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18.1 RAMAS DE LA CINESIOLOGÍA (ENFOQUE PARA EL ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS
- 1 PLANOS DEL CUERPO HUMANO..........................................................................................
- 1.1 PLANO MEDIO SAGITAL........................................................................................................
- 1.2 PLANO FRONTAL.....................................................................................................................
- 1.3 PLANO HORIZONTAL..............................................................................................................
- 2 EJES DEL CUERPO HUMANO
- 2.1 EJE CEFALOPODAL
- 2.2 EJE ANTEROPOSTERIOR........................................................................................................
- 2.3 EJE TRANSVERSAL.................................................................................................................
- 3 MOVIMIENTOS EXISTENTES EN LOS PLANOS Y EJES DEL CUERPO HUMANO
- 4 ESTRUCTURAS DE SOSTÉN DEL CUERPO HUMANO......................................................
- 5 HUESOS Y ESQUELETO..........................................................................................................
- 6 ARTICULACIONES
- 6.1 AMPLITUD DE LAS ARTICULACIONES
- 7 PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO.........................................................................
- 8 ACCIONES ANTIGRAVITATORIAS........................................................................................
- 9 MUSCULATURA POSTURAL ANTIGRAVITATORIA...........................................................
- 10 LOS DEFECTOS POSTURALES..............................................................................................
- 11 CONTRACCIÓN MUSCULAR HACIA LOS PUNTOS DE APOYO......................................
- 12 DOBLE ROTACIÓN VERTEBRAL...........................................................................................
- 13 DISOCIACIÓN DE CINTURAS................................................................................................
- 14 SINERGIAS FUNCIONALES....................................................................................................
- 15 CADENAS CINÉTICAS.............................................................................................................
- 15.1 CADENA ABIERTA...................................................................................................................
- 15.2 CADENA CERRADA
- 16 IMPORTANCIA DE LA MANIOBRA DE VALSALVA............................................................
- 17 INTRODUCCIÓN A LA ANATOMÍA, CINESIOLOGÍA Y BIOMECÁNICA
- 17.1 LA ANATOMÍA HUMANA........................................................................................................
- 18 EL CONCEPTO DE CINESIOLOGÍA.......................................................................................
- HUMANOS)............................................................................................................................................
- 19 EL CONCEPTO DE MOVIMIENTO HUMANO......................................................................
- 20 EL CONCEPTO DE COMPORTAMIENTO MOTOR...............................................................
- 21 EL CONCEPTO DE CINESIOLOGÍA MECÁNICA Y DE BIOMECÁNICA..........................
- 21.1 CINESIOLOGÍA MECÁNICA...................................................................................................
- 21.2 BIOMECÁNICA.........................................................................................................................
- 22 ¿POR QUÉ NOS INTERESA LA BIOMECÁNICA?.................................................................
- 23 ¿CÓMO EVITAR EL DAÑO?....................................................................................................
- 24 OBJETIVOS Y FUNCIONES DE LA CINESIOLOGÍA Y BIOMECÁNICA...........................
- 25 RAMIFICACIONES DE LA CINESIOLOGÍA Y BIOMECÁNICA.........................................
- 25.1 DIVISIONES DE LA CINESIOLOGÍA.....................................................................................
- 26 TIPOS DE ANÁLISIS CINEMÁTICOS.....................................................................................
- 27 HUESOS Y ARTICULACIONES...............................................................................................
- 27.1 HUESOS......................................................................................................................................
- 27.2 ARTICULACIONES
- 27.2.1 AMPLITUD DE MOVIMIENTO DE UNA ARTICULACIÓN
- 28 MÚSCULOS, FUERZA MUSCULAR Y MOMENTO DE FUERZA MUSCULAR................
- 28.1 FUERZA DE LOS MÚSCULOS.................................................................................................
- 30.1 PROPIEDADES MECÁNICAS BÁSICAS DE LOS MÚSCULOS..........................................
- 30.2 PROPIEDADES BIOLÓGICAS DE BASE DE LOS MÚSCULOS........................................
- 30.3 MODELO MUSCULAR.............................................................................................................
- 30.4 LAS PALANCAS ÓSEAS
31 BIOMECÁNICA DEPORTIVA................................................................................................... 15
PLANOS DEL CUERPO HUMANO
El plano es una representación imaginaria que pasa a través del cuerpo en su posición anatómica. Los planos se pueden clasificar en:
PLANO MEDIO SAGITAL Es el plano que divide imaginariamente al cuerpo en sentido antero posterior a lo largo de la línea media y lo divide en dos partes iguales, derecha e izquierda.
PLANO FRONTAL Es un plano vertical que pasa a través del cuerpo formando un ángulo recto (de 90°) con el plano medio y divide imaginariamente al cuerpo en dos partes, la anterior o facial y la posterior o dorsal.
PLANO HORIZONTAL Es el plano que divide al cuerpo o cualquier parte de él en dos mitades, superior o cefálica e inferior o caudal.
EJES DEL CUERPO HUMANO Los ejes en el ser humano se pueden conceptualizar como líneas imaginarias que atraviesan el cuerpo y nos ayudan a describir y a comprender mejor la ejecución de los movimientos, los mismos pueden se divididos o agrupados en tres secciones:
EJE CEFALOPODAL Es el mas largo del cuerpo, se representa por una línea imaginaria que va desde las vértebras cervicales al centro de las superficies de apoyo formadas por los pies ubicado perpendicularmente al plano horizontal, estando el sujeto de pie con las extremidades inferiores unidas.
EJE ANTEROPOSTERIOR Es una línea imaginaria perpendicular al tórax (plano frontal) que lo atraviesa de delante hacia atrás.
EJE TRANSVERSAL Es una línea imaginaria que atraviesa de lado a lado en forma perpendicular al plano sagital.
MOVIMIENTOS EXISTENTES EN LOS PLANOS Y EJES DEL CUERPO HUMANO
Plano Eje Movimientos
Medio o Sagital Transversal Flexión y extensión
Frontal Antero posterior Abducción y aducción
Horizontal Cefalo podal Movimiento de rotación
ESTRUCTURAS DE SOSTÉN DEL CUERPO HUMANO
El cuerpo humano ha sido construido para moverse mediante la utilización y acción de ciertas estructuras de sostén como huesos, articulaciones y músculos, y este movimiento puede tomar muy variadas y complicadas formas. Debido a esto se ha desarrollado una nueva disciplina, la biomecánica, que estudia la mecánica y los rangos del movimiento humano. Las acciones que interesan son fundamentalmente las de caminar y levantar. Los rangos de movimiento de las articulaciones varían de persona a persona, debido a la diferencias antropométricas y al resultado de otros factores, como la edad, el sexo, la raza, la estructura del cuerpo, el ejercicio, la ocupación, la fatiga, la enfermedad, la posición del cuerpo y la presencia o ausencia de ropa.
ACCIONES ANTIGRAVITATORIAS El cuerpo humano es un ser bípedo, lo que implica que tiene que mantener una postura erguida y ser capaz de separar su cuerpo del suelo, abandonando la posición cuadrúpeda. Los sistemas que permiten la posición bípeda son:
- Sistema Oto-Vestibular: localizado en el oído interno. Durante los tres primeros meses de vida, se produce la conexión de los núcleos nerviosos que inervan los músculos motores oculares, lo que permite el mantenimiento de la postura de la cabeza por la información vestibular y propioceptiva. En los canales semicirculares y en las máculas de sáculo y utrículo se controla la posición cefálica.
- Vías de integración y efectoras: fundamentalmente cerebelo, corteza parietal sensomotriz, áreas premotora y motora. Las vías motoras del sistema nervioso se pueden estudiar clasificándolas en dos tipos de sistemas: ventral y lateral. - Sistema Ventral: está formado por tres vías motoras: las Vías Vestibuloespinales, que se originan en los Núcleos Vestibulares del oído interno, y la Vía Reticuloespinal Medial, originada en el tallo cerebral. El Sistema Ventral contribuye al mantenimiento de la postura antigravitatoria del animal mediante la facilitación de las motoneuronas Alfa de músculos extensores axiales y proximales del tronco y miembros y la inhibición de esas mismas neuronas en músculos flexores. - Sistema Lateral: compuesto por la Vía Reticuloespinal Lateral. El Sistema Lateral facilita los movimientos voluntarios del animal, al inhibir al Sistema Ventral y facilitar los movimientos de flexión de extremidades.
- Piramidal: originada en la corteza motora, el área 4 de Brodman. Es la vía por excelencia del movimiento voluntario.
- Rubroespinal: Se origina en la porción Magnocelular del Núcleo Rojo del Tallo Cerebral. Recibe fibras del Área 4 de Brodman pertenecientes a pies y mano, con lo que constituye una vía de "precisión" que ayuda a la Vía Piramidal con movimientos muy complejos.
MUSCULATURA POSTURAL ANTIGRAVITATORIA El ser humano presenta una abundante cantidad de musculatura. Según la postura que esté
manteniendo, o el movimiento que esté realizando, necesitará mantenerse contra los efectos de la gravedad mediante la acción de una serie de músculos. Las acciones musculares van desplazándose con el desarrollo del niño, avanzando en la escala Onto y Filogénica. Cuando el niño comienza a reptar, está utilizando la musculatura antigravitatoria que utilizan los reptiles, con incidencia en musculatura paravertebral, extensores de brazos y piernas. Los movimientos de los miembros son de flexión débil, extensión marcada y rotación hacia delante, que permite lanzar las extremidades hacia delante para poder avanzar, ya que no puede el animal levantar su cuerpo para permitir que pasen por debajo del cuerpo. Esta solución involucra mucho a la espalda y a la musculatura dorsal, ya que implica que al rotar un brazo en un movimiento circular paralelo al suelo, se produce una rotación en la espalda, seguida de una inclinación del raquis contraria a la extremidad que ha dado el paso. Cuando el niño logra el gateo, pone en marcha la musculatura propia de los mamíferos cuadrúpedos, incidiendo el desarrollo sobre la musculatura flexora de los miembros, que ahora se tienen que levantar del suelo para permitir el avance al dar un paso. Con el logro de la bipedestación se activa la musculatura antigravitatoria por excelencia en los humanos: Gemelos, Isquiotibiales y Cuádriceps Femoral, Psoas Ilíaco, Glúteos, Abdominales, Paravertebrales, musculatura fásica y tónica del cuello y cabeza.
LOS DEFECTOS POSTURALES
La mala postura es un desequilibrio del sistema musco-esquelético que produce un mayor gasto de energía del cuerpo, ya sea cuando éste se encuentra en actividad o en reposo, provocando cansancio y/o dolor. Las personas al tratar de reestablecer el equilibrio de sus cuerpos, adoptan nuevas posiciones,
ocasionando mayores deformidades, en vez de apaciguar los efectos de una mala postura. Estas deformidades pueden ser incapacitantes desde el punto de vista estético y de orden funcional. La mala postura en las personas es causada generalmente por problemas congénitos, genéticos, infecciosos, posturales o idiopáticos (originados en sí mismo). Las deformaciones en la columna también se pueden deber a enfermedades degenerativas o malos hábitos. Las posturas inadecuadas en las personas debido, por ejemplo, a cargas en la espalda, pueden causar dolores musculares en cuello, hombros y espalda, y provocar agotamiento. Por eso es recomendable que el peso máximo de carga sobre la espalda de una persona no exceda el 10% de su peso corporal.
CONTRACCIÓN MUSCULAR HACIA LOS PUNTOS DE APOYO Cuando un músculo se contrae de manera isotónica (con movimiento de sus extremos) generalmente se produce esta contracción del extremo libre hacia el extremo que está fijo. Este concepto de contracción hacia los puntos de apoyo es muy importante, pues permite estudiar las cadenas cinéticas establecidas en el movimiento humano.
DOBLE ROTACIÓN VERTEBRAL Un movimiento de inclinación o rotación en la columna vertebral produce un reajuste de manera que se produce una doble rotación inconscientemente por mecanismos mecánicos. Una inclinación lateral del tronco produce una rotación de las vértebras, de manera que el cuerpo vertebral se dirige hacia la convexidad y las apófisis espinosas se dirigen hacia la concavidad formada en este movimiento.
DISOCIACIÓN DE CINTURAS El movimiento humano superior se produce mediante la disociación de las cinturas escapular y pélvica, de manera que se establece siempre un par de fuerzas contrapuestas que equilibran los esfuerzos, igual que si fuera un balancín. Así, cuando una persona da un paso, al adelantar un pie atrasa el brazo contrario. Esto equilibra las fuerzas de rotación generadas en el tronco. En realidad, aunque este movimiento se realice con las extremidades, es a nivel de la raíz de los miembros y primer tercio proximal de los mismos donde es imprescindible realizarlos para compensar el par de fuerzas.
SINERGIAS FUNCIONALES Los músculos no actúan de manera aislada, salvo en algunas contadas ocasiones. Lo que se supone acción única en un movimiento, no es sino una sucesión de diferentes trabajos coordinados de múltiples músculos y articulaciones. El neurodesarrollo avanza afinando el uso de toda la musculatura, y alcanza el grado máximo con la destreza manipulativa fina de la mano, destreza que el niño comienza a desarrollar a partir del tercer mes de vida y empieza a ser efectiva alrededor del tercer años de vida, cuando pasa de realizar una Praxis ideomotora (gesto simple) a una Praxis Ideatoria (secuencia de movimientos) y posteriormente a una Praxis Constructiva (construcción en 2D y 3D) Debemos considerar el conjunto de factores que integran el movimiento humano. EL movimiento humano no es un hecho aislado, sino una sucesión de interacciones entre la información sensorial, excitaciones e inhibiciones del Sistema Nervioso Central y la acción de los propios músculos. Generalmente se pueden considerar dos tipos de acciones musculares: activas y estabilizadoras:
- Acciones Activas: Influyen en el desarrollo del movimiento deseado. La musculatura que participa en esta acción se denomina Agonista y la musculatura que actúa apoyando el movimiento de manera secundaria, sinergista. P. ej.: el llevarse un trozo de comida a la boca implica la acción del Bíceps Braquial y el Braquial Anterior, pero también participan en el movimiento el Coracobraquial, el Supinador Largo y los flexores de los dedos, aunque en realidad participan muchos más, pero su estudio rebasa el objetivo del presente trabajo.
- Acciones Estabilizadoras: Son las realizadas para estabilizar ciertos segmentos del cuerpo que sirven como punto de apoyo para que los músculos agonistas puedan desarrollar su acción.
IMPORTANCIA DE LA MANIOBRA DE VALSALVA La maniobra de Valsalva es un fenómeno muy importante a la hora de manejar cargas o realizar
esfuerzos intensos o rápidos. Cuando se produce un movimiento de manejo de una carga (un paciente) se produce una contracción estabilizadora de la musculatura abdominal espiratoria. Como esto produce un aumento de presión abdominal y torácica, para mantener el sistema "cerrado" se produce el cierre de los orificios de la glotis y esfínter anal. Esta contracción abdominal junto con el cierre de orificios produce un aumento muy importante de la presión intraabdominal y torácica, que causa que el abdomen se asemeje a una viga rígida que transmite las presiones a cintura pélvica y periné, descargando así bastante peso del raquis. Este sistema en una primera fase es positivo, pues descarga parcialmente a la espalda del esfuerzo, pero tiene el inconveniente de ser un sistema de corta duración porque produce un aumento importante de la tensión arterial, dificulta el retorno venoso, provoca apnea e incrementa las resistencias vasculares periféricas. Estos fenómenos se explican porque el incremento de la presión toracoabdominal comprime la vena cava inferior y fuerza la derivación del retorno venoso a través de los plexos perirraquídeos, hecho que causa un aumento de tensión del Líquido Cefalorraquídeo, con los consiguientes riesgos que comporta el aumento de la presión intracraneal. El sistema establecido en la maniobra de Valsalva depende así mismo de la integridad de los músculos abdominales y de la capacidad de cierre de los orificios de glotis y esfínter anal. Si alguno de estos orificios fuera incapaz de contener el aumento de presión, ésta se escaparía por el lugar donde se produjera la pérdida de “estanqueidad”.
INTRODUCCIÓN A LA ANATOMÍA, CINESIOLOGÍA Y BIOMECÁNICA
LA ANATOMÍA HUMANA ¿ Que es Anatomía ?. La anatomía es aquella ciencia que estudia la estructura externa e interna del organismo viviente y la relación entre sus partes. Se subdivide en: descriptiva o sistemática, macroscópica, microscópica o histológica, topográfica, patológica (enfermedad), quirúrgica, del desarrollo y comparada. Estos tipos de estudios anatómicos de describen a continuación:
- Anatomía descriptiva o sistemática : Ciencia que estudia las diferentes estructuras o formas del cuerpo, su ubicación en el cuerpo y las relaciones que tiene con otras estructuras. Comunmente se estudia sistema por sistema.
- Anatomía macroscópica : Aquella ciencia que estudia las estructuras del organimo que se puedan observar a simple vista, sin la necesidad de un microscopio.
- Anatomía microscópica o histológica : Se encarga de estudiar las estructuras microscópicas (que no se pueden observar a simple vista) de los diversos órganos y aparatos. Emplea equipos especializados conocidos como microscopios (comunes y electrónicos). La histología es el estudio de las estructuras microscópicas. La citología estudia las células y sus orgánulos.
- Anatomía topográfica : Estudia las estructuras corporales, según se encuentran en zonas o regiones específicas, analizando las relaciones de continuidad y contacto con tejidos y otros órganos.
- Anatomía patológica : Aquella rama de la anatomía que estudia los cambios (macroscópicos y microscópicos) que ocurren en las estructuras del organismo como resultado de una variedad de condiciones / enfermedades. La patología estudia las enfermedades que sufre el cuerpo humano.
- Anatomía quirúrgica : Estudia las diferentes estructuras corporales según se encuentran relacionadas con intervenciones quirúrgicas.
- (^) Anatomía del desarrollo. Este tipo de anatomía se ocupa de estudiar las alteraciones que sufre el cuerpo humano a través de todas las etapas de la vida, i.e., desde la misma concepción hasta la senectud. La morfología humana comprende la estructura del cuerpo en estado de salud a nivel subcelular, celular, tisular y sistémico desde la etapa embrionaria hasta la senectud e identifica la forma en que los factores ambientales internos y externos pueden modificar la salud del individuo dentro del rango de la normalidad o afectarlo patológicamente.
¿ Que es Fisiología ?. La fisiología es aquella ciencia que estudia las funciones de los órganos y
sistemas del organismo humano.
EL CONCEPTO DE CINESIOLOGÍA El estudio de la cinesiología abarca varias disciplinas. No obstante, se analiza principalmente el
movimiento humano (en todas sus ramificaciones) desde el punto de vista de las ciencias físicas. Por lo tanto, el interés principal de la cinesiología es estudiar el comportamiento del movimiento humano en el ser humano. La cinesiología puede subdividirse en las siguientes áreas:
- Biomecánica
- Anatomía músculo-esquelética
- Fisiología neuro-muscular.
RAMAS DE LA CINESIOLOGÍA (ENFOQUE PARA EL ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS HUMANOS)
- Cinesiología mecánica : El estudio de los movimientos de los individuos desde el punto de vista del tiempo, distancia y fuerza.
- Cinesiología fisiológica : El estudio de los movimientos humanos desde el punto de vista de los procesos biológicos y bioquímicos que ellos inician y sostienen.
- Cinesiología sicológica : El estudio de los movimientos humanos desde el punto de vista del comportamiento, percepciones y motivaciones humanas, asi como los parámetros neurológicas.
EL CONCEPTO DE MOVIMIENTO HUMANO Cuando hablamos de movimiento humano nos referimos al cambio en posición del cuerpo o segmento de este en el espacio y tiempo a través de la aplicación de diferentes grados de fuerza. El movimiento humano involucra relaciones de espacio y tiempo. Los movimientos pueden ser de dos tipo, a saber:
EL CONCEPTO DE COMPORTAMIENTO MOTOR Se refiere al movimiento del cuerpo humano que resulta de las fuerzas musculares que actúan a través de los músculos, tendones, y articulaciones del cuerpo.
EL CONCEPTO DE CINESIOLOGÍA MECÁNICA Y DE BIOMECÁNICA
CINESIOLOGÍA MECÁNICA Representa aquella rama de la cinesiología que se encarga de estudiar los factores mecánicos que
afectan el movimiento humano, es decir, la aplicación de las leyes físicas de la mecánica (una rama de la física) al movimiento humano. La cinesiología nos ayuda a poder analizar los movimientos del cuerpo humano, de manera que se puedan perfeccionar las destrezas motoras.
BIOMECÁNICA Es la ciencia que trata con las fuerzas internas y externas que actúan sobre el cuerpo humano y los efectos producidos por estas fuerzas La biomecánica nos ayuda analizar efectivamente las destrezas motoras. La Biomecánica es el cuerpo de conocimientos que, usando las leyes de la física y de la ingeniería, describe los movimientos efectuados por los distintos segmentos corporales y las fuerzas actuantes sobre estas mismas partes, durante las actividades normales de la vida diaria. Para comprender que es cabalmente la biomecánica hay que partir de una correcta definición de la física: "la física se ocupa de los fenómenos físicos; es decir, de aquellos que no modifican la estructura íntima de la materia, a diferencia de los químicos, que si la modifican". Las cosas más simples y cotidianas están gobernadas por las leyes de la física: el movimiento de una puerta, el caminar, el correr, etc. La física esta en todas partes y sus leyes fundamentales se hacen evidentes aun en las cosas más comunes. A medida que fue evolucionando, la ciencia física se dividió en distintas ramas: mecánica, calor, sonido, electricidad, magnetismo, óptica y física nuclear. Pero la que incumbe específicamente a la
- Reconocer actividades potencialmente peligrosas.
RAMIFICACIONES DE LA CINESIOLOGÍA Y BIOMECÁNICA
DIVISIONES DE LA CINESIOLOGÍA
- Cinesiología estructural o anatomía aplicada : El estudio de la función y análisis del movimiento de los músculos y esqueleto (y sus articulaciones) del cuerpo humano, en su relación con la ciencia del movimiento.
- Cinesiología mecánica = biomecánica : El área de la ciencia que estudia los efectos que ejercen las diferentes fuerzas externas sobre los cuerpos vivientes en estado de movimiento o reposo. La biomecánica se divide en las siguientes ramas o tipos de análisis morfológico: - Cinemática. La rama de la cinemática involucra el estudio o análisis cinesiológico descriptivo de los factores de tiempo y espacio del movimiento de un sistema, es decir, describe el movimiento de los cuerpos en términos de tiempo, desplazamiento, velocidad, y aceleración. El análisis cinemático puede ser de tipo linear o angular. El estudio de la cinemática linear involucra la descripción de un movimiento en linea recta. Por otro lado, la cinemática angular se refiere a la descripción de un movimiento alrededor de un ángulo fijo. - Cinética. A diferencia de la cinemática, la cinética se enfoca en el estudio causal o análisis cinesiológico de las fuerzas que provocan que un sistema se mueva, es decir, que produzcan o cambien el movimiento de un objeto. Similar a la cinemática, el estudio de las fuerzas que inducen el movimiento parte desde un movimiento lineal o angular. Tenemos, entonces, que la cinética lineal estudia las fuerzas que provocan el movimiento linear; mientras que la cinética angular estudia las fuerzas que causan el movimiento angular. La cinética se divide en:
- Estática : El estudio de los factores asociados con sistemas inamovibles; es decir, se estudian situaciones en la cual todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo están balanceadas, lo cual ocasiona que el cuerpo se encuentre en equilibrio.
- Dinámica : El estudio de los factores asociados con sistemas en movimiento; es decir, se estudian los cuerpos sujetos a fuerzas desbalanceadas, lo cual provoca cambios en movimiento.
TIPOS DE ANÁLISIS CINEMÁTICOS
- Análisis cualitativo del movimiento humano. Este tipo de análisis cinemático puede concentrarse en el aspecto nominal o simplemente en lo evaluativo. - El análisis nominal se concentra en identificar y nombrar los componentes de todo el movimiento. - En el análisis evaluativo , se determina el valor relativo de cada componente del movimiento, utilizando la comparación y el juicio o apreciación. Análisis cuantitativo del movimiento humano. Nos referimos a la determinación precisa de la cantidad o porcentaje de varios componentes de una cosa (midiendo o contando).
HUESOS Y ARTICULACIONES
Las partes del aparato locomotor humano poseen, en su interior, un esqueleto axial en forma de huesos de gran resistencia. Cada hueso particular esta unido al esqueleto completo por medio de conexiones y articulaciones que facilitan la ejecución de sus funciones, tanto estáticas como dinámicas. En caso de un trabajo estático, el esqueleto transmite fuerzas quietas, mientras que en un trabajo dinámico los huesos sirven de palancas sobre las que actúan las fuerzas de aceleración. Dada esta exigencia funcional múltiple, los huesos y las articulaciones han de soportar diferentes clases de cargas, tales como: tracción, presión, suspención y torsión. Durante el curso del proceso de desarrollo genético, desde las formas bajas hasta las mas altas (evolución de la manera de vivir), las propiedades biomecánicas del aparato locomotor del hombre se han ido ajustando a las funciones mecánicas que este aparato debe realizar en el curso de la vida actual y ante todo en el trabajo. Si investigamos más a fondo el esqueleto humano desde este punto de vista, observamos
una adaptación lógica del mismo a las nuevas exigencias, tanto en la composición química del hueso, como en su forma, estructuración y conexiones articulares.
HUESOS En la composición química de los huesos encontramos elementos orgánicos e inorgánicos. Los componentes orgánicos aseguran la elasticidad de los huesos, mientras que los inorgánicos contribuyen al fortalecimiento de su resistencia. Sin embargo, la composición química de los huesos varia tanto entre los diferentes huesos de una misma persona como entre los de distintas personas. Dicha composición depende de la edad del hombre, de su alimentación y de la carga a soportar. Con el avance de la edad aumenta fuertemente la parte inorgánica a costa de la orgánica, y encontramos muchas mas calcificaciones, por lo que el hueso se hace mucho mas duro, pero a la vez menos elástico, legándose con facilidad a las roturas, especialmente en los ejercicios de suspensión y torsión. La alimentación preferentemente vegetal enriquece el hueso con sustancias orgánicas. Por el contrario, si la alimentación se compone fundamentalmente de carne y de leche, se comprueba fácilmente el aumento de sustancias inorgánicas. Los huesos fuertemente cargados, como por ejemplo, la columna vertebral y el fémur, contienen elevada proporción de calcio; sin embargo, dicha proporción no puede ser exagerada para no reducir la elasticidad de los huesos en cuestión. Es interesante, así mismo, el hecho de que la fibrilla esponjosa de los huesos esta siempre orientada en dirección de la acción de las fuerzas para, de este modo aumentar la resistencia.
ARTICULACIONES En las articulaciones del aparato motor humano coinciden dos cabezas óseas colindantes con sus cavidades, haciendo posible la realización de movimientos rotativos. Una de las terminaciones del hueso tiene la forma de cabeza y la otra de acetábulo. Según la forma de estas dos terminaciones óseas, la articulación posee mayor o menor libertad rotativa. La mayoría de las articulaciones tiene forma y superficie de cuerpos rotativos. Según la clase de cada articulación, en forma cilíndrica, elipsoidal o de silla, varia también el eje de la rotación misma. La articulación esférica permite, fundamentalmente, las rotaciones en tres ejes. Desde el punto de vista geométrico, y tratándose de cuerpos rotativos, no pueden darse articulaciones con dos ejes de rotación. Cuando un cuerpo rotativo recibe el segundo eje de giro, inmediatamente obtiene también el tercero. Sin embargo, el aparato motor humano dispone de articulaciones de dos ejes: por ejemplo, la articulación elipsoidal del carpo. El segundo grado de libertad de movimiento rotativo surge porque las superficies de la cabeza de la articulación y el acetabulo no se acoplan perfectamente y los ligamentos laterales, no excesivamente tensos, permiten cierta movilidad. Por otra parte si en una articulación esférica sus dos ejes no se emplean durante largo tiempo, tiene lugar una regresión que la convierte en una articulación elipsoidal. En cada articulación del aparato motor humano con superficies de un cuerpo rotativo, deben determinarse rigurosamente los desplazamientos del eje de rotación, porque en todas estas articulaciones la forma de sus superficies se desvía de la de un cuerpo rotativo. A causa de lo complicado de sus respectivas formas de superficie, los ejes de sus rotaciones también transcurren paralelamente. Las superficies de la cabeza de articulación y del acetábulo están cubiertas de cartílago muy liso que permiten una buena rotación. Para facilitar mas todavía los movimientos rotatorios, las cápsulas fibrosas de la articulación segregan un liquido lubricante. El aparto auxiliar de una articulación se compone de los ligamentos, que aseguran la consistencia de la misma. Los ligamentos se encuentran fundamentalmente a los lados de la articulación, impidiendo o limitando sus rotaciones. Los ligamentos limitan, por consiguiente, la amplitud de los movimientos.
AMPLITUD DE MOVIMIENTO DE UNA ARTICULACIÓN Llamamos amplitud de movimiento de una articulación a la graduación del ángulo medida en sus limites externos, que permiten la rotación de la parte del cuerpo en una dirección determinada. La magnitud de dicha amplitud depende de muchos factores. Para hacer posible cualquier rotación, la superficie del acetábulo puede cubrir solo una parte de la superficie de la cabeza, sin la cual no seria posible ningún desplazamiento del acetábulo sobre la cabeza. Si observamos las superficies que se rozan en un corte vertical, obtenemos la amplitud del movimiento en dirección del plano de corte que señala la diferencia de los valores angulares entre la cabeza y el acetábulo que limitan la superficie de giro.
PROPIEDADES MECÁNICAS BÁSICAS DE LOS MÚSCULOS Los músculos son tejidos elásticos. Pueden compararse hasta cierto modo, con unas cintas de goma,
cuya fuerza de tracción aumenta con su estiramiento. Sin embargo, el músculo en oposición a tales cintas, se compone de su propia fibra en unidades contractiles que están ordenadas de diferente manera en distintos músculos. Las unidades contráctiles pueden estar ordenadas en serie o paralelamente. En caso de ordenación en serie, estamos ante una fibra larga; en caso de ordenación paralela se trata de fibras cortas. La estructura fibrosa del músculo corresponde a su función dentro del aparato motor. Los llamados músculos blandos son típicos para las extremidades superiores. Desarrollan, pues, fuerzas limitadas, aun con grandes estiramientos. Por ello, en dichos músculos, la fibra esta dispuesta en varias series, una detrás de la otra. En la mayoría de los casos se trata de músculos muy largos en forma de huso, con varias terminaciones e inserciones muy finas. Por el contrario, las extremidades inferiores poseen musculatura fuerte que permite contracciones muy rápidas, por lo que realizan grandes fuerzas con pequeñas contracciones. Su origen es ancho y su fibra es diagonal. Pero también en este caso existen algunas series colocadas una detrás de la otra, porque el músculo es mas largo que su propia fibra. En este caso hay que tener en cuenta que en los músculos largos y en forma de huso, el largo de la fibra es originariamente mayor. Una disposición paralela pura la encontramos en el músculo serrato y en los abdominales. La elasticidad de un cuerpo se expresa en la mecánica mediante el módulo de elasticidad E, llamado de Young. Este módulo representa el crecimiento en el diagrama de tensión-extensión. En los metales el módulo E tiene un valor constante. La curva de tensión-dilatación de una fibra o de un músculo tiene un trazado en forma de S. El módulo de elasticidad por consiguiente no es constante. Esta propiedad se debe, seguramente, a la fricción interna de los músculos, que, durante la dilatación, causa un aumento de temperatura. La fuerza muscular resultante de las fuerzas parciales de las unidades contráctiles se obtiene mediante el principio del paralelogramo. En este caso, y de acuerdo con el principio de acción y reacción (Newton), surgen igualmente dos fuerzas de tiro de igual magnitud, pero de sentido contrario (pm y p*m respectivamente). Su punto de ataque estaría en los puntos de inserción de los músculos, en el centro de las respectivas superficies de inserción, si las fibras estuviesen repartidas uniformemente sobre dichas superficies. Sin embargo en la mayoría de los casos no ocurre así, por lo que el punto de ataque se desplaza en dirección del ataque de la mayoría de las fibras. Si el músculo pudiese tensarse en línea recta entre sus puntos de inserción, entonces seria la unión directa entre ambos puntos de inserción la verdadera línea de acción. Generalmente el músculo tiene que desviarse a causa de diferentes obstáculos (apofisis articular, huesos enteros, otros músculos, tendones, etc.), por lo que su línea de acción queda desviada de su trayecto recto. En tal caso se considera como línea de acción la curva de unión de los dos puntos de acción que pasa por el corte vertical central del músculo.
PROPIEDADES BIOLÓGICAS DE BASE DE LOS MÚSCULOS El músculo goza de una importante propiedad biológica consistente en su inmediata contracción activa en correspondencia a los impulsos. La contracción puede llegar hasta la tercera parte de su longitud en descanso. Durante la misma, el músculo puede realizar un trabajo mecánico. El impulso causante de las contracciones musculares es de carácter eléctrico. La energía del impulso llega a las excitables fibras musculares desde las células de los ganglios del cerebro y de la médula espinal, a través de los conductos nerviosos motores. En las placas motrices terminales, los cordones nerviosos se desdoblan en finas fibras que se unen directamente a las fibras musculares. En presencia de un impulso, las fibras musculares obedecen al principio de "todo o nada", es decir que la energía de impulso ha de tener cierto nivel para provocar la reacción de las fibras musculares. Por eso se dice que se ha de sobrepasarse el umbral de excitación de las fibras. En electrofisiologia existen dos conceptos:
- Cronaxia : representa la duración mínima que necesita una corriente para producir la excitación del músculo, siendo la corriente de intensidad doble que la reobase.
- Reobase : es la corriente eléctrica mínima cuya acción prolongada no produce ningún estimulo.
MODELO MUSCULAR
La fuerza muscular se transmite a la estructura ósea a través de los tendones que en ella se insertan.
Esta fuerza muscular se representa como un vector que se sitúa en la misma dirección del músculo y cuyo punto de aplicación se encuentra en el punto de inserción del músculo.
LAS PALANCAS ÓSEAS Los movimientos del cuerpo humano -resultado de la acción encadenada de diversos segmentos- son
consecuencia de la combinación de palancas del mismo o de distinto genero. Existen tres tipos de palancas:
- Palanca de primer genero o de equilibrio .- Se caracteriza por: 1..aTener el punto de apoyo o fulcro (a), entre la fuerza de resistencia (r) y la de potencia (p). 1..b Tener un control óptimo de la posición. 1..cTener una ventajosa relación: FA > RA Este ejemplo muestra el punto de apoyo (a) al nivel de la articulación occipitoaxoidea, la fuerza de resistencia (r) como el peso del cráneo y la fuerza de potencia (p) como la efectuada por la musculatura posterior de la nuca.
El peso de la cabeza es contrarrestado por la acción de la musculatura de la nuca, tomando la columna vertebral como punto de apoyo.
- Palanca de segundo genero o de fuerza .- Se caracteriza por: 2..aLa resistencia (r) se encuentra entre el punto de apoyo (a) y la potencia (p). 2..b Tener el punto de apoyo en un extremo. 2..cSer ventajosa mecánicamente: FA > RA El ejemplo seria: el punto de apoyo (a) en la punta del pie, la resistencia (r), que es el peso del pie aplicado sobre la articulación tibiotarsiana, y la potencia (p) en la acción muscular del tríceps sural.
El pie se apoya en el suelo; el peso del cuerpo se aplica a través de los huesos de la pierna; y la contracción de los músculos gemelos hace levantar el cuerpo.
Pie apoyado en los dedos al caminar: La fuerza motora la hace el músculo de la pantorrilla y la resistencia es el peso del cuerpo. El pie se utiliza como una palanca del segundo género cuando una persona se alza sobre su punto. Cuando los músculos de la pantorrilla tiran de los talones, el cuerpo se eleva. Los dedos se convierten, entonces, en el punto de apoyo y el peso corporal cae en un punto intermedio entre dichos dedos y el lugar donde se aplica la fuerza: los talones.
- Palanca de tercer genero o de velocidad .- Es el tipo de palanca mas frecuente en el cuerpo humano, de lo que se deduce que este ha sido creado para un mejor desarrollo de la velocidad que de la fuerza. Se caracteriza por: 3..aLa potencia (p) se encuentra entre la fuerza de resistencia (r) y el punto de apoyo (a). 3..b El punto de apoyo o fulcro se encuentra en un extremo 3..cSer mecánicamente desventajosa: RA > FA 3..d No ser la óptima para realizar esfuerzos, ya que requiere: 3..d..i Buenas posturas de trabajo 3..d..ii Buen diseño de la tarea Las palancas de tercer orden nos permiten: a. La máxima velocidad. b. El más amplio rango de movimientos. c. Trabajar en espacios reducidos
En este ejemplo, la potencia representa la acción del bíceps braquial, la resistencia el peso del antebrazo, y el punto de apoyo se encuentra a nivel del codo. Este mismo tipo de palanca se encuentra a nivel del deltoides elevando el brazo y el Cuádriceps extendiendo la rodilla.
localización de los puntos anatómicos que representan los ejes de rotación en las articulaciones, es uno de
los temas actuales de discusión e investigación debido a la incertidumbre que se tiene en su definición. Las partes del cuerpo humano se consideran estructuras o cuerpos rígidos para facilitar el estudio del movimiento. Los movimientos se miden en tres dimensiones con relación a los planos anatómicos estándar: sagital, frontal y transversal. Anidados a esta referencia, se usan sistemas de ejes cartesianos (x, y, z). La variación en los movimientos (lineales y angulares) se describe por medio de los parámetros cinemáticos y cinéticos, y son los valores de estos parámetros los que caracterizan a los movimientos. En general, se pueden tener dos posibles descripciones: una cualitativa, que informa sobre los elementos que componen el desplazamiento del cuerpo, o sea el cómo nos movemos. La otra descripción es la cuantitativa, que es una descripción numérica de las características del desplazamiento, basada en las mediciones experimentales, es el significado funcional: el cuánto nos movemos. La postura es la actitud, es la distribución de las partes del cuerpo en el espacio durante el movimiento. Conforme el individuo crece, varía su postura; estas variaciones son parte de los recursos que el individuo tiene como respuesta a las demandas de la gravedad. Los patrones de postura varían con la edad, el sexo, el nivel de desarrollo y el somatotipo del cuerpo. Coordinar se relaciona conceptualmente con las fases de movimiento o conductas parciales, partes que pueden ser conectadas ordenadamente dentro de la ejecución motriz. El ordenamiento está relacionado con el trabajo muscular, mediante reglas determinadas de la actividad sinergista y antagonista de los músculos y procesos parciales del sistema nervioso, esto se conoce como coordinación motriz. Se debe tener claro que hay gran cantidad de factores y procesos individuales que actúan conjuntamente. En un acto motor, se deben dominar una gran cantidad de ejes de movimiento. El factor referente a la elasticidad de los músculos, los tendones y los ligamentos, elimina la localización fija de los ejes de movimiento. Es necesario también considerar cualidades como el ritmo del movimiento, que abarca el orden temporal del acto motor, y la fluidez, que es la ejecución del acto motor con más o menos grado de continuidad. Las investigaciones en el área permiten concluir que el nivel de estas cualidades sólo se eleva a través de la actividad física, y que se mejora considerablemente, si las cualidades se ejercitan dirigidas a mejorar la condición física. Entonces, el mejor método para adquirir coordinación, ritmo y fluidez en los movimientos, es la ejercitación variada. Para la estimación de los parámetros de los segmentos, han surgido modelos matemáticos, así como métodos que proveen procedimientos para la localización de centros de masa, y el cálculo de velocidades angulares y de momentos de inercia de los segmentos. Para permitir el cálculo de parámetros cinemáticos y cinéticos en el movimiento del cuerpo humano, se hacen suposiciones como las siguientes: cada segmento tiene una masa fija concentrada en el centro de masa, la localización del centro de masa permanece fija durante el movimiento, las articulaciones se suponen son del tipo bisagra, y la longitud del segmento permanece constante durante el movimiento. Un sistema de movimiento acíclico, como por ejemplo un salto de longitud, se puede considerar compuesto por las siguientes fases: la carrera, el impulso, el vuelo y la caída. Un ejemplo de un proceso cíclico es la marcha (el andar), en este sistema las fases se repiten constantemente: contacto en el piso con el talón, soporte de los dos pies en el piso, soporte de un pie en el piso y desplazamiento del otro pie en el aire, contacto del otro pie en el piso con el talón, soporte de los dos pies en el piso, etc. Gracias al desarrollo de la tecnología, en la actualidad se cuenta con métodos para la descripción e instrumentos de medición del movimiento del cuerpo humano; el uso de éstos depende de qué y cómo se quiera medir: El goniómetro sirve para medir la amplitud de los segmentos corporales que conforman una articulación. El acelerómetro emite señales usualmente analógicas y fácilmente digitalizables. El electromiógrafo detecta, mediante electrodos (cutáneos o intramusculares), la actividad muscular de determinados músculos. Las plataformas de fuerza dividen las fuerzas que actúan sobre ellas en tres direcciones espaciales. Los dinamómetros registran el valor de las torcas en la rotación de segmentos en las diferentes articulaciones. La videografía provee los cuadros de video digitalizados con información de la proyección de secuencias de movimientos ejecutados. Para reconstruir la información tridimensional de imágenes planas de dos dimensiones captadas con cámaras de video, se utilizan varias cámaras viendo al mismo objetivo, y un algoritmo para una reconstrucción fotogramétrica. El análisis científico del desplazamiento tridimensional se realiza con sistemas optoeléctricos.
Actualmente la exactitud y la velocidad de los sistemas modernos de computadora-televisión son las
herramientas estándar de medición en la mayoría de los lugares donde se hace análisis de desplazamiento o Gait Laboratories. Las aplicaciones de las investigaciones del movimiento del cuerpo humano son dirigidas, entre otras, a la comprensión y depuración de las técnicas deportivas, al diseño (conjuntamente con la ergonomía) de equipos, espacios e instrumentos de uso humano, y al estudio de la marcha normal y patológica con fines diagnósticos y de rehabilitación. Como en todas las áreas del conocimiento, simultáneamente a la necesidad de medir con mayor precisión, confiabilidad y rapidez, los diferentes grupos de científicos han promovido el desarrollo tecnológico de equipos de medición y, también, de la automatización de la captura, registro y manejo de los datos. De allí la necesidad de implantar sistemas de programas de computadora que faciliten esta tarea. Estos sistemas de programas, o software, han surgido principalmente en las universidades y en los centros de investigación. En la actualidad, un grupo de investigación puede optar por comprar, si se tienen los recursos, uno de los tantos sistemas computarizados que hay en el mercado, o puede optar por desarrollar un software para aplicaciones propias. En el Área de Biomecánica Deportiva de la Unidad de Investigación en Cómputo Aplicado de la DGSCA, utilizamos métodos videográficos, así como el sistema computarizado ANABIO, desarrollado en dicha dependencia, para calcular las variables cinemáticas de los movimientos; con el cual se ha trabajado en varios proyectos como son: la cinemática de la marcha en adolescentes, la simetría de palada en el canotaje de velocidad, la técnica individual en el fútbol soccer, el golpeo de la pelota en el ulama de cadera (Fig. 1), el desplazamiento angular de segmentos en la danza azteca (Fig. 2), la evaluación de la coordinación y el desplazamiento del centro de masa en el salto vertical (Fig. 3).
Fig. 1 Secuencia de imágenes del golpeo a la pelota en el ulama de cadera.
Fig. 2 Secuencias de movimiento en la danza azteca.
Fig. 3 Fases de movimiento en el salto vertical y desplazamiento del centro de masa. La primera versión del sistema computarizado ANABIO© se desarrolló en 1993, teniendo por objetivo proporcionar al entrenador deportivo una herramienta útil en la depuración de la técnica de sus atletas. El uso de este sistema en la investigación, sin embargo, se ha dado también dentro del ámbito de la antropología física, para obtener algún tipo de patrón de movimiento que caracterice a un grupo o población; asimismo, es una herramienta en la ergonomía y en el conocimiento de las características de las diferentes posturas que adopta una persona en un determinado puesto de trabajo. Los métodos implantados en el sistema, permiten evaluar los movimientos y desplazamientos del cuerpo humano utilizando los principios de la biomecánica deportiva. En este sistema, el cuerpo humano es representado en 14 segmentos corporales lineales: cabeza, tronco, brazos, antebrazos, manos, muslos, piernas y pies, considerados como cuerpos rígidos. La primera versión formal de este sistema se ejecuta en plataforma PC, consta de un sistema de menús que ofrece la posibilidad de hacer un análisis cinemático bidimensional, desde la captura de datos para crear archivos de movimiento, la depuración e interpolación de la información, la representación gráfica del desplazamiento de determinados puntos anatómicos y del centro de masa de todo el cuerpo, así como conocer la variación de la amplitud de las uniones articulares o de los segmentos corporales en el desplazamiento angular, entre otras. En años recientes al sistema, se le han añadido módulos para el cálculo de los parámetros cinemáticos en 3D. 04 Elergonomista.com
