, 3.4 veces el PC al escalar, y 5 veces el PC en una sentadilla (26). La fuerza de compresión tibiofemoral también puede ser bastante alta en actividades específicas. Por ejemplo, en un ejercicio de extensión de la rodilla, las fuerzas musculares aplicadas en contra de una resistencia baja (40 Nm [newton-metros]) pueden crear fuerzas de compresión tibiofemoral de 1 100 N durante la extensión de la rodilla actuando a través de ángulos de 30 a 120°. Esta fuerza se incrementa a 1 230 N cuando ocurre extensión desde una posición completamente flexionada (115). La fuerza de compresión tibiofemoral en la posición extendida es mayor, en parte debido a que el grupo del cuádriceps femoral pierde ventaja mecánica en el rango terminal de movimiento, y por tanto tiene que ejercer una fuerza muscular mayor para compensar la pérdida de palanca. La fuerza tibiofemoral de cizallamiento es máxima en los últimos grados de extensión de la rodilla. La dirección de la fuerza de cizallamiento cambia con la cantidad de flexión en la articulación, cambiando de dirección entre 50 y 90° de flexión. Operando en contra de la misma resistencia de 40  Nm en extensión, hay un cizallamiento posterior de 200 N a 120° de flexión, y 600 N de cizallamiento anterior en extensión (115). Esto se debe en parte a que al acercarse a la extensión, el tendón rotuliano jala a la tibia en forma anterior en relación al fémur, pero en flexión, jala la tibia en dirección posterior. La fuerza anterior en los últimos 30° de extensión coloca una gran cantidad de estrés sobre el LCA, el cual absorbe hasta 86% de la fuerza de cizallamiento anterior. Al mover el cojinete más cerca de la rodilla en un ejercicio de extensión, la fuerza de cizallamiento puede ser dirigida en forma posterior, liberando el estrés sobre el LCA (115). Aun cuando las fuerzas de compresión tibiofemoral son mayores en la posición extendida, el área de contacto es grande, lo cual reduce la presión. Hay 50% más área de contacto en la posición extendida que a los 90° de flexión. Por tanto, las fuerzas de compresión son altas en la posición extendida, pero la presión es menor en 25% (115). Las fuerzas en las mujeres son 20% mayores debido a una disminución de la ventaja mecánica asociada con un brazo de momento más corto. Debido a que las mujeres también tienen menos área de contacto en la articulación, se crea una mayor presión, lo que es responsable de la tasa más alta de osteoartritis en las rodillas en mujeres, algo que no se observa en la cadera. Se ha encontrado que las fuerzas de compresión tibiofemoral durante la extensión isocinética de la rodilla (180°/s) son muy altas, con un máximo de 6 300 N o 9 veces el PC (116). Al andar en bicicleta, la fuerza de compresión tibiofemoral se ha registrado en 1.0 a 1.2 veces el PC (46, 113). Mientras que las fuerzas de compresión tibiofemoral al caminar están en un rango de 2.8 a 3.1 veces el PC (4, 107, 157), las fuerzas de cizallamiento tibiofemoral están en el rango de 0.6 veces el PC (157). Al subir escaleras, las fuerzas de compresión y cizallamiento tibiofemorales han sido registradas en niveles tan altos como 5.4 y 1.3 veces el PC, respectivamente (157). La fuerza de compresión rotulofemoral es cercana a 0.5 a 1.5 veces el PC al caminar, 3 a 4 veces el PC al escalar y 7 a 8 veces el PC en un ejercicio de sentadilla (115). La articu-



lación rotulofemoral absorbe fuerzas compresivas del fémur y las transforma en fuerzas ténsiles en el cuádriceps y el tendón rotuliano. En actividades vigorosas, en las que hay fuerzas de aceleración negativa muy grandes, la fuerza rotulofemoral también es grande. Esta fuerza se incrementa con la flexión ya que el ángulo entre el cuádriceps femoral disminuye, requiriendo una mayor fuerza del cuádriceps femoral para resistir la flexión o producir extensión. La fuerza de compresión rotulofemoral es máxima a los 50° de flexión, y disminuye en extensión, acercándose a cero conforme la rótula se acerca al fémur. La mayor área de contacto con la rótula es entre 60 y 90° de flexión de la rodilla. De la superficie rotuliana, 13 a 38% soporta la fuerza de carga sobre la articulación (115). Por suerte, hay una gran área de contacto cuando las fuerzas compresivas rotulofemorales son grandes, lo cual reduce la presión. De hecho, hay una presión considerable en la posición extendida aun cuando la fuerza rotulofemoral es baja, debido a que el área de contacto es pequeña. Actividades que utilizan ángulos más pronunciados de flexión de la rodilla usualmente involucran grandes fuerzas compresivas rotulofemorales. Estas actividades incluyen bajar escaleras (4 000 N), la extensión isométrica máxima (6 100 N), patear (6 800 N), la sentadilla paralela (14 900 N), la extensión isocinética de la rodilla (8 300 N), levantarse de una silla (3 800 N) y trotar (5 000  N) (66). En actividades que utilizan menor cantidad de flexión de la rodilla, la fuerza es mucho menor. Los ejemplos incluyen subir escaleras (1 400  N), caminar (840 a 850 N) y andar en bicicleta (880 N) (115). Las actividades con grandes fuerzas rotulofemorales deben ser evitadas o limitadas en los individuos con dolor rotulofemoral. La fuerza de compresión rotulofemoral y la fuerza del cuádriceps femoral se incrementan a la misma tasa con la flexión de la rodilla al cargar peso. Si la pierna se extiende en contra de una resistencia, como en la máquina de extensión de pierna o con una bota con peso, la fuerza del cuádriceps femoral aumenta, pero la fuerza rotulofemoral disminuye de flexión a extensión. Dado que la función en un ejercicio de extensión levantando peso es opuesta a la de las actividades cotidianas que utilizan flexión en la posición de soporte de peso, es preferible el uso de una cadena cinética cerrada de carga de peso. En ángulos de flexión de la rodilla mayores a 60°, la fuerza del tendón rotuliano es de sólo la mitad a dos tercios de la fuerza del tendón del cuádriceps (115). Las personas con dolor en la región rotuliana no deben ejercitarse a ángulos mayores a 30° para evitar momentos de flexión y fuerzas de compresión rotulofemoral grandes. Sin embargo, en extensión, cuando la fuerza rotulofemoral es baja, la fuerza de cizallamiento anterior es alta, haciendo que las actividades de extensión terminal estén contraindicadas en la lesión del LCA (115). Hay una reversión a 50° de flexión, donde la fuerza de cizallamiento es baja y la fuerza de compresión rotulofemoral es alta.

TOBILLO Y PIE El tobillo y el pie están sujetos a fuerzas compresivas y de cizallamiento significativas tanto al caminar como al correr. Al caminar, se ejerce una fuerza vertical de 0.8 a 1.1 veces al PC al momento del choque del talón. La magnitud de esta fuerza



CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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disminuye a cerca de 0.8 veces el PC en la fase media del apoyo, a 1.3 veces el PC al momento del despegue de los dedos (33, 139). Esta fuerza, junto con la fuerza de contracción de los flexores plantares, crea una fuerza de compresión en el tobillo. Al caminar, la fuerza de compresión en la articulación del tobillo puede ser tan alta como 3 veces el PC en el choque del talón, y 5 veces el PC al momento del despegue de los dedos. También hay una fuerza de cizallamiento de 0.45 a 0.8 veces el PC, principalmente resultado de las fuerzas de cizallamiento absorbidas del suelo y a la posición del pie en relación al cuerpo (27, 33, 55). Al correr, las fuerzas pico en la articulación del codo están en un rango de 9 a 13.3 veces el PC. La fuerza pico en el tendón de Aquiles puede estar en el rango de 5.3 a 10 veces el PC (27). La articu­lación del tobillo está sujeta a fuerzas similares a las de las articulaciones de la cadera y la rodilla. De manera sorprendente, la articulación del tobillo tiene una incidencia de osteoartritis muy baja. Esto puede atribuirse en parte a la gran superficie de soporte de peso en el tobillo, lo que disminuye la presión sobre la articulación. La articulación subastragalina está sujeta a fuerzas equivalentes a 2.4 veces el PC, registrándose en la articulación anterior entre el astrágalo, el calcáneo y el escafoides, fuerzas tan altas como 2.8 veces el PC (33, 139). Se deben esperar cargas grandes sobre el astrágalo, ya que es la piedra angular del pie. Las cargas viajan en el pie desde el astrágalo al calcáneo, y luego hacia adelante hacia el escafoides y los cuneiformes. Durante la locomoción, las fuerzas aplicadas al pie desde el suelo por lo regular son aplicadas sobre la cara lateral del talón, viajan en forma lateral hacia el cuboides, y luego son transferidas al segundo metatarsiano y al dedo grueso al momento del despegue de los dedos. En la figura 6-45 se muestra la trayectoria de las fuerzas a través de la superficie plantar del pie. El mayor porcentaje de tiempo de apoyo es durante el contacto del antepié y el primer y segundo metatarsianos. Si el tiempo de contacto del segundo metatarsiano es mayor que el del primer metatarsiano, se desarrolla una condición conocida como dedo de Morton, y la presión sobre la cabeza del segundo metatarsiano aumenta enormemente (139). Este patrón de golpeo del pie y transferencia de fuerza a través del pie depende de una variedad de factores que pueden variar con la velocidad, el tipo de pie y el patrón de contacto del pie del individuo. Las fuerzas al correr son 2 veces mayores que las obser­ vadas al caminar. Al momento del choque del pie, las fuerzas recibidas desde el suelo crean una fuerza vertical de 2.2 veces el PC y una de cizallamiento de 0.5 veces el PC. Al iniciar el despegue de los dedos se produce una fuerza vertical de 2.8 veces el PC y una de cizallamiento de 0.5 veces el PC (33, 139). Con la adición de las fuerzas musculares, las fuerzas compresivas pueden ser tan altas como 8 a 13 veces el PC al correr. Las fuerzas de cizallamiento anterior pueden estar en el rango de 3.3 a 5.5 veces el PC, la de cizallamiento medial en el rango de 0.8 veces el PC, y la de cizallamiento late­ral en el rango de 0.5 veces el PC (33).Las fuerzas son grandes debido a que el pie debe transmitirlas entre el cuerpo y el pie, así como entre el suelo y el cuerpo. Dado el registro de lesiones del tobillo y el pie, puede observarse que el pie es resistente y adaptable a las fuerzas que debe controlar con cada paso al caminar o al correr.

232

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Juanete Neuroma plantar Sesamoiditis

Fascitis plantar

Espolón calcáneo

Hematoma

A

B

Resumen La extremidad inferior absorbe fuerzas muy grandes y soporta el peso del cuerpo. Las extremidades inferiores están conectadas por la cintura pélvica, haciendo que cada movimiento o postura de la extremidad inferior o del tronco estén interrelacionados. La cintura pélvica sirve de base para el movimiento de la extremidad inferior y actúa como sitio de contracción muscu­ lar; además es importante en el mantenimiento del balance y la postura. La cintura pélvica consiste en tres huesos coxales (hueso ilíaco, isquion y pubis) que están conectados en la parte frontal en la sínfisis del pubis, y al sacro en la parte posterior (articulación sacroilíaca). Los movimientos del muslo y el tronco son acompañados por movimientos pélvicos y sacros de flexión, extensión, inclinación posterior y anterior, y rotación. El fémur se articula en el acetábulo en la superficie anterolateral de la pelvis. Esta articulación de esfera y cavidad está bien reforzada por fuertes ligamentos que restringen todos los movimientos del muslo excepto por la flexión. El cuello femoral está angulado a aproximadamente 125° en el plano frontal, y un incremento (coxa valga) o disminución (coxa vara) en este ángulo influencia la longitud de la pierna y el alineamiento y función de la extremidad inferior. El ángulo de anteversión en el plano transverso también influencia las características de rotación de la extremidad inferior. La cadera permite un movimiento considerable en flexión (120 a 125°) producido por los flexores de la cadera, iliopsoas, recto femoral, sartorio, pectíneo y tensor de la fascia lata. El rango de hiperextensión es de 10 a 15°. La extensión de la cadera es producida por los isquiotibiales, el semimembranoso, el semitendinoso, el bíceps femoral y el glúteo mayor. El

FIGURA 6-45  (A) Las fuerzas aplicadas a la superficie plantar del pie durante la marcha normalmente siguen un recorrido desde la parte lateral del talón al cuboides y a través del primer y segundo metatarsos. (B) Cargas altas y posiciones extremas del pie se han asociado a varias lesiones.

rango de movimiento de abducción es de 30°, y es producido por el glúteo medio, el glúteo menor, el tensor de la fascia lata y el piriforme. La aducción (30°) es producida por el gracilis, el aductor largo, el aductor mayor, el aductor corto y el pectíneo. La rotación interna a lo largo de aproximadamente 50° es producida por el glúteo menor, glúteo medio, gracilis, aductor largo, aductor mayor, tensor de la fascia lata, semimembranoso y semitendinoso. La rotación externa a través de 50° es producida por el glúteo mayor, obturador externo, cuadrado femoral, obturador interno, piriforme y los gemelos inferior y superior. Los movimientos del muslo por lo regular están acompañados por un movimiento pélvico y viceversa. Por ejemplo, la flexión de la cadera en una cadena abierta está acompañada por una inclinación posterior de la pelvis. Esto se revierte en una posición de soporte de peso de cadena cerrada, en la que la flexión de la cadera es acompañada de un movimiento anterior de la pelvis y el fémur. Los músculos de la cadera pueden producir una gran fuerza en extensión debido a la gran masa muscular de los isquiotibiales y el glúteo mayor. La fuerza de extensión se maximiza con una posición de flexión de la cadera. La fuerza de salida en los demás movimientos también puede maximizarse con una flexión de la rodilla acompañante para facilitar la fuerza de flexión de la cadera, flexión acompañante del muslo para el movimiento de abducción, ligera abducción para facilitación de la aducción y flexión de la cadera para los rotadores internos. Los ejercicios de acondicionamiento para la extremidad inferior son relativamente fáciles de implementar, ya que incluyen movimientos comunes asociados con actividades de la vida diaria. Un ejercicio de cadena cinética cerrada es be­néfico para la extremidad inferior debido a la posibilidad de transferencia a las actividades cotidianas. Es importante la posición



de las articulaciones adyacentes debido a los muchos múscu­ los biarticulares que rodean a la articulación de la cadera. Los flexores de la cadera se ejercitan mejor con la persona en posición supina o colgando. Los extensores se estiran al máximo utilizando una posición de flexión de la cadera con las rodillas extendidas. Los abductores, aductores y rotadores requieren abordajes creativos para el acondicionamiento, dado que no son fáciles de aislar. La articulación de la cadera es resistente, y representa sólo un pequeño porcentaje de las lesiones en la extremidad inferior. Las lesiones comunes de los tejidos blandos en la región incluyen tendinitis del glúteo medio, distensión del recto femoral, isquiotibiales, iliopsoas y piriforme, bursitis y síndrome de fricción de la banda iliotibial. Las fracturas por estrés también son más prevalentes en sitios como la espina ilíaca anterior, la rama púbica, la tuberosidad isquiática, los trocánteres mayor y menor y el cuello femoral. Trastornos de la articulación de la cadera comunes de la infancia incluyen dislocación de la cade­ra y enfermedad de Legg-Calvé-Perthes. La articulación de la cadera también es un sitio donde la osteoartritis es prevalente en etapas tardías de la vida. La articulación de la rodilla es muy compleja, y está formada por la articulación entre la tibia y el fémur (articulación tibiofemoral) y la rótula y el fémur (articulación rotulofemoral). En la articulación tibiofemoral, los dos cóndilos del fémur descansan sobre la meseta tibial y dependen de los ligamentos colaterales y los cruzados, meniscos y la cápsula articular para obtener soporte. La articulación rotulofemoral recibe soporte del tendón del cuádriceps y el ligamento rotuliano. La rótula embona en el surco troclear del fémur, que también ofrece estabilización de la rótula. Una característica importante del alineamiento en la articulación de la rodilla es el ángulo Q, el ángulo que representa la posición de la rótula con respecto al fémur. Un incremento en este ángulo aumenta el estrés en valgo sobre la articulación de la rodilla. Los ángulos Q altos son más comunes en las mujeres debido a que tienen cinturas pélvicas más anchas. La flexión en la articulación de la cadera ocurre a lo largo de aproximadamente 120 a 145°, y es producida por los isquiotibiales, bíceps femoral, semimembranoso y semitendinoso. La flexión es acompañada de rotación interna de la tibia, la cual es producida por el sartorio, poplíteo, gracilis, semimembranoso y semitendinoso. A medida que la articulación de la rodilla se flexiona y rota internamente, la rótula también se mueve hacia abajo en el surco y después se mueve en forma lateral. La extensión de la rodilla es producida por el poderoso grupo muscular del cuádriceps femoral, el cual incluye al vasto lateral, vasto medial, recto femoral y vasto intermedio. Cuando la rodilla se extiende, la tibia rota de manera externa mediante la acción del bíceps femoral. Al final de la extensión, la rodilla se bloquea en la posición terminal por un movimiento en el que los cóndilos rotan a sus posiciones finales. En la extensión, la rótula se mueve hacia arriba sobre el surco y termina en una posición alta y lateral sobre el fémur. La fuerza de los músculos alrededor de la articulación de la rodilla es considerable, siendo los extensores uno de los grupos musculares más fuertes del cuerpo. Los extensores son más fuertes que los flexores en todas las posiciones articulares, pero no necesariamente en todas las velocidades articulares. Los flexores no deben ser de manera significativa más débiles que



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los extensores, o aumentará el potencial de lesión alrededor de la articulación. El acondicionamiento de los extensores de la rodilla es una tarea sencilla ya que estos músculos controlan movimientos simples de elevación y descenso. Los ejercicios de cadena ce­rrada también son muy benéficos para los extensores debido a su relación con las actividades de la vida cotidiana. Los flexores también se ejercitan durante un movimiento de sentadilla debido a su acción sobre la articulación de la cadera, pero pueden aislarse y ejercitarse mejor en una posición sentada. La rodilla es la articulación del cuerpo que con más frecuencia se lesiona. Las lesiones traumáticas dañan los ligamentos o los meniscos, y varias lesiones crónicas pueden resultar en tendinitis, síndrome de banda iliotibial, y dolor general en la rodilla. Las distensiones musculares en el cuádriceps femoral y los isquiotibiales también son comunes. La rótula puede sufrir subluxación y dislocación, así como otros síndromes de dolor rotuliano, como la condromalacia de la rótula. El pie y el tobillo están formados por 26 huesos que se articulan en 30 articulaciones sinoviales, con soporte proporcionado por más de 100 ligamentos y músculos. El tobillo, o articulación astragalocrural, tiene dos articulaciones principales, la tibioastragalina y la tibioperonea. La tibia y el peroné forman una junta sobre el astrágalo, definida en los lados medial y lateral por los maléolos. Ambos lados de la articulación están fuertemente reforzados por ligamentos, haciendo del tobillo una articulación muy estable. El pie se mueve en la articulación tibioastragalina en dos di­recciones, flexiones plantar y dorsal. La flexión plantar puede darse en un rango de movimiento de aproximadamente 50°, y es producida por el gastrocnemio y el sóleo con algo de asistencia de los músculos peroneos y los flexores de los dedos del pie. El rango de movimiento en dorsiflexión es de aproximadamente 20°, y es creado por el tibial anterior y los extensores de los dedos del pie. Otra articulación importante en el pie es la articulación subastragalina o astragalocalcánea, en la que se producen pronación y supinación. En esta articulación, la rotación de la extremidad inferior y las fuerzas de impacto son absorbidas. La pronación en la articulación subastragalina es un movimiento triplanar que consiste en eversión del calcáneo, abducción del astrágalo y dorsiflexión cuando el pie no está sobre el suelo, y eversión del calcáneo, aducción del astrágalo y flexión plantar cuando el pie está sobre el suelo en una cadena cerrada. Los músculos responsables de crear la eversión son los peroneos, que consisten en el peroneo largo, el peroneo corto y el peroneo terciario. La supinación, el movimiento opuesto, es creada en la cadena abierta a través de inversión del calcáneo, aducción del astrágalo y flexión plantar, y en la cadena cerrada a través de inversión del calcáneo, abducción del astrágalo y dorsiflexión. Los músculos responsables de producir inversión son el tibial anterior, el tibial posterior y los flexores y extensores del dedo grueso. El rango de movimiento de la pronación y supinación es de 20 a 62°. La articulación tarsal media también contribuye a la pronación y a la supinación del pie. Estas dos articulaciones, la calcaneocuboidea y la astragalonavicular, le permiten al pie una gran movilidad si los ejes de las dos articulaciones yacen paralelos uno al otro. Esto es benéfico en la porción temprana del apoyo, cuando el cuerpo está absorbiendo fuerzas de contacto. Cuando los ejes no son paralelos, el pie se vuelve rígido.

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Esto es benéfico en la porción tardía del apoyo, cuando el pie está propulsando al cuerpo hacia arriba y hacia adelante. Varias otras articulaciones en el pie, como las intertarsales, tarsometatarsianas, metatarsofalángicas e interfalángicas, influencian tanto el movimiento total del pie como el de los dedos. El pie tiene dos arcos longitudinales que proporcionan tanto absorción de impacto como soporte. El arco medial es más alto y más dinámico que el arco lateral. Los arcos longitudinales reciben soporte de la fascia plantar que corre a lo largo de la superficie plantar del pie. Los arcos transversos que corren a través del pie se deprimen y se extienden al soportar peso. La forma de los arcos y la configuración ósea determinan el tipo de pie, el cual puede ser normal, plano o de arco alto, y flexible o rígido. Un pie extremadamente plano se conoce como pie plano, y el pie con arco alto se conoce como pie cavo. Otros alineamientos del pie incluyen el varo y el valgo del antepié y del retropié, un primer rayo en flexión plantar, y las posiciones equinas que influencian la función del pie. La flexión plantar del pie es una acción articular muy fuerte, y contribuye de forma importante al desarrollo de la fuerza de propulsión. La dorsiflexión es débil y no es capaz de generar grandes fuerzas musculares. Los músculos del pie y el tobillo reciben una cantidad considerable de acondicionamiento en las actividades de la vida cotidiana, como el caminar. Se pueden aislar músculos específicos a través de ciertos ejercicios. Por ejemplo, se puede fortalecer el gastrocnemio en una elevación de talones estando de pie, y el sóleo en una elevación de talones en posición sentada. Los músculos intrínsecos del pie pueden ejercitarse trazando las letras del alfabeto o dibujando ochos con el pie, o sólo con andar descalzo. El pie y el tobillo se lesionan con frecuencia en los deportes y la actividad física. Lesiones comunes son los esguinces de tobillo, la tendinitis del tendón de Aquiles, el síndrome tibial posterior, lateral o medial, la fascitis plantar, la bursitis, la metatarsalgia y las fracturas por estrés. Los músculos de la extremidad inferior contribuyen de forma importante a una variedad de movimientos y actividades deportivas. Al caminar, los abductores de la cadera controlan la pelvis, los isquiotibiales la cantidad de flexión de la cadera y proporcionan algo de la fuerza propulsiva, y los flexores de la cadera están activos en la fase de balanceo. Al correr, los movimientos de la articulación de la cadera y la actividad muscular se incrementan, pero también se utilizan los mismos músculos empleados al caminar. En la articulación de la rodilla, el cuádriceps femoral actúa como mecanismo de absorción de impacto y productor de poder para caminar, correr y subir escaleras. Al andar en bicicleta, el cuádriceps femoral es responsable de una cantidad significativa de producción de poder. Los músculos de la articulación del tobillo, como el gastrocnemio y el sóleo, también contribuyen de forma importante al caminar, correr, subir escaleras y al andar en bicicleta. La extremidad inferior debe manejar altas cargas impuestas por los músculos, la gravedad y fuerzas que suben desde el suelo. Las cargas absorbidas por la articulación de la cadera pueden estar en un rango de 2 a 10 veces el PC en actividades como el caminar, correr, y subir escaleras. La articulación de la rodilla puede manejar cargas altas, y comúnmente absorbe de 1 a 10 veces el PC en actividades como caminar, correr y levantar pesas. Se debe evaluar la seguridad de una posición de flexión máxima, dadas las altas fuerzas

de cizallamiento presentes en dicha posición. Las fuerzas rotulofemorales también pueden ser altas, en un rango de 0.5 a 8 veces el PC, en las actividades de la vida diaria. La fuerza rotulofemoral es alta en posiciones de flexión máxima de la rodilla. El pie y el tobillo pueden manejar grandes cargas, y las fuerzas en la articulación del tobillo están en un rango de 0.5 a 13 veces el PC al caminar y al correr. La articulación subastragalina también maneja fuerzas con una magnitud de 2 a 3 veces el PC .

PREGUNTAS DE REPASO Verdadero o falso 1. ____ Hay meniscos tanto en las articulaciones de la rodilla como del tobillo. 2. ____ Al sentarse la flexión de la rodilla tensa el LCA. 3. ____ Los isquiotibiales se ejercitan mejor en una posición de pie. 4. ____ El vasto medial sólo es activo desde 90° de flexión de la rodilla hasta la extensión completa. 5. ____ La pelvis masculina es más estrecha que la pelvis femenina. 6. ____ Las contracciones fuertes de los aductores de la cadera son capaces de causar una fractura por avulsión del trocánter mayor. 7. ____ El tobillo lateral es más propenso a los esguinces que el lado medial. 8. ____ El valgo o pronación del antepié, ocurre cuando el lado lateral del antepié se levanta. 9. ____ Una posición de acuclillamiento profundo es una posición vulnerable ya que resulta en una fuerza de cizallamiento en la rodilla. 10. ____ La fuerza rotulofemoral es mayor al bajar escaleras que al subir escaleras. 11. ____ La pronación con soporte de peso consiste en dorsiflexión, abducción y eversión. 12. ____ En una posición de cadena abierta, la extensión de la cadera es acompañada por inclinación anterior de la pelvis. 13. ____ La coxa vara, que es más común en mujeres deportistas que en hombres, aumenta la efectividad de los abductores de la cadera. 14. ____ El ángulo de inclinación del fémur es más pequeño al nacimiento, y continúa incrementándose a lo largo de la vida. 15. ____ Los músculos de la cadera pueden generar la mayor fuerza en flexión. 16. ____ El sartorio, gracilis, semitendinoso, semimembranoso y el poplíteo rotan la tibia hacia adentro. 17. ____ Al andar en bicicleta, el cuádriceps se activa en forma excéntrica y concéntrica mientras los isquiotibiales no tienen actividad. 18. ____ Al pararse sobre una pierna, la carga en la articulación de la cadera es alrededor de tres veces el PC debido a la contracción del músculo abductor. 19. ____ La flexión en la articulación de la rodilla es acompañada de rotación tibial externa.

20. ____ La hiperextensión de la cadera siempre es mayor al correr que al caminar debido a que la velocidad es mayor. 21. ____ Un ángulo Q más grande incrementa el estrés en valgo en la articulación de la rodilla. 22. ____ Los flexores de la cadera se ejercitan mejor en una posición supina, debido a su naturaleza biarticular. 23. ____ Las piernas arqueadas también se conocen como genu varo. 24. ____ Un cociente de fuerza de los isquiotibiales respecto al cuádriceps menor a 0.75 puede indicar un desbalance de fuerza. 25. ____ La articulación de la cadera tiene un buen soporte ligamentoso en todas las direcciones de movimiento.

Opción múltiple 1. Al intentar obtener la fuerza máxima de flexión plantar, uno debe ____. a. tener las rodillas flexionadas y el tobillo en ligera flexión plantar b. tener las rodillas extendidas y el tobillo en ligera flexión plantar c. tener las rodillas flexionadas y el tobillo ligeramente en dorsiflexión d. tener las rodillas extendidas y el tobillo ligeramente en dorsiflexión 2. ¿En qué tipo de pie hay mayor rotación interna del pie en relación a la tibia? a. Pie con arco alto b. Pie normal c. Pie plano d. Pie equino 3. Los aductores importantes de la cadera incluyen ____. a. gracilis, aductor largo y aductor mayor b. aductor mayor, aductor largo y semitendinoso c. sartorio, iliopsoas, y semimembranoso d. gracilis, aductor corto y poplíteo 4. ¿Qué enunciado es falso con relación al acetábulo? a. Está dirigido en formas anterior, lateral e inferior b. Tiene cartílago grueso en todas las superficies c. Los tres huesos pélvicos se articulan en la cavidad del acetábulo d. Hace contacto con 20 a 25% de la cabeza del fémur 5. Los movimientos del sacro son ____. a. flexión, extensión, abducción, aducción y rotación b. flexión, extensión, nutación y contranutación c. flexión, extensión, y rotación d. flexión y extensión 6. El glúteo medio ____. a. es menos eficiente cuando la anteversión femoral es mayor b. del lado izquierdo se contrae durante la fase de balanceo de la pierna derecha c. es un poderoso abductor y rotador externo de la cadera d. puede resultar en caída de la pelvis si es débil, también conduciendo a una mayor abducción femoral y varo de la rodilla



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7. ¿Cuál de los siguientes no limita el rango de movimiento de flexión plantar? a. Los ligamentos y la cápsula articular b. El astrágalo y la tibia c. Los músculos gastrocnemio y sóleo d. El calcáneo 8. ¿Cuál de los siguientes puede conducir a una lesión del tendón de Aquiles? a. Las contracciones vigorosas y repetidas del gastrocnemio y el sóleo b. La propulsión abrupta hacia adelante después del movimiento hacia atrás c. Un ángulo Q excesivo d. Todas las anteriores e. Tanto a como b son correctas 9. Los músculos que se unen a la banda iliotibial incluyen: a. Glúteo medio b. Tensor de la fascia lata c. Sartorio d. Todas las anteriores e. Tanto a como b son correctos 10. El menisco medial ____. a. es más probable que sane si los desgarros ocurren en la parte inferior versus en la periferia b. es más móvil que el menisco lateral c. tiene forma de media luna d. sólo se une a la tibia en la parte anterior 11. ¿Qué movimiento no es resistido por los múltiples ligamentos que cruzan la cadera? a. Flexión b. Rotación interna c. Aducción d. Abducción e. Ninguno de los anteriores 12. ¿Cuál de los siguientes ayuda a estabilizar la articulación de la rodilla? a. Los ligamentos colaterales medial y lateral b. La cápsula articular c. El semimembranoso d. Todos los anteriores e. Tanto a como b son correctos 13. Durante la fase de apoyo al correr, ____. a. la rotación externa de la rodilla es acompañada de pronación b. la flexión de la rodilla es acompañada de pronación c. la rotación externa de la rodilla es acompañada de supinación d. la extensión de la rodilla es acompañada de supinación e. Tanto a como d son correctas f. Tanto b como c son correctas 14. ¿Cuál de los siguientes no está asociado con un tendón de Aquiles corto? a. La elevación temprana del talón durante la marcha b. El caminar sobre los dedos de los pies c. Limitación de la pronación d. Movimiento de dorsiflexión limitado durante la marcha 15. La pelvis se inclina ____. a. en forma anterior durante la extensión de la cadera, cuando los pies están plantados

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b. en forma anterior durante la flexión de la cadera cuando los pies están plantados c. en forma posterior durante la flexión de cadena abierta de la cadera d. en forma posterior durante la extensión de cadena abierta de la cadera e. Tanto a como d son correctas f. Tanto b como c con correctas 16. ¿Cuál de los siguientes es verdadero con relación a la rótula? a. Se mueve en forma medial dentro del surco a medida que la rodilla comienza a flexionarse b. Su movimiento depende principalmente de la fuerza del cuádriceps y la morfología del menisco c. Se mueve en forma más proximal a medida que la rodilla se flexiona d. Todas las anteriores e. Tanto a como b 17. ¿En qué dirección tiene típicamente la rodilla el menor rango de movimiento? a. Flexión b. Rotación interna/externa c. Abducción/aducción d. Hiperextensión 18. La osteoartritis es común en adultos mayores y se caracteriza por ____. a. crecimiento de osteoblastos b. estrechamiento del espacio articular c. degeneración del cartílago articular y el hueso subcondral d. Todos las anteriores e. Tanto b como c 19. ¿Cuál de los siguientes no es verdadero con relación al glúteo mayor? a. Actúa para extender tanto las caderas como el tronco b. Contribuye más a la fuerza de extensión de la cadera que los isquiotibiales c. Está más activo al subir escaleras que al caminar sobre una superficie plana d. Es el músculo con mayor masa e. También rota el muslo hacia afuera 20. La fuerza de compresión rotulofemoral ____. a. es mayor al caminar que al acuclillarse b. se incrementa a medida que la flexión de la rodilla aumenta c. es mayor en los ejercicios de extensión terminal d. puede ser tan alta como 10 veces el PC en un ejercicio de sentadilla 21. ¿Cuál de los siguientes no es verdadero con relación al andar en bicicleta? a. Los isquiotibiales están muy activos durante la parte media del ciclo b. Los mayores productores de poder son los cuádriceps c. Los flexores plantares están activos mientras los flexores dorsales están inactivos d. Hay cocontracción del cuádriceps femoral y los isquiotibiales durante el ciclo entero 22. La rodilla puede flexionarse a través de un mayor rango de movimiento cuando ____. a. el pie está pronándose b. el muslo está hiperextendido c. el pie está supinándose

d. el muslo está flexionado e. Todas las anteriores f. Tanto a como b 23. La articulación de la rodilla se considera una ____. a. articulación en bisagra modificada b. articulación condiloide c. articulación condiloide doble d. Todas las anteriores 24. En relación con la fascia plantar, ¿cuál de las siguientes es falsa? a. Los huesos sesamoideos incrustados en la fascia incrementan la ventaja mecánica durante el mecanismo de torno b. Se origina en el calcáneo y se inserta en el astrágalo, los cuneiformes y el navicular o escafoides c. La inflamación y el dolor asociado con la fascitis usualmente se presentan en el origen y no en la inserción d. Es más prevalente en el pie con arco alto y en individuos con discrepancias en la longitud de las piernas o en los tendones de Aquiles 25. ¿Qué estado es verdadero al comparar el caminar con el correr? a. Las fuerzas de compresión del tobillo están presentes al correr, pero no al caminar b. Las fuerzas de reacción verticales del suelo son cinco veces mayores al correr c. En ambos hay una fase de frenado d. Los movimientos de la extremidad inferior son típicamente mayores al caminar debido a un mayor tiempo de apoyo

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CAPÍTULO 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior

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CAPÍTULO

7

ANATOMÍA FUNCIONAL DEL TRONCO OBJETIVOS Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Identificar las cuatro curvaturas de la columna, y discutir sobre los factores que contribuyen a la formación de cada curvatura. 2. Describir las características de estructura y movimiento de las vértebras cervicales, torácicas y lumbares. 3. Describir la relación de movimiento entre la pelvis y las vértebras lumbares para el rango completo de los movimientos del tronco. 4. Comparar las diferencias en fuerza para los varios movimientos del tronco. 5. Describir los ejercicios de fuerza y flexibilidad para todos los movimientos del tronco. 6. Describir algunas de las lesiones comunes de las vértebras cervicales, torácicas y lumbares. 7. Estudiar las causas y fuentes de dolor en la espalda baja. 8. Analizar la influencia del envejecimiento sobre la estructura y función del tronco. 9. Identificar las contribuciones del tronco a una variedad de actividades. 10. Explicar de qué forma las vértebras absorben las cargas, y describir algunas de las cargas típicas impuestas sobre las vértebras para movimientos o actividades específicos.

ESQUEMA La columna vertebral Segmento de movimiento: porción anterior Segmento de movimiento: porción ­posterior Características estructurales y del ­movimiento de cada región espinal Características de movimiento de la columna entera Movimientos combinados de la pelvis y el tronco

Acciones musculares Extensión del tronco Flexión del tronco Flexión lateral del tronco Rotación del tronco

Fuerza de los músculos del tronco Postura y estabilización de la columna Estabilización de la columna

Postura Desviaciones posturales

Acondicionamiento Flexores del tronco Extensores del tronco Rotadores y flexores laterales del tronco Flexibilidad y los músculos del tronco Entrenamiento central

Potencial de lesión del tronco Efectos del envejecimiento sobre el tronco Contribución de la musculatura del tronco a las habilidades y movimientos en el deporte Fuerzas que actúan sobre las articulaciones en el tronco Resumen Preguntas de repaso 241

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

La columna vertebral actúa como una varilla elástica modificada, proporcionando soporte rígido y flexibilidad (48). La columna es una estructura compleja que proporciona una conexión entre las extremidades superiores e inferiores (64). Existen 33 vértebras en la columna vertebral, 24 de las cuales son móviles y contribuyen a los movimientos del tronco. Las vértebras están configuradas en cuatro curvas que facilitan el soporte de la columna ofreciendo una respuesta a la carga similar a un resorte (37). Estas curvas proporcionan balance y fortaleza a la columna. Siete vértebras cervicales forman una curva convexa hacia la parte anterior del cuerpo. Esta curvatura se desarrolla a me­dida que el lactante comienza a levantar la cabeza; da so­por­te a la cabeza y asume su curvatura en respuesta a la posición de la misma. Las 12 vértebras torácicas forman una curvatura que es convexa hacia la parte posterior del cuerpo. La curvatura en la columna torácica está presente desde el nacimiento. Cinco vértebras lumbares forman una cur