ANÁLISIS BIOMECÁNICO PARA DETERMINAR LA
INTERVENCIÓN MUSCULAR EN LOS ESTIRAMIENTOS
BALÍSTICOS

Gianikellis K.; Vara Gazapo A.; Bote García A.; Muñoz Cruz J. R.

Laboratorio de Biomecánica del Movimiento Humano y de Ergonomía.
Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte.Universidad de Extremadura.

RESUMEN

La movilidad en las articulaciones es una ventaja para la optimización de la técnica deportiva. El objetivo de este trabajo ha sido indagar en las relaciones causa – efecto entre la velocidad y la aceleración angular del tronco, segmento con masa considerable, y el nivel de tensión de los músculos vasto interno, recto femoral y bíceps crural durante un ejercicio de estiramiento balístico. En este sentido, se ha utilizado una cadena de medida, integrada por un sistema de Electrogoniometría (ELG) sincronizado con un sistema de Electromiografía (EMG) diseñado para ser usado en la detección de la actividad eléctrica de los músculos bajo estudio en relación con los ángulos en las articulaciones. Los resultados obtenidos han confirmado que se trata de una metodología fiable para estudiar el comportamiento fisiológico y funcional de una unidad biocinemática y profundizar en el estudio del comportamiento del sistema neuro – muscular en el análisis biomecánico de la motricidad humana.
PALABRAS CLAVE: análisis biomecánico, intervención muscular, estiramientos balísticos.

ABSTRACT

The aim of stretching exercises is to increase muscle-tendon flexibility which depends on neurogenics (stretch reflex), myogenics (viscoelasticity of the musculo-tendinous structures) and joint constraints. The main purpose of this study was to determine the intervention of the muscles quadriceps femoris (rectus femoris - vastus medialis) and biceps femoris and its relationship with the kinematics of the hip joint during a common ballistic stretching exercise. Kinematic data of the hip joint and EMGraphic data of the muscles quadriceps femoris (rectus femoris -vastus medialis) and biceps femoris were recorded by a measurement chain which consists of an EMG synchronized with an ELGoniometric system. The study yielded information concerning the sequence of muscular activation and the history of the angular velocity and acceleration of the hip joint during the defined phases of acceleration and deceleration of the flexion-extension movements. The obtained results confirmed statistically significant (p < .000 -p < .05) linear correlations (.902 -.504) between the kinematic, temporal and spectral parameters of the EMG data.
KEY WORDS: flexibility-training, ballistic stretching, EMG.

1. INTRODUCCIÓN

La movilidad es un requisito elemental para poder ejecutar movimientos en cantidad y de calidad. Su desarrollo afecta de forma muy positiva al desarrollo físico de los factores de rendimiento y las capacidades deportivas. Las restricciones mecánicas que limitan esta movilidad son, restricciones nerviosas, restricciones del tejido muscular, restricciones articulares, y restricciones por medio de la piel, el tejido conectivo subcutáneo y la resistencia a la fricción. La movilidad se puede clasificar en pasiva o activa. La movilidad pasiva es la amplitud segmentaria máxima que puede obtener el deportista por el efecto de fuerzas externas gracias a la capacidad de extensión o de relajación de los antagonistas. Por el contrario, se entiende por movilidad activa la máxima amplitud de movimiento de una articulación que puede obtenerse gracias a la contracción de los músculos agonistas y a la extensión de los antagonistas. La movilidad pasiva es siempre superior a la movilidad activa. La diferencia entre la movilidad pasiva y activa se denomina reserva de movilidad. Las técnicas de estiramientos consideradas son: a) los estiramientos balísticos, que consisten en la realización de un movimiento rápido dentro de los límites extremos del rango de movimiento funcional (ROM) de las articulaciones implicadas, b) los estiramientos estáticos, donde las articulaciones adoptan una postura extrema a partir de la cual empiezan a estirarse. El estiramiento es inducido pasivamente por partida doble tanto por la fuerza de la gravedad en los segmentos anatómicos involucrados, como por la manipulación manual aplicada pasivamente, o a través de la aplicación de fuerzas para incrementar la cantidad de estiramiento, y c) la facilitación neuro muscular propioceptiva, que involucra una pre - contracción al máximo nivel de los grupos musculares hasta el punto de sufrir una elongación. Aunque, son conocidos por todos las desventajas de los estiramientos balísticos, hay poca información respecto a su principal ventaja que consiste en conseguir fortalecer los músculos agonistas mediante una contracción activa. El objetivo de este trabajo ha sido indagar en las relaciones causa – efecto entre la velocidad y la aceleración angular del tronco, segmento con masa considerable, y el nivel de tensión de los músculos vasto interno, recto femoral y bíceps crural durante un ejercicio de estiramiento balístico.

2. MATERIAL Y MÉTODOS

En primer lugar, se ha procedido a “poner a punto” la cadena de medida y los protocolos de los ensayos que nos permitan obtener la información necesaria respecto a la intervención muscular de los músculos vasto interno, recto femoral y bíceps crural, en función de la velocidad y de la aceleración angular de la articulación de la cadera, en un ejercicio de estiramiento balístico que consiste en una flexión profunda de la cadera, desde posición erguida, y su posterior extensión. En este sentido, se ha utilizado una cadena de medida, integrada por un sistema de Electrogoniometría (ELG) sincronizado con un sistema de Electromiografía (EMG) desarrollada en el Laboratorio de Biomecánica del Movimiento Humano y de Ergonomía de la Facultad de CC. del Deporte de la UEx. El equipo está diseñado para ser usado en la detección de las contracciones musculares en relación con la postura adoptada por los sujetos. La postura, entendida como la orientación relativa de los segmentos corporales, puede ser descrita en función de los ángulos en las articulaciones y calcular otros parámetros, como pueden ser la velocidad y la aceleración angular, a partir del ángulo en cada instante.

A continuación se ha experimentado en el laboratorio con seis sujetos, seleccionados aleatoriamente, que han realizado un ejercicio de flexión – extensión de la cadera desde una posición erguida. El sujeto permanecía de pie durante 10 segundos y después realizaba tres estiramientos balísticos de los músculos bíceps crural derecho e izquierdo flexionando la cadera lo más rápidamente posible y recuperando la postura erguida. Por último, añadir que durante el ejercicio tenía lugar una contracción isométrica de otros 10 segundos al final de la realización del ciclo de los tres estiramientos.

Figura 1. Proceso experimental.

El tratamiento de los datos incluye:

• El “suavizado” de los datos posición angular – tiempo y el cálculo de la velocidad y la aceleración angular utilizando el algoritmo “GCVSPL”

• El análisis de la señal EMG rectificada en el dominio del tiempo y de la frecuencia que se ha basado en el cálculo de los siguientes parámetros: el valor medio de la señal rectificada (AREMG), el valor del EMG integrado (iEMG), el valor raíz cuadrada de la media cuadrática (RMSEMG), la frecuencia mediana (fm) y la frecuencia espectral media (fav).

• El tratamiento estadístico de los datos que se ha realizado con el paquete SPSS 10.0.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de los datos registrados ha permitido, en primer lugar, determinar la secuencia y el período de activación de los diferentes músculos junto con la variación del ángulo de la articulación de la cadera y la velocidad de movimiento. La técnica instrumental ha permitido discernir la intervención muscular en las fases de aceleración y deceleración en la flexión y extensión, así como determinar las diferencias intra y entre sujetos respecto a la flexión y a la extensión de la cadera.

Las cuatro fases del registro han sido: fase de aceleración de la flexión, desde el inicio del registro hasta el instante de máxima velocidad angular; fase de deceleración de la flexión, desde instante de máxima velocidad angular hasta el de máxima flexión; fase de aceleración de la extensión, desde instante de máxima flexión hasta el de máxima velocidad angular; y fase de deceleración de la fase de extensión, desde instante de máxima velocidad angular hasta final del registro.

Figura 2. Variables cinemáticas y registros EMGráficos en función del tiempo

El estudio descriptivo de los resultados obtenidos en las cuatro fases muestra para la velocidad angular (rad/s), (.64 ± .27), (1.23 ± .55), (.96 ± .53) y (.58 ± .22), para las cuatro fases, respectivamente. Para la aceleración angular (rad/s²), (2.55 ± 1.25), (10.38 ± 8.96), (8.63 ± 7.07) y (1.45 ± .84). Por último, en cuanto a la RMSEMG (V) se obtienen para el vasto interno, (.06 ± .05), (.15 ± .13), (.12 ± .11), (.06 ± .05), para el recto femoral, (.03 ± .01), (.08 ± .04), (.05 ± .02), (.03 ± .01) y para el bíceps crural, (.04 ± .01), (.07 ± .02), (.12 ± .04), (.06 ± .02), respectivamente.

El análisis estadístico ha permitido encontrar correlaciones lineales, entre .902 y .504 (p< .000 y p< .05), entre los parámetros cinemáticos y los parámetros temporales y frecuenciales del EMG. Las tablas a continuación corresponden, para cada fase del movimiento, a las correlaciones más significativas de este estudio:

Tabla 1. Estadísticos descriptivos del vasto interno, recto femoral, y bíceps crural, respectivamente, en la 1ª fase de flexión de los parámetros EMG en el dominio del tiempo.

Tabla 2. Estadísticos descriptivos del vasto interno, recto femoral y bíceps crural, respectivamente, en la 2ª fase de flexión de los parámetros EMG en el dominio del tiempo.

Tabla 3. Estadísticos descriptivos del vasto interno, recto femoral y bíceps crural, respectivamente, en la 1ª fase de extensión de los parámetros EMG en el dominio del tiempo.

Tabla 4. Estadísticos descriptivos del vasto interno, del recto femoral y del bíceps crural, respectivamente, en la 2ª fase de extensión de los parámetros EMG en el dominio del tiempo.

Tabla 5. Estadísticos descriptivos del vasto interno, del recto femoral y del bíceps crural, respectivamente, en la 1ª fase de flexión de los parámetros EMG en el dominio de la frecuencia.

Tabla 6. Estadísticos descriptivos del vasto interno, del recto femoral y del bíceps crural, respectivamente, en la 2ª fase de flexión de los parámetros EMG en el dominio de la frecuencia.

Tabla 7. Estadísticos descriptivos del vasto interno, del recto femoral y del bíceps crural, respectivamente, en la 1ª fase de extensión de los parámetros EMG en el dominio de la frecuencia.

Tabla 8. Estadísticos descriptivos del vasto interno, del recto femoral y del bíceps crural, respectivamente, en la 2ª fase de extensión de los parámetros EMG en el dominio de la frecuencia.

Se ha abordado la intervención de músculos biarticulares como es el caso del recto femoral y bíceps crural, cuyo comportamiento mecánico es muy difícil aproximar a través de estudios de análisis dinámico inverso que es el método por excelencia del análisis biomecánico del movimiento humano. A la luz de los resultados obtenidos se confirma que durante la primera fase de flexión, se han encontrado correlaciones entre la aceleración angular y la AREMG y la RMSEMG del vasto interno (estabilizador de la rodilla) y del recto femoral que indica que la activación de estos músculos contribuye a la aceleración del tronco hacia delante (Tabla 9), mientras que durante la segunda fase de flexión, se han encontrado correlaciones entre la aceleración angular y la AREMG y la RMSEMG del vasto interno (que indica que estabiliza la rodilla, ya que al tener el tronco una masa importante, si no fuese por la estabilización de la rodilla, ésta flexionaría por la rotación del tronco hacia delante) y del bíceps crural (que indica que éste detiene el movimiento) (Tabla 10). Durante la primera fase de la extensión, se han encontrado correlaciones de la aceleración angular con la AREMG y la RMSEMG del vasto interno y recto femoral, que indica que estabilizan la rodilla, y bíceps crural, que indica que el mismo interviene en la elevación del tronco (Tabla 11), mientras que durante la segunda fase de la extensión, se han encontrado correlaciones de la aceleración angular con la AREMG y la RMSEMG del vasto interno y recto femoral, que indica la contracción excéntrica de los mismos para detener la extensión de la cadera (Tabla 12).

4. CONCLUSIONES

Se ha desarrollado una metodología fiable que permite estudiar el comportamiento fisiológico y funcional de una unidad biocinemática, en este caso de la articulación de la cadera, en los estiramientos balísticos, en términos de variación del ángulo en la articulación y de la aceleración angular sin la cual no sería posible interpretar el nivel de activación muscular. Esta información es imprescindible para profundizar en las soluciones biomecánicas del sistema neuro – muscular y puede tener múltiples aplicaciones en el ámbito de análisis biomecánico de la motricidad humana.

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