Características Mecánicas del Tejido Óseo

El tejido óseo es un material anisotrópico; sus propiedades dependen de la dirección de las fuerzas que actúan sobre él. Su gran resistencia y rigidez, debidas a su componente mineral, hacen que su grado de deformación hacia la fractura sea pequeño. Es frágil ante cargas muy grandes y falla antes que otros materiales biológicos. Tiene el módulo de Young alto con respecto a otros tejidos vivos.

El tejido óseo responde de manera diferente dependiendo de la pendiente de aplicación de la carga y la duración. Cuanto mayor sea la velocidad de carga que se aplique, el hueso puede soportar un mayor esfuerzo y se logra una mayor tensión antes de la fractura.

Tipos de Respuesta ante la Carga

• Respuesta elástica: Cuando se aplica una carga, el hueso se deformará en longitud o ángulo. Esto es considerado como rango elástico porque, cuando se deja de aplicar la carga, el hueso recobra la forma o longitud original.
• Respuesta plástica: Con el aumento de la carga, el tejido óseo tiende a ceder, produciéndose microrroturas del tejido. El hueso empieza a estar deformado permanentemente e incluso puede llegar a fracturarse si persiste la carga.

Características Mecánicas del Tendón

Se compone principalmente de células, fibras de colágeno y glucoproteínas. El tendón es más resistente que el ligamento debido a su alta concentración de colágeno, que es la proteína fibrosa más resistente, y sus fibras se disponen paralelas a la dirección de la fuerza de tracción. En el ligamento, en estado relajado, sus fibras están orientadas en todas direcciones.

La relación entre la carga y la deformación es similar a la de los ligamentos. Cuando las cargas exceden sus propiedades fisiológicas de estiramiento, las fibras de colágeno son susceptibles a lesionarse. El estiramiento del tendón depende de la forma en la que este es sometido a cargas de tensión, por ejemplo, en el trabajo de flexibilidad.

Propiedades Viscoelásticas

Los tendones también presentan propiedades viscoelásticas; es decir, su alargamiento depende no solo de la magnitud de la fuerza, sino también de la velocidad y del tipo. Debido a esto, muestran fenómenos de relajación, fluencia lenta e histéresis.

• Cuando se aplican sobre un tendón diferentes ciclos de carga/descarga, la curva tensión-deformación pierde progresivamente la rigidez.
• La recuperación de las dimensiones iniciales en estos cuerpos viscoelásticos es más lenta que en los cuerpos elásticos por su alto grado de histéresis.
• En cuanto a la velocidad, cuanto mayor sea la velocidad de alargamiento, mayor será la rigidez del tendón.

Estas características viscoelásticas son el resultado de la viscosidad de la matriz interfibrilar de los mucopolisacáridos.

Sistemas de Palancas y Ventaja Mecánica

Definición de Sistema de Palancas

Se trata de un sistema formado por una barra rígida que gira gracias a un fulcro o eje de rotación y vence una resistencia por medio de la potencia. Sobre la barra rígida actúan tres fuerzas:

• Potencia: Fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado.
• Resistencia: Fuerza ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover.
• Fuerza de apoyo: Fuerza ejercida por el fulcro sobre la palanca.

Las fuerzas resultantes dependen de la distancia de cada fuerza al fulcro. Podemos distinguir el brazo de potencia (distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo) y el brazo de resistencia (distancia entre la fuerza de la resistencia y el punto de apoyo). En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación: P x Bp = R x Br (potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo).

Concepto de Ventaja Mecánica (V.M.)

La ventaja mecánica se define como el parámetro que resulta de dividir el valor numérico de la resistencia de un cuerpo entre la potencia o fuerza aplicada sobre este: V.M = R / P. Una palanca puede ser evaluada por su efectividad determinando su ventaja mecánica:

• Cuando la V.M. es igual a uno, sirve para alterar la dirección de movimiento o equilibrarla.
• Cuando es mayor a uno, el momento generado se amplifica por el gran brazo de fuerza de movimiento (existe ventaja mecánica).
• Cuando es menor a uno, se necesita una mayor fuerza de movimiento para superar la fuerza de resistencia (no existe ventaja mecánica).

Influencia del Objeto en el Lanzamiento y Empuje

Cuanto menor y más ligero sea el objeto, mayor deberá ser el radio de giro para un movimiento dado. Por ejemplo, en el lanzamiento de peso, el artefacto se mantiene pegado al cuerpo del lanzador, mientras que en el lanzamiento de jabalina, esta se mantiene alejada.

Los objetos ligeros se proyectan mediante trayectorias más curvilíneas, las cuales permiten aumentar el radio de giro y, como consecuencia, la inercia rotacional de las palancas distales. Cuanto mayor sea la masa del artefacto, mayor será la contribución de los segmentos grandes (grupos musculares de la cadera y columna vertebral).

Lanzamientos de Precisión vs. Longitud

En los lanzamientos de precisión, donde la distancia no es clave, los grupos musculares grandes pueden dificultar el resultado. Cuando no tenemos suficiente potencia para acelerar un objeto con los extremos distales, reduciremos el radio de distancia acercando el objeto al cuerpo, cambiando de un patrón secuencial (lanzamiento) a uno más simultáneo (precisión).

Diferencias entre Lanzamiento e Impulsión

• Punto de contacto: En un lanzamiento, el extremo distal se desplaza hacia atrás y los segmentos proximales hacia adelante. En la impulsión, los segmentos distales se sitúan debajo del objeto y se traccionan sobre él.
• Coordinación segmentaria: En el lanzamiento, los segmentos rotan secuencialmente; en la impulsión, ocurren simultáneamente.
• Trayectoria: El objeto se mueve en una trayectoria curvilínea en los lanzamientos, mientras que en las impulsiones lo hace en trayectorias rectilíneas.
• Ejes de giro: Los lanzamientos se producen a través de infinitos ejes de giro que cambian de posición. En saltos o levantamientos, los movimientos son similares a palancas mecánicas.

Medición de la Máxima Potencia con Medidores Lineales

Al realizar test con pesos libres, nos acercamos a la situación real de competición, pero la información es limitada. Con el dispositivo electrónico de medición lineal de posición (denominado Isocontrol), útil para medir la fuerza concéntrica, se obtienen datos de velocidad, fuerza y potencia desarrolladas.

Este instrumento realiza una medición directa del espacio recorrido por la resistencia en función del tiempo, obteniendo un dato cada milisegundo. Además, permite observar que el pico de potencia siempre se alcanza un poco antes del pico de velocidad.

Mecanismos de Optimización de la Marcha

Nuestro organismo desarrolla mecanismos que mejoran el rendimiento a través de transferencias de energía y la minimización del desplazamiento del Centro de Gravedad (CG).

Transferencia de Energía

• Se basa en conversiones de energía cinética (EC) a potencial (EP) y entre segmentos.
• Durante el apoyo bipodal, la EP del tronco es mínima y su EC máxima.
• En el apoyo monopodal, el tronco se eleva y reduce su velocidad (transformando EC en EP). Luego, reduce su altura incrementando nuevamente su EC.
• La transferencia energética se produce a través de los músculos.

Minimización del Desplazamiento del CG

Se han identificado 6 mecanismos fundamentales para reducir las oscilaciones del CG:

1. La rotación pélvica (plano transversal).
2. Caída pélvica (plano frontal).
3. La flexión de la rodilla en el centro de la fase de apoyo.
4. El contacto mediante el talón.
5. El despegue mediante el antepié.
6. La angulación fisiológica en valgo de la rodilla.

Cálculo de 1RM mediante Medición Isoinercial

Al medir una activación isoinercial (pesos libres) en acción concéntrica y saltos (CEA), se evalúan la fuerza dinámica máxima, la fuerza explosiva, la potencia y el déficit de fuerza. Los métodos de medición se clasifican en:

1. Utilización de pesos libres sin instrumentos adicionales (el más habitual y económico, pero solo mide kilogramos desplazados).
2. Pesos libres medidos a través de un medidor lineal de posición.
3. Plataformas de fuerza.

El resultado de estos test se conoce como «una repetición máxima» (1 RM). El procedimiento consiste en un calentamiento (3-4 repeticiones al 50-70%) y alcanzar progresivamente, en 3 o 4 intentos, el máximo peso desplazable.

Valoración Isocinética: Ventajas y Desventajas

La medición isocinética consiste en activaciones musculares donde la velocidad permanece constante durante la mayor parte del recorrido.

Ventajas

• Aplicación apropiada en velocidades muy bajas y activaciones isométricas.
• Permite comparar músculos agonistas y antagonistas, y detectar desequilibrios entre miembros.
• Mide variables como el momento muscular (trabajo), posición angular y tiempo para alcanzar el pico máximo de fuerza.

Desventajas

• Movimiento no natural: No se corresponde con gestos deportivos reales.
• Coste: Requiere máquinas electrónicas especiales de alto coste.
• Aislamiento: Se realiza en articulaciones aisladas, lo que genera niveles de error.
• Fiabilidad: A mayor velocidad, menor es la fiabilidad de la medida.
• Localización: Las medidas en flexión suelen ser menos fiables que en extensión.