Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano

ANÍBAL
ANÍBAL REPETTO
REPETTO
BASES BIOMECÁNICAS PARA EL
ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO HUMANO
Edición en CD-Rom
EL AUTOR
INDICE
2005
Bs.As.
Argentina
[email protected]
SALIR
ANÍBAL DAMIÁN REPETTO
Profesor Universitario
Licenciado Kinesiólogo Fisiatra (UBA) 1993
Director Centro de Estudios Biomecánicos y Ergonómicos (C.E.B.E.)
Docente a cargo de Biomecánica y anatomía funcional
Escuela de Kinesiología y fisiatría – Universidad de Buenos Aires
Actualmente en concurso por cargo de profesor titular
Profesor de Biomecánica
Carrera de Kinesiología y fisiatría - Universidad Maimónides (Buenos Aires)
Profesor asociado de ergonomía y posturología
Carrera de Kinesiología y fisiatría - Universidad Maimónides (Buenos Aires)
Profesor titular de Biomecánica y anatomía funcional
Facultad de Kinesiología y fisioterapia – Universidad Juan A. Maza (Mendoza)
Ex profesor titular de Biomecánica
Esc. Nac. de Terapia ocupacional – Universidad Nacional de Gral. San Martín
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Al índice
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
INTRODUCCIÓN
Roberto Arlt escribió una vez: -“¿No se ha
leyendo, seguramente el avance de la ciencia
dado usted cuenta todavía de que si la gente lee
haya dejado ya caducas a muchas de ellas, y yo
es porque espera encontrar la verdad en los
debo haber cambiado mi manera de pensar
libros?. Y lo más que puede encontrarse en los
sobre algunas otras.
La mecánica, la más antigua de las ciencias
libros es la verdad del autor, no la verdad de
es
físicas, ha constituido desde sus inicios la
relativa...esa verdad es tan chiquita que es
herramienta de la que se ha valido el ser
necesario leer muchos libros para aprender a
humano para estudiar su relación con el medio
despreciarlos”-. Y si bien creo que ningún
en que se desenvuelve. Galileo, y más tarde
libro
adhiero
Newton, fueron quienes sentaron las bases para
fervientemente al espíritu de sus palabras. Por
que esto pudiese ser llevado a cabo de un
ese motivo, el principal objetivo que me he
modo
planteado no es dar respuestas concretas, que
reinante hasta el momento.
todos
los
hombres.
merece
ser
Y
esa
verdad
despreciado,
científico,
alejado
del
misticismo
por otra parte no creo que existan, sino tratar de
No pretendo someter aquí la motricidad
brindar las herramientas a partir de las cuales
humana a un exhaustivo análisis; sino brindar
pueda aprenderse a formular las preguntas
las armas básicas con las cuales el mismo
necesarias en cada situación particular.
puede ser llevado a cabo. Es mi mayor
Muchas de las cosas que expreso en la
intención que los colegas, y futuros colegas que
presente obra pueden, merecen, y deben ser
recorran su páginas, puedan el día de mañana
refutadas. Mecanismo indispensable para
aplicar las herramientas aquí brindadas; al
todo intento por obtener un buen aprendizaje.
servicio de sus pacientes. Ya que la calidad de
Por otra parte, debido al tiempo pasado desde
vida de un individuo depende en gran medida
que escribo estas palabras y el lector las está
de sus posibilidades de movimiento.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En la larga historia de la vida sobre la tierra,
Debido a la alta complejidad que reviste
fueron muchos los factores que determinaron
el movimiento humano, y a la gran cantidad
el comportamiento y el diseño de los seres
de factores que intervienen simultáneamente
vivos. Si bien muchos de estos factores fueron
en su ejecución, este debe ser considerado
cambiando, apareciendo nuevos factores y
como algo de carácter meramente individual.
Nunca
desapareciendo otros; uno de ellos se mantiene
dos
personas
desarrollaran
una
invariable a lo largo de los tiempos: la atracción
misma actividad de igual manera. Del mismo
gravitatoria, determinada por la interacción de
modo, es poco probable que una misma persona
la tierra con los diversos cuerpos que con ella
desarrolle de manera idéntica una misma
se relacionan.
actividad cada vez que la lleve a cabo. Motivo
en
por el cual, el dominio de las herramientas
ha
básicas para un eficaz análisis del mismo, se
determinado que una de las premisas básicas en
torna fundamental a la hora de intentar actuar
el funcionamiento y el diseño de los organismos
sobre el mismo con intenciones de optimizarlo.
El hecho de desarrollar su actividad
un
omnipresente
campo
gravitatorio,
vivos haya sido su adaptación a la misma. El ser
humano no ha sido, ni es ajeno a esto. Motivo
No quiero finalizar esta introducción sin
por el cual, el intento por adaptarse, manteniendo
agradecer a la Lic. Gabriela Vega, cuya
su capacidad de autopropulsión a cualquier
colaboración y apoyo incondicional hicieron
precio constituye uno de los principales factores
posible la realización y finalización de la
responsables de la aparición y permanencia de
presente obra.
alteraciones de origen mecánico en la motricidad.
Lo que conlleva a alteraciones del sistema
musculoesquelético;
y
finalmente
a
Prof. Aníbal Damián Repetto
Lic. Kinesiólogo Fisiatra
una
disminución en la calidad de vida del sujeto.
Buenos Aires, 2005
Al índice
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
LA BIOMECÁNICA Y EL
ANÁLISIS DE LOS MOVIMIENTOS
permiten conocer las causas y consecuencias
de nuestra relación con todo aquello que nos
rodea; como nos influye y como nos vemos
influidos por el medio. Sin embargo, a la
naturaleza no le reporta ningún beneficio que
nosotros
podamos
llegar
a
conocer
su
funcionamiento; motivo por el cuál no se
preocupa por facilitarnos la tarea.
Debido a que las leyes y principios básicos
de la física mecánica pueden ser expresados en
Giovanni A. Borelli (1608-1679) “de motu animalium”
Considerdo el primer libro de biomecánica .
forma de ecuaciones matemáticas, sustituyendo
una
gran
cantidad
de
información
por
La biomecánica es la ciencia que estudia la
caracteres simbólicos que la representen;
relación entre las estructuras biológicas y el
abordar su estudio implica la necesidad de
medio ambiente, basándose en los principios y
relacionarse con el lenguaje matemático. Sin
las leyes de la física mecánica; abarcando desde
embargo, si bien en un principio esto puede
el análisis teórico hasta la aplicación práctica
aparecer como una dificultad; una vez que se
de los resultados obtenidos.
dominan los conceptos fundamentales de la
física
La física se ocupa del estudio de las leyes
mecánica,
su
aplicación
práctica
básicas que gobiernan el funcionamiento del
constituye un hecho simple que no debería
medio en el que nos desenvolvemos y al que
presentar grandes dificultades.
pertenecemos. Motivo por el cuál sus leyes nos
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Aníbal Repetto
Cada vez que nos encontrarnos frente a un
- Descubrir posturas y movimientos viciosos
movimiento determinado podemos hacernos
producto de las secuelas generadas por las
varias preguntas al respecto:
diferentes patologías.
- ¿Cómo es posible que se haya producido?
- Evaluar funcionalmente al paciente con el
- ¿Qué lo originó?
- ¿Qué estructura lo regula?
fin de determinar la técnica terapéutica
- ¿Qué factor lo inició?
adecuada de todas aquellas posibles de
- ¿Qué fuerzas actúan para generarlo?
utilizar en cada caso en particular.
- ¿Qué fuerzas actúan para controlarlo?
- Dar al paciente con secuelas transitorias o
- ¿Qué fuerzas actúan para detenerlo?
- ¿De que modo actúan dichas las fuerzas?
permanentes, las pautas para obtener un
- ¿Quien las controla?
rendimiento físico óptimo de acuerdo a sus
- ¿Cómo mensurarlo?
posibilidades actuales.
- ¿Cómo evaluarlo?
- Evaluar funcionalmente a la población en
- ¿Podrá ser optimizado?
- ¿Puede causar alguna lesión
general con objeto de prevenir alteraciones
- ¿Cómo reaccionan las estructuras internas
futuras como resultado de una utilización
inadecuada de su estructura corporal.
ante la carga aplicada?
- ¿La energía utilizada es la adecuada?
- Evaluar la relación individuo-esquema laboral
- Etc..
con la finalidad de orientar al mismo hacia el
Brindando las armas para responder, entre
máximo aprovechamiento de su potencial
muchas otras, a estas preguntas; el estudio de la
laboral y la prevención de patologías derivadas
biomecánica otorga al kinesiólogo las bases
de una utilización ergonómicamente inadecuada
científicas para llevar a cabo el análisis de los
de su estructura corporal.
movimientos con la finalidad de:
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Para su estudio, la mecánica puede ser dividida
- Permitir al paciente reinsertarse en su vida
en tres grandes ramas:
laboral con un rendimiento óptimo de
acuerdo a su capacidad física actual.
- Cinemática: estudia el movimiento de los
cuerpos en el espacio con un carácter
- Poseer los elementos de análisis necesarios para
la progresión de un
meramente descriptivo; sin detenerse a
determinado tratamiento, comparándolo con
evaluar las causas productoras, ni el gasto
etapas anteriores.
energético demandado.
poder
evolucionar
- Cinética o Dinámica: estudia las causas
El objetivo principal de la biomecánica es
productoras de los movimientos.
evaluar la relación entre el movimiento
ejecutado y el gasto de energía implicado
- Estática: estudia el diseño de las estructuras, y
en su realización; con la finalidad de
la respuesta de las mismas ante las cargas
optimizarlo (máximo rendimiento posible)
aplicadas.
MECÁNICA
Y, para llevarlo a cabo, centra su estudio en las
fuerzas aplicadas, el diseño y las posibilidades
CINEMÁTICA
(descriptiva)
de movimiento del cuerpo en cuestión.
DINÁMICA
(causas )
BIOMECÁNICA
ESTÁTICA
(diseño)
FUERZAS
DISEÑO
MOVIMIENTOS
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Desde el punto de vista biomecánico el cuerpo
humano constituye un sistema: conjunto de
Tanto la función muscular como del resto
elementos interrelacionadas con un fin común:
de las estructuras van a comportarse de
generar la movilidad necesaria para sobrevivir y
manera diferente en cada una de las dos
dejar descendencia.
situaciones en que se puede encontrar
Como todo sistema, puede ser subdividido
una cadena.
para su estudio en subsistemas; que en este caso
los
constituyen
las
llamadas
cadenas
cinemáticas.
Estas
CC Abierta: el último elemento se encuentra
constituyen
la
unidad
dinámico-
libre o posee una resistencia, que si bien limita
funcional del sistema; y están conformadas por
las posibilidades de movimiento no lo impide.
sucesivas cadenas óseas y las unidades
biomecánicas que las unen.
Tenemos
cinco
cadenas
CC Cerrada: el último elemento se enfrenta a
cinemáticas
una resistencia absoluta, la que no puede ser
estructurales conformadas por los miembros
vencida e impide el movimiento de este.
superiores, los miembros inferiores, y la cabeza
junto con el tronco. Así mismo tenemos una
gran
cantidad
de
cadenas
cinemáticas
CADENAS
CINEMÁTICAS
funcionales; conformadas por la asociación
coordinada de las cadenas estructurales en un
determinado
gesto
motor,
realizado
en
ABIERTAS
CERRADAS
Vencen resistencia
No vencen resistencia
determinado momento y bajo determinadas
circunstancias.
Dependiendo de sus posibilidades de
movimiento podemos dividir a las cadena
cinemáticas en cadenas abiertas y cerradas.
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Así como la cadena cinemática constituye la
trabajo constituido por la cadena cinemática
unidad dinámico-funcional del sistema, la
principalmente implicada en la realización del
unidad biomecánica (UBM) constituye la
mismo; y un automatismo de fondo constituido
unidad anátomo-funcional del mismo. La UBM
por el conjunto de cadenas que posibilitan la
representa al conjunto de estructuras que
obtención y el mantenimiento de la postura
posibilita la producción de un movimiento; y está
adecuada para llevar a cabo la realización del
conformada por el conjunto de las estructuras
gesto en cuestión. En muchos casos una misma
articulares y periarticulares.
cadena puede pertenecer tanto al automatismo de
fondo como al punto de trabajo; o pasar
alternativamente de uno a otro.
UBM
En la interrelación entre el punto de
trabajo y el automatismo de fondo podemos
encontrar sintetizado el funcionamiento de
Osteoarticular
todas las estructuras corporales destinadas a
relacionarnos con el medio ambiente: la
Neuromuscular
movilidad y la descarga de peso. Todas
nuestras estructuras osteo-neuro-miofasciales se
Angiovegetativo
encuentran en todo momento abocadas a la doble
tarea de generar los movimientos necesarios a la
vez que se encargan del mantenimiento del
La unidad funcional del movimiento humano
equilibrio corporal. Y por lo tanto en todo
la constituye el gesto motor: conjunto de
análisis biomecánico no debe dejar de tenerse en
movimientos
cuenta a ambas actividades.
realizados
simultanea
y/o
sucesivamente con una finalidad en común.
Todo gesto motor está compuesto por dos
actividades totalmente interrelacionadas para
llevar a cabo el objetivo final: un punto de
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si bien el objetivo de la biomecánica es la
GESTO MOTOR
búsqueda de la eficacia (optimización del gesto) ;
no debe dejarse de lado la expresividad de un
Punto motor
movimiento. Esto debe tenerse siempre presente,
ya que tras la búsqueda de la eficacia es muy
movilidad
fácil caer en el mecanicismo. Para ello debe
tenerse en cuenta que la optimización debe ser
Automatismo de fondo
alcanzada de manera global (alcance del objetivo
+ expresividad) y no de manera analítica.
descarga de peso
El movimiento humano posee una doble
finalidad:
por
un
lado
tiene
un
fin
manipulativo (mediante el cual se tiende a
modificar el medio para saciar una necesidad),
y por otro lado posee un fin expresivo
(mediante el cual tiende a relacionarse con los
demás). En todo movimiento están presentes
ambos objetivos, y son los que le dan su
característica individual propia.
Movimiento humano
La expresividad no debe ser interpretada
como un gasto superfluo de energía; ya que es
esta la que le da a los diferentes gestos motores
Manipulación
su carácter individual. El objetivo debe centrarse
Expresión
en obtener un individuo eficaz, y no un robot.
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Físicamente hablando el movimiento es la
variación objetiva de la posición de un cuerpo
20°
dentro del espacio en que se desenvuelve y en
un determinado periodo de tiempo. Por lo
tanto, para que el desplazamiento sea objetivo
es necesaria la existencia de un sistema de
referencia que permita determinar el cambio
de lugar de un cuerpo dentro del espacio.
Estos elementos de orientación pueden ser
externos (sistema de coordenadas) o internos
(medición
de
ángulos
entre
segmentos
Un cuerpo puede encontrarse en dos
adyacentes de la cadena).
situaciones denominadas estados o sucesos
físicos: reposo y movimiento. Todo cuerpo
Y
siempre se encuentra en alguno de estos dos
estados.
La
condición
fundamental
para
la
producción de movimiento es la existencia de
Z
una fuerza.
X
Toda fuerza provoca en la estructura sobre la
que actúa dos efectos: un efecto externo que se
traduce en el cambio del estado físico en que el
cuerpo se encuentra; y un efecto interno que
representa la reorganización molecular de la
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estructura corporal, creando un estado de
Las fuerzas que interactúan con el sistema
tensión que se manifiesta con deformación y
pueden ser clasificadas como:
aumento de temperatura.
FUERZAS
CARGAS
FUERZA
EFECTO EXTERNO
Generadas en el
medio con el cual
interactúa el sistema
Variación estado físico
TENSIONES
Reposo
Movimiento
Generadas por la
interacción de las
estructuras corporales
EFECTO INTERNO
Reorganización molecular
La utilización de leyes mecánicas y ecuaciones
Estado de tensión
matemáticas al analizar la relación entre una
Deformación
estructura y el medio suelen requerir en la
Aumento de temperatura
mayoría de los casos cálculos de una complejidad
tal, que generalmente es necesario reemplazar la
acción física real y las estructuras intervinientes
con sustitutos hipotéticos simplificados que
hagan posible su análisis.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Estas idealizaciones de la realidad deben
necesito es analizar la movilidad de determinada
guardar la mayor correlación posible con la
estructura (efecto externo provocado por una
misma, con la finalidad de obtener resultados
carga) puedo avanzar un paso más allá de la
con el mínimo margen de error; pudiendo de
hipótesis del continuo y suponer que la
ese modo asumir que los resultados del análisis
estructura en cuestión no se deforma bajo la
representan a la acción física real. Dicha
acción de una carga.
hipótesis
Este mecanismo, siempre que se trate de una
fundamentales: el continuo, el cuerpo rígido, la
deformación de pequeña magnitud que no
partícula, y el punto.
altere la movilidad de la estructura en cuestión,
sustitución
se
basa
en
cuatro
va a posibilitar el trabajo con ecuaciones
simplificadas.
El continuo: tomando en cuenta que la acción
física llevada a cabo por la estructura representa
el promedio de las acciones de cada uno de sus
La partícula: En caso de necesitar analizar la
componentes (átomos, moléculas); y debido a la
trayectoria en el espacio de determinada
imposibilidad técnica de evaluar la acción de
estructura, y siempre y cuando la morfología de
cada uno de los componentes elementales que
la misma no tenga incidencia fundamental en el
forman la estructura a analizar; es conveniente
recorrido a realizar, puedo idealizar que toda la
suponer hipotéticamente que la estructura en
masa de ese cuerpo se encuentra concentrada en
cuestión posee una distribución continua de su
una sola partícula; representada por su centro de
materia. De este modo el análisis puede
masa.
centrarse en la relación entre la estructura y el
medio en lugar de centrarse en la relación que
El punto: Toda acción de un cuerpo sobre
cada uno de sus componentes mantiene con este.
otro genera un área de contacto sobre la cuál la
fuerza actuante ejerce su accionar. Sin embargo
El cuerpo rígido: Si bien toda estructura
para simplificar el análisis puede considerarse
material sufre deformaciones en diversos grados
que el accionar de la fuerza se concentra en un
al ser sometida a una carga , cuando lo que
punto, y a partir de este ejerce su acción.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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La utilización de un sustituto hipotético en la
Todas las preguntas que uno puede realizarse
descripción de los hechos que acontecen en la
al encontrarse frente a la realización de un
naturaleza si bien va a perder exactitud, va a
determinado gesto motor, pueden ser resumidas
dar resultados aproximados, facilitando su
en un a tríada:
comprensión cualitativa. De este modo, a partir
de los resultados obtenidos, podrá valorarse si
es necesario un análisis más detallado que
revele resultados de mayor exactitud; y elegir
cual ha de ser la línea de estudio a seguir para
−
¿Porqué?
−
¿Para qué?
−
¿Cómo?
Todo análisis de un gesto motor debe estar
llegar a la obtención de los mismos.
orientado a satisfacer esas tres preguntas. Tanto
de manera global ¿Por qué se realizo el gesto?
SUSTITUTOS HIPOTÉTICOS
¿Para que se realizo el gesto? ¿Cómo se realizó
el gesto?, como de cada una de las facetas de
CONTINUO
dicho gesto: Por ejemplo ante la presencia de
Supone estructura
continua de
la materia
una retroversión pelviana en la realización del
gesto, al conocer las respuestas a: ¿porqué
CUERPO RÍGIDO
retroversa la pelvis? ¿Para que retroversa la
pelvis? ¿Cómo retroversa la pelvis?, podremos
Supone
estructura
indeformable
obtener las respuestas del modo, el motivo y la
forma en se ha llevado a cabo la retroversión de
PARTÍCULA
la pelvis. Luego estas tres preguntas habrán de
Supone
masa
concentrada
ser respondidas con cada una de las facetas que
componen el gesto en cuestión, e integrar todas
PUNTO
las respuestas en una conclusión global.
Reduce accionar
de fuerza a
un punto
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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Para llevar a cabo un análisis biomecánico
simple (o sea bidimensional sobre papel) de un
determinado
gesto
motor
deben
seguirse
metódicamente una serie de pasos:
1. Un primer nivel de observación que consiste
en
la observación global del gesto. Una
observación detallada puede revelar una gran
cantidad de información. Un error frecuente e
importante en este primer paso es centrarse en la
observación del punto motor dejando de lado el
automatismo de fondo. Un correcto análisis debe
incluir tanto a las cadenas responsables del
movimiento principal, como a aquellas destinadas
al mantenimiento del equilibrio.
2. De toda la secuencia de movimiento es
necesario elegir aquel segmento que interesa al
análisis. Por lo tanto debo elegir un instante
donde ha de comenzar mi análisis (posición
3. El paso siguiente es la representación del
inicial) y uno donde finalice (posición final). La
sistema orgánico como un sistema gráfico
secuencia de movimiento así elegida debe ser
(Dempster): constituido por los ejes mecánicos
dividida en tantos instantes intermedios como sea
de los eslabones de las cadenas y los centros de
necesario, teniendo en cuenta que cuanto más
masa ya sean de cada cadena como de la
grande sea la cantidad de instantes analizados
totalidad del sistema. Esto va a permitir
mayor será la fiabilidad del análisis; ya que no
transformar los hechos naturales en variables
voy a poder evaluar todo aquello que acontece en
física y matemáticamente analizables.
los instantes no analizados.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Para ello es necesario que la representación
Una simplificación del sistema gráfico lo
gráfica sea una fiel expresión del sistema en
constituye el diagrama de cuerpo libre; que
estudio; por lo que debe respetarse estrictamente
no es otra cosa que el sector que me interesa
la relación tanto estructural (escala) como
evaluar, prescindiendo (momentáneamente) del
espacial del los segmentos entre sí y con el
resto del sistema.
medio en que se desenvuelve.
4. Como todo lo que sucede en la naturaleza lo
posee un marco temporoespacial determinado;
voy
a
necesitar
establecer
un
sistema
referencial que lo represente. Por lo tanto voy a
tener que incluir mi análisis en un sistema
coordenadas
que
represente
los
planos
espaciales, y de ser necesario otro que
represente el transcurso del tiempo. El origen
del sistema de coordenadas va a ser aplicado
arbitrariamente según la necesidad del análisis.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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Debe tenerse en cuenta que las referencias
determinada estructura, determinar posibilidades
temporoespaciales determinadas, así como la
y objetivos terapéuticos, valorar la capacidad de
escala a utilizar deben mantenerse constantes
prevención.
durante todo el transcurso del análisis; de lo
Para poder iniciar este nivel es necesario el
contrario voy a arribar a resultados que nada
conocimiento previo de la anatomía funcional y el
tengan que ver con la realidad del acto.
diseño de las diferentes estructuras intervinientes.
5. Se aplican sobre el gráfico todas las variables
(fuerzas internas y externas) que se encuentran
7. Por último se sacan las conclusiones que van a
actuando simultáneamente en cada uno de los
determinar la pauta a seguir: terapéutica,
instantes que se están evaluando; conformándose
entrenamiento, corrección mecánica, prevención.
el llamado sistema multifactorial. Al igual que
en cada uno de los pasos anteriores, todo lo que
Un análisis más complejo exige el aporte de
ha de graficarse debe ser la fiel expresión de
elementos tecnológicos de cuantificación; para
aquello que está aconteciendo; por lo que deben
así realizar todas las mediciones que fuesen
respetarse las escalas utilizadas, así como los
necesarias. Sin embargo, debido la alta
ángulos de acción y los puntos de aplicación de
complejidad de los tejidos biológicos generada
las fuerzas en cuestión.
principalmente por su heterogeneidad y el
continuo cambio que experimentan; toda
6. Con los elementos surgidos del análisis
evaluación biomecánica va a arrojar resultados
llevado a cabo en los pasos anteriores se inicia
aproximados cualquiera que fuese el método de
segundo nivel de observación; que
evaluación utilizado. La reducción de ellos al
dependiendo del objetivo planteado puede estar
mínimo posible es lo que va a determinar la
orientado a: comprobar la existencia o no de
utilidad de un análisis.
el
una disfunción, determinar la magnitud de una
disfunción, determinar la fisiología de una
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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ANÁLISIS BIOMECÁNICO
1° NIVEL DE OBSERVACIÓN - Análisis
Observación global
Detreminación de instantes
Sistema gráfico - diagrama de cuerpo libre
Sistema de coordenadas
Sistema multifactorial
2° NIVEL DE OBSERVACIÓN - Conclusiones
Existencia o no de disfunción
Posibilidades y objetivos terapéuticos
Determinación de función
Capacidad de prevención
PAUTAS A SEGUIR
Terapéutica
Entrenamiento
Correción mecánica
Prevención
Al índice
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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CINEMÁTICA
Cuando determinada cantidad debe ser
La cinemática es el área de la física
el
ubicada en el espacio, por ejemplo al indicar la
movimiento de los cuerpos en el espacio con un
dirección con que un determinado objeto se
carácter meramente descriptivo; sin detenerse a
moviliza, es necesaria la representación gráfica
evaluar las causas que los producen, ni el gasto
que indique con exactitud los parámetros
energético demandado por su realización. Para
necesarios para llevar a cabo su ubicación.
mecánica
que
centra
su
estudio
en
ello, se considera que la masa del cuerpo a
evaluar está concentrada en una partícula
(centro de masa) o constituye una barra rígida
Mediante una flecha denominada
(eje mecánico).
vector se puede indicar de ese modo
no solo la cantidad, sino también la
Para poder cuantificar un movimiento es
orientación en el espacio.
imperativa la utilización de patrones de
medición. Todas las magnitudes mecánicas
pueden ser expresadas mediante la combinación
de tres patrones primarios: longitud, tiempo, y
medida
Las magnitudes que además de indicar una
establecidas por el sistema internacional (SI)
cantidad indican una ubicación en el espacio
son el metro, el segundo y el kilogramo.
son llamadas magnitudes vectoriales.
masa.
Las
unidades
básicas
de
Las cantidades pueden ser representadas por
Según la geometría de su recorrido los
unidades pertenecientes a escalas matemáticas
movimientos son divididos en movimientos
preestablecidas; de ese modo al cuantificar una
lineales (traslaciones) y movimientos angulares
distancia, 5 metros indican una longitud mayor
(rotaciones). En la naturaleza generalmente
que 2 metros. Estas magnitudes son denominadas
ambos se combinan dando origen a movimientos
magnitudes escalares.
mixtos de rotación-traslación.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En una traslación todos los puntos del
Una rotación se caracteriza por ser realizada
cuerpo describen trayectos paralelos durante su
en torno a un eje de movimiento, describiendo
ejecución, recorriendo todos la misma distancia
todos los puntos del cuerpo trayectorias
a la misma velocidad.
circulares concéntricas al eje de movimiento,
recorriendo un mismo ángulo durante el mismo
tiempo.
Debido a la diferente naturaleza que poseen
ambos tipos de movimiento, las magnitudes
utilizadas para mensurarlos van a ser diferentes
para cada caso. Los movimientos lineales pueden
ser cuantificados a través del desplazamiento, la
distancia,
Un
caso
particular
de
traslación
la
velocidad,
la
rapidez
y
la
los
aceleración; mientras que los movimientos
constituyen los movimientos vibratorios; en los
angulares lo son a través del desplazamiento
cuales un objeto o partícula se desplaza lineal y
angular, la velocidad angular, la velocidad
repetidamente desde un punto a otro siguiendo
tangencial y la aceleración angular.
el mismo recorrido.
20
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
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El desplazamiento representa el cambio
La rapidez constituye la relación entre la
posicional de un cuerpo en relación a un
distancia recorrida en una unidad de tiempo,
sistema de referencia. Es una magnitud
por lo tanto es una magnitud escalar.
vectorial porque posee una dirección (no es lo
La aceleración constituye la variación de la
mismo desplazarse hacia arriba que hacia
velocidad en determinado periodo de tiempo.
abajo).
Para que un cuerpo sea acelerado necesito de
una fuerza que lo acelere.
La distancia es una magnitud escalar que
representa la cantidad de trayecto realizado. En
relación al eje de coordenadas es indicada
algebraicamente por la diferencia entre la
Cuando la resultante de las fuerzas
ubicación final y la ubicación inicial.
aplicadas sobre un cuerpo no es igual
a cero, entonces estamos en presencia
La
velocidad
es
determinada
por
el
de una aceleración.
desplazamiento obtenido en una unidad de
tiempo. Al igual que el desplazamiento, la
velocidad es una magnitud vectorial.
Debido a que la aceleración que es sometido
Durante la ejecución de un movimiento la
un cuerpo es resistida por la inercia propia del
velocidad de un cuerpo puede mantenerse
mismo, y a que esta tiene una relación directa
constante o registrar cambios que la incrementen
o
disminuyan.
Dependiendo
de
ello
con la masa que lo constituye; la masa va a
los
estar en relación inversa a la aceleración.
movimientos van a ser clasificados como
(a = F / m) La aceleración se mide en m/s2.
uniformes o variables. En un movimiento
uniforme el cuerpo recorre iguales distancias por
unidad de tiempo.
21
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si bien en los movimientos de rotación
todas las partículas recorren un mismo
ángulo durante un mismo periodo de tiempo;
la distancia recorrida por cada una de ellas va a
ser mayor cuanto más lejos del centro de
rotación se ubiquen. Por lo tanto la velocidad
de aquellas que están ubicadas más lejos del
centro de rotación será mayor que la que
poseen aquellas que se encuentran más cerca
del mismo.
La otra medida por la que puede medirse la
velocidad angular el la revolución por minuto;
o sea la cantidad de giros que el cuerpo realiza
en un minuto (1rd/s equivale a 9,5 rpm) La
velocidad angular es una magnitud vectorial
(giro a favor o en contra de las agujas del reloj).
Si lo que necesito medir es la velocidad de un
solo punto de un cuerpo en rotación multiplico
Por este motivo no puede ser considerada la
la velocidad angular del cuerpo por el radio del
velocidad de las partículas como la velocidad
punto en cuestión, obteniendo de ese modo la
que posee
velocidad tangencial del punto; la que va a
el cuerpo en su conjunto,
estar expresada en m/s.
utilizándose el concepto de velocidad angular
(ω), el que se mide en radianes por segundo
La cantidad de movimiento que posee un
(rd/s). Un radian es el ángulo cuyo arco tiene la
cuerpo esta dada por el producto de su masa
longitud del radio, o sea 57°17´45´´.
por su velocidad; recibiendo la denominación
de impulso, y expresándose en Kg.m/s.
22
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
OSTEOCINEMÁTICA
La embriogénesis del sistema óseo se
Los macromovimientos
desarrolla
a
partir
del
mesodermo
del
esclerotoma (porción ventromedial de las
La Osteocinemática es la rama de la
somitas) que a partir de la cuarta semana de
biomecánica que se encarga de estudiar el
gestación se transforma en mesenquima; el
movimiento de los huesos en el espacio, sin
cuál va a ser el precursor de todos los tejidos
detenerse a evaluar las causas que los provocan
del sistema
ni el gasto energético empleado para su
esquelético
gracias
a
su
capacidad de diferenciarse, según las demandas
producción.
locales, en osteoblastos, condroblastos, y
fibroblastos.
Hacia la 4° semana de gestación las
Funcionalmente los huesos
se comportan como:
extremidades están representadas por una
tumefacción
Estructuras rígidas que permiten
la trasmición de cargas
formada
por
mesenquima
cubierto por ectodermo. El eje central se
condensa dando origen al blastema, que
Brazos de palanca para que se lleve
a cabo la función muscular
representa al futuro esqueleto del miembro.
El blastema se ve luego invadido por
Protección y sostén para
órganos y vísceras
centros
de
condrificación;
los
que
se
extienden hasta que todo el esqueleto queda
Asiento del sistema
hematopoyético
compuesto por cartílago recubierto por una
membrana denominada pericondrio.
Depósito de calcio,
fósforo y magnesio
La formación del hueso parte de un molde
de tejido conectivo embrionario que luego es
progresivamente
proceso
intramembranoso
endocondral.
23
osificado
mediante
y
un
un
proceso
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
una
El crecimiento en longitud de los huesos
importante vascularización del mesenquima
largos se produce en la etapa prenatal a nivel de
condensado, y la diferenciación de sus células
la metáfisis (alberga a la placa cartilaginosa de
en osteoblastos.
crecimiento) a partir de la cual se va produciendo
El
paso
siguiente
lo
constituye
la calcificación de la matriz diafisaria.
En el llamado proceso de osificación
intramembranosa, los osteoblastos depositan
Las diferentes metáfisis corporales poseen
matriz que luego será calcificada para formar
velocidades de crecimiento independientes;
las futuras laminillas del hueso trabecular en un
siendo las de mayor espesor las que poseen
principio y del hueso compacto luego. Los
mayor actividad (humero proximal, fémur
osteoblastos son los únicos con capacidad para
distal, tibia proximal, radio distal y cubito
producir la matriz que luego ha de calcificarse.
distal).
alcalina
Excepto en las superficies articulares y los
(osificación), retículo sarcoplasmático y aparato
sitios de inserción muscular, el hueso se
de Golgi (síntesis de proteínas). Una vez que se
encuentra cubierto por una membrana fibrosa
ha rodeado de matriz el osteoblasto se transforma
denominada periostio. Esta delgada y altamente
en osteocito.
vascularizada capa es la responsable del
Estos
son
ricos
en
fosfatasa
La osificación endocondral se produce a
incremento del diámetro óseo que se produce
partir de un centro de osificación que aparece
en la etapa de crecimiento; y de la formación de
en el molde cartilaginoso diafisario. Se inicia
tejido óseo en situaciones especiales a que es
con la hipertrofia de las células cartilaginosas, y
sometido el hueso maduro (traumatismos,
su matriz se calcifica. De este modo se va
tumores, infecciones).
depositando bajo el pericondrio diafisario una
La osificación de las epífisis se realiza a
delgada capa ósea que va a dar origen al
partir de los centros secundarios de osificación
periostio; a partir del cual se genera la
que aparecen en la etapa postnatal, cuyas
proliferación de tejido conectivo vascularizado,
células cartilaginosas se hipertrofian, y su
y la diferenciación de las células mesenquimatosas
matriz es calcificada.
en osteoblastos que han de depositar matriz ósea.
24
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Debido a la alta compresión a la que es
Una vez que el hueso maduro reemplaza al
sometida la epífisis condral del hueso en
inmaduro (el que posee una alta cantidad de
crecimiento,
de
fibras colágenas de distribución irregular y
deformación que el mismo posee; debe existir
escasa cementación) se divide estructuralmente
un mecanismo que impida que la fisis se
en hueso cortical (compacto) y hueso trabecular
deforme excesivamente en respuesta a las
(laminar o esponjoso). La proporción entre el
cargas axiales. Un anillo fibroso pericondral
hueso trabecular y el hueso cortical está en
(anillo de La Croix) se encarga de contener a la
estrecha
fisis evitando su excesiva deformación.
mecánicos a los que el hueso es sometido.
y
a
la
alta
capacidad
relación
con
los
requerimientos
Los huesos cortos se osifican mediante un
Hueso compacto
proceso endocondral, mientras que los huesos
planos lo hacen a través de un proceso
intramembranoso.
Hueso trabecular
Tan importantes como los osteoblastos en la
formación del hueso, son los osteoclastos en su
resorción.
La extracción de calcio de su depósito óseo
para satisfacer las demandas metabólicas solo
puede realizarse gracias a la participación de los
osteoclastos. Si bien el remodelado óseo , a partir
del interjuego entre osteoblastos y osteoclastos,
El hueso trabecular está formado por delgadas
se realiza constantemente con el objeto de
laminillas que se disponen de acuerdo a las líneas
satisfacer las exigencias funcionales del sistema
de carga a que es sometido el hueso. El
esquelético; las demandas metabólicas del
entramado trabecular determina la formación de
organismo
los
celdillas, las que se encuentran ocupadas por
funcionales
vasos sanguíneos, fibras nerviosas, grasa y tejido
tienen
requerimientos
prioridad
anatómicos
y
sobre
hematopoyético.
(principio de jerarquización funcional).
25
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si bien el hueso cortical está compuesto por
debe tenerse en cuenta que los movimientos
laminillas dispuestas según las demandas
corporales se producen combinando uno o más
mecánicas, al igual que el hueso trabecular; en
de estos planos, siendo muy rara la producción
este las laminillas se disponen de manera
de un movimiento uniplanar.
concéntrica en torno a espacios vasculares
Debido a que el sistema esquelético esta
centrales formando cilindros compactos que se
organizado mediante piezas óseas articuladas
denominan osteonas. La necesidad de una
entre sí, los movimientos de los huesos van a
estructura compacta determina la desaparición
revestir un carácter rotatorio a través de un eje
de las celdillas existentes entre las laminillas
de movimiento que se ubica en uno de sus
del hueso trabecular; motivo este por el cual las
extremos.
laminillas del hueso compacto deben agruparse
Los huesos largos poseen más de un eje:
en torno a un sistema vascular que garantice el
suministro de energía adecuado a cada una de
− eje diafisario: es el eje geométrico de la
ellas. Los espacios entre las distintas osteonas
están
ocupados
por
fragmentos
óseos
diáfisis del hueso.
irregulares. La separación entre las diferentes
osteonas entre sí, y con los fragmentos óseos
− eje de movimiento: pasa por el centro de
irregulares es realizada por la llamada línea de
rotación y es perpendicular al plano sobre el
cementación, la que constituye un punto de
que el hueso se moviliza.
menor resistencia en el tejido compacto.
Para poder describir la movilidad de los
− eje mecánico: es la recta que une los centros
huesos en el espacio primero es necesario
de movimiento a cada lado del hueso, o la
dividir
cadena.
al
principales.
espacio
Los
en
sus
tres
movimientos
planos
podrán
realizarse sobre un plano sagital, un plano
frontal, o un plano horizontal. Sin embargo
26
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los huesos pueden realizar dos tipos de
movimientos rotatorios:
− Giros: es una rotación del hueso sobre sí
mismo que se realiza en el plano horizontal
y sobre el eje mecánico. Las rotaciones
interna y externa constituyen giros.
− Balanceos: son movimientos pendulares en
los planos sagital y transversal. La flexoextensión y la abducto-aducción constituyen
balanceos.
Si el balanceo utiliza más de un plano,
como sucede con la casi total mayoría de los
movimientos
eje diafisario eje mecánico
humanos,
es
denominado
impuro (para que un determinado movimiento
combine más de un plano debe acompañarse
de un giro).
Debido a la irregular geometría articular, el
centro de rotación no permanece invariable;
Los movimientos en el plano sagital en
existiendo uno diferente para cada instante del
los que el ángulo formado entre el segmento
movimiento. El punto promedio de todos los
móvil y el segmento fijo se reduce por
centros de rotación que posee una UBM es
aproximación de los mismos, es denominado
denominado centro de movimiento.
flexión; mientras que la extensión representa
el caso inverso.
27
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando el movimiento es en el plano frontal
los mismos adoptan el nombre de aducción y
Movimientos óseos
abducción respectivamente.
Rotación
La
combinación
de
dos
movimientos
Giro
rotatorios en sentido contrario realizados en dos
UBM sucesivas de una cadena se produce un
plano horizontal
movimiento de traslación del extremo libre de
eje mecánico
la misma.
Balanceo
mov. pendulares
Traslación
combinación mov rotatorios
Dependiendo la cantidad de planos sobre la
que una determinada UBM pueda movilizarse
se las puede clasificar como:
− Grado 0: sin movilidad
− Grado 2: movilidad en un solo plano (uniaxial)
Los movimientos rotatorios y las traslaciones
− Grado 4: movilidad en dos planos (biaxial)
son mensurados por las unidades de medida que
− Grado 6: movilidad tres planos (multiaxial)
la física mecánica utiliza para cada uno de estos
movimientos.
28
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ARTROCINEMÁTICA
La capa intermedia, menos densa, sigue un
desarrollo diferente según el tipo de articulación
Los micromovimientos
que se desarrolle en el lugar. En las
Las características de los movimientos que
articulaciones fibrosas se diferencia en tejido
se generan entre las superficies articulares
conectivo denso. En las fibrocartilaginosas se
como
movimientos
diferencia en fibrocartílago. En las sinoviales
osteocinemáticos son el objeto de estudio de la
se une al mesenquima del resto del miembro,
artrocinemática.
muy vascularizado, y se divide en dos capas.
consecuencia
de
los
En el embrión primitivo, a medida que los
Una de ellas se condensa para dar origen a la
elementos esqueléticos se van definiendo, en
cápsula fibrosa articular; y la otra (incluida en
las regiones correspondientes a las futuras
la primera) representa el precursor de la
articulaciones permanece una masa de tejido
membrana sinovial.
La generación de espacios dentro de la
mesenquimatoso que no experimenta evolución
capa intermedia da lugar a la aparición de la
a hueso, es el llamado mesenquima interzonal.
cavidad
Si bien el desarrollo inicial no depende de
articular.
Estos
se
generan
las demandas mecánicas locales, la movilidad
centrífugamente hasta ser detenidos por la
del embrión posee una importante función en
membrana sinovial en desarrollo, siendo de
el desarrollo ulterior de la articulación en
importancia capital la movilidad del embrión
formación.
en dicho nivel. La formación de la cavidad
En las articulaciones en desarrollo el
articular completa su desarrollo en el periodo
mesenquima interzonal se vuelve trilaminar. Las
intrauterino, excepto en las articulaciones de
dos capas periféricas, más densas y aplicadas
las manos, las de los pies, y las sacroilíacas;
directamente sobre el molde cartilaginoso
las que recién inician el proceso durante el
correspondiente, están relacionadas con el
periodo fetal.
crecimiento de las epífisis; por lo que se las
denomina capas condrogénicas.
29
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Como en todo intento por realizar una
Según morfología
clasificación, esta va a depender de la
característica que se evalúe:
Ovoideas
concavidad - convexidad en todos los planos
Según movilidad
clasificación clásica
Sinartrosis
Selares
fibrosas, cartilaginosas
concavidad en un plano y convexidad en otro
Mínima movilidad
Anfiartrosis
enartrosis, condilartrosis,
planas, trocoides
encaje recíproco, trocleartrosis
fibrocartilaginosas
Poca movilidad
Diartrosis
Amplia movilidad
enartrosis, condilartrosis,
encaje recíproco, trocleartrosis,
trocoides, artrodias
Según ejes y planos
de movimento
Uniaxial
Biaxial
Ovoidea
Triaxial
30
Sellar
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Basándose en el diseño articular se puede
realizar una clasificación funcional que integre
al resto de las clasificaciones:
ARTICULACIONES
NO SINOVIALES
SINOVIALES
FIBROSAS
POR CONTACTO
UNIVERSALES
Dos o más planos de mov.
ESFEROIDEAS
SUTURAS (craneales)
PLANAS
GONFOSIS (dentomaxilar)
CONDILEAS
ESQUINDILESIS (esfenovomeriana)
ENCAJE RECIPROCO
GUIADAS
LIGAMENTARIAS
A DISTANCIA
Un solo plano de mov.
LIGAMENTARIAS
TROCLEARES
PIVOT
MEMBRANOSAS
CARTILAGINOSAS
FIBROCARTILAGINOSAS
SINSARCOSIS (escapulotorácica)
31
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las articulaciones no sinoviales por no poseer
La
principal
característica
un mecanismo disipador de energía, no pueden
diferencial
entre las articulaciones sinoviales y las no
realizar
movimientos
de
gran
magnitud;
sinoviales es la presencia de un mecanismo
realizando solamente pequeños desplazamientos.
disipador de energía.
El diseño de las uniones articulares
Las
sinoviales
gracias
a
poseer
un
depende exclusivamente de las demandas
mecanismo bien adaptado para la disipación de
funcionales locales.
energía en forma de calor pueden realizar
movimientos de amplia magnitud y en diversos
planos (aunque no por ello dejen de tener la
capacidad
para
realizar
CARTÍLAGO ARTICULAR
pequeños
movimientos). Están constituidas por dos
La capa densa del mesenquima interzonal
extremos óseos enfrentados y recubiertos por
trilaminar se diferencia en condroblastos que
cartílago hialino, rodeados por una cápsula
una
fibrosa que está tapizada por membrana
condrocitos.
sinovial (que aporta líquido sinovial al espacio
tales
como
Sea
se
cual
transforman
fuese
su
en
estadio
células cartilaginosas se ubican dentro de
ligamentos. En determinados casos poseen
articulares
maduros
madurativo (condroblasto o condrocito) las
articular) y que se encuentra reforzada por
anexos
vez
lagunas de matriz.
meniscos
Los condrocitos se encargan de sintetizar y
(incrementan la curvatura mecánica de las
secretan los componentes orgánicos de la matriz
superficies), rodetes glenoideos (incrementan el
extracelular:
área de contacto), y cojinetes adiposos (rellenan
colágeno,
ácido
proteoglucanos y glucoproteínas.
espacios).
32
hialurónico,
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las moléculas de colágeno están compuestas
− Tipo IV: se ubica en todas las membranas
por tres cadenas de aminoácidos estructuradas en
basales del organismo. Sus moléculas se
una
esparcen por la membrana basal sin formar
triple
hélice
con
fuertes
uniones
transversales, lo que le confiere gran resistencia
fibras colágenas.
mecánica. En la fibra de colágeno las moléculas
se
ubican
de
manera
alineada
con
un
Debido a su compleja vía sintética y
escalonamiento que da al microscopio su
degradativa, la presencia de diferentes tipos
característico patrón estriado.
según su conformación microestructural, y
La diferente disposición de los aminoácidos
su fundamental papel en las características
en las cadenas polipeptídicas va a determinar
mecánicas del tejido al que pertenece; una
diferentes tipos de colágeno.
ligera alteración tanto en su estructura como en
− Tipo I: es el que predomina en el organismo;
su metabolismo va a ser responsable de
importantes alteraciones tisulares.
encontrándose en huesos, tendones, piel, y
dentina. Las fibras colágenas son grandes y
El proteoglucano es una macromolécula
gruesas lo que le otorgan una gran resistencia
presente en la matriz de diversos tejidos
a la tracción a los tejidos en los que se
conectivos
encuentran.
del
cuerpo.
proteoglucano de la matriz
La
mayoría
del
cartilaginosa se
− Tipo II: se localiza en el cartílago articular y
encuentra en forma de agregados de elevado peso
los discos intervertebrales. Las fibras son de
molecular, compuestos por subunidades de
diámetro más reducido. Esto le permite una
proteoglucano, ácido hialurónico y una proteína
mayor dispersión por los tejidos; necesaria
de enlace; conformando un gel glucoproteico
para la función mecánica de soporte de cargas
hidrófilo
de los tejidos en los que se encuentra.
capacidad de recuperar el agua perdida durante
e
higroscópico
(higroscopicidad:
una compresión, una vez que cesa la carga).
− Tipo III: se localiza en la membrana sinovial,
el tejido cicatrizal, la piel embrionaria, y el
aparato cardiovascular.
33
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Macroestructuralmente el cartílago articular
se divide en cuatro capas, descriptas desde la
Cartilago
Propiedades mecánicas
superficie articular hacia el interior del hueso:
− La capa tangencial (capa 1 o externa) está
Bajo coeficiente de fricción
constituida por fibras colágenas alineadas de
Alta resistencia al desgaste
forma tangencial a la superficie. Posee un
bajo contenido de proteoglucanos, y ocupa
Compresibilidad
solo un 10% del volumen cartilaginoso total.
− La capa de transición (capa 2) ocupa un 50%
del volumen cartilaginoso total, y posee
mayor cantidad de proteoglucanos. Las fibras
El
grosor
del
cartílago
articular
colágenas se disponen de manera arciforme.
depende de las demandas locales de
carga y movilidad
− La capa radial (capa 3) ocupa un 30% del
volumen cartilaginoso total y posee una gran
cantidad de proteoglucanos. Las fibras
colágenas se ubican perpendicularmente a la
Por no estar vascularizado ni inervado puede
superficie.
ser comprimido hasta un 40 % de su altura. La
nutrición es realizada por difusión desde el
− La capa calcificada (capa 4) ocupa el 10%
líquido sinovial (el nivel metabólico del
restante del volumen cartilaginoso total.
cartílago articular es bajo, por lo que el
Posee una estructura que se asemeja más a la
consumo de O2 requerido es mínimo, no
del tejido óseo que a la del tejido
necesitando de aporte vascular para la correcta
cartilaginoso. Su límite superior (donde se
nutrición).
une a la capa radial) se denomina línea de
marea.
34
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La falta de inervación determina que la
destrucción del cartílago sea indolora (el dolor
es secundario a la lesión del hueso subcondral,
la cápsula articular, y el resto de las estructuras
periarticulares).
El envejecimiento determina una menor
capacidad hidrofílica del gel glucoproteico, lo
que incrementa el riesgo de lesiones ante cargas
Así mismo la morfología adoptada por las
que antes eran soportadas sin inconvenientes.
fibras de colágeno, curvándose, determina que la
La falta de carga sobre una articulación puede
carga genere sobre ellas una solicitud de
generar una disminución en la tasa de
tracción y en lugar de someterlas a compresión.
producción del proteoglucano, lo que es igual a
una atrofia por desuso.
La resistencia mecánica a la compresión es
otorgada por la disposición estructural adoptada
por las fibras colágenas y el gel glucoproteico.
Las fibras son resistentes a la tracción pero no
a la compresión. Por lo tanto al estar el gel
incluido dentro de un entramado fibroso la
presión ejercida por las cargas es distribuida
uniformemente hacia las fibras colágenas
Se genera de ese modo un círculo de
(principio de Pascal) que de este modo son
colaboración mutua, donde la tensión de las fibras
puestas en tensión.
colágenas permite al gel no esparcirse ante la
carga; que el gel distribuye uniformemente
generando una tracción sobre las fibras colágenas,
las que se tensan y.......................
35
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los ligamentos interoseos no se ubican como
CÁPSULA ARTICULAR Y LIGAMENTOS
los anteriores en la periferia de los huesos
La cápsula fibrosa consta de haces fibrosos
adyacentes, sino que lo hacen entre las
paralelos y entrelazados, que en conjunto
superficies articulares de los mismos. Si bien se
forman un manguito que se inserta de manera
ubican entre ambas superficies articulares no
continua alrededor de los extremos óseos; muy
son intraarticulares, debido a que la membrana
cerca de las superficies articulares. Está
sinovial los separa de la cavidad articular; por
perforada por los vasos y nervios articulares, y
lo tanto interoseo no es lo mismo que
puede presentar aberturas a través de las cuales
intraarticular.
sobresale la membrana sinovial para formar
bolsas sinoviales. Generalmente está reforzada
Los ligamentos a distancia unen entre sí dos
por: engrosamientos localizados que reciben el
segmentos óseos que no poseen superficie
nombre de ligamentos capsulares (generalmente
articulares que se relacionen entre sí.
de fibras casi paralelas). También suele estar
reforzada por los tendones de los músculos
periarticulares, y por ligamentos accesorios (los
MEMBRANA Y LÍQUIDO SINOVIAL
que se distinguen claramente de la cápsula
articular, pero que embriológicamente derivan
La membrana sinovial recubre la superficie
de la misma) que pueden ser tanto extra como
interna de la cápsula articular, y todas las
intracapsulares, y estar ubicados sobre la
demás estructuras intraarticulares (exceptuando
cápsula articular o a distancia de la misma.
al cartílago articular). Está constituida por dos
partes:
Los ligamentos periféricos presentan grandes
variaciones en su configuración morfológica;
- capa íntima: señala los límites del espacio
aplanados, cilíndricos, triangulares, trapezoidales,
articular.
romboidales, de haces paralelos o cruzados,
Es
predominantemente
celular
(sinoviocitos, adipocitos, fibroblastos,) y posee
configurados en una o varias capas.
una abundante irrigación sanguínea.
36
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
- capa subíntima: se encarga de la función de
El tipo predominante es el A, el que se
soporte. Está formada por tejido fibroadiposo,
encuentra adaptado a funciones fagocíticas
y posee menos vascularización que la capa
(posee numerosos lisosomas, y aparatos de
íntima. La capa subíntima pertenece a la
Golgi). El tipo B posee una importante función
membrana sinovial, por lo que no es correcto
secretora (debido a su alto contenido de
llamarla capa subsinovial.
retículo endoplasmático rugoso), sintetizando
hialuronato (componente principal del líquido
sinovial) y secretándolo al medio.
La superficie de la membrana sinovial es
lisa, poseyendo solo unas pocas vellosidades
pequeñas, las que crecen en número y tamaño
Sinoviocitos
al aumentar la edad. En sus bordes, la capa
íntima se separa de la cápsula articular, y se
Tipo A
inserta en el periostio del hueso subcondral;
realizándose anastomosis entre los vasos
Fagocitosis
sanguíneos de la membrana sinovial y la red
Tipo B
vascular periarticular. La proliferación de las
vellosidades que se produce en esta zona
Secreción
altamente vascularizada durante la artritis
reumatoidea, es la causante de la erosión
La abundante irrigación sanguínea que posee
producida en el hueso subcondral y las lesiones
la articulación, proviene de grandes vasos que
líticas del borde articular.
atraviesan la cápsula, y por lo general se dividen
Existen dos tipos principales de células
en tres ramas destinadas a la epífisis ósea, la
sinoviales, sinoviocitos A y sinoviocitos B
cápsula articular, y la membrana sinovial. En la
(existiendo
membrana sinovial las arterias se dividen y
células intermedias que poseen
anastomosan formando plexos cuyos capilares se
rasgos de ambos tipos).
encuentran por debajo de la capa íntima.
37
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Debido
a
que
poseen
Aníbal Repetto
numerosas
Membrana sinovial
fenestraciones cerradas por diafragmas, se cree
que
los
capilares
microvasos
sinoviales
especializados,
constituyen
aptos
para
el
Lubricación
intercambio rápido de solutos y agua (debe
tenerse en cuenta que los agentes patógenos
Fagocitosis
tales como virus o bacterias, podrían también
penetrar con facilidad al interior articular). La
Regulación ingreso
membrana sinovial está muy poco inervada,
estando
la
principal
inervación
articular
localizada en la cápsula y los ligamentos.
Líquido sinovial
La membrana sinovial posee tres funciones
Es un fluido viscoso, y de color amarillento
principales:
claro. Está constituido por un dializado
(ultrafiltrado) plasmático, posee añadido ácido
− PROVEE LUBRICACIÓN
hialurónico (secretado por los sinoviocitos B),
a través de la
en una proporción de 4 g/l.
secreción del hialuronato del líquido sinovial
El hialuronato es el responsable de la alta
(no secreta líquido sinovial, solo secreta el
viscosidad (resistencia de un líquido a fluir)
hialuronato), y del dializado plasmático.
− FAGOCITOSIS
que posee el líquido sinovial (a 37º C es de 235
(por
acción
de
los
veces más viscoso que el agua). Es altamente
sinoviocitos A) y posterior eliminación de los
detritus
provenientes
de
los
hidrófilo, por lo que es responsable de la
diversos
higroscopicidad del cartílago.
componentes de la articulación, y del líquido
La cantidad y el tipo de proteínas que están
sinovial.
presentes en el líquido sinovial es regulada por
la membrana sinovial. El volumen de líquido
− REGULACIÓN de la circulación de solutos,
sinovial es muy pequeño, 1ml en la rodilla y
electrolitos y proteínas al interior articular.
menos en las articulaciones menores.
38
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
lo que determina una menor viscosidad
Las funciones del líquido sinovial son:
(alterando su propiedad de lubricante). Así
- LUBRICACION
mismo disminuye la concentración de glucosa
del cartílago ante lesiones
(por la actividad glucolítica de los leucocitos en
mecánicas (sostiene peso - 3era ley de Newton-)
la artritis reumatoidea, y por la utilización de la
- PROTECCION
glucosa por parte de los microorganismos en la
- TRANSPORTE
DE
NUTRIENTES
al
artritis séptica). Ambos factores contribuyen a
cartílago articular (el cartílago no se nutre de
la
líquido sinovial sino de la glucosa que este
enfermedad.
erosión
articular
provocada
por
la
transporta).
Lubricación
- DISIPA ENERGIA de tensión en forma de calor.
Básicamente existen dos tipos de lubricación:
Líquido sinovial
- lubricación límite: depende de la absorción
química de una monocapa de moléculas de
Lubricación
lubricante a la superficie de los sólidos en
contacto. Brinda protección en el movimiento
Protección
después del reposo absoluto.
Transporte de nutrientes
- lubricación por película de fluido: la
Disipación energética
capa de lubricante (mucho más gruesa en
comparación con la existente en la
lubricación
Ante la presencia de una enfermedad
límite)
produce
una
inflamatoria, como es la artritis reumatoidea,
separación relativamente mayor entre las
la
superficies. Este tipo de lubricación es
concentración
de
ácido
hialurónico
llamado elastohidrodinámico.
disminuye hasta menos de la tercera parte de
lo normal por acción de enzimas lisosómicas,
39
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Hidrodinámico porque como las superficies
articulares no son paralelas, se forma una cuña de
Lubricación
líquido en la periferia de la cavidad articular. Al
moverse las superficies el líquido es expulsado
Límite
hacia el extremo contrario al movimiento,
obligándolo a introducirse en el espacio existente
Monocapa
entre ambos puntos de contacto; por lo que se
genera una presión de sustentación que tiende a
Película de fluido
mantener separadas a las superficies articulares.
El movimiento del líquido es fundamental para
Elasto-hidrodinámica
una correcta nutrición del cartílago; además de
colaborar a disipar el calor que se genera durante
el funcionamiento articular.
Elástico porque debido a que el cartílago
CONGRUENCIA ARTICULAR
articular es un material blando, la presión
ejercida por la película de fluido puede causar
La congruencia articular suele ser considerada
deformación de las superficies articulares;
en términos de puntos de contacto entre las
disminuyendo el área de contacto y produciendo
superficies enfrentadas. Dicha consideración, si
una película de lubricante más gruesa y duradera
bien es válida para ser aplicada ante situaciones
que incrementa la capacidad de sostén.
de soporte y transmisión estático de cargas,
resulta
inapropiada
cuando
se
refiere
a
superficies en movimiento. Por lo tanto, debido
En situaciones fisiológicas ambos tipos de
lubricación coexisten, dando lugar a una
a
que
coexisten
ambas
situaciones,
lubricación de tipo mixto.
congruencia articular debe ser considerada de
manera diferente para cada una de ellas.
40
la
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En lo que al movimiento se refiere, la
En la situación de soporte y transmisión
congruencia articular implica la capacidad de
estática de cargas, si bien la total aposición de
una articulación para recorrer fluidamente su
las superficies articulares puede en un principio
rango de movimiento fisiológico sin necesidad
parecer ventajosa; es inadecuada en lo que a
de separación o excesiva deformación de las
distribución de las presiones se refiere.
superficies articulares.
La existencia de pequeñas
Por lo tanto
incongruencias entre las formas
mejora la distribución de presiones.
la congruencia articular es una
medida de la esfericidad que una
determinada articulación posee;
ya que una articulación no esférica
totalmente congruente, lo será en una sola
de todas las posiciones posibles que dicha
La no total congruencia articular, sumada a la
articulación pueda alcanzar; o mantendrá su
deformabilidad del cartílago, permiten lograr una
congruencia
distribución de presiones más uniforma a medida que
a
costa
de
una
excesiva
se incrementa la carga.
deformación de las superficies.
El propósito de tal incongruencia es, por lo
tanto, producir un estado lo más cercano
posible al isobarismo, dentro de la articulación.
41
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Son indispensables para una armónica
FUNCIÓN ARTICULAR
congruencia articular, y por lo tanto para el
armónico despliegue de la movilidad articular.
Movimiento: el tipo, la calidad y la magnitud de
los movimientos corporales esta determinado por
la geometría articular y la conformación de las
estructuras periarticulares.
Los micromovimientos son regulados
y
limitados
por
los
Descarga de peso: recepción y transmisión de las
articulares
(principal
cargas, amortiguación de impactos, información
aparato ligamentario).
ligamentos
función
del
propioceptiva (regulación del movimiento y la
postura).
Movimientos artrocinemáticos:
Función articular
Son aquellos que se producen entre ambas
superficies articulares simultáneamente a la
MOVIMIENTOS
realización de los movimientos óseos. Ambos
movimientos
MACROMOVIMIENTOS
desplazamiento
son
parte
de
lo
mismo,
simplemente que al movimiento óseo lo puedo
ver y al movimiento interno de la articulación
MICROMOVIMENTOS
ajuste
no (Sería imposible intentar mover un hueso si
su extremo articular no se moviese sobre el del
Descarga de peso
hueso vecino).
Los Micromovimientos son movimientos de
muy pequeña magnitud; que le permiten a la
articulación mantener la relación fisiológica
entre las estructuras corporales.
42
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Ante cualquier situación que genere un
MOVIMIENTOS
ARTROCINEMATICOS
incremento
en
el
rozamiento
entre
las
superficies articulares en contacto, ya sea por
DESLIZAMIENTO
disminuir la capacidad de lubricación (ausencia
de líquido sinovial o alteración de sus
Comportamiento
fisiológico
propiedades) o por incrementar el coeficiente
de
Son favorecidos por la
muy baja fricción articular
rozamiento
del
cartílago
articular
(alteraciones histo-morfológicas); la fisiología
articular va a verse alterada. Esto va a
La estructura al servicio de la función
RODADURA
traducirse en una dificultad para la realización
de los deslizamientos entre las superficies;
Comportamiento
patológico
apareciendo
movimientos
patológicos
de
rodadura cuya magnitud va a depender de la
Son determinados por la
precencia de rozamiento articular
alteración existente. Llegando en los casos de
alteración importante a ser el único tipo de
La estructura determina la función
movilidad
posible
entre
las
superficies
articulares; con la consecuente alteración del
rango fisiológico de movilidad articular.
En situaciones fisiológicas el casi nulo
rozamiento existente entre las superficies
articulares determina que se requiera una
fuerza
muy
pequeña
para
iniciar
el
movimiento. Esto va a determinar que la carga
articular (lugar donde se aplica el rozamiento)
se aplique casi de manera perpendicular al plano
de movimiento; lo que se traduce en la facilidad
Deslizamiento
Rodadura
43
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
del movimiento de deslizamiento de una
superficie sobre la otra.
Fza. muscular
Carga articular
Rozamiento
Fza. Muscular
Punto de contacto
Carga articular
Rozamiento
Punto de contacto
Si la fuerza de rozamiento sufre un incremento
considerable, la fuerza a realizar también ha de
Si una determinada alteración genera un
de
incrementarse en igual medida; lo que va a
rozamiento, va a requerirse una fuerza mayor (a
determinar que el punto de aplicación de la carga
la requerida en situaciones fisiológicas) para
se desplace marcadamente. Esto va a generar
llevar a cabo el movimiento entre las
una gran resistencia al deslizamiento entre las
superficies. Esto va a determinar que el punto de
superficies y va a brindar un punto de apoyo al
aplicación de la carga articular se desplace en
brazo de palanca de la fuerza muscular que va
pequeño grado, generando cierta resistencia
a generar un movimiento de rodadura entre
al deslizamiento entre las superficies; la que
ambas superficies. Lo que va a traducirse como
si bien no interfiere en su realización, va a ser
una limitación del rango articular debido al
responsable de la producción de desgaste entre
escaso área de contacto que poseen las
las superficies.
superficies articulares.
incremento
pequeño
de
la
fuerza
44
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Como el diseño de las uniones articulares
depende exclusivamente de las demandas
funcionales de la región en que las mismas se
encuentran;
la
responsable
de
geometría articular es la
la
dirección
de
los
deslizamientos entre las superficies. Aquí entra
en juego la llamada ley del cóncavo-convexo.
Para entenderla hay que partir de una premisa
básica: en todo movimiento hay un punto fijo y
Fza. muscular
uno móvil. O sea un extremo óseo que se
Carga articular
mueve sobre el otro que permanece fijo
Rozamiento
respecto a este.
Punto de contacto
− Cuando el extremo fijo es cóncavo digo que
estoy ante una situación articular cóncavoconvexa. En este caso el movimiento de
deslizamiento interarticular posee dirección
opuesta al movimiento del extremo óseo
móvil.
− Cuando el extremo fijo es convexo, digo que
estoy ante una situación articular convexocóncavo. En este caso el movimiento de
deslizamiento
interarticular
posee
igual
dirección que el movimiento del extremo
óseo móvil.
45
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Dirección del movimiento
Dirección del deslizamiento
Una misma articulación se puede comportar
de manera cóncavo-convexa o convexo-cóncava
dependiendo cuál sea el extremo móvil y cuál sea
el extremo fijo. Por lo tanto, no esta bien decir
que tal articulación es una articulación cóncavoconvexa ya que dependiendo del movimiento
realizado la misma también puede ser convexocóncava. Lo correcto es decir que tal articulación
se encuentra en una situación cóncavo-convexa,
o que se comporta como cóncavo convexa.
Al índice
46
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
DINÁMICA
“No debemos para las cosas naturales
admitir mas causas que las verdaderas y
suficientes para explicar sus fenómenos.
Dicen sobre ello los filósofos: la naturaleza
no hace nada en vano, y es vano mucho
cuando basta con poco” Isaac Newton
(Principios matemáticos - Reglas para
filosofar - 1687)
de una solución que satisficiera a quien la
elaboraba, sin necesidad de comprobarse el hecho
mediante la experimentación. Tal es así que
Aristóteles (en Mecánica) afirma que un cuerpo
en movimiento se detiene cuando la fuerza que lo
empuja deja de actuar.
La dinámica es el área de la mecánica que se
En su último libro Consideraciones y
encarga de estudiar a las fuerzas como causas
demostraciones matemáticas sobre dos ciencias
productoras de movimiento. A actuar sobre un
nuevas (fue publicado en 1638 y puede ser
cuerpo una fuerza posee la capacidad de
considerado
como
moverlo, frenarlo, acelerarlo, desacelerarlo,
primer
de
hacerle cambiar su dirección.
moderna) Galileo afirma:
libro
el
física
El estudio del movimiento ha constituido uno
“Toda velocidad, una vez
de los pilares centrales en la historia de la ciencia.
impartida a un cuerpo, se
Debido
características
conservará sin alteración
intrínsecas de todos los movimientos que se
mientras no existan causas
producen en la naturaleza, tuvieron que pasar
externas de aceleración o retardo, condición que
varios siglos hasta que, a partir de Galileo Galilei
se
e Isaac Newton, se desarrollara, difundiera, y
horizontales; pues el movimiento de un cuerpo
evolucionara el método científico; que diese paso
que cae por una pendiente se acelera, mientras
a un notable progreso en el conocimiento humano
que el movimiento hacia arriba se retarda. De
de los hechos naturales, y por ende del
esto se infiere que el movimiento sobre un plano
movimiento. Hasta ese momento todas las
horizontal es perpetuo; pues, si la velocidad es
cuestiones eran resueltas mediante la imaginación
uniforme, no puede disminuirse o mermarse, y
a
las
heterogéneas
cumple
solamente
menos aun destruirse”
47
sobre
los
planos
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Esta conclusión (ley de inercia de Galileo) fue
podría definirse a una fuerza como un ente
luego tomada por Newton quien la formula con
abstracto responsable de todo cuanto sucede
carácter de ley natural en su “principio de inercia”.
en la naturaleza.
sus axiomas del movimiento (formulados entre
En la primera de sus leyes dice que: “Todos
1685 y 1687)) determina que la relación entre la
los cuerpos perseveran en su estado de reposo
fuerza y la variación de la velocidad (y no la
o de movimiento uniforme en línea recta,
relación entre la fuerza y la velocidad del cuerpo)
salvo que se vean forzados a cambiar de
En
es la clave para el estudio
del
movimiento.
estado por fuerzas impresas”
Allí
De lo que se deduce que:
donde exista un cambio
de velocidad es porque
existe
una
fuerza
Para variar el estado físico de un cuerpo es
responsable de haberlo
necesaria la presencia de una fuerza.
generado.
Por lo tanto:
Son muchas las definiciones que pueden
utilizarse para la definición de fuerza. Según
Fuerza = Todo aquello capaz de
las propias palabras de Newton “...Me siento
modificar el estado físico de un cuerpo.
inducido por muchas razones a sospechar que
todos los fenómenos de la naturaleza puedan
depender de ciertas fuerzas en cuya virtud las
La resistencia que opone un cuerpo
partículas de los cuerpos, por causas hasta
a cambiar su estado físico
ahora desconocidas, se ven o mutuamente
es denominada INERCIA
impelidas unas a otras, y se unen en figuras
regulares; o bien s e repelen y se alejan”,
48
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En la segunda ley dice que “...El cambio de
Cuanto mayor es la MASA de un
movimiento es proporcional a la fuerza
cuerpo mayor va a ser su INERCIA.
impresa, y se hace en la dirección de la línea
recta en que dicha fuerza se imprime. Si una
fuerza cualquiera genera un movimiento, una
Por lo tanto, debido a que la inercia no puede
fuerza doble generara el doble de movimiento,
ser mensurada directamente, la cantidad de
una triple el triple, tanto si la fuerza impresa
masa se convierte en la medida de la inercia de
es entera y a la vez, como si lo es gradual y
un cuerpo, ya que si una misma fuerza actúa
sucesivamente.
sobre dos cuerpos con diferente masa, el
Y cuando el cuerpo se movía antes , este
cambio de velocidad generado en ellos no va a
movimiento se añade, se resta, o se une
ser el mismo; siendo mayor en el cuerpo con
oblicuamente al movimiento anterior; según
menor masa, y viceversa.
coayude, se oponga, o se vincule oblicuamente
Newton resumió su primera ley diciendo que
a el; componiendo así un nuevo movimiento
“...La fuerza de inercia es un principio pasivo.
formado por la determinación de ambos”.
Con solo este principio no habría movimiento
en el mundo. Se requiere otro principio que
Por lo tanto incorpora un nuevo concepto: la
ponga los cuerpos en movimiento y, una vez en
acción de una fuerza no modifica solo la
movimiento otro principio necesario para
velocidad sino que también tiene la capacidad
conservarlo. El movimiento se puede ganar o
de actuar sobre la dirección del movimiento.
perder, sin embargo, debido a la tenacidad de
Dando, de este modo, origen a la noción de
los fluidos, al rozamiento de sus partes; el
vector y de magnitudes vectoriales. La fuerza y
movimiento es mucho más proclive a perderse
la aceleración del un cuerpo son vectores que
que a ganarse, y siempre está extinguiéndose.
poseen una misma dirección y un mismo
Así
sentido.
pues
se
presenta
la
necesidad
de
conservarlo y reclutarlo mediante principios
activos...”
49
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Newton determina en su segunda ley que:
Las fuerzas siempre se presentan en
parejas y afectan a los dos cuerpos
La acción de más de una fuerza sobre un
cuerpo se combina en un resultado final
Por o tanto, para que exista una fuerza es
necesaria la presencia de dos cuerpos. Una
Formulando de ese modo lo que después
pasaría a llamarse sistema de fuerzas.
fuerza es la intensidad con que interactúan
dos cuerpos.
Debido a que la fuerza va a causar un
cambio en la cantidad de movimiento en un
puede
Debido a que ambas fuerzas (acción y
definirse a una fuerza como el producto de la
reacción) son simultáneas, la determinación de
masa de un cuerpo por su aceleración:
cual es la acción y cual la reacción es meramente
intervalo
de
tiempo
determinado;
convencional y determinada solamente con una
finalidad práctica.
F=m.a
Una fuerza de 1 Newton que actúa sobre una masa
Para ejemplificar la tercera ley puede utilizarse
2
de 1Kg produce una aceleración de 1m/s .
el siguiente caso: si dos personas unidas por una
cuerda se paran sobre una superficie muy
1N = 1Kg.m/s2
deslizante (por ejemplo hielo) ambas se van a
acercar mutuamente sin importar si los dos tiran
Por último, en su tercera ley dice “…Por
de la cuerda o si solo una de ellas lo hace
toda acción hay siempre una acción opuesta e
mientras que la otra solo la sostiene. sin embargo,
igual. Las acciones recíprocas de dos cuerpos
la mayor masa de uno de ellos va a determinar
entre sí son siempre iguales, y dirigidas hacia
que su cantidad de movimiento sea menor que el
partes contrarias”.
del otro, por poseer mayor inercia.
50
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Según las palabras del propio Newton “...Si
Características de una fuerza:
un caballo arrastra a una piedra atada a una
FUERZA
cuerda, el caballo (por así decirlo) será
también arrastrado hacia atrás: la cuerda
MAGNITUD
distendida, debido al esfuerzo mismo por
relajarse, estorbará el progreso de uno tanto
Determinada por la
longitud del vector
como promueve el progreso del otro”.
PUNTO APLICACIÓN
En la naturaleza todas las fuerzas generan
presiones, ya que siempre son aplicadas sobre
Punto del cuerpo
donde se aplica la fuerza
una superficie ( P = F / S ); la aplicación de
una fuerza sobre un solo punto es una situación
DIRECCIÓN
idealizada que solo se utiliza para facilitar su
análisis.
Recta por la cual
se aplica la fuerza
El conjunto de fuerzas de diverso origen que
SENTIDO
produce cambios de orden cinemático es
denominado sistema multifactorial, e incluye
Hacia donde se dirige una fuerza
en determinada dirección
todos los factores (fuerzas internas y externas)
que influyen simultáneamente en el estado
RECTA DE ACCIÓN
físico de un determinado cuerpo en un
determinado momento.
Recta respecto a la cuál
se mueve el objeto
51
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El punto de aplicación de una fuerza va a
determinar conductas diferentes en el cuerpo:
− Si está alineado con el centro de rotación
− Si la fuerza es aplicada a distancia del
del objeto la misma va a causar al cuerpo
centro de rotación va a causar al cuerpo un
un movimiento lineal (traslación), siempre
movimiento angular (rotación).
que se trate de un cuerpo libre.
52
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Si la fuerza esta alineada con el centro de
La efectividad de una fuerza que actúa a
rotación pero se trata de un cuerpo ligado a
cierta distancia del centro de rotación de un
otro ( ya sea por una ligazón material como
cuerpo
por acción de una fuerza de rozamiento que
proporcional) tanto de su magnitud como de su
no puede ser vencida por la fuerza aplicada)
distancia al mismo.
depende
(de
modo
directamente
va a generar un movimiento angular (como
Por lo tanto,
ocurre con los segmentos corporales).
El momento de una fuerza es igual
al producto de la magnitud de dicha
fuerza y la distancia perpendicular
que separa su punto de aplicación del
centro de rotación. M = F . d
La distancia a tomar para determinar el
momento de una determinada fuerza va a ser
aquella perpendicular a la misma.
Existen dos posibles métodos a la hora de
averiguar
cual
es
el
momento
de
una
determinada fuerza. Lo que está determinado
La tendencia de una fuerza a generar
por la elección de la fuerza a considerar.
una rotación en el cuerpo sobre el que
actúa, se denomina momento (M).
53
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Posibilidad 1: se traza la perpendicular a la
Una de esas subfuerzas (en el ejemplo F1) va
fuerza muscular, que la une al centro de
a ser la encargada de generar el movimiento del
movimiento articular.
segmento óseo (por tal motivo se la denomina
componente rotatorio de la fuerza). Por lo
tanto, si se toma solamente esta subfuerza para
determinar el momento, la distancia va a ser la
perpendicular a esta fuerza (F1) que la une al
centro de rotación articular.
Posibilidad 2: Cuando una fuerza actúa
oblicuamente respecto de un cuerpo, esta va a
generar su efecto en más de un plano. Esto es lo
mismo que decir que la fuerza en cuestión está
conformada por dos subfuerzas (en realidad si
las
Ya sea que se utilice un método o el otro, el
subfuerzas son tres, pero para simplificar la
resultado va a ser el mismo; porque se trata de
tarea voy a basarme en dos dimensiones
dos maneras diferentes de cuantificar un mismo
solamente), una horizontal y una vertical.
suceso, el momento generado por la fuerza
se
toma
un
modelo
tridimensional
muscular.
54
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En los movimientos angulares la distribución
Sistema de fuerzas:
de la masa posee una gran importancia en la
Más de una fuerza
aplicada sobre un cuerpo.
resistencia ofrecida a una fuerza. Se llama
momento de inercia a la resistencia que ofrece
un
cuerpo
con
trayectoria
angular
Se llama resultante (R) aquella fuerza que
de
sin coexistir con el sistema produce igual efecto
movimiento a cambiar su estado físico. Cuanto
externo que el mismo. No coexiste con el
más alejada esté una partícula de masa del
sistema porque en caso de hacerlo actuaría
centro de rotación, mayor va a ser la inercia
como una fuerza más dentro del mismo.
rotacional que la misma posea.
Se llama equilibrante (E) a aquella fuerza
La cantidad de movimiento angular, dada por
que coexistiendo con el sistema equilibra al
el impulso angular, es determinada por el
cuerpo; anulando al sistema y reestableciendo
producto del momento de inercia con la
el estado físico existente antes de la aplicación
velocidad angular. Si se trata de un sistema
del sistema de fuerzas.
cerrado (sobre el que no actúa ninguna fuerza
extra) el impulso angular va a permanecer
inalterado; lo que se conoce como ley de
conservación del impulso angular. De este
modo, si el momento de inercia disminuye la
velocidad angular se incrementa, y viceversa.
Ambas (R y E) poseen
La utilización de este principio posee una
dirección y punto de aplicación, pero sentido
aplicación muy difundida en el deporte. Así,
una
patinadora
girando
con
sus
igual magnitud,
opuesto.
brazos
extendidos, puede incrementar su velocidad
angular con solo cruzar los brazos sobre su
pecho; sin que sea necesario el aporte de una
fuerza extra.
55
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
que su significación se vea alterada; siempre y
cuando se respeten su magnitud y sentido. Por
Clasificación:
ejemplo al mover un cuerpo el vector puede
colocarse ya sea empujando del mismo o
Colineales: Las fuerzas se mueven sobre la
traccionando de este.
misma recta de acción, pudiendo tener igual o
diferente sentido.
Vectores fijos: debe respetarse el punto de
aplicación de la fuerza ya que de otro modo el
Concurrentes: Poseen un punto de aplicación
vector cambia su significación. Por ejemplo al
común, por el que pasa R.
analizar la deformación que una carga produce
sobre un cuerpo.
No concurrentes: No poseen punto de
aplicación común. Por ejemplo fuerzas paralelas.
VECTORES
En un sistema de fuerzas los vectores
Libres
intervinientes pueden pertenecer a una de tres
categorías
diferentes
de
acuerdo
a
su
Pueden colocarse en
cualquier punto del espacio
comportamiento :
Vectores
libres:
pueden
colocarse
Respetar dirección
sentido y magnitud
en
Deslizantes
cualquier punto del espacio sin que se altere su
significación; siempre y cuando se respeten su
Pueden moverse
recta de dirección
dirección, sentido y magnitud. La velocidad
desarrollada por un cuerpo puede ser expresada
Respetar magnitud
y sentido
por vectores libres.
Fijos
Vectores deslizantes: pueden moverse a lo
Debe respetarse
punto de aplicación
largo de la línea que representa su dirección sin
56
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando un cuerpo no varía su estado físico
ante la aplicación de un sistema de fuerzas,
Un cuerpo va a estar en equilibrio
entonces está en equilibrio. Esto significa que
de rotación cuando la suma de los
el cuerpo en cuestión no va a sufrir aceleración
momentos que actúan simultáneamente
sobre este es igual a cero (Σ M = 0)
alguna. Por lo tanto la fuerza neta sobre el
objeto debe ser igual a cero; lo que constituye
la primer condición de equilibrio, o equilibrio
de traslación.
Para que un cuerpo se encuentre
en completo equilibrio DEBEN
Un cuerpo está en equilibrio de traslación
darse ambas condiciones
cuando la resultante de todas las
fuerzas que actúan simultáneamente
sobre el mismo es igual a cero (Σ F = 0)
Sistema de palancas
Una palanca es una máquina simple cuya
La primer condición es suficiente para
finalidad consiste en transmitir fuerzas a
determinar el estado de equilibrio de un cuerpo
distancia; actuando como amplificadores o bien
cuya materia se encuentra concentrada en un
de la fuerza, o bien de la distancia. Una palanca
punto; pero no para los cuerpos reales
no efectúa trabajo, solo cambia la relación entre
existentes en la naturaleza; los que poseen la
la fuerza y la distancia por otra combinación
capacidad de girar en el espacio ante la
más cómoda.
aplicación de fuerzas. Por lo tanto, una segunda
Está formada por una barra rígida colocada
condición establece que para que un cuerpo se
sobre un punto de apoyo (o fulcro). Las fuerzas
encuentre
la
a ambos lados del punto de apoyo reciben el
sumatoria de los momentos generados sobre el
nombre de potencia (fuerza que tiende a
objeto debe ser igual a cero, evitándose de ese
movilizar la palanca) y resistencia (fuerza que
modo la interferencia con el estado rotacional
se opone a la potencia).
en
equilibrio
de
rotación
del cuerpo.
57
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Dependiendo de la ubicación del punto de
apoyo con respecto a la resistencia y a la
potencia, las palancas pueden ser clasificadas
en 3 géneros :
1° genero: el punto de apoyo se ubica entre
Ya que ambas fuerzas tienden a movilizar a
la potencia y la resistencia.
la palanca, la elección de cual es la potencia y
cual es la resistencia es totalmente convencional.
La distancia desde la potencia hasta el punto
de apoyo constituye el brazo de potencia. Del
mismo modo, la distancia entre la resistencia y
el punto de apoyo constituye el brazo de
2° genero: la resistencia se ubica entre la
resistencia.
potencia y el punto de apoyo.
3° genero: la potencia se ubica entre el punto
de apoyo y la resistencia.
Una palanca está equilibrada cuando
el producto de la potencia por su
brazo de palanca es igual al producto
de la resistencia por su brazo de palanca
P.bp = R.br
58
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ejercerse una potencia de magnitud igual a la
Palancas
resistencia. Las palancas de equilibrio son
siempre de primer genero; lo que no quiere
1° genero
2° genero
3° genero
decir que todas las palancas de primer género
sean palancas de equilibrio: una palanca de
PAR
PRA
RAP
primer género puede ser tanto de equilibrio
como de fuerza o de velocidad, dependiendo de
la ubicación del punto de apoyo entre ambas
fuerzas.
La ventaja mecánica de una palanca
depende de la RELACIÓN entre
el brazo de potencia y el de resistencia
A fuerzas iguales, cuanto mayor sea el
brazo de palanca mayor va a ser el
efecto de rotación generado.
bP = bR
De este modo, dependiendo de la prevalencia
Palancas de fuerza: Cuando el brazo de
en la longitud de uno u otro brazo, las palancas
potencia es mayor que el de resistencia es
pueden clasificarse en:
necesario desarrollar una fuerza de magnitud
menor a la magnitud de la resistencia para
Palancas de equilibrio: El punto de apoyo se
equilibrar
la
palanca,
en
una
relación
ubica a igual distancia de ambas fuerzas; por lo
directamente proporcional a la diferencia de
tanto ambos brazos (bp y br) son iguales. Esto
longitud entre ambos brazos. Por lo tanto, este
determina que para equilibrar la palanca debe
tipo de palancas permiten el ahorro de fuerza.
59
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Constituyen palancas de
Constituyen palancas de fuerza las palancas
velocidad
las
de segundo género, y aquellas de primer género
palancas de tercer género, y aquellas palancas
en las que el brazo de potencia es mayor al de
de primer género en las que el brazo de
resistencia.
resistencia es mayor que el de potencia.
Palancas de velocidad: Cuando el brazo de
Estas palancas se llaman de velocidad porque
resistencia es mayor que el de potencia es
si se comparan dos puntos cualesquiera situados
necesario desarrollar un pequeño movimiento
sobre el brazo de una palanca; ambos se mueven
del brazo de potencia para obtener un gran
durante el mismo periodo de tiempo, pero aquel
desplazamiento de la resistencia. Este tipo de
ubicado más lejos del punto de aplicación recorre
palancas favorecen la movilidad en detrimento
una mayor distancia (que se incrementa cuanto
del ahorro de fuerza.
más lejos se ubica el mismo); lo que le confiere
una mayor velocidad (velocidad angular).
60
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Palancas
1° genero
Equilibrio bP = bR
Fuerza bP > bR
Velocidad bR > bP
Siempre la fuerza (en las palancas de
2° genero
fuerza) se gana en detrimento de un menor
movimiento, así como la mayor movilidad y
Fuerza bP siempre > a bR
rapidez (en las palancas de velocidad) se
3° genero
obtiene a costa de un mayor esfuerzo
Velocidad bR siempre > a bP
La mayor parte de las palancas corporales
son de tercer género, lo que se comprende si se
El ángulo óptimo para la aplicación de una
tiene en cuenta que la principal función del
fuerza es de 90º con respecto al brazo de
cuerpo humano es su movilidad. Por lo tanto, la
palanca, ya que de ese modo toda la fuerza
musculatura (actuando con cortos brazos de
actúa para rotar la palanca sobre su eje (en
palanca) va a encontrarse en relativa desventaja
realidad una mínima parte se pierde en vencer
mecánica. Desventaja que es compensada
las fuerzas de rozamiento). En el caso de una
mediante otros mecanismos ( tipo de fibras
fuerza que no actúe perpendicularmente al
musculares, ángulo de tracción, etc.)
brazo
de
palanca,
la
misma
se
va
descomponer en dos componentes diferentes:
61
a
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ya que la potencia que actúa sobre la palanca está
Uno de ellos va a ser la fuerza efectiva de la
rotación de la palanca sobre su eje. Este es el
constituida
componente
es
perpendicular al brazo de potencia (CR). Por lo
perpendicular al brazo de la palanca, y es
tanto, para determinar la fuerza efectiva de un
denominado componente rotatorio (CR).
músculo sobre la palanca en la cuál ejerce su
cuya
recta
de
acción
solamente
por
la
componente
efecto, es de fundamental importancia la
La recta de acción del otro componente
angulación con la cuál dicho músculo se inserta
coincide con el eje longitudinal de la palanca;
en el hueso en el momento del análisis; ya que
actuando como fuerza estabilizadora (en caso
dicho ángulo varía con la progresión del arco de
de una fuerza aplicada con ángulo agudo) o
movimiento.
desestabilizadora (en caso de una fuerza
Al ángulo formado por la inserción muscular
aplicada con un ángulo mayor a 90º), y es
y el hueso movilizado se lo denomina ángulo
denominado componente longitudinal (CL)
de tracción muscular.
Debido a la descomposición de la fuerza
Cuando la fuerza actúa con un ángulo de
original, y que solo una de las componentes actúa
tracción de 90° el componente rotatorio es
como fuerza efectiva, no debe confundirse a
máximo y el componente longitudinal es nulo.
la fuerza muscular con la potencia de la palanca,
62
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando la fuerza actúa con un ángulo de
por las fuerzas actuantes. El proceso para obtener
tracción de 180° el componente longitudinal es
dicha resultante se conoce como composición de
máximo y el componente rotatorio es nulo. (el
fuerza. Del mismo modo, puede ser necesario
ejemplo del gráfico representa una situación
reemplazar una fuerza por sus componentes ; o
idealizada para servir como ejemplo, ya que en
sea, descomponer una fuerza en un sistema de
el cuerpo humano ningún músculo llega a
fuerzas. Proceso este que se conoce como
actuar con un ángulo de 180°)
resolución de fuerzas.
Cuando la fuerza actúa con un ángulo de
Método gráfico:
tracción de 45° ambos componentes son
iguales.
La utilización de la metodología gráfica para
la composición o resolución de fuerzas requiere
la representación gráfica del cuerpo (diagrama
de cuerpo libre) y todas las fuerzas que actúan
sobre el mismo en el instante a analizar; lo que
se conoce como sistema multifactorial. Es de
importancia fundamental que los vectores
representen
exactamente
a
las
fuerzas
actuantes, utilizándose una escala en común
para las intensidades de las mismas.
Composición y resolución de fuerzas
Composición: Cuando se trata de fuerzas
Durante el análisis del efecto que un
paralelas el método más adecuado lo constituye
determinado sistema de fuerzas genera sobre un
el gráfico; mientras que para fuerzas concurrentes
objeto, es generalmente necesaria simplificación
y colineales pueden utilizarse tanto el sistema
del mismo y su sustitución una fuerza resultante
gráfico como el algebraico.
que genere el mismo efecto que el desarrollado
63
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando se trata de fuerzas colineales se realiza
la suma de las fuerzas que actúan en un sentido, y
luego las fuerzas que actúan en el sentido
contrario. Para ello se colocan todas las fuerzas
que poseen igual sentido una a continuación de la
otra; siendo la longitud total la magnitud de la
resultante de las fuerzas en ese sentido. Luego se
realiza igual procedimiento con las fuerzas que se
Cuando se trata de un sistema de fuerzas
orientan hacia el sentido opuesto; y finalmente se
concurrentes en el que intervienen más de dos
realiza la sustracción de ambas resultantes
fuerzas se realiza un paralelogramo inicial, y a
parciales, lo que va a determinar una resultante
partir del mismo se van realizando tantos como
final.
sea necesarios; utilizando cada una de las
resultantes parciales.
(F1+F7+F4+F6) – (F5+F2+F3) = FR
En el caso de fuerzas concurrentes ambas
componentes se transforman en sendos lados de
Otro método es la realización de un polígono
un paralelogramo; siendo la diagonal que parte
de fuerzas, en el cuál las fuerzas se van
desde el punto de intersección de ambas, la
trazando de manera secuencial, y manteniendo
fuerza resultante que suplanta al sistema.
sus características. De este modo, trazada la
64
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
última de las fuerzas, solo queda por cerrar el
Se llama seno a la relación entre la longitud
gráfico con un vector que va a representar a la
del cateto opuesto al ángulo en cuestión con la
fuerza resultante.
hipotenusa. El coseno es la relación entre la
longitud del cateto adyacente y la hipotenusa.
La tangente es la relación entre los catetos
opuesto y adyacente.
Método algebraico:
Se basa en la utilización de las funciones
trigonométricas para hallar las componentes de
cada una de las fuerzas en cuestión; y a partir
de allí la resultante de la sumatoria de las
componentes en cada uno de los planos sobre
los que la fuerza actúa.
Las funciones trigonométricas están basadas
Funciones
Trigonométricas
en la relación constante que existe entre los
lados de un triángulo rectángulo. De este modo
Seno
para cada ángulo del triángulo corresponde una
relación constante de sus lados.
cateto opuesto / hipotenusa
Para hallar las componentes de una fuerza, la
Coseno
utilización de las funciones trigonométricas
Cateto adyacente / hipotenusa
está basada en los datos que se poseen: la
Tangente
angulación de la fuerza y el valor de la fuerza
(que representa la hipotenusa de un triángulo
Cateto opuesto / cateto adyacente
rectángulo).
65
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
66
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Tomando
como
ejemplo
un
Aníbal Repetto
Ley del coseno:
triángulo
R = a + b – 2.a.b.cos α
rectángulo, en el cuál uno de sus ángulos mide
30°; si la hipotenusa mide 1 cm, el cateto
Teorema de Pitágoras: R =
a 2 + b2
adyacente va a medir 0,866 cm y el cateto
opuesto va a medir 0,5 cm. Esa relación va a
Debido a que las funciones trigonométricas
mantenerse constante siempre que los 30° del
están basadas en la relación constante entre
ángulo se conserven.
los lados de los triángulos rectángulos, para
su aplicación en la búsqueda de la resultante de
un sistema de fuerzas es necesario contar con
triángulos
rectángulos.
descomponerse
Para
previamente
ello
las
debe
fuerzas
actuantes en sus componentes ortogonales; lo
que se logra ubicando las fuerzas dentro de un
sistema de coordenadas y procediéndose a
determinar las componentes sobre cada uno de
los ejes.
F1
F2
Para hallar la resultante de dos fuerzas
concurrentes se utiliza o bien la ley del coseno,
cuando el ángulo entre las componentes es
F3
diferente de 90°; o bien el teorema de
Pitágoras,
cuando
el
ángulo
entre
las
F1 = F1x + F1y
componentes es de 90°.
F2 = F2x + F2y
F3 = F3x + F3y
67
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Para hallar las componentes en x la función
utilizada es el coseno (cateto adyacente sobre
hipotenusa) y para hallar las componentes en y
se utiliza el seno (cateto opuesto sobre
hipotenusa).
F1x = F1.cos α
F1y = F1.sen α
F2x = F2.cos β
Una vez determinada la magnitud de Rx y
F2y = F1. sen β
F3x = F3.cos δ
Ry, necesito determinar la magnitud, la
F3y = F3. sen δ
dirección y el sentido que va a poseer R.
Utilizando el teorema de Pitágoras determino
cual es la magnitud de R. Luego utilizando las
De este modo se va a obtener una resultante
funciones trigonométricas llego a determinar la
sobre el eje de las ordenadas (x), que va a ser la
angulación responsable de dar dirección a la
sumatoria de cada una de las componentes en
fuerza).
ese eje; ocurriendo lo propio sobre el eje de las
absisas (y).
R=
Fx2 + Fy2
RX = F1x + F2x + F3x
Falta ahora determinar la dirección de la
Ry = F1y + F2y + F3y
fuerza para lo que se emplea cualquiera de las
funciones trigonométricas: por ejemplo la
tangente Fx / Fy
68
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
inercia generada por su masa,
Fuerza centrífuga y centrípeta
cualquier
fuerza que le fuese aplicada (por muy
pequeña
Si sobre un cuerpo que se mueve siguiendo
magnitud
que
esta
tuviese)
una trayectoria curvilínea, se interrumpe el
determinaría que el cuerpo fuese puesto en
accionar de la fuerza impulsora; este adopta un
movimiento. Sin embargo en lo cotidiano
movimiento rectilíneo uniforme (tal como lo
puede observarse que esto no ocurre; a menos
describiese Galileo) cuya dirección es tangente
que se tratase de un cuerpo que flota
al punto de la curva que ocupaba en el
libremente en el espacio (lo que no es
momento en que cesa la fuerza, y cuyo sentido
cotidiano). Por lo tanto, tiene que existir una
se aleja del centro geométrico de la curva. Por
o más fuerzas que se opongan a la aceleración
lo tanto, la denominada fuerza centrífuga
generada por la primera.
(alejándose del centro) no representa otra cosa
Esto ocurre debido a que todas las
que la inercia del cuerpo en cuestión. Y su
superficies (hasta las que aparecen más lisas
magnitud (aceleración) va a estar en relación
al
con la masa del cuerpo.
irregulares. Por lo que, al enfrentarse dos
ojo
humano)
presentan
superficies
De lo expuesto se puede inferir que, para que
superficies, las rugosidades de ambas se
un cuerpo sometido a una trayectoria curvilínea
acoplan de modo tal, que para lograr deslizar
mantenga
despedido
una superficie sobre la otra se necesita una
centrífugamente, es necesaria la acción constante
fuerza que separe ambos cuerpos, o que
de una fuerza, que es la llamada fuerza centrípeta.
rompa las partes acopladas.
la
misma
sin
salir
ROZAMIENTO
Siguiendo el razonamiento que Newton
formulase en el primero de sus axiomas del
movimiento; si ante la aplicación de una fuerza
un cuerpo no ofreciese más resistencia que la
69
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Dicha resistencia al movimiento tangencial
Así como representa una desventaja para el
de un objeto con respecto al otro con el que
movimiento entre dos superficies, el rozamiento
está en contacto, se denomina rozamiento.
también representa una ventaja cuando lo que se
Es proporcional a la fuerza perpendicular a
necesita es mantener la estabilidad de un cuerpo
las superficies en contacto (o sea la fuerza que
sobre otro, brindar punto fijo a un cuerpo para
aplica una superficie sobre la otra). El vector
que tome impulso en su desplazamiento
que la representa posee la dirección del plano
(imaginemos lo dificultoso que sería caminar si
de deslizamiento entre ambas superficies, y su
no existiesen fuerzas de rozamiento entre los pies
sentido es opuesto al sentido del movimiento
y el suelo), o transformar energía cinética en
que ambas superficies realizan o intentan
energía
realizar.
complicado que sería frenar la marcha si no
calórica
(imaginemos
ahora
lo
existiese el rozamiento con el suelo).
El rozamiento va a depender de la
naturaleza de las
superficies en contacto,
esto fue cuantificado y se determinaron
diversos coeficientes de rozamiento para las
diferentes superficies materiales en contacto (el
del cartílago articular es de 0,00013).
µ = F / Ft µ : coeficiente de rozamiento
F: fuerza perpendicular a los cuerpos
ft: fuerza tangencial necesaria para producir el movimiento.
Dirección del movimiento
Fuerza de rozamiento
Fuerza perpendicular
70
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando un cuerpo inicia su desplazamiento
La fuerza de rozamiento puede disminuirse si
sobre otro existe una resistencia inicial que se va
entre ambas superficies se coloca un lubricante
incrementando progresivamente a medida que se
que las separe, y llene las rugosidades.
incrementa la fuerza realizada para desplazarlos;
lo que corresponde al llamado rozamiento
estático. Una vez que esta resistencia alcanza su
pico máximo, que va a depender de la naturaleza
de las superficies en contacto y la carga
tangencial a la superficie de deslizamiento, si la
fuerza
se
continua
incrementando
va
a
conseguirse que el objeto comience a moverse. A
partir de este momento la resistencia al
El comportamiento que adopte un cuerpo ante
movimiento adopta una magnitud menor al
la presencia de rozamiento va a ser diferente
máximo valor generado por el rozamiento
según el movimiento solicitado al mismo. Ante un
estático que se mantiene constante mientras dura
mismo coeficiente de rozamiento y una misma
el
la
fuerza actuante, si se intenta desplazar un cuerpo
velocidad adoptada por el mismo y de la
la resistencia va a ser mayor que si se intenta
extensión de las superficies en contacto; y que es
hacerlo rodar. De hecho, la presencia de
denominado rozamiento dinámico.
rozamiento
movimiento
independientemente
de
facilita
la
producción
de
un
El paso del rozamiento estático al dinámico, o
movimiento de rodado de un cuerpo sobre otro, a
sea el paso de la resistencia total al inicio del
la vez que limita en gran medida su capacidad de
movimiento, se produce porque una vez que la
deslizamiento. Del mismo modo puede efectuarse
fuerza ejercida supera a la fuerza de rozamiento
el razonamiento inverso ; la disminución del
estático máximo hay rotura de los acoples en la
rozamiento a partir de la existencia de un
superficie más blanda, disminuyendo de ese
lubricante va a facilitar la producción de
modo las rugosidades y la resistencia ofrecida
movimientos de deslizamiento a la vez que va a
por el rozamiento.
limitar en gran medida su posibilidad de rodadura.
71
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Estos razonamientos pueden extrapolarse a las
Desgaste
articulaciones sinoviales, las que en condiciones
fisiológicas poseen una alta capacidad de
Se llama desgaste a la eliminación de material
deslizamiento entre sus superficies, a la vez que
de las superficies sólidas debido a acción
su posibilidad de generar movimientos se ve muy
mecánica. Por lo tanto el desgaste va a depender
limitada;
la
de factores tales como la características de las
presencia de alteraciones que afecten la
superficies en contacto, la presencia o no de
lubricación y la morfología de las superficies
lubricante entre las mismas, y la magnitud de la
articulares (ver movimientos artrocinemáticos).
carga que las une; o sea de la magnitud del
ocurriendo
lo
inverso
ante
rozamiento entre ambas superficies.
ROZAMIENTO
Según el mecanismo de producción se divide
Resistencia al deslizamiento
en desgaste interfacial, y desgaste por fatiga.
Depende de:
Desgaste interfacial: se debe a la interacción
de las superficies en contacto. Puede ser por
Tipos de superficies
adherencia o por abrasión.
Fuerza perpendicular
Presencia de lubricante
Adherencia:
se
produce
si
la
unión
provocada por el contacto de las superficies es
Estático
más fuerte que el material subyacente; lo que
va a provocar arrancamiento de fragmentos de
Hasta que logra moverse
una de las superficies, los que van a adherirse a
Dinámico
la otra superficie. En las superficies lisas muy
elásticas, el desgaste ocurre por formación de
Ya en movimiento
bucles perpendiculares a la dirección del
movimiento.
72
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Abrasión: se produce cuando un material
Energía (E), trabajo (W) ,y potencia (P)
blando es arañado por uno más duro, se trate de
una superficie o de partículas libres.
El carácter dinámico de la naturaleza
determina
Desgaste por fatiga: Se produce a causa de
una
constante
producción
de
transformaciones de todo tipo. Todo cambio o
microscópicas
proceso de transformación en la naturaleza está
(creeps) en un material que es repetidamente
relacionado íntimamente con el accionar de una
sometido a situaciones de stress; lo que puede
determinada cantidad de algún tipo de energía,
ocurrir incluso en superficies bien lubricadas.
la que se cede a otro cuerpo o se recibe desde
El grado de dichas lesiones es suficiente para
otro cuerpo; y sin la cuál ningún tipo de
que se produzca la aparición y propagación de
proceso biológico sería posible.
acumulación
de
lesiones
El
una fisura microscópica. Las cargas que
tipo
de
energía
asociado
a
las
generan desgaste por fatiga son generalmente
transformaciones mecánicas es denominado
muy inferiores al límite de resistencia real del
energía mecánica; y su transferencia de un
material.
cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo.
En todo proceso de transferencia de energía
de un cuerpo a otro la energía puede sufrir
DESGASTE
transformaciones de un tipo de energía a un
tipo diferente; en el cual, la energía no se crea
Interfacial
ni se destruye (principio de conservación de la
energía).
por adherencia
Todo sistema que adquiere nueva energía
por abrasión
es porque la recibe de otro sistema;
y si la cede es porque la transfiere
Fatiga
a otro sistema.
73
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La acción de una fuerza sobre un cuerpo
Si bien cuantitativamente la energía no
genera sobre este un trabajo representado por el
se crea ni se destruye; cualitativamente, a
módulo de desplazamiento lineal al que el
medida que van avanzando los procesos
cuerpo es sometido (F.d).
En los casos en que la fuerza actúa sobre el
de transferencia, su capacidad de
cuerpo con una determinada angulación, debe
reutilización puede verse disminuida.
utilizarse la componente que coincide con el
desplazamiento lineal del cuerpo; por lo que la
Ello
va
a
depender
del
estado
fórmula pasa a ser: F. Coseno del ángulo δ.
de
concentración o dispersión en que la misma se
encuentre.
Se denomina trabajo externo a aquel al que
Así, la energía térmica (resultado final de la
es visibilizado desde el exterior (efecto externo
mayoría de los procesos de transferencia
de una fuerza); y trabajo interno a aquel que
energética) se dispersa rápidamente por una
ocurre en el seno de la estructura material del
amplia cantidad de materia; por lo que su
objeto (efecto interno de una fuerza).
aprovechamiento es menor que el de los demás
tipos de energía. Si bien, en apariencia
El trabajo realizado por un objeto
pareciese que la energía inicial se hubiese
es igual a su tasa de variación de
degradado y perdido, en realidad la cantidad de
energía y se mide en joules.
energía permanece constante; el cambio ha sido
solamente cualitativo.
Parte de la energía se transforma en calor
Por lo tanto representa a la energía
durante el movimiento; siendo los componentes
mecánica transferida de un cuerpo a otro
viscosos los encargados de disipar el calor en el
debido al accionar de una fuerza. Partiendo de
cuerpo humano. El calor representa la energía
la primera ley de Newton, la modificación del
transmitida al movimiento desordenado de las
estado físico de un cuerpo requiere del aporte
moléculas de materia del cuerpo.
74
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
de una cierta cantidad de energía proveniente
que no han de ser utilizados (principio de las
desde otro cuerpo; por o tanto, el trabajo
reservas).
representa ese aporte energético necesario para
El mantenimiento eficaz del equilibrio en una
modificar el estado físico del cuerpo en
posición acorde al gesto a realizar es fundamental
cuestión.
para llevar a cabo dicho gesto con el menor gasto
En los animales superiores la actividad
de energía posible, y sin lesiones (ya sean a corto
muscular es la causa más importante de
o a largo plazo). El aprovechamiento de la inercia
variación del gasto energético. El músculo
posibilita disminuir la cantidad de fuerza
puede modificar su tasa metabólica hasta más
muscular necesaria para llevar a cabo un
de cincuenta veces el nivel de reposo. Por lo
determinado gesto.
La energía mecánica puede almacenarse de
tanto,
dos modos diferentes según se encuentre
a menor cantidad de fibras contraídas,
asociada a los cambios de posición o a los
mayor economía en el trabajo; lo que
cambios de velocidad, ya se trate de un cuerpo o
constituye un parámetro importante en la
de las moléculas que lo constituyen; por lo que se
valoración del desempeño físico.
dice que hay dos tipos de energía mecánica:
Energía Cinética:
La buena coordinación, el mantenimiento del
equilibrio de manera eficaz, y el aprovechamiento
Almacenada por un cuerpo en virtud de su
de la inercia y las propiedades viscoelásticas de
movimiento.
Ec = ½ m .v2
los tejidos, son fundamentales en el ahorro
energético.
Grandes variaciones en la masa y pequeñas
La coordinación se traduce en la posibilidad de
variaciones en la velocidad producen grandes
realizar un gesto motor de manera eficaz,
variaciones en la energía cinética. Debido a que es
evitando fatiga y lesiones. Para ello es
una magnitud escalar, la energía ahorrada puede
fundamental controlar los grados de movimiento
utilizada en cualquier dirección del espacio.
75
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Un cuerpo cargado de energía cinética posee
El aprovechamiento de la inercia, además de
la capacidad de producir movimiento en otro
generar ahorro de energía por necesitar de
cuerpo mediante la cesión de parte de su
menor cantidad de contracciones musculares;
energía. La energía cinética final de un objeto
carga al miembro de una cantidad de energía
es igual a su energía cinética inicial, más el
cinética acorde a la velocidad desarrollada por
trabajo total realizado.
el mismo.
Cuando se trata de cuerpos que realizan
De este modo, la energía ahorrada por ambos
movimientos angulares además de la masa
mecanismos puede ser utilizada para realizar un
interesa su distribución; motivo por el cuál se
nuevo movimiento sobre el anterior (sin ser
utiliza al momento de inercia en la ecuación:
necesario un aporte extra de energía).
Ec = ½ I.w2 (debe tenerse en cuenta que en
Debido
a
que
le
movimiento
genera
este caso la velocidad a utilizar es la velocidad
rozamiento, y que debido a este transfiere parte
angular del objeto en cuestión).
de la energía mecánica del cuerpo en forma de
A nivel molecular la energía cinética es
energía calórica, las fuerzas responsables de
representada por el grado de calentamiento del
generar energía cinética sobre un cuerpo son
cuerpo
actividad
denominadas fuerzas disipativas. Estas son
molecular corresponde una mayor temperatura
responsables de que la energía que posee un
del cuerpo.
cuerpo termine por agotarse si este no recibe una
en
cuestión.
A
mayor
carga extra de energía proveniente del exterior.
El rozamiento entre las moléculas en
movimiento es el responsable de la elevación
de la temperatura corporal. La percepción de lo
Energía Potencial:
frío y lo caliente es una medida de la rapidez
con que se realizan los cambios de energía
Almacenada por un cuerpo en virtud de sus
entre los diversos cuerpos. La sensación de
cambios de posición.
calor es mayor cuanto más rápida es la
El estado energético que posee un cuerpo
transferencia de la energía.
elevado a una determinada altura no es la misma
que este poseía antes del cambio posicional.
76
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Así mismo, la reorganización molecular que
La capacidad de absorber energía de
experimenta un cuerpo al recibir una carga
tensión esta relacionada directamente con la
determina que su estado energético varíe, a
capacidad de deformación del cuerpo. La
partir del cambio de posición de sus moléculas
energía absorbida puede ser luego utilizada
constituyentes. En ambos casos el cuerpo ha
para volver a recuperar la forma inicial
adquirido una determinada energía que puede
(deformación elástica), o para variar de forma
utilizar (por eso se denomina potencial), dadas
(deformación plástica).
las circunstancias, para transferir a otro cuerpo
y generar trabajo sobre el mismo.
Debido que la energía potencial que un
Se denomina energía potencial propiamente
cuerpo posee no se disipa por transferencia al
dicha a aquella que almacena un cuerpo en
exterior, manteniendo invariable la energía
virtud de la altura que separa su centro de
total del sistema, las fuerzas que determinan
gravedad del centro de gravedad terrestre.
variaciones en la energía potencial de un
(EP = m.g.h). Si bien la masa y la fuerza de
cuerpo se las denomina fuerzas conservativas.
atracción gravitatoria influyen en la energía
potencial de un cuerpo; como las mismas se
La energía mecánica puede variar de una a
mantienen constantes en el mismo, su energía
otra forma; manteniéndose invariable la energía
potencial
mecánica total del sistema si este no realiza un
depende
principalmente
de
la
trabajo (ley de conservación de la energía).
variación de su altura. Cuanto más alto, más
Así, un cuerpo que cae desde determinada
energía potencial adquiere.
La elevación del centro de gravedad al ponerse
altura transforma parte de su energía potencial
de pie o durante la marcha incrementa la energía
en energía cinética. Una vez que el cuerpo se
potencial, la que puede ser transformada en
encuentra reposando en el suelo su energía total
energía cinética para generar movimientos.
va a estar conformada por la energía potencial
La energía que adquiere un cuerpo debido a la
que posee en esa nueva posición (debido a la
reacomodación de su estructura molecular bajo la
altura y al estado de tensión molecular en ese
aplicación de una carga, es denominada energía
momento), más la energía cinética que posee
de tensión.
77
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
(la que va a estar dada por el estado
Aníbal Repetto
La unidad de medida de la potencia es el vatio
de
(W), que es igual a 1 joule / segundo.
movimiento del cuerpo y por el grado de
calentamiento del mismo).
La energía total del cuerpo va a ser ahora
Se llama flujo de calor al transporte de energía
menor a aquella que poseía en un principio.
de un cuerpo a otro debido a un gradiente de
Esto se debe a que parte de su energía ha sido
temperatura entre ambos; siendo el calor la
cedida al suelo durante el impacto; mediante la
magnitud de la energía transportada.
realización de un trabajo sobre el mismo.
MIOCINÉTICA
Todo cuerpo que realiza un trabajo
La fuerza muscular
cede energía mecánica
Para relacionarse con el medio ambiente el ser
Todo cuerpo sobre el que se realiza
humano necesita producir los movimientos
un trabajo la adquiere en el proceso.
necesarios
para
desplazarse
y
variar
su
configuración espacial según los requerimientos
impuestos por las diferentes actividades. Toda
alteración en la configuración del esqueleto es
El trabajo efectuado es igual a la
producida por la tensión generada en el seno
variación de la energía total del sistema
muscular, debido a un patrón especial de
impulsos enviados por el sistema nervioso.
Dependiendo de la cantidad de fibras contraídas,
Cuando al trabajo realizado por una fuerza se
el tipo de contracción muscular, el tipo de fibras
lo cuantifica de acuerdo al tiempo empleado en
que se contraiga, el tipo de músculos solicitados,
su realización, se está introduciendo un nuevo
los grupos musculares solicitados, la frecuencia
parámetro de medición: la potencia (W). A
de descarga neuronal, y el tiempo de duración del
menor tiempo empleado para la realización de un
impulso; van a producirse diferentes cualidades
mismo trabajo, corresponde una mayor potencia.
de movimiento.
78
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El tejido muscular es una estructura altamente
Esto hace que en un músculo (o estructura
especializada que se caracteriza por transformar
miofascial) puedan encontrarse dos sistemas
energía química en energía mecánica, responsable
que lo conforman:
esta ultima de la producción de trabajo mecánico:
Un sistema contráctil conformado por el
la contracción muscular.
tejido muscular, a cuyo cargo esta la generación
de tensión y la variación en la longitud.
Un sistema fibroelástico formado por tejido
órgano
conectivo, a cuyo cargo se encuentra la
conformado por dos tipos de tejidos
elasticidad muscular y su capacidad de
diferentes: tejido muscular y tejido
endurecerse. Tanto un sistema como el otro,
conectivo. De cuya interdependencia
no pueden funcionar aisladamente; y de la
depende su funcionamiento eficaz.
interacción de ambos depende su capacidad
El
músculo
es
un
para generar o limitar movimientos.
Sistema contráctil: fibras musculares
La miogénesis se inicia con la proliferación de
mioblastos altamente basófilos (alto contenido de
ARN), los que luego se fusionan dando lugar a
grandes células multinucleadas en las cuales se
produce la síntesis de miofibrillas. Al llegar a la
séptima semana de gestación los elementos
constituyentes del sistema miofascial ya se
encuentran formados; sin embargo, su inervación
comienza recién a partir de la 20° semana.
79
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los filamentos delgados están formados por
Mioblasto
actina; una proteína globular que forma
filamentos helicoidales en cuyos surcos se ubican
otras dos proteínas, la tropomiosina y
la
troponina. La troponina se encuentra formando
un complejo del que forman parte la troponina T
La irrigación alcanza a la fibra muscular
(se fija a la tropomiosina), la troponina I (inhibe
luego de entrar al músculo junto al nervio por
la interacción entre la actina y la miosina), y la
el hilio neurovascular; estando el aporte
troponina C (tiene alta afinidad por el calcio).
sanguíneo a cargo de capilares que se ubican
paralelamente a las fibras musculares.
Están constituidas a su vez por miofibrillas.
Cada fibra es una célula muscular multinucleada,
Los filamentos gruesos están conformados
cuyo diámetro (1 a 100 micrones) está delimitado
por miosina; proteína compleja constituida
por la membrana celular o sarcolema.
por dos cadenas peptídicas arrolladas entre sí:
Cada miofibrilla esta a su vez conformada
por series de miofilamentos; los que se dividen
L-meromiosina, cuyas moléculas forman el
en delgados y gruesos dependiendo de su
cuerpo del filamento; y H-meromiosina, que
conformación proteica.
forma parte de la cabeza del filamento.
El sarcómero, sector ubicado entre dos líneas
La cabeza de H-meromiosina posee actividad
Z, constituye la unidad anatomofuncional de la
ATPásica; y es la encargada de formar los
fibra muscular y de la contracción muscular.
puentes que la relacionan con los filamentos
delgados. Las cabezas de
meromiosina se disponen
en 360° para relacionara
cada filamento grueso con
seis filamentos finos.
80
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Sistema fibroelástico: Tejido conectivo
“Entre un hueso y una aponeurosis no hay
La secreción de colágeno por parte de
diferencia fundamental. Solo difieren en el reparto
los blastos es estimulada por un estímulo
de los elementos de constitución y las sustancias
mecánico
fijadas por las mucinas de enlace” – M. Bienfait
sobre
el
tejido
al
cual
pertenecen; siendo diferente la respuesta
Las
células
constituyentes
del
tejido
según el tipo de estímulo recibido.
conectivo son los blastos; los que han de
tomar el nombre propio del tejido al que
pertenecen
(osteoblastos,
Cuando el tejido soporta una tensión
condroblastos,
continua y prolongada en el tiempo las
fibroblastos).
Los blastos son los encargados de la
moléculas secretadas se ubican de manera
secreción de las proteínas especializadas
seriada; motivo este por el cuál los haces
(contenidas en la matriz) responsables de las
fibrosos se alargan. Este alargamiento puede
propiedades mecánicas del tejido: el colágeno
constituir el crecimiento de un tejido cuando las
(proteína de vida útil corta; por lo que
tensiones
necesita
generar un desequilibrio local cuando las
renovarse
periódicamente)
y
la
soportadas son
fisiológicas; o
tensiones soportadas no lo son. Cuando la
elastina (proteína de larga vida útil).
Ambas proteínas se agrupan formando
tensión se produce de manera repetitiva, las
fibras. Las de elastina forman una red que se
moléculas se ubican en paralelo; generándose
extiende por todo el tejido. Las de colágeno
una multiplicación de los haces conjuntivos que
se unen en haces fibrosos gracias a una
resulta en la densificación del tejido, con la
mucina de enlace; la que, gracias a su
consecuente perdida de flexibilidad que genera
propiedad de fijar sustancias extraídas del
limitaciones en la movilidad.
líquido extracelular, es la responsable de la
especialización del tejido conectivo.
81
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Aníbal Repetto
Sin embargo,
COLAGENO
es la densificación del tejido por
Secreción regulada por
estímulo mecánico
parte de los haces colágenos lo que va
a determinar en última instancia la
Tensiones continuas y prolongadas
flexibilidad y elasticidad del tejido.
Ubicación seriada
Crecimiento tisular
Tanto los haces fibrosos como la red de
Tensiones cortas y repetidas
elastina se encuentran ubicados en el espacio
intercelular; bañado por el líquido lacunar:
Ubicación en paralelo
plasma
exudado
por
los
capilares
para
alimentar a los tejidos y retirar las sustancias de
Densificación tisular
desechos de los mismos. De este líquido es
Pérdida de flexibilidad
también desde donde los capilares linfáticos
extraen los elementos primarios que van a dar
Gracias a la elastina el tejido permite cierta
origen la linfa. La densificación del tejido,
elongación ante la aplicación de cargas, así
reduce los espacios lacunares con la consiguiente
como el retorno a su longitud inicial una vez
alteración en la nutrición tisular.
Del mismo modo,
cesada la misma. Esto ocurre debido a un
doble mecanismo; por un lado la estructura
molecular de la elastina, y por el otro la
la
reducción
de
la
conformación de redes por parte de las fibras
motilidad a nivel de las estructuras faciales
de elastina.
va a ser responsable de alteración tisular,
por carencia nutricional debida a una mala
circulación del líquido lacunar.
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Aníbal Repetto
Fascia superficial:
Aponeurosis de inserción:
- Se encuentra en todo el cuerpo excepto en las
- Transmite fuerzas longitudinales a las fibras,
orejas. Es más delgada en el dorso de manos y
o que favorece una acción generalizada de
pies, cara, región lateral del cuello, región
toda la cadena miofascial.
perianal, pene, y escroto. Es más densa en la
- Transmite fuerzas transversales a las fibras, lo
cabeza, palmas, y plantas.
que se transforma en una acción localizada para
cada músculo.
- Otorga libertad de movimiento a la piel.
- Se comporta como aislante térmico.
Aponeurosis de envoltura:
- Presta inserción a los músculos cutáneos.
- Facilita el deslizamiento interfibrilar, fasci_
- Alberga gran parte de las grasas corporales
cular y muscular.
Fascia profunda:
- Favorece la independencia contráctil.
- Posee alto porcentaje de fibras colágenas.
- Da coherencia contráctil
- Está muy desarrollada en las extremidades.
- Origina impulsos propioceptivos
(fundamental para una buena coordinación
- Se engrosa a nivel de la muñeca y el tobillo
neuromuscular)
para formar los ligamentos anulares.
Microestructuralmente el músculo posee una
- Cumple un rol de gran importancia en el retorno
estructura organizada jerárquicamente. Las fibras
venoso.
musculares con su revestimiento conectivo, el
- Su pared profunda origina músculos y tabiques
endomisio, se unen en grupos de 100 a 150 para
intermusculares.
formar un fascículo muscular; cuyo revestimiento
conectivo toma el nombre de perimisio.
- Es el punto de origen para la aponeurosis
muscular.
83
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Aníbal Repetto
Varios fascículos, unidos entre sí por
Si el sitio de inserción se encuentra alejado
perimisio, forman una unidades mayores que se
del vientre muscular, el tejido conectivo toma
vuelven a agrupar baja una cubierta de epimisio;
forma de tendón o de expansión aponeurótica.
dando forma al músculo. Hacia los extremos del
Las fibras del tendón o de la aponeurosis
músculo las fibras musculares (parte contráctil)
están entrelazadas entre sí de manera tal que la
desaparecen pero su tejido conectivo de
tensión
revestimiento (endo, peri y epimisio) se continúa
muscular (porque un músculo no siempre
hasta
contrae todos sus fascículos de manera
tomar
inserción
en
los
huesos
en
cualquier
región
del
vientre
simultánea) va a distribuirse de manera pareja
correspondientes.
en toda la superficie de inserción ósea;
consiguiendo de ese modo disminuir la carga
ejercida por unidad de superficie (lo que sería
MÚSCULO
potencialmente dañino).
Todos los segmentos corporales participan
SISTEMA CONTRÁCTIL
de dos actividades diferentes. Una actividad
dinámica bajo la influencia de la musculatura
Fibras musculares
fásica; destinada a la movilidad de los diversos
segmentos del cuerpo. Y una actividad estática
Miofibrillas
bajo la influencia de la musculatura tónica;
encargada
de
mantener
una
determinada
actina y miosina
interrelación entre los segmentos corporales,
SISTEMA FIBROELÁSTICO
con el fin de lograr y sostener una determinada
configuración
TEJIDO CONECTIVO
espacial
acorde
a
las
necesidades. El mantenimiento del equilibrio
corporal depende de la musculatura tónica.
colágeno y elastina
84
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Según su metabolismo, las fibras musculares
son de dos tipos básicos (con varios subtipos
intermedios que contienen características de
ACTIVIDAD
ambos) :
-
DINAMICA
Fibras rojas: Encargadas de la actividad
estática; se caracterizan por obtener la
energía necesaria a partir del oxígeno
proveniente del aporte sanguíneo. Debido a
Musculos fáscicos
ello, poseen un importante sistema vascular,
gran cantidad de mitocondrias, y grandes
cantidades
Movilidad
de
mioglobina
(proteína
semejante a la hemoglobina, responsable del
color rojo que poseen las fibras gracias a su
ESTATICA
alto contenido de hierro). Esta última se
combina con el oxigeno y lo almacena en el
interior celular para el posterior uso por
Músculos tónicos
parte de las mitocondrias.
Poseen una alta resistencia a la fatiga, son
de contracción lenta (baja velocidad de
Descarga de peso
conducción axonal), y están inervadas por
motoneuronas alfa tónicas.
- Fibras blancas : Encargadas de la actividad
dinámica; se caracterizan por utilizar la
energía almacenada en el músculo en forma
85
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
de glucosa; motivo por el cual cuentan con
FIBRAS MUSCULARES
gran cantidad de enzimas glucolíticas.
Su árbol vascular es bajo, así como el
BLANCAS
nivel de mitocondrias y de mioglobina (de
allí
la denominación de fibras blancas),
Actividad dinámica
debido a su escasa dependencia del sistema
Enzimas glucolíticas
oxidativo para obtener energía.
Son de contracción rápida (alcanzan su
Baja vascularización
máxima contracción en 60 mseg), por lo que
Escasas mitocondrias
poseen un amplio retículo sarcoplasmático
Escasa mioglobina
destinado a la rápida liberación del calcio
Contracción rápida
necesario para iniciar el proceso contráctil.
Tienen escasa resistencia a la fatiga y están
Motoneuronas alfa fásicas
inervadas por motoneuronas alfa fásicas.
Escasa resistencia a la fatiga
ROJAS
En el hombre todos los músculos están
constituidos por ambos tipos de fibras, en
proporciones diferentes. El predominio de
Actividad estática
uno de los tipos de fibras va a determinar la
Alta vascularización
fisiología (fásica o tónica) de cada músculo.
Abundantes mitocondrias
Si bien un músculo posee ambos tipos de
Abundante mioglobina
fibras, cada músculo tiene una función
dominante (dinámica o estática).
Contracción lenta
Motoneuronas alfa tónicas
Alta resistencia a la fatiga
86
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Están compuestos por fibras cortas. Son
Según su fisiología los músculos pueden
más eficaces en contracciones excéntricas.
clasificarse en:
Las
- Músculos
fásicos:
Conformados
por
fibras
blancas
que
poseen
están
destinadas a una intervención rápida en los
un
desequilibrios súbitos.
porcentaje predominante de fibras blancas y un
porcentaje menor de fibras rojas (por lo que se
los denomina genéricamente como músculos
SEGÚN FISIOLOGÍA
blancos). Su principal función es la producción
MÚSCULOS FÁSCICOS
de movimientos amplios y rápidos, por lo que
las fibras musculares son de una longitud
Mayor porcentaje fibras blancas
proporcional a la amplitud del movimiento
(generalmente
poliarticulares).
Se
Movimientos amplios y rápidos
ubican
principalmente en los miembros. Son más
Generalmente poliarticulares
eficaces en contracciones concéntricas.
Principalmente en miembros
Las fibras rojas que posee tienen como función
Contracciones concéntricas
participar en aquellos casos en que el músculo
MÚSCULOS TÓNICOS
realiza contracciones sostenidas.
Mayor porcentaje fibras rojas
- Músculos tónicos: Conformados por un
Mantenimiento del equilibrio
porcentaje predominante de fibras rojas, y un
Movimientos cortos y sostenidos
porcentaje menor de fibras blancas (por lo
que se los denomina genéricamente como
Contracciones excéntricas e isométricas
músculos rojos). Su accionar es el encargado
En tronco y miembros
del mantenimiento del equilibrio, y de la
reequilibración constante de los segmentos
corporales.
87
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Que un músculo posea mayor cantidad de
Clasificación muscular anatómica
fibras orientadas en uno de los planos del
espacio, no quiere decir que la acción de las
La visión analítica de la anatomía descriptiva
demás fibras carezca de importancia funcional.
a llevado a clasificar a los músculos de acuerdo
a los planos del espacio en que generan sus
movimientos.
O
sea,
músculos
flexores,
extensores, etc. Cuando uno se encuentra ante
Por poseer fibras orientadas en todos
una clasificación de este tipo debe tener
los planos del espacio, un músculo
presente dos cosas importantes (sobre todo al
posee la capacidad de generar
encarar una rehabilitación).
movimiento en cada uno de ellos.
Este tipo de clasificación toma a los
músculos como productores de movimiento
solo en cadenas abiertas y en contracción
concéntrica. Pero es tan cierto que los
Clasificación funcional
isquiosurales son flexores de rodilla en cadena
abierta, como que son extensores de la misma
La clásica clasificación en músculos agonista,
cuando la cadena se encuentra cerrada; por lo
antagonistas, etc., al igual que el resto de las
que dicha clasificación no representa la realidad
clasificaciones analíticas, no me satisface por no
del funcionamiento muscular en todos los
condecirse con la realidad del movimiento
casos. Del mismo modo, debe tenerse presente
humano.
Generalmente se denomina agonista a aquel
el diseño tridimensional de los músculos; lo
que determina que los mismos posean fibras
músculo
orientadas en todos los planos del espacio. Esto
movimiento principal de un segmento, y
va a determinar que cada músculo no posea una
antagonista a aquel músculo que por definición
sola función, sino que va a tener la capacidad
provoca el movimiento en igual dirección pero
de generar movimiento en los tres planos del
con
espacio; actuando diferentes grupos de fibras en
movimiento del primero (así un extensor es
cada caso.
antagonista de un flexor).
88
cuya
sentido
contracción
contrario,
determina
oponiéndose
el
al
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
que
El accionar de cualquier otro músculo en
realizamos se basan en sinergias (trabajo en
reemplazo de este va a determinar un gasto
equipo) en las que cada músculo cumple un
energético mayor, y en muchos casos a un gesto
papel
que no cumpla con la finalidad deseada.
Sin
embargo,
diferente;
todos
ya
los
sea
gestos
dirigiendo
el
movimiento, regulándolo, o depurándolo de
Si el segmento en cuestión no recibe una
movimientos parásitos. Debe tenerse en cuenta
segunda fuerza que modifique su estado físico (o
que un durante la ejecución de un determinado
sea lo frene cuando es necesario); el segmento
gesto, un mismo músculo puede cumplir
seguiría moviéndose por inercia hasta que el
diferentes funciones en diferentes momentos;
límite articular lo permitiese, generándose una
ya que
alta carga (potencialmente lesiva) sobre las
estructuras cápsuloligamentarias. Por lo tanto es
la función está supeditada
necesaria la acción de músculos reguladores
al gesto a realizar
que se encarguen de controlar el movimiento,
limitando la velocidad, reduciendo la aceleración
y regulando la amplitud de movimiento.
(o sea un gesto realizado en determinado
Debido a que las fibras musculares poseen
momento y de determinada manera; ya que no
orientaciones espaciales diversas y que no
existen dos gestos absolutamente idénticos).
siempre se necesita que un músculo genere
movimiento en los tres planos (o bien es
Un músculo va a cumplir una función
necesario que en un plano el movimiento sea
directiva (músculos directores) cuando su
mayor que en el otro, que una articulación
contracción tiene como finalidad la orientación
esferoidal se mueva en un solo plano, o que un
en el espacio de los segmentos a su cargo. Para
músculo poliarticular genere movimiento en
cada gesto a realizar (o para las diferentes
una sola de las articulaciones que cruza); es
etapas del mismo) existe un solo músculo capaz
necesaria
de llevar a cabo con eficacia el papel directivo.
(músculos depuradores) que se encarguen de
89
la
participación
de
músculos
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
anular aquellos movimientos no deseados para
Clasificación según diseño
el gesto a realizar.
El diseño muscular (la disposición de las fibras
musculares en relación con el tejido conectivo de
Gesto motor
inserción) guarda relación directa con la fuerza y
la velocidad que es capaz de desarrollar un
ACCIÓN MUSCULAR SINÉRGICA
músculo mediante su contracción; lo que se
encuentra en íntima relación con su fisiología.
Músculos
directores
Existen dos tipos principales de estructura
muscular (debe tenerse en cuenta que como en
Orientación del
movimento
toda clasificación se encuentran varios subtipos y
variantes):
Músculos
reguladores
Fusiformes: las fibras musculares se disponen
longitudinalmente a lo largo del vientre muscular.
Control de la velocidad
y la amplitud
Son músculos generalmente largos y de pequeñas
superficie
Músculos
depuradores
transversal.
Están
principalmente
adaptados para los movimientos veloces.
Anulación de movimientos
no deseados
90
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Penniformes: las fibras musculares están
cuyas fibras son más largas. Por lo tanto, debido a
dispuestas diagonalmente con respecto al eje
que los músculos fusiformes poseen fibras más
longitudinal del músculo, por lo que también lo
largas que los penniformes, están más capacitados
están con respecto al eje de tracción muscular.
para el desarrollo de movimientos rápidos.
Poseen una gran superficie transversal. Están
principalmente adaptados para el desarrollo de
La fuerza muscular está en relación con la
fuerza, y sobre todo para las contracciones
cantidad de fibras que se contraen; y por lo
excéntricas.
tanto, al área de corte transversal de todas sus
fibras. Cuanto mayor cantidad de fibras posea
un músculo, mayor capacidad para desarrollar
fuerza va a poseer.
El diseño penniforme permite acumular
un gran número de fibras en un pequeño
volumen muscular, en relación al
necesario para acumular igual cantidad
de fibras en un diseño fusiforme.
La velocidad de contracción de un músculo
De este modo, debido a su mayor área de
depende de la longitud de sus fibras. Ya que una
sección transversal (el glúteo mayor es el que
fibra muscular se contrae hasta un 40% de su
posee una mayor área de sección transversal), los
longitud, a igual tiempo de contracción la fibra más
músculos penniformes poseen un mayor
larga va a contraerse una distancia mayor; lo que
rendimiento en el desarrollo de fuerza que los
es igual a decir que son más veloces los músculos
fusiformes.
91
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si bien la angulación que poseen sus fibras
A medida que se produce el acortamiento,
determina que no toda la fuerza ejercida sea
las fibras de un músculo penniforme se
utilizada en la tracción sobre el segmento óseo, la
horizontalizan, lo que determina que la fuerza
gran área de sección transversal (y por lo tanto la
aprovechable
gran cantidad de fibras que posee) minimiza esta
segmento óseo disminuya. Por lo tanto, a
pérdida.
medida
que
para
la
progresa
tracción
una
sobre
el
contracción
concéntrica estos pierden su eficacia.
Por el contrario, a medida que se produce el
alargamiento
del
músculo
sus
fibras
se
verticalizan creciendo la fuerza aprovechable
La fuerza desarrollada por la fibra muscular F se
descompone en dos subfuerzas, de las cuales solo
para traccionar del segmento óseo; lo que
F1 es la aprovechable en la tracción sobre el
determina un mejor rendimiento a medida que
segmento óseo correspondiente.
progresa una contracción excéntrica.
92
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Según diseño
FUSIFORMES
Velocidad
Fásicos
PENNIFORMES
Fuerza
Tónicos
Contracciones excéntricas
Contracción
concéntrica
Longitud de reposo
Contracción
excéntrica
La componente F1, responsable de la tracción
sobre el segmento óseo, se hace mayor a medida
que progresa la contracción excéntrica.
93
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La fuerza muscular puede clasificarse en:
PROPIEDADES MUSCULARES
Fuerza máxima: Es la máxima tensión que se
La eficacia de la acción muscular está en
puede alcanzar ya sea ante una resistencia fija
relación a la cantidad de fuerza que puede ejercer,
(fuerza estática máxima) o ante una resistencia
la magnitud del acortamiento que puede alcanzar,
que puede ser vencida (fuerza dinámica máxima).
y la velocidad empleada para contraerse. La
fuerza que un músculo puede llegar a realizar está
Fuerza explosiva (o potencia): Relacionada
en relación con la cantidad de fibras musculares
con el tiempo que tarda un músculo o grupo
que se contraen simultáneamente; por lo que a
muscular en acelerar una determinada masa. La
mayor disponibilidad de fibras mayor va a ser la
potencia muscular es una medida de la fuerza
capacidad para el desarrollo de la fuerza.
que se ejerce y la velocidad con que el músculo
Un determinado músculo o grupo muscular
se acorta.
va a alcanzar la eficacia cuando el momento de
Una fibra muscular desarrolla su máxima
la contracción, la distancia de acortamiento, la
potencia cuando se contrae con una velocidad
velocidad de acortamiento, y la tensión
igual a 1/3 de su velocidad máxima de
desarrollada, se adecuan a la situación que
acortamiento, y lo hace desarrollando una fuerza
demanda su accionar.
igual a 1/3 de la fuerza máxima que puede
desarrollar. Cualquier incremento o descenso en
Excitabilidad: capacidad de responder a un estímulo.
la velocidad de acortamiento y/o la fuerza
Conductibilidad: capacidad de conducir el estímulo.
desarrollada, va a generar una disminución de la
Contractilidad: capacidad de generar trabajo.
potencia.
Elasticidad: capacidad de recuperar su forma.
Fuerza resistencia: Está relacionada con la
Tonicidad: capacidad de generar tensión.
capacidad de un músculo o grupo muscular de
soportar contracciones prolongadas o repetidas.
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Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Excitabilidad
PROPIEDADES MUSCULARES
El contacto funcional entre las fibras
EXITABILIDAD
nerviosas y las fibras musculares se lleva a
cabo en el punto medio de las fibras
Capacidad de
responder a estímulo
musculares, en una depresión de la membrana
sarcoplasmática denominada placa motriz. Si
CONDUCTIBILIDAD
bien la vaina de mielina termina justo en el
lugar donde el nervio ingresa a la placa motriz;
Capacidad de
conducir estímulo
el citoplasma de la célula de Schwan continúa
envolviendo las expansiones terminales del
CONTRACTILIDAD
nervio; y la membrana basal muscular es
continuación de la membrana basal endoneural.
En la placa motriz el espacio (espacio
Capacidad de
generar trabajo
sináptico) que separa a la membrana plasmática
axonal de la membrana plasmática muscular es
ELASTICIDAD
de solo 40nm.
La fibra muscular se contrae bajo el influjo
Capacidad de
recuperar forma inicial
nervioso surgido de una motoneurona alfa
situada en el asta anterior de la médula. Una
TONICIDAD
fibra muscular se encuentra inervada por una
sola motoneurona alfa. Sin embargo, una sola
Capacidad de
generar tensión
motoneurona alfa inerva a más de una fibra de
un mismo músculo; lo que constituye una
unidad motriz.
95
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El periodo de decontracción permite a un
Para actuar sobre una determinada unidad
a
nuevo impulso re-excitar a la fibra muscular
características muy precisas de velocidad,
antes que desaparezca la primera sacudida. La
intensidad, y repetición; normas que son
sucesiva producción de dichas re-excitaciones
diferentes para cada músculo. A la intensidad
conduce a la unidad motriz a un estado de
mínima necesaria para obtener una contracción
contracción estable prolongada, el tétanos
se la denomina reobase, y al tiempo de
fisiológico, que se traduce en la contracción
excitación necesario para llegar al umbral de la
muscular macroscópica. En 1886, Schafer
contracción con una intensidad doble que la
estableció que el ritmo del tétanos fisiológico
reobase es denominado cronaxia. La cronaxia
es de 8 a 12 Hz.
motriz,
un
estímulo
debe
responder
representa la velocidad de contracción de un
Por lo tanto, la ejecución motora consiste
músculo. Cuanto menor es la cronaxia, más
en una serie de sacudidas intermitentes de
rápida es la contracción de un determinado
periodicidad altamente regular; que a nivel
músculo. Los músculos dinámicos poseen una
macroscópico impresiona ser de carácter
cronaxia menor que los músculos de la
continuo y fluido.
De todos los estímulos que recibe una
estática.
neurona alfa muchos son activadores (poseen
Una vez que es estimulada por el impulso
nervioso, la fibra muscular responde por una
información
contracción
un
contracción muscular) y otros son inhibidores
determinado periodo de latencia la fibra se
(poseen información tendiente a que la
contrae hasta un punto máximo y luego se
contracción no se produzca). Debido a que un
decontrae hasta la tensión de reposo.
axón
(sacudida).
Luego
de
solo
tendiente
puede
a
producir
conducir
de
una
manera
La velocidad con que la fibra alcanza el
simultanea un solo tipo de impulso, este es
pico de máxima contracción, y la duración de
determinado por la suma algebraica previa de
dicho periodo;
todos los estímulos recibidos por el soma
van a depender del tipo de
neuronal.
fibra que se trate (blanca o roja).
96
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Si
la
entonces
activación
se
muscular
descarga
el
Aníbal Repetto
La enzima colinesterasa (CHE) se encarga de
predomina,
impulso
hidrolizar
que
rápidamente
el
sobrante
de
desencadena la contracción, la que va a estar
acetilcolina no unida a los receptores. El calcio
matizada por todas las influencias inhibidoras.
liberado ingresa al sarcómero y al unirse con la
troponina
C;
produce
cambios
en
la
conformación estructural de los miofilamentos
de miosina; permitiendo a la cabeza del
Contractilidad
filamento girar para unirse a la molécula de
actina formándose un puente de acto-miosina y
Los filamentos de miosina poseen una
acortándose el sarcómero.
cabeza móvil que tiene alta afinidad por la
actina. A su vez la actina posee alta afinidad
La unión del calcio con la troponina C
por la miosina. La contracción de los
determina que ésta se una fuertemente a las
sarcómeros (base de la contracción muscular)
otras
resulta del deslizamiento de los filamentos de
troponina (las troponinas T e I). Esta unión
actina entre los de miosina; luego de producirse
determina
la unión (formación de puentes de acto-
tropomiosina dejando así libres los sitios
miosina) entre las cabezas de miosina y los
activos de la actina, los que rápidamente se
filamentos de actina.
unen a las cabezas de H-meromiosina. Esta
dos
subunidades
el
del
desplazamiento
complejo
de
la
La llegada de un potencial de acción a la
unión, mediada por iones magnesio desdobla
placa mioneural provoca la liberación de
ATP en ADP~F; paso esencial para obtener la
acetilcolina (ACH), la que al unirse a los
energía necesaria para la angulación de las
receptores específicos de la placa terminal
cabezas de los filamentos de miosina, los que
genera un potencial de acción que se propaga
traccionan hacia el centro y mediante el
por los túbulos T, generándose la liberación del
deslizamiento de
calcio
provocan el acortamiento del sarcómero.
desde
las
cisternas
del
retículo
sarcoplasmático.
97
los filamentos de actina
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La contracción es interrumpida cuando el
La tensión que pueda desarrollar un músculo
enlace de Mg++~ATP al sitio ATPásico de la
esquelético depende del número de unidades
cabeza de miosina se produce en ausencia de
motoras que se contraen simultáneamente, así
calcio, el que fue previamente bombeado
como del número de puentes de actomiosina
activamente hacia las cisternas.
formados en cada uno de los sarcómeros
La velocidad de la contracción muscular
estimulados. El incremento de la tensión se
depende de la velocidad con que es hidrolizado
consigue haciendo que se contraigan mas
el ATP, por lo que en los músculos fásicos la
unidades motoras (reclutamiento).
H-meromiosina posee una gran actividad
Según el trabajo externo realizado por un
ATPásica, mientras que en los músculos
determinado músculo o grupo muscular, puede
tónicos dicha actividad es menor.
clasificarse a la contracción muscular en:
La baja existencia de ATP intracelular puede
isométrica y auxotónica .
activar el mecanismo contráctil de manera
espontánea, como ocurre ante un elevado
Isométrica:
consumo de ATP muscular (calambres por
El
músculo
se
contrae
fatiga); o impedir la decontracción, como
incrementando su tensión pero sin variar su
ocurre ante la falta de síntesis (rigidez
longitud. No se obtiene trabajo externo ya que
cadavérica).
la fuerza muscular iguala a la fuerza ejercida
Una vez que el calcio es recaptado el
por la resistencia, motivo por el cuál no genera
mecanismo contráctil es desactivado, pero si no se
un desplazamiento sobre el segmento óseo
aplica una fuerza externa el músculo permanece
correspondiente.
acortado; de lo que se deduce que
elementos contráctiles es compensado por el
El
acortamiento
de
los
alargamiento de los elementos elásticos en
serie; y viceversa.
la vuelta a la longitud de reposo es
un fenómeno pasivo mediado por
los elementos fibroelásticos.
98
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
están dispuestos en serie con las fibras
Auxotónica o ansiométrica: la tensión va
variando
(auxe:
crecimiento)
durante
musculares (tendones,
la
líneas Z) ,
o
están
contracción. (Se diferencia de la contracción
dispuestos en paralelo a las mismas (endomisio,
isotónica que en esta última la tensión se
perimisio, epimisio, aponeurosis de envoltura).
mantiene constante durante la contracción;
Según Bienfait los elementos en serie que
proceso no fisiológico, que se consigue solo
forman parte del sarcómero (lineas Z) permiten
experimentalmente).
un alargamiento del mismo de un 3% de su
longitud de reposo.
concéntrica:
El
músculo
se
contrae
incrementando su tensión y disminuyendo
simultáneamente su longitud. La fuerza muscular
Debe tenerse en cuenta que los elementos
es
elásticos y las fibras musculares forman
mayor a la resistencia, generando de ese
parte de un todo (el músculo)
modo la movilidad del segmento óseo.
excéntrica: El músculo se contrae aumentando
su tensión y su longitud. La fuerza muscular es
La contracción muscular va a ser visible
menor a la resistencia, generando de ese modo
recién cuando los elementos elásticos en serie
la movilidad del segmento óseo en la dirección
han sido estirados; ya sea por el mecanismo
determinada por la resistencia.
contráctil o por una fuerza externa.
En una contracción concéntrica los
Elasticidad
elementos contráctiles estiran a los
Es determinada por los componentes
elementos elásticos en serie, que luego
arrastran al segmento móvil.
elásticos que forman parte del músculo.
Estos adoptan dos disposiciones diferentes;
99
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
En una contracción excéntrica, una
En
una
contracción
isométrica,
el
carga externa estira a los elementos
alargamiento de los elementos elásticos
elásticos que arrastran luego a los
en serie equilibra el acortamiento de los
elementos contráctiles (provocando su
elementos contráctiles; o viceversa.
contracción)
El sentido en que el músculo ejerce su fuerza es
Si bien la decontracción muscular constituye un
el mismo que en la contracción concéntrica; el
mecanismo generado en el seno del mecanismo
músculo tiende a acortar sus puntos de
contráctil,
inserción. El hecho que la resistencia sea mayor
que la fuerza muscular desarrollada es lo que
es el tejido elástico el encargado de que
determina que el movimiento de los segmentos
el músculo retorne a su longitud de reposo; o el
posea un sentido opuesto al de la contracción.
responsable de impedirlo en caso de densificación
Por lo tanto, es la resistencia la que
del mismo.
determina el movimiento de la palanca y no la
fuerza muscular. Debido a ello, en este caso
sería más apropiado llamar potencia de la
Cuando estamos frente a un músculo que debido
palanca a la resistencia y resistencia a la fuerza
a alteraciones de orden postural se encuentra
muscular, ya que esta última es la que tiende a
acortado,
oponerse
palanca,
permanencia del mecanismo contráctil sino en
ejerciendo finalmente una función regulatoria
una disminución en la longitud de sus elementos
sobre su velocidad de movimiento.
elásticos, así como su densificación. Debiéndose a
al
movimiento
de
la
no
debemos
pensar
en
una
ello la reducción de las dimensiones del músculo.
100
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El
Que el músculo posea sus dimensiones
principio
de
Pascal
describe
le
reducidas de manera adaptativa, no quiere decir
comportamiento de un líquido encerrado en un
que sea por la permanencia en el tiempo del
recipiente y sometido a una carga: Toda
mecanismo contráctil (algo así como puentes
presión ejercida sobre un líquido encerrado en
de acto-miosina permanentes), sino porque su
un
envoltura elástica de dimensiones alteradas no
intensidad a todos los puntos del líquido y a
lo deja retornar a su longitud de reposo
las paredes que lo contiene.
recipiente
se transmite con la misma
fisiológica. Por lo tanto, es hacia la elongación de
estos elementos elásticos hacia donde debe
apuntar la terapéutica destinada a devolver al
músculo sus dimensiones fisiológicas.
Tonicidad
Hay dos tipos de tono muscular: el tono
muscular neurológico dependiente del sistema
gamma (ver elaboración y regulación del movimento) y
Si tenemos en cuenta que el músculo (al
el tono muscular mecánico, dependiente del
(efecto
igual que el resto de las estructuras anatómicas)
compartimental). El tono muscular es así
se halla compuesto por un alto porcentaje de
determinado por la acción simultánea de ambos.
agua, y que, tanto sus fibras individuales como
elemento
elástico
en
paralelo
Son las estructuras elásticas las que determinan
todo el vientre muscular en conjunto, se halla
que al contraerse el músculo se endurezca y de
rodeado por una estructura elástica poco
ese modo se genere tensión en su seno.
extensible; vemos que este está comprendido
dentro de lo descrito por Pascal.
101
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Estas
A eso debemos agregar que toda estructura
estructuras,
por
ser
muy
poco
que, manteniendo constante su volumen,
extensibles y altamente elásticas, van a
reduce su diámetro ve incrementada de manera
oponerse a ello tensándose y generando fuerzas
proporcional su longitud y viceversa (fenómeno
hacia el interior equilibrando de ese modo la
de Poisson).
tensión generada por la contracción.
Por lo tanto,
la tensión de las estructuras elásticas
es la responsable del endurecimiento
muscular
palpable
durante
una
contracción.
Debido a ello, al producirse la contracción y
disminuir la longitud del vientre muscular, se
produce un incremento del diámetro que
genera una tensión sobre las paredes las
estructuras elásticas en paralelo (endomisio,
epimisio, perimisio, aponeurosis de envoltura).
Al índice
102
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN
El objetivo de la cuantificación es la
La utilización de instrumental, ya sea
obtención de datos objetivos, reproducibles y
electrónico o mecánico, en la recolección de la
archivables; que luego han de ser volcados al
información determina que esta pase por varias
análisis.
fases. Las señales emitidas por el organismo a
Toda
cuantificación
requiere
la
implementación de diversas técnicas y la
cuantificar son captadas
por un sensor o
utilización de diferentes aparatos de medición;
recepto, y luego son amplificadas. Debido a
los que varían desde una simple cinta métrica,
que junto a las señales que se desea cuantificar
hasta elaborados sistemas informáticos.
el receptor recoge otras no deseadas (ruido),
Los diferentes métodos de cuantificación
luego de la amplificación debe establecerse un
pueden clasificarse de acuerdo al tipo de
proceso de filtrado selectivo; para después si
parámetros registrados:
poder ser almacenadas y o visualizadas.
En toda cuantificación deben tenerse en
cuenta algunos parámetros:
Cuantificación
Exactitud: es la diferencia entre la realidad y
el valor cuantificado. Depende del porcentaje
Parámetros cinemáticos
(Cinemetría)
de error; el que puede disminuirse haciendo
varias cuantificaciones
Parámetros dinámicos
(Dinamometría)
para tomar luego el
resultado promedio y sus desviaciones estándar.
Precisión: Es la capacidad que posee un
Parámetros morfológicos
(Antropometría)
instrumento de reproducir el mismo resultado
en diferentes cuantificaciones de un mismo
Parámetros de actividad neuromuscular
(Electromioografía)
evento.
103
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Debe tenerse en cuenta que la captura de
Resolución: Es la variación más pequeña que
un determinado instrumento puede registrar de
la imagen va a transformar un
una señal.
originalmente
tridimensional,
en
gesto
una
reproducción bidimensional. Así como también
Rango: es la variación de señal que el
está
debe tenerse presente que cuanto menor sea el
determinada por la menor y mayor cantidad de
periodo de tiempo transcurrido entre dos
señal posibles de registrar.
imágenes sucesivas captadas, mayor y más
instrumento
puede
cuantificar,
y
precisa va a ser la información obtenida sobre el
mismo.
CINEMETRÍA
Una vez que se obtienen las reproducciones
La cinemetría permite efectuar todo tipo de
mediciones
de
las
diferentes
se procede al análisis, efectuando las mediciones
magnitudes
cinemáticas que sean necesarias de a cuerdo al
cinemáticas (velocidad, aceleración, posición
objetivo
de segmentos, relación entre segmentos, etc.)
perseguido
(ángulos,
velocidades,
posiciones, etc.)
que van a permitir realizar un análisis
descriptivo de un determinado movimiento.
− Cronometraje de velocidad: Realizado con un
simple cronómetro y relacionando el tiempo
empleado, con la distancia recorrida.
− Reproducción secuencial: Un determinado
gesto es captado en diferentes y sucesivos
− Registro Doppler: La radiación ultrasónica
instantes de su ejecución mediante el empleo
puede ser utilizada para determinar la
de cámaras fotográficas y/o videofilmadoras.
Las
imágenes
pueden
ser
velocidad que un punto corporal desarrolla
obtenidas
en determinado instante con respecto a otro
independientemente una de la otra (de modo
punto, situado dentro del mismo cuerpo o
que se obtiene diversos instantes sucesivos
fuera del mismo. La diferencia entre la
por separado) o superpuestas (sobre una sola
radiación emitida por un emisor ultrasónico,
imagen se superponen todos los instantes de
la secuencia).
104
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
y la recibida en otro punto por un receptor
DINAMOMETRÍA
(efecto Doppler) es traducida en datos
referentes a la velocidad desarrollada por el
Permite cuantificar la carga ejercida sobre un
segmento corporal que posee el emisor
cuerpo, y de ese modo inferir la fuerza
ultrasónico.
realizada y los efectos generados sobre la
movilidad del cuerpo en cuestión.
− Goniometría: La medición de los diferentes
ángulos articulares puede ser realizada tanto
− Plataforma dinamométrica: Esta basada en
de manera mecánica como electrónica. La
el efecto piezoeléctrico (un cristal varía su
goniometría mecánica permite medir ángulos
carga eléctrica de superficie al ser sometido a
articulares
La
una carga mecánica), y en el cambio en la
utilización de un goniómetro electrónico va a
resistencia eléctrica que sufren los metales al
permitir medir la relación angular entre dos
ser solicitados por una tracción mecánica. Los
segmentos
datos obtenidos durante el tiempo de contacto
en
posiciones
corporales
en
estáticas.
situaciones
dinámicas, y obtener su relación respecto de
con
la variable tiempo (curva ángulo/tiempo).
informáticamente;
Para ello se utiliza la señal eléctrica generada
dinamométricos cuantificados (magnitud de la
por un potenciómetro ubicado en el punto de
carga, sentido y dirección en que se aplicó,
unión de los brazos del goniómetro.
punto de aplicación, cambios en relación al
la
plataforma
lo
son
que
procesados
arroja
datos
tiempo, etc.).
− Acelerómetro:
Los sensores piezoeléctricos
Consiste en una pequeña
son poco
masa cuya aceleración es medida por un
adecuados para medir fuerzas de variación
sensor. Como la masa se mantiene constante,
constante, ya que responden a variaciones
el voltaje del sensor va a indicar la
impulsivas de la carga.
aceleración generada.
105
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Sensores electrónicos: Se componen de dos
El registro se obtiene a partir de la modificación
placas separadas por una delgada capa de un
del potencial eléctrico que se produce con la
material conductor.
Al incrementarse la
contracción de las fibras musculares. Los
carga, se incrementa el área de presión sobre
electrodos pueden ser colocados sobre la
el
superficie o en el seno del vientre muscular
conductor
y
la
resistencia
eléctrica
(agujas). Debe tenerse en cuenta que si bien la
disminuye; representando la carga ejercida.
utilización de electrodos cutáneos no provoca el
malestar que generan las agujas, su especificidad
ANTROPOMETRÍA
es mucho menor; ya que registra la actividad
Los principales parámetros morfológicos a
registrar
son:
peso,
altura,
altura
global del músculo y puede llegar a registrar la
en
actividad de los músculos adyacentes en caso de
sedestación, ancho y diámetro de las cinturas
escapular
y
pelviana,
diámetro
tratarse de músculos pequeños. Así mismo, debe
cefálico,
tenerse en presente que las variaciones en la
longitud y diámetro de los diferentes segmentos
conductibilidad
corporales, pliegues cutáneos. Su cuantificación
permite
determinar
brazos
de
de
la
piel
(por
factores
ambientales y fisiológicos) puede dar resultados
palanca,
diferentes en sucesivas repeticiones del estudio.
posiciones del centro de gravedad, momentos
Tampoco debe ignorarse que, los electrodos van
de inercia, etc. (Ver ergonomía)
a registrar la actividad eléctrica del músculo sin
diferenciar entre contracciones concéntricas y
ELECTROMIOGRAFÍA
excéntricas;
ya
que
muchas
veces
un
Se recurre a la electromiografía cuando lo que
determinado músculo o grupo muscular que
se necesita es conocer el carácter causal del
posea sus dimensiones fisiológicas reducidas
movimiento
músculos
(acortamiento) puede ser sometido a una
intervienen, en que grado de participación, en
contracción excéntrica por la acción de sus
que instante actúa cada uno, etc.).
músculos antagonistas. Esto, de no ser tenido en
observado
(que
cuenta, puede provocar errores de interpretación
de los resultados obtenidos.
106
Al índice
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
AUTOMATISMO DE FONDO
La descarga del peso es realizada gracias
Cada uno de los actos realizados por el ser
humano
requiere
una
a
determinada
un
continuo
reacomodamiento
de
las
configuración espacial de todos sus segmentos
estructuras implicadas en relación al progreso
corporales. Continuamente los elementos que
del gesto. Se trata de algo totalmente dinámico.
forman parte del sistema están abocados a
obtener
o
configuración
mantener
espacial
una
determinada
temporaria.
Esta
GESTO MOTOR
configuración nunca es la misma para un
mismo gesto; ya que por más que este gesto
Punto motor
Automatismo de fondo
movilidad
descarga de peso
se repita de modo continuo existen pequeñas
variaciones en su ejecución. Del mismo
modo, durante la ejecución de un gesto, las
configuraciones adoptadas por los segmentos
La actividad llevada a cabo para obtener o
corporales va variando a lo largo de la
mantener la configuración espacial de base, es
ejecución.
denominada automatismo de fondo o postura.
En todo gesto un grupo de estructuras
Motivo por el cual
participan de llevar a cabo la finalidad en sí
del gesto (movilidad) gracias a que otro grupo
se encarga del sostén del equilibrio corporal
el término postura no debe ser
(descarga de peso).
relacionado con algo estático e
inerte; sino con algo dinámico y
temporal (nada menos que la
ejecución de un gesto).
107
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Por
el
mismo
motivo,
no
Aníbal Repetto
debemos
Una determinada configuración espacial
considerar a la buena postura como una
se convierte en nociva (mala postura),
determinada y rígida manera de pararse o
cuando se convierte en la única posible para
sentarse. Cada individuo va a poseer más de
la realización de un determinado acto. Esto
una buena postura para cada uno de sus gestos;
hace que el sostén del equilibrio corporal se
en realidad para cada instante de cada uno de
transforme en una actividad forzada con
sus gestos. Toda postura empleada va a ser
pocas posibilidades de variación durante la
buena siempre y cuando no demande de
ejecución del gesto.
contracciones musculares innecesarias en el
Es la falta de variabilidad lo que convierte
sostén del equilibrio corporal; lo va a interferir
en mala a una determinada configuración
con la buena ejecución del gesto además de ser
espacial, tanto para la ejecución del gesto
potencialmente generador de afecciones a largo
como para las estructuras anatómicas. Si esa
plazo. La fijación de grupos musculares en
misma configuración espacial es adoptada por
contracción
déficit
un individuo con un buen dominio de sus
nutricional tisular; ya que el interjuego
estructuras anatómicas, la misma no será
contracción-decontracción actúa a modo de
nociva; ya que no habrá de tratarse de algo
bombeo en el transporte de nutrientes y
forzado e invariable.
constante
lleva
un
No solo las contracciones musculares
desechos metabólicos.
Para que un gesto pueda ser realizado de
innecesarias son incompatibles con la buena
manera óptima, su postura de base también
ejecución de un gesto. La tensión emotiva es
debe serlo. De todas las buenas posturas
altamente excitadora del sistema motor, a la
posibles para la ejecución de un gesto, la
vez
óptima va a ser aquella que menor gasto de
únicamente a la ejecución del gesto.
energía demande al sujeto, siendo la más fácil
de modificar.
108
que
impide
al
individuo
aplicarse
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
No es posible obtener una buena postura
Un gesto realizado de manera óptima va a
mediante la imposición de determinadas
poseer tres características que pueden ayuda a
configuraciones
identificarlo:
espaciales
consideradas
beneficiosas. El ser humano, gracias a la
plasticidad de sus sistema nervioso, posee la
− falta de esfuerzo: Todo movimiento ineficaz
capacidad de aprender. No se trata solo de un
va acompañado de sensación de esfuerzo, lo
aprendizaje relacionado con las funciones
que se debe a la ejecución de movimientos
intelectuales superiores; la capacidad de
parásitos y a innecesaria fijación articular. El
aprendizaje motriz es posible en igual medida.
gesto demanda mayor consumo de energía del
Un buen aprendizaje motriz requiere del
que debería; lo que objetivamente se manifiesta
conocimiento de todas las posibilidades
por
existentes de movimiento corporal para el
respiratorio,
gesto en cuestión. Esto va a permitir
transferencia de peso
reconocer cuales son las configuraciones de
sudoración, resultado diferente al buscado, etc..
interrupción
o
alteración
del
de
posición
cambios
ritmo
y
bruscos y repentinos,
contracción muscular que mejor relación
guardan el gesto; y cuales son aquellas que
− facilidad de ejecución: Cuando el fin
generan movimientos parásitos o fijaciones
perseguido
que interfieren con la óptima ejecución del
determinada configuración espacial; pero el
mismo. Se trata de un proceso que requiere de
equilibrio
la participación conciente del individuo, así
configuración incompatible con esta; aparece
como de un amplio sentido propioceptivo por
resistencia a la ejecución de dicho acto. En este
parte de este. Todo puede aprenderse, pero
caso el mismo podrá ser llevado a cabo solo
es necesario decidirse a hacerlo para poder
mediante la adopción de una configuración
lograrlo.
espacial corporal forzada, e invariable; lo que
por
el
corporal
gesto
se
requiere
mantiene
en
una
una
va a traducirse en un gesto mal realizado, y que
seguramente no llegue al fin perseguido.
109
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Variabilidad: La realización óptima de un
Gesto óptimo
gesto no esta basada en una invariable
secuencia de
acciones musculares. Por el
Falta de esfuerzo
contrario, está basada en sus posibilidades de
reorganización; ya sea durante la ejecución o
No contracciones
innecesarias
en ejecuciones sucesivas. Solo es posible
alterar la realización de un gesto en plena
Faciidad de ejecución
ejecución cuando existe un buen dominio de la
coordinación muscular, y el mismo ha pasado
Descarga de peso
acorde al gesto
por una etapa previa de aprendizaje. Si la
configuración espacial adoptada es forzada,
Variabilidad
entonces la misma habrá de mantenerse durante
toda la ejecución del gesto, y será la misma
Posibilidad de
reorganización
cada vez que se realice el gesto. En este caso
los gestos adquieren un carácter estereotipado.
Cambio de ritmo
− Cambios de ritmo: Al igual que sucede con
Posibilidad de
variación
la variabilidad, en un gesto bien realizado
existe la posibilidad de variar los diferentes
ritmos que lo componen. Puede variarse tanto
la velocidad de ejecución del gesto entero,
Alcanzar la postura óptima requiere del
como acelerar y/o desacelerar determinadas
aprendizaje. Es aquella que se descubre y
partes puntuales del mismo; pudiendo todo ello
mantiene
variarse cada vez que se repite el gesto.
posibles, sino por haber aprendido a utilizar,
no
por
falta
de
alternativas
de todas las posibilidades existentes, aquella
que es conveniente en el momento preciso.
110
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Reconociendo cuales son las contracciones
Sin embargo, a costa de un excesivo, inútil e
musculares que mejor relación guardan con el
inconveniente gasto energético, los gestos
acto a realizar, y cuales van a producir
habrán de ser incoordinados y muy lejanos a lo
movimientos parásitos que se superponen a los
óptimo.
necesarios para la realización del acto.
Una estructura que no presenta sintomatología
Ninguna configuración espacial adoptada de
suele ser considerada como normal. Pero...
manera voluntaria y forzada va a poder corregir
una mala postura. Por este medio solo habrán
NO DEBE CONFUNDIRSE
de realizarse contracciones compensatorias; las
LO NORMAL CON LO FISIOLÓGICO
que al sumarse a las contracciones parasitarias
ya existentes derivaran en un mayor gasto
Que una estructura funcione de manera
energético, mayor fijación articular, y menor
habitual, que la ejecución de un acto nos sea
posibilidad de variabilidad; empeorando de este
familiar (hasta muy familiar); no quiere (y
modo la situación que deseaba corregirse.
nunca querrá) decir que dicho acto sea
Luego, debido al esfuerzo y a la voluntad se
fisiológicamente (óptimamente) realizado**.
consigue mantener dichas compensaciones que
se tornan habituales y se automatizan; llegando
** "... Meter la cabeza como un toro desganado contra la
masa transparente en cuyo centro tomamos café con
leche y abrimos el diario para saber lo que ocurrió en
cualquiera de los rincones del ladrillo de cristal. Negarse
a que el acto delicado de girar el picaporte, ese acto por
el cual todo podría transformarse, se cumpla con la fría
eficacia de un reflejo cotidiano. Hasta luego, querida.
Que te vaya bien. Apretar una cucharita entre los dedos y
sentir su latido de metal, su advertencia sospechosa.
Cómo duele negar una cucharita, negar una puerta;
negar lo que el hábito lame hasta darle suavidad
satisfactoria. Tanto más simple aceptar la fácil solicitud
de la cuchara, emplearla para revolver el café. Y no que
esté mal si las cosas nos encuentran otra vez cada día y
son las mismas... " J. Cortazar (Historias de cronopios
y de famas).
a ser percibidas como habituales*.
* ".... Pero si uno creyera que la tierra giró, sería
ciertamente de la opinión que este movimiento era
natural y no arbitrario. Cualquier cosa de acuerdo con la
naturaleza produce resultados que son diferentes de
aquéllos producidos por la fuerza. Las cosas en las que la
fuerza o un poder externo ha actuado, deben dañarse y no
pueden soportar mucho tiempo; lo hecho por la
naturaleza existe en la mejor condición. Así que Ptolemeo
temió sin una buena razón que la tierra y los objetos
terrenales sujetos al movimiento serían destruidos por
acción de la naturaleza, la que se opone a los actos
artificiales..." N.Copérnicus (El movimento de los
cuerpos celestiales, 1543)
111
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Debido al precario equilibrio que genera la
Equilibrio
bipedestación, nuestro cuerpo se encuentra
sometido a una continua adaptación. Un cuerpo
La masa total de un cuerpo está constituida
fisiológicamente estructurado va a mantenerse
por la suma de una indeterminada cantidad de
equillibrado en forma económica (óptima). Sin
partículas. Cada una de las cuales está sometida
embargo, cuando el cuerpo deja de estar
a la atracción gravitatoria ejercida por la tierra;
fisiológicamente estructurado (sus estructuras no
la que genera sobre los cuerpos una fuerza que
guardan la interrelación óptima demandada por la
los atrae en caída con una aceleración constante
situación actual) el equilibrio pasa a estar
de 9,8m/s2. Dicha aceleración es la misma para
amenazado, por lo que el cuerpo toma medidas
todos los cuerpos, independientemente de cual
de urgencia para solucionarlo. De este modo se
sea su tamaño o composición material.
generan compensaciones que se mantienen en el
tiempo
mediante
las
representado por un vector de dirección vertical
estructuras miofasciales involucradas. Así, en un
y sentido hacia abajo. El conjunto de todas esas
intento de colaborar con el cuerpo en su
fuerzas puede ser representado por una fuerza
adaptación,
las
resultante; la que va a tener igual dirección y
responsables primarias de la actitud corporal.;
sentido que todas ellas, y cuyo punto de
debido a que cuando el sistema nervioso informa
aplicación constituye el llamado centro de
a los músculos sobre el movimiento a realizar,
gravedad.
estas
el
acortamiento
se
convierten
de
El peso de cada una de las partículas está
en
estos deben adaptarse a la pauta fascial
Por lo tanto, el centro de gravedad de un
establecida. Desarrollándose de este modo
cuerpo es una construcción matemática, utilizada
patrones de movimiento no fisiológicos que por
para estudiar la influencia de la fuerza
hacerse habituales y no provocar síntomas llegan
gravitatoria sobre el cuerpo en cuestión. De este
a incorporarse como normales; siendo en última
modo, el estudio de los efectos producidos por la
instancia responsables de pérdida de movilidad y
fuerza de gravedad, o por otra fuerza externa,
graves daños estructurales.
sobre el conjunto del sistema puede ser reducido
112
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
al estudio del efecto de dichas fuerzas sobre el
Estando en posición erecta con los MMSS
centro de gravedad del mismo. Esto es solo
colgando a lo largo del cuerpo, el centro de
válido para el estudio del efecto externo
gravedad se ubica sobre la línea media, por
producido por una determinada fuerza sobre un
delante de S2. Esta ubicación es aproximada ya
cuerpo (variación de su estado físico); no así al
que depende de la constitución anatómica
efecto
produce
individual. Por ejemplo, en el hombre es de
(acumulación de tensión con la consiguiente
ubicación algo más alta que en la mujer, debido
deformación).
a que en los primeros el peso de la mitad
interno
que
la
misma
En los cuerpos simétricos y homogéneos el
superior del cuerpo es mayor que el de la mitad
centro de gravedad se localiza en el centro
inferior, a lo inverso de lo ocurrido en las
geométrico
mujeres
del
mismo.
En
los
cuerpos
(así
mismo
asimétricos, heterogéneos, y que cambian
estructura
anatómica
constantemente
individual
esto
de
configuración
espacial,
siempre es así, ya que
gravedad
existen
adopta
una
posición
fija
mujeres
peso en la mitad superior
ubicación de acuerdo con la distribución de la
del cuerpo es mayor que
masa en cada instante.
en la inferior, y existen
en
la
cuyo
preestablecida, sino que va variando su
hombres
de
no
como ocurre con el ser humano; el centro de
no
dependiendo
los
que
sucede lo contrario).
Al estudiar la influencia de la fuerza
El centro de gravedad del cuerpo
humano no ocupa una posición fija,
gravitatoria y de otras fuerzas externas
sino que varía con la posición del
sobre un cuerpo polisegmentado, como lo
cuerpo, pudiendo llegar en algunos
es el cuerpo humano, debe tenerse en
casos a ser extracorporal.
cuenta que el centro de gravedad solo
sirve
para
el
estudio
del
sistema
en
conjunto, y no para el estudio individual
113
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
de los segmentos. En este caso debe ser
De este modo se cumplen las condiciones de
utilizado el centro de gravedad del segmento
equilibrio de traslación (suma de fuerzas nula) y
o grupo de segmentos en estudio, debido a
de rotación (suma de momentos nula).
que solo debe tenerse en cuenta la carga que
Podría citarse como una ley biológica que cada
se halla sobre ellos; existiendo tantos centros
bicho que camina (incluyéndonos) tiene el
de gravedad parciales como partes en las que se
número de patas que su necesidad de estabilidad
pueda dividir el sistema en estudio.
requiere para desenvolverse en la naturaleza.
El centro de gravedad de un cuerpo
Cuanto más cercano al punto medio
es el punto sobre el cuál la
de la base de sustentación se
aplicación de una fuerza no genera
proyecte la línea de gravedad mayor
momento sobre el mismo.
va a ser la estabilidad.
Se llama línea de gravedad a la línea vertical
imaginaria que desciende desde el centro de
gravedad hacia la base de sustentación del
sistema.
Un cuerpo se halla equilibrado cuando
su línea de gravedad es proyectada por
dentro de su base de sustentación, ya se
encuentre el cuerpo en completa
inmovilidad (equilibrio estático) o en total
movimiento (equilibrio dinámico).
Equilibrio estable
114
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Por otra parte, entre el peso del cuerpo y el
punto donde va a producirse la rotación
también se produce un momento (momento
estabilizador).
Dependiendo
cual
sea
el
momento mayor, el cuerpo permanecerá estable
o perderá el equilibrio.
Equilibrio inestable
Cuando el centro de gravedad se proyecta
por fuera de la base de sustentación el cuerpo
es desequilibrado ya que se genera un momento
sobre el cuerpo; no cumpliéndose la segunda
P.dP = momento estabilizador
F.dF = momento desequilibrante
condición de equilibrio.
Cuando un cuerpo que se encuentra en
equilibrio recibe una fuerza paralela al plano de
− Si el rozamiento existente entre el plano de
apoyo, pueden ocurrir situaciones :
apoyo y el cuerpo lo permite: el cuerpo va a
deslizarse sobre el plano de apoyo. En este caso
− Si la fuerza es aplicada en un punto alejado del
debe tenerse en cuenta que las posibilidades de
plano de apoyo, o si el cuerpo no puede deslizarse
deslizamiento disminuyen a medida que la
debido al rozamiento existente entre ambas
distancia a la que se aplica la fuerza
superficies: se genera un momento que tiende a
desequilibrante aumenta.
hacer rotar al cuerpo (momento desequilibrante).
115
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Tanto el sistema nervioso central como el
En la monopedestación, la mecánica de la
resto de las estructuras responsables del
cadera en el plano frontal representa una
movimiento
se
palanca de primer genero, donde la resistencia a
encuentran actuando permanentemente con el
vencer está determinada por el momento que
fin de restaurar el equilibrio más que de
genera el peso de las porciones suprayacentes
mantenerlo.
distancia
del cuerpo; o sea la diferencia entre el peso
existente entre el centro de gravedad y la base
corporal y el miembro apoyado, multiplicado
de sustentación, el equilibrio bi y monopodal
por la distancia perpendicular existente entre el
está continuamente amenazado y debe ser
punto de aplicación de la fuerza y el centro de
continuamente restablecido. De ello puede
movimiento
deducirse que resulta más fácil mantenerse de
determinaron que el peso del miembro de
pie cuando se está en movimiento que en
apoyo es de 0,1864 del total (por lo que el peso
posición estática.
del resto del cuerpo sería de 0,8136 del total).
y
del
Debido
sostén
a
la
corporal,
gran
articular.
Braune
y
Fischer
hallan
En una primera mirada, el peso corporal
superpuestas, pero no se encuentran en
ejercido a nivel del centro de masas parece
equilibrio sobre sus articulaciones; siendo
tener un gran brazo de palanca.
Las
piezas
del
esqueleto
se
Es
necesario que todos estos desequilibrios locales
más,
subjetivamente
impresiona
sean equilibrados, para que el centro de
trasladarse en sentido del miembro levantado a
gravedad pueda mantenerse dentro de la base
causa del mayor peso a soportar. Sin embargo,
de sustentación.
si bien permanece ubicado medialmente al
centro de movimiento articular, el centro de
gravedad se traslada en dirección al miembro
El equilibrio general del sistema
de apoyo; disminuyendo así su brazo de
representa la suma e interacción de
palanca y por lo tanto del momento que genera
sobre la articulación.
microequilibrios locales.
116
Al índice
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ELABORACIÓN Y REGULACIÓN
DEL MOVIMIENTO
Para poder asegurar la supervivencia de su
el aprendizaje ontogenético va a determinar que
especie, los organismos vivos se vieron en la
el comportamiento sea propio de cada individuo
obligación de adaptarse al cambiante medio en
en relación a sus experiencias personales.
que se desarrollaban. Para ello tuvieron que
incrementar la complejidad de sus reacciones y
Comportamiento
la velocidad de comunicación entre las
diferentes partes que los conformaban.
Información innata
Información adquirida
Herencia genética
Experiencia de vida
Propio de la especie
Propio del individuo
La relación entre los diferentes seres vivos y
el medio en que se desenvuelven, cuya faceta
observable
constituye
el
comportamiento,
depende directamente del modo como estos
adquieren la información. Esta puede ser
Los diferentes tipos de comportamiento están
adquirida por dos mecanismos diferentes: por
transmisión genética a lo largo del arco evolutivo
organizados
jerárquicamente
(táctil,
reflejo,
de la especie (aprendizaje filogenético) ; o a
instintivo, inteligente). Cada uno de estos
partir de la propia experiencia de vida
comportamientos está edificado sobre el anterior.
(aprendizaje ontogenético).
Si bien se trata de un perfeccionamiento de un
Mientras que el aprendizaje filogenético va a
comportamiento por uno nuevo jerárquicamente
determinar que todos los ejemplares de una
superior; esto no implica que el de menor
misma especie se comporten de igual manera ante
jerarquía desaparezca,
un determinado estímulo proveniente del medio;
enmascarado bajo el nuevo comportamiento.
117
aunque pueda quedar
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
homeostasis a partir de la adaptación a las
Aprendizaje filogenético
situaciones cambiantes del entorno. La respuesta
La información heredada genéticamente
es estereotipada no solo para el individuo sino
puede ser básicamente de tres tipos: táctil,
para toda la especie. Esta basado en un sustrato
refleja, o instintiva.
anatómico primitivo (mecanismos arquineurales)
ubicado en el nivel segmentario del Sistema
nervioso central. El comportamiento reflejo
Tactismo:
exclusivo, se encuentra en los invertebrados
(celenterados, vermes).
Constituye el comportamiento más antiguo
filogenéticamente, y por lo tanto su manifestación
COMPORTAMIENTO
REFLEJO
más simple. Es el único comportamiento que
poseen los seres unicelulares; y está compuesto
Respuesta única,
invariable y discomtinua
por movimientos de aproximación o alejamiento
de la fuente emisora del estímulo.
Mantenimiento de la
homeostasis
De acuerdo a la naturaleza del estímulo que
los desencadena se los puede clasificar en:
Respuesta estereotipada
individuo y especie
fototactismo (estímulo lumínico), quimiotactismo
Nivel segmentario
Arquineural
(estímulo químico), termotactismo (estímulo
térmico),
timotactismo
(estímulo
táctil),
geotactismo (gravedad), etc..
Instinto:
Reflejo:
Esta basado en el comportamiento reflejo, y al
Ante un estímulo específico, el organismo
igual que este es completamente automático y
responde con una respuesta única, invariable, y
estereotipado. Es un comportamiento típico de
discontinua, cuya función es la de mantener la
cada especie; y semejante entre especies afines.
118
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
una
A diferencia del comportamiento reflejo,
y representa el
donde las neuronas se comunican directamente
cúmulo de información que la especie ha
con el efector, en este tipo de comportamiento
logrado adquirir gracias a su interacción con el
las neuronas suprasegmentarias se conectan
medio, durante su evolución.
con los efectores a través de su interacción
Se
transmite
generación a
genéticamente
la siguiente;
de
(sinapsis) con las neuronas segmentarias; sobre
Su finalidad esta siempre en estrecha
las que influyen.
relación con la supervivencia ya sea a nivel
individual como de la especie en su conjunto.
Por ser jerárquicamente superior al reflejo
COMPORTAMIENTO
INSTINTIVO
se edifica sobre este, apareciendo así el nivel
suprasegmentario (tubérculos cuadrigéminos,
Actividad estable
Estímulos sucesivos
arqui y paleocerebelo, formación reticular, núcleo
rojo, sustancia negra); con mecanismos nerviosos
Supervivencia
individuo y especie
más complejos (palioneurales).
Comportamiento estereotipado
Individuo y especie
Este tipo de comportamiento es observable
en algunos invertebrados (hormigas, abejas) y
Nivel suprasegmentario
palioneural
en vertebrados inferiores (peces, reptiles, aves,
anfibios).
El nivel segmentario pasa a estar controlado
por el suprasegmentario, que posee la capacidad
Aprendizaje ontogenético
de modificar su actividad.
Este nuevo comportamiento transforma a la
Constituye un paso evolutivo sobre el
actividad refleja discontinua en una actividad
comportamiento instintivo, y da origen al
estable
comportamiento inteligente. Es individual y no
formada
por
reacciones
sucesivas
relacionadas; desencadenadas a partir de diferentes
definitivo;
estímulos; siendo cada fase del comportamiento un
experiencia de vida, y perfeccionable en su
nuevo estímulo para desencadenar la fase siguiente.
transcurso a partir de nuevas experiencias.
119
adquirido por medio de la
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La
Se trata de un nivel suprasegmentario
plasticidad
del
sistema
nervioso
(neoneural) que se coloca por encima del
representa la capacidad de formar nuevos
anterior,
circuitos de acuerdo con los aprendizajes
y
cuyo
sustrato
anatómico
lo
obtenidos; lo que coloca al hombre en su
constituye la neocorteza.
posición dominante respecto del resto de las
Se construye a partir de cuatro mecanismos
especies.
fundamentales: el impulso exploratorio, la
la capacidad de asociación y la
El individuo obtiene información del medio
plasticidad del sistema nervioso. Los que
ambiente a través de su interacción con este, la
permiten el desarrollo de funciones superiores
que es elaborada por el SNC; que genera una
como la conciencia, el razonamiento, la
respuesta
abstracción, etc.. Estos mecanismos necesitan
momento. La información elaborada por el
de la memoria (capacidad de traer nuevamente
SNC y la respuesta generada, son almacenados
a nivel conciente un conocimiento previamente
y habrán de estar disponibles para ser utilizados
aprendido), sin la cual no sería posible el
cuando fuese necesario (gracias a la capacidad
aprendizaje.
de asociación);
imitación,
adecuada
lo
a
la
que
necesidad
constituye
del
el
aprendizaje inteligente.
La capacidad de asociación refiere a la
posibilidad de hallar una nueva premisa
La filogenia se repite en el desarrollo
partiendo de premisas ya conocidas, pero
ontogenético. Hasta el sexto mes de vida
ajenas a la situación presente. Ya sea partiendo
intrauterina la única actividad presente
de un principio general para legar a uno
totalmente refleja. Luego del nacimiento
particular
(deducción),
principio
particular
es
de
un
aparecen los mecanismos instintivos primarios
a
una
(succión, deglución, llanto). Y luego comienza
generalización (inducción), o partiendo de un
a predominar el comportamiento inteligente, a
principio particular para llegar a otro principio
partir de la aparición de la actividad voluntaria.
partiendo
para
legar
particular semejante (analogía).
120
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si bien las células gliales no participan en la
conducción nerviosa, cumplen un importante
papel en el adecuado funcionamiento de la
Aprendizaje ontogenético
Inteligencia
misma gracias a su función de mantenimiento de
la homeostasis iónica,
el control de la
velocidad de transmisión, el control en la
Comportamiento individual,
no definitivo
captación de los neurotransmisores, y la
recuperación
Adquirido por la experiencia
Perfeccionable
del
tejido
en
las
lesiones
nerviosas. A diferencia de las neuronas, las
células gliales conservan la capacidad de
Suprasegmentario (neoneural)
Neocorteza
dividirse.
Existen tres tipos de células gliales: los
Impulso exploratorio, imitación,
asociación, plasticidad, memoria
astrocitos, los oligodendrocitos y las células
microgliales.
Asociación: deductiva,
inductiva, analógica
Los
principalmente
Plasticidad: nuevos
circuitos gracias experiencias
del
astrocitos
se
encargan
mantenimiento
de
la
homeostasis iónica local. Los oligodendrocitos
son los encargados de la elaboración de mielina
en el sistema nervioso central, tomando de ese
modo importancia funcional sobre la velocidad
El
sistema
nervioso
está
constituido
de conducción del impulso nervioso.
Las
básicamente por dos tipos de células: excitables o
células microgliales poseen una importante
neuronas y no excitables o gliales. Se calcula que
propiedad fagocítica que los convierte en los
el encéfalo humano contiene aproximadamente
macrófagos tisulares del sistema nervioso,
100.000 millones de neuronas, y un número tres
proliferando luego de una lesión y colaborando
veces mayor de células gliales.
en su reparación.
121
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Una vez en su lugar de residencia, se
Celulas no excitables
Neuroglia
diferencian en los distintos en los
tipos de
células nerviosas; las que adquieren las
Astrocitos
características
locales
necesarias
para
su
funcionamiento. Por lo tanto, si bien permanece
Homeostasis iónica
la capacidad de formar nuevas conexiones
interneurales, desaparece la posibilidad de
Oligodendrocitos
generar nuevas neuronas.
La reorganización sináptica del cerebro e
Elaboración de mielina
desarrollo es continua, y de ello depende la
Microglia
arquitectura del encéfalo maduro. En un primer
momento las neuronas y el resto de las células
Fagocitosis
blanco
compiten
reciben
entre
aferencias
si
por
diversas
los
que
terminales
La neurona constituye la unidad anatómica
postsinápticos. La interacción con el medio a
del sistema nervioso. Se trata de una célula
través de la experiencia va a ser fundamental en
altamente especializada que posee la capacidad
la determinación de cual va a ser la aferencia
de generar y transmitir impulsos destinados a
que persista y cual la que desaparezca. Esto
otras neuronas o a órganos efectores (músculos
otorga al cerebro humano una muy alta
y glándulas). La complejidad estructural y
capacidad de aprendizaje.
El consumo de energía por parte de las
funcional del sistema nervioso depende de la
neuronas es constante y continuo, metabolizando
interconexión neuronal.
Después del sexto mes del desarrollo, Las
la glucosa que extrae de la sangre. El encéfalo
células precursoras desaparecen, luego de haber
consume aproximadamente el 20% de la glucosa
dado origen a neuroblastos que migran a sus
circulante, y no puede funcionar ante la falta de
ubicaciones definitivas.
oxígeno (con solo diez segundos sin oxigeno
sufre lesiones irreparables).
122
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La interfase entre los capilares sanguíneos y las
En el SNC los axones pueden ser
células nerviosas recibe el nombre de barrera
mielínicos o amielínicos, según se encuentren
hematoencefálica.
alta
rodeados o no por una vaina de mielina
selectividad en el pasaje iónico y molecular,
(formada por los oligodendrocitos en el
gracias a la cual el encéfalo se encuentra
encéfalo y la médula).
Esta
posee
una
protegido de bruscas variaciones en su medio
En el SNP tanto las fibras mielínicas como
iónico, y de la presencia de sustancias tóxicas
las amielínicas se encuentran rodeadas por la
circulantes.
vaina de Schwan (la que se encarga de la
Cada neurona consta de un cuerpo (soma o
formación de la mielina en el SNP). La vaina
pericarion) del cual se continua una o más
de mielina se inicia a corta distancia del
prolongaciones de longitud variable: dendritas y
cuerpo celular, por lo que la porción proximal
axón. Mientras las dendritas constituyen la
del
prolongación
desprovista de ella.
receptora
de
la
información
axón
se
encuentra
generalmente
La mielina presenta un aspecto blanco
(aferencia), el axón constituye la prolongación
nacarado. Entre el axón y la vaina de mielina
transmisora de la misma (eferencia).
existe una delicada membrana, el axolema. El
tejido cubierto con mielina constituye la
sustancia blanca; mientras que el resto forma
Dendritas
la sustancia gris.
Funcionalmente se puede decir que
Axón
la sustancia blanca conduce y lo
que la sustancia gris genera.
Cuerpo
123
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las
En el encéfalo, la sustancia blanca se
fibras
comisurales
encuentra básicamente como fibras de tres
regiones
tipos:
y
hemisferios. Están representadas por el cuerpo
proyección
calloso y la comisura anterior. El cuerpo calloso
de
proyección,
comisurales.
Las
de
asociación,
fibras
de
puntos
corticales
corticales
homólogas
interconectan
de
ambos
con
está compuesto por gruesas fibras mielínicas.
centros neurales distantes. Estas convergen
Las distintas porciones del cuerpo calloso se
hacia el tronco del encéfalo formando la
denominan rostro, rodilla, cuerpo y rodete. La
corona radiada, y cerca del tronco encefálico
rodilla contiene fibras que interconectan las
se compactan para formar la cápsula interna,
porciones anteriores de los lóbulos frontales. El
la que se encuentra flanqueada por los núcleos
resto de las fibras del lóbulo frontal y las del
basales. Las fibras aferentes de la cápsula
lóbulo parietal pasan por el cuerpo; mientras que
interna provienen principalmente del tálamo, y
las que pasan por el rodete interrelacionan a los
se proyectan hacia todas las regiones corticales.
lóbulos temporal y occipital.
conectan
diversos
Las fibras eferentes parten desde diversas
regiones de la corteza y se dirigen hacia masas
nucleares específicas del tronco del encéfalo y
la médula espinal.
Las
fibras
de
asociación
interconectan
diversas regiones corticales dentro de un mismo
hemisferio, dividiéndose en fibras largas y cortas.
Mientras que las fibras cortas interconectas
circunvoluciones adyacentes, las largas forman
fascículos que interconectan regiones más
Cuerpo calloso
alejadas entre sí.
124
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Sustancia blanca
Nódulo de
Ranvier
Fibras de proyección
Vaina de
Shwann
Corona radiada
Vaina de
Mielina
Cápsula interna
Fibras de asociación
Fibras comisurales
Cuerpo calloso
Comisura anterior
La velocidad de conducción de una fibra
nerviosa depende de su diámetro y la presencia
o no de mielina. Las fibras mielínicas poseen
En una fibra mielínica la vaina de mielina se
una mayor velocidad de conducción gracias a la
estrecha e interrumpe a intervalos regulares,
presencia de los nódulos de Ranvier, los que
formando los llamados nódulos de Ranvier. El
determinan que la despolarización se produzca
sector ubicado entre dos nódulos recibe el
saltando de un nodo a otro
nombre de segmento internodal. Por ser una
saltatoria); mientras que en las fibras no
región de alta actividad metabólica, existe una
mielinizadas la despolarización se produce de
gran cantidad de mitocondrias en los nodos. La
modo continuo a lo largo de la membrana.
integridad
segmento
Cuanto mayor es el diámetro de la fibra, más
internodal está a cargo de las células que
separado se encuentran los nodos de Ranvier, lo
conforman la vaina de Schwann.
que incrementa la velocidad de conducción.
de
la
mielina
del
125
(conducción
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las propiedades de la neurona son la excitabilidad
Además de las estructuras ya mencionadas,
y la conductibilidad, y la plasticidad :
las fibras nerviosas están revestidas por una
membrana de tejido conectivo que se va
desdoblando
y
recibiendo
una
- Por ser excitable posee la capacidad de recibir
diferente
información. Es la propiedad de responder con
denominación según su ubicación. El endoneurio
un cambio a una variación del medio, llamada
se encarga de revestir a cada una de las fibras. La
estímulo.
unión de varias fibras en haces fibrosos se
- Por su conductibilidad transmite la información
encuentra rodeada por el perineurio. Mientras
que la agrupación de los fascículos en troncos
- La plasticidad es la capacidad modificar su
nerviosos se encuentra rodeada por el epineurio.
conducta en base a las experiencias recibidas a
Tanto el epineurio, como el perineurio, y el
lo largo del paso del tiempo, o sea aprendizaje.
endoneurio sirven de soporte para los capilares
que llevan irrigación a las fibras nerviosas.
Neurona
Tejido conectivo
Excitabilidad
Endoneurio
Recibir
Fibras
Conductibilidad
Epineurio
Transmitir
Haces
Plasticidad
Perineurio
Aprender
Troncos
126
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
los
Las transmisión de la información desde la
transmiten a otras neuronas o a los órganos
periferia hacia el sistema nervioso central
efectores. Los estímulos son cambios específicos
recibe el nombre de aferencia, y las neuronas
en el medio, los que poseen la capacidad para
encargadas de hacerlo son llamadas neuronas
desequilibrar un sistema en equilibrio. Gracias a
aferentes. Del mismo modo, la información que
las propiedades neuronales los seres vivos
parte desde el centro organizador hacia la
pueden interpretar dichos cambios, codificarlos y
periferia recibe el nombre de eferencia, y las
elaborar una respuesta que les permita adaptarse
neuronas encargadas de ellos son las neuronas
al cambio producido en el medio.
eferentes.
Las
neuronas
reciben
estímulos
y
El sistema nervioso no trabaja ante la llegada
de estímulos aislados, sino por sumatoria de los
mismos. Los estímulos son clasificados es
Aferencia
umbrales, y subumbrales. Una vez alcanzado el
Sistema
Nervioso
Eferencia
umbral, el estímulo desencadena una respuesta
máxima de la neurona, la que no varía aunque
aumente la intensidad del estímulo; lo que se
Para lograr una eficaz conducción de la
conoce como ley del todo o nada.
información entre los diferentes puntos del
Estímulo
organismo, y debido a que las prolongaciones
neurales no son por si mismas buenas
conductoras; el sistema nervioso se vio en la
Especifico
necesidad de desarrollar un mecanismo que
Desequilibra
garantizase una transmisión adecuada. El flujo
de iones a través de la membrana plasmática es
Sumatoria
el mecanismo encargado de llevar a cabo dicha
tarea; y lo hacen generando una señal eléctrica
Umbral
llamada potencial de acción.
Ley todo o nada
127
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La composición iónica de los líquidos
Los transportadores son moléculas o grupos de
intracelular y extracelular es diferente; el potasio
ellas que pueden combinarse con determinados
(K+) predomina en el interior celular y el Sodio
iones formando un complejo capaz de cruzar la
(Na+) en el exterior. Esto va a determinar una
membrana. Los canales son regiones de la
diferencia de potencial, conocido como potencial
membrana que poseen una menor resistencia para
de membrana o potencial de reposo, de
el pasaje de determinados iones; mientras que
aproximadamente –70mV, lo que indica que el
poseen una alta resistencia para el pasaje de otros;
interior celular se comporta como negativo
lo que les otorga una importante selectividad.
respecto al exterior celular.
Gracias a la permeabilidad selectiva de la
Pasaje de iones
membrana, las neuronas poseen la capacidad de
sufrir variaciones en su potencial de reposo; base
fundamental para la generación de un potencial
Transportadores
Canales
Moléculas
Resistencia selectiva
de acción, y la consecuente transmisión de la
información.
-70 mV Na
K
++
+
El pasaje iónico a través de la membrana
puede hacerse sin gasto de energía (por
difusión
a
favor
de
un
gradiente
de
concentración, o sea, de donde hay más a donde
hay menos) o mediante la utilización de energía
provista por el metabolismo celular (transporte
La existencia de dicho potencial se debe al
activo).
pasaje de iones a través de la membrana celular.
La bomba de Na/K es un mecanismo de
Los iones se conducen a través de la membrana
celular
por
dos
mecanismos:
transporte activo que se encarga de llevar Na
mediante
hacia el exterior de la célula y K hacia el interior.
transportadores, o mediante canales específicos.
128
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Por lo tanto, a nivel de la membrana celular se
Na/K
produce un continuo tránsito de Na y K . Por
difusión ingresa Na y sale K; mientras que por
Bomba Na/K
Difusión
Sale Na y entra K
Entra Na y sale K
Salen 3 Na
y entran 2 K
Sale más K que
el Na que ingresa
transporte activo sale Na e ingresa K.
De no existir el transporte activo llegaría un
momento en que los gradientes de concentración
se igualasen en el interior y el exterior celular,
cesando todo flujo iónico. De este modo la
bomba de Na/K se encarga de mantener el
desequilibrio necesario.
La membrana celular en reposo es 100
veces más permeable al K que al Na, por lo que
el K difunde con más facilidad hacia fuera que el
Na hacia adentro, lo que no puede ser
compensado mediante el transporte activo (por
cada molécula de ATP gastada la bomba saca 3
Na e ingresa 2 K). Motivo por el cual, el interior
celular se comporta como negativo respecto al
exterior. El K siempre tiende a salir, por lo que
hay menos cargas + adentro que afuera.
El potencial de membrana en reposo
se debe a la difusión del K hacia
el exterior celular
129
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La llegada de un estímulo umbral determina
Estímulo umbral
que la membrana incremente su permeabilidad al
Na de manera brusca. Esto va a determinar el
Incremento brusco
de permeabilidad al Na
ingreso masivo del Na al interior celular (el
ingreso es varios miles de veces mayor al que
Ingreso masivo de Na
ocurre durante el reposo). Este ingreso masivo de
cargas positivas al interior de la célula determina
Interior se comporta
como positivo respecto
del exterior (+40mV)
la inversión del potencial, ya que ahora el
exterior celular es el que se comporta como
negativo respecto del interior.
El potencial que antes era de –70mV
(potencial de reposo) pasa ahora a ser de + 40
mV constituyendo el potencial de acción.
El potencial de acción se debe a la
difusión de Na al interior celular
Una vez producida la despolarización y
emitido el potencial de acción la célula se
repolariza. La permeabilidad para el Na vuelve
+40 mV
a sus valores normales, a la vez que por la
Na
apertura de los canales de K este sale de la
célula transfiriéndose así cargas + al exterior
celular.
130
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La producción de un potencial de acción a
partir del potencial de membrana requiere que
la célula alcance un estado conocido como
Na
umbral de excitación; en el cuál el ingreso de
Na equipara la salida de K, quedando la célula
en un equilibrio iónico inestable.
K
Na
K
En el periodo que dura el potencial de acción
la neurona es refractaria a la estimulación.
Durante la despolarización y la mitad de la
repolarización ningún estímulo va a provocar
En este punto la célula puede retornar a su
excitación, es el llamado periodo refractario
potencial de membrana o desencadenar un
absoluto ; y responde a una hiperpolarización
potencial de acción. Si se produce el ingreso de
transitoria de la célula nerviosa. Durante la
más Na al interior celular va a generarse el
última parte de la repolarización y hasta que la
potencial de acción, por el contrario, si se
célula vuelve al potencial de reposo, solo
produce la salida de más K al exterior la célula
estímulos
retorna al su potencial de reposo.
muy
fuertes
logran
provocar
respuestas, es el llamado periodo refractario
Una vez generado el potencial de acción, este
relativo.
se transmite a lo largo del axón sin decrecer en
su amplitud a pesar de la mala capacidad de
conducción que posee el axón.
131
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Esta propagación depende de dos mecanismos:
De este modo, la producción del potencial de
el flujo pasivo de corriente a través del axón, y la
acción se produce solamente en determinados
despolarización local que se genera en distintos
puntos desprovistos a tal fin de la vaina de
puntos de la membrana. Ambos mecanismos son
mielina, los nodos de Ranvier. El potencial de
responsables de la determinación de la velocidad
acción generado en un nodo de Ranvier genera
de conducción axonal.
una corriente que fluye pasivamente hasta el
A lo largo de la evolución filogenética, ante
próximo nodo donde genera un nuevo potencial
la necesidad de transmitir la información al
de acción que inicia un nuevo ciclo. Este
resto del organismo en el menor tiempo
mecanismo de conducción internodal se conoce
posible, el sistema nervioso desarrollo dos
como conducción saltatoria.
estrategias para mejorar la velocidad de
conducción.
Mediante
el
incremento
del
diámetro axonal se consiguió disminuir la
resistencia intrínseca al flujo pasivo del
potencial de acción. De este modo cuanto
mayor diámetro posee una fibra nerviosa,
mayor es su velocidad de conducción. Por otra
parte, mediante el aislamiento de la fibra
nerviosa se consigue reducir la perdida de
corriente
que
escapa
de
la
fibra;
incrementándose la distancia alcanzada por el
flujo pasivo de corriente antes de disiparse.
Este mecanismo pudo llevarse a cabo gracias al
recubrimiento del axón por una vaina aislante de
mielina; la cuál depende de los oligodendrocitos
en el sistema nervioso central, y de las células de
Schwan en el sistema nervioso periférico.
132
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La complejidad estructural y funcional del
A su vez, una neurona se comunica con
sistema nervioso depende de la interconexión
muchas otras, es el mecanismo de divergencia;
neuronal. Lejos de funcionar aisladamente, las
por medio del cual una neurona informa a
aproximadamente 100.000 millones de neuronas
muchas otras de un cambio producido en un
que forman el sistema nervioso, se organizan en
punto determinado del organismo, generando la
grupos que procesan un determinado tipo de
posibilidad de conseguir una respuesta lo más
información específica. A su vez, estos circuitos
adecuada posible.
no forman entidades aisladas sino que su
funcionamiento es totalmente interdependiente,
agrupándose en grupos más complejos llamados
sistemas (sistema vestibular, sistema visual, etc).
La comunicación interneuronal es efectuada por
medio de un mecanismo altamente especializado:
la transmisión sináptica; que constituye la base
funcional del sistema nervioso en su conjunto.
Generalmente una neurona recibe conexiones
de 1000 o más neuronas diferentes, lo que conoce
Dependiendo
como mecanismo de convergencia; base del
de su modo de acción; las
fenómeno de la suma, por medio del cual una
sinapsis (área de contacto funcional entre dos
neurona recibe información múltiple a la que
neuronas) pueden clasificarse en eléctricas y
adapta su respuesta.
químicas. En ambos casos la neurona que
transmite la información es denominada neurona
presináptica, mientras que la receptora de la
misma es denominada neurona postsináptica.
133
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
en
Las sinapsis eléctricas permiten al estímulo
las
membranas
postsinápticas
existen
eléctrico pasar de una neurona a otra sin existir
receptores para los neurotransmisores con la
interrupciones; haciéndolo a través de regiones
función de transformar el mensaje codificado
especializados de baja resistencia eléctrica que
por la estructura molecular del transmisor en
interconectan a ambas neuronas permitiendo el
una respuesta fisiológica específica. En este tipo
flujo pasivo de la información. En este tipo de
de sinapsis la información es transmitida de
sinapsis la información puede transmitirse de
manera unidireccional.
modo bidireccional; o sea que, ambas neuronas
poseen la facultad de comportarse como neurona
TERMINAL PRE-SINÁPTICO
Vesículas
almacenadoras
presináptica o postsináptica dependiendo de las
necesidades funcionales. Debido a que el paso
de la información se produce directamente de
Neurotransmisor
una neurona a la otra, la transmisión de la
información entre las mismas posee una gran
rapidez.
ESPACIO INTERSINÁPTICO
Canal específico
En las sinapsis químicas ambas neuronas se
encuentran separadas por una estrecha área, el
Receptor específico
TERMINAL POST-SINÁPTICO
espacio intersinápstico. El potencial de acción
no atraviesa la sinapsis, sino que libera una
Sinapsis
sustancia química (neurotransmisor) encargado
de producir el paso del impulso de la superficie
Electrica
Química
Transmición directa
Transmición indirecta
Flujo pasivo
de información
Flujo activo
de información
Flujo bidireccional
Flujo unidireccional
presináptica a la postsináptica; asegurando de
este modo la continuidad del impuso a través
de las diferentes neuronas.
Dentro del botón terminal presináptico
existen numerosas mitocondrias y vesículas
contenedoras del neurotransmisor; mientras que
134
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Al llegar el potencial de acción al botón
El PPSE es un potencial local producido
terminal el neurotransmisor es liberado por
por la acción de uno o pocos estímulos; lo que
exocitosis. El proceso es iniciado y regulado por
no es capaz de llegar a generar un potencial de
el calcio; cuyos canales son abiertos por
acción. La llegada de un PPSE al botón
el
terminal
potencial
de
acción
(canales
voltaje-
produce
la
liberación
de
un
dependientes), lo que determina el ingreso del Ca
neurotransmisor que altera la permeabilidad
del espacio intersticial al botón terminal. La
para el sodio en un delimitado sector de la
cantidad del neurotransmisor liberado depende de
membrana
la cantidad de calcio que ingresa. Una vez
potencial local que deja a la membrana
liberado, el neurotransmisor se fija en los
facilitada para que la acción de estímulos
receptores existentes para tal fin en la membrana
subsiguientes desencadene un potencial de
postsináptica;
acción.
necesarios
donde
(potenciales
genera
los
cambios
postsinápticos)
para
postsináptica;
provocando
un
El potencial de acción va a producirse por
el fenómeno de la suma de estímulos, la que
excitar (PPSE) o inhibir (PPSI) a la neurona.
puede ser espacial o temporal. La suma espacial
Potencial de acción
se produce cuando varios impulsos nerviosos
subumbrales llegan simultáneamente a la
Apertura canales de Ca
membrana postsináptica desde varios botones
terminales
Ingreso de Ca
axónicos
diferentes;
los
que
sumados llegan al umbral de descarga del
potencial de acción.
Liberación de neurotransmisor
La suma temporal se
produce cuando por un mismo botón terminal
llegan varios estímulos subumbrales repetidos y
Fijación del neurotransmisor
a receptores postsinápticos
seguidos, produciendo cada uno la facilitación
de la membrana para el estímulo siguiente, los
Potencial postsináptico
PPSE
que luego de sumar su acción alcanzan el
umbral para la descarga del potencial de acción.
PPSI
135
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si la llegada de los estímulos no se
en la membrana postsináptica; produciendo el
encuentra dentro de una determinada frecuencia
aumento de cargas negativas responsables de la
la suma temporal no se produce, porque al
disminución del potencial de reposo (que de -
llegar un estímulo el anterior ya ha dejado de
70mV puede llegar hasta - 80mV), generando
tener efecto sobre la membrana.
una brecha mayor entre este y el umbral de
descarga del potencial de acción. Al igual que
PPSE
ocurre con la excitación, en la inhibición
también están presentes los fenómenos de suma
No genera PA per se
temporal y espacial.
Facilitación
PPSI
Apertura limitada de canales Na
Hiperpolarización
Suma de estímulos genera PA
Apertura canales Cl postsinápticos
Temporal
Incremento de cargas negativas
Espacial
Disminución del potencial de reposo
No genera hiperpolarización per se
A diferencia del PPSE donde se produce la
Suma temporal
despolarización de la membrana, el PPSI
Suma espacial
provoca la hiperpolarización de la misma, no
pudiendo llevarse a cabo la generación del
De
potencial de acción.
no
existir
una
adecuada
inhibición
La llegada de un PPSI al botón terminal
neuronal, la estimulación continua a la que se
produce la liberación de un neurotransmisor
ve sometido el sistema nervioso por parte de
que determina la apertura de los canales de cloro
los estímulos que el medio provoca sobre los
136
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
receptores sensoriales, no permitiría el adecuado
Neurotransmisores
funcionamiento del mismo.
Bajo peso molecular
Alto peso molecular
La función de la inhibición es la de
Monoaminas
seleccionar (para un determinado
Neuropéptidos
momento, y en una determinada situación)
las actividades nerviosas importantes y
bloquear aquellas que no lo son.
Noradrenalina
Endorfinas
Serotonina
Sustancia P
Dopamina
Sustancia K
Acetilcolina
Vasopresina
Aminoácidos
Neurotransmisores:
Oxitocina
Neuroficinas
GABA
Los neurotransmisores son sintetizados por
Gastrina
Ac. Glutámico
la neurona presináptica y almacenados en las
vesículas
sinápticas.
almacenamiento
Glicina
vesicular es indispensable para evitar la
Taurina
degradación
por
Este
Colecistoquinina
parte
de
las
Somatostasina
enzimas
citolplasmáticas.
Dependiendo de su tamaño, estos pueden
ser divididos en dos categorías: los de bajo peso
En la liberación del neurotransmisor el
molecular y los de alto peso molecular o
calcio cumple un papel fundamental.
neuropéptidos.
137
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La despolarización del axón, al llegar al
terminal sináptico produce la apertura de los
La función de los neurotransmisores es
canales de calcio voltaje-dependientes, con la
mantener la propagación del potencial
consiguiente entrada de calcio al terminal. El
de acción de una neurona a la otra.
calcio es responsable de un cambio en la
carga eléctrica de la membrana vesicular; lo
que
determina
su
migración
hasta
Para eso utiliza su capacidad de producir
la
membrana sináptica, donde se produce la
variaciones
exocitosis
el
membranas
espacio intersináptico; para luego unirse a los
movimiento
receptores
alteraciones en el potencial de reposo de la
del
neurotransmisor
específicos
ubicados
hacia
en
los
de
la
permeabilidad
postsinápticas,
iónico
que
resultante
de
las
por
el
provoca
neurona postsináptica. Las variaciones del
terminales postsinápticos.
potencial de reposo pueden ser: despolarización,
que da origen a un potencial de acción que
continúa con la transmisión del mensaje; o
hiperpolarización, que provoca el fenómeno de
inhibición responsable de la interrupción del
mensaje por no producirse el potencial de acción.
Esto se consigue por dos mecanismos:
asociación directa del neurotransmisor con el
receptor, lo que actúa sobre un canal determinado
(transmisión
ionotrópica);
o
mediante
un
intermediario (denominado segundo mensajero)
que
se
produce
por
la
interacción
del
neurotransmisor con el receptor; siendo este
mensajero el responsable de la apertura o cierre
de los canales (transmisión metabolotrópica).
138
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Acción que
La transmisión ionotrópica es más rápida
es
llevada a cabo por tres
ya que no existe un metabolito intermedio; en
diferentes mecanismos: difusión, recaptación
cambio la metabolotrópica es más lenta porque
por
debe producirse la síntesis y translocación del
destrucción por acción enzimática.
parte
del
terminal
presináptico,
y
La difusión determina que el neurotransmisor
segundo mensajero.
pase al líquido celular; y se observa en casi todas
las sinapsis en una proporción escasa para los
Neurotransmisión
neurotransmisores de bajo peso molecular
Ionotrópica
(monoaminas y aminoácidos), siendo en cambio
Metabolotrópica
predominante para los neuropéptidos (cuya
Asociación directa
con el receptor
degradación es muy lenta).
A través de
2° mensajero
Remoción
El
efecto
postsináptico
obtenido
no
Difusión
Recaptación
Destrucción
depende específicamente del neurotransmisor,
sino del receptor; un mismo neurotransmisor
puede ser excitador en un caso (acetilcolina
Los mecanismos de exocitosis poseen una
para la placa motora del músculo esquelético),
diferente velocidad dependiendo del tipo de
e inhibidor en otro (acetilcolina para el músculo
neurotransmisor a liberar; siendo los de molécula
cardíaco).
pequeña liberados más rápidamente que los
neuropéptidos.
Una vez que el potencial de acción cesa, el
Esto va a determinar que la
del
velocidad de transmisión sea mayor en aquellas
espacio sináptico para evitar que continúe su
sinapsis que utilizan monoaminas o aminoácidos
acción sobre la membrana postsináptica.
como neurotransmisor.
neurotransmisor
debe
ser
removido
139
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
los
Acetilcolina:
denomina
receptores
parasimpático-
miméticos. Los receptores muscarínicos son
Es
formada
por
la
reacción
entre
bloqueados por la atropina.
la
acetilcoenzima A y la colina, reacción catalizada
Los receptores nicotínicos actúan sobre la
por la colinacetiltransferasa. Otra enzima, la
musculatura esquelética y el sistema nervioso
acetilcolinesterasa, se encarga de la rápida
simpático; son receptores simpático-miméticos.
remoción
La unión de acetilcolina (ACh) a los receptores
de
la
acetilcolina
del
receptor
postsináptico; mecanismo fundamental para que
postsinápticos
en
la
unión
neuromuscular
pueda producirse la repolarización.
determina la apertura de canales iónicos en la fibra
Los receptores a los que se fija la acetilcolina
muscular; generándose un flujo despolarizante
son de dos tipos: muscarínicos y nicotínicos. Los
conocido como potencial de placa terminal;
receptores muscarínicos son responsables de la
dependiente del ingreso de Na al interior celular.
acción de la acetilcolina sobre el músculo liso y
Grandes cantidades de acetilcolina bloquean la
las glándulas. Son llamados muscarínicos porque
transmisión sináptica. Al igual que los anteriores,
la muscarina imita la acción de la acetilcolina
son llamados nicotínicos porque la nicotina
sobre los citados tejidos. La activación de los
mimetiza su accionar.
receptores muscarínicos produce la contracción
La acetilcolina posee un efecto tanto
de la musculatura lisa gastrointestinal, bronquial,
excitador
vesical y biliar; e incrementa la secreción salival,
receptores que responden con apertura de
gástrica y bronquial; y contrae el músculo del iris
canales de Na (generando despolarización) y
generando
inhibidor
receptores que responden con apertura de
provoca la disminución de la frecuencia cardiaca
canales de Cl (evitando que se genere un
y la dilatación de los vasos coronarios y
potencial de acción).
miosis.
Como
efecto
musculares. Debido a que su accionar reproduce
la acción del sistema nervioso parasimpático, se
140
como
inhibidor,
existiendo
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
de recaptación activo de la noradrenalina
Acetilcolina
secretada.
Las
neuronas
que
sintetizan
noradrenalina se ubican principalmente en el
Receptores
locus coeruleus del tronco encefálico; teniendo
Muscarínicos
una importante participación en la regulación
Nicotínicos
del sueño y la vigilia.
Musclulo liso
y glándulas
Musculo estriado
y SNA (simpático)
Parasimpático
miméticos
Simpático
miméticos
Serotonina:
Al
igual
que
la
noradrenalina
posee
participación en la regulación de los estados de
sueño y vigilia; actuando en neuronas ubicadas
a nivel del rafe de la protuberancia y el tronco
encefálico.
Dopamina:
Glutamato:
Las neurona dopaminérgicas de la sustancia
negra del encéfalo cumplen un importante
papel en la regulación de
la movilidad
La mayor parte de las excitaciones
corporal.
neurales
del
sistema
nervioso
central
dependen de la liberación de glutamato. Ante
Noradrenalina:
una lesión neural, la concentración elevada de
glutamato a nivel extracelular resulta altamente
tóxica para las células nerviosas, llevándolas a
Es sintetizada a partir de la dopamina
la muerte por sobreexcitación.
almacenada en las vesículas sinápticas. No toda
la
noradrenalina
presente
en
el
terminal
presináptico fue recientemente elaborada en las
vesículas; ya que existe un importante mecanismo
141
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La sustancia P actúa sobre la percepción del
GABA (ácido gammaaminobutirico):
termoalgésica.
Los
opioides
(endorfinas,
Es el neurotransmisor de la mayor parte de
encefalinas, dinorfinas) se distribuyen en todo
las inhibiciones centrales. Actúa inhibiendo la
el encéfalo, participando de los mecanismos
capacidad de las neuronas para generar un
que generan la analgesia.
potencial de acción. Es sintetizado a partir del
glutamato por la enzima ácido glutámico
descarboxilasa, la que necesita de un derivado
REGULACIÓN CENTRAL DEL MOVIMIENTO
de la vitamina B6 (ácido piridoxal) como
cofactor para su síntesis; motivo este por el cual
El control inmediato del movimiento es
una deficiencia de vitamina B6 puede alterar la
llevado a cabo por las células nerviosas
tasa de síntesis de GABA. Los barbitúricos
espinales
actúan sobre los receptores postsinápticos del
motoneuronas alfa, ubicadas en el asta
GABA emulando su accionar inhibitorio.
anterior de la medula espinal, constituyen la
y
del
tronco
encefálico.
Las
vía final común para toda la actividad motriz.
Neuropéptidos:
Además de funcionar como hormonas, varios
neuropéptidos poseen la capacidad de actuar
como neurotransmisores. Poseen un efecto más
complejo que el resto de los neurotransmisores,
Asta anterior
pudiendo codificar químicamente patrones
asociados con funciones complejas como ser el
equilibrio hídrico, la conducta sexual, etc.
142
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Todas las eferencias destinadas a generar
El tamaño de la neurona es el que
movimientos, ya sean estos de tipo reflejo o
determina el orden en que están son
voluntario, son transmitidas a la musculatura
reclutadas. Primero se reclutan las neuronas
encargada de llevar a cabo la acción por
más pequeñas, por tener un umbral de
intermedio de sus axones.
excitación más bajo; y por ultimo las de mayor
tamaño, que poseen un umbral de excitación
Cada motoneurona alfa hace sinapsis con una
más elevado.
cantidad variable de fibras musculares; las que
responden al unísono ante la llegada de un
Las motoneuronas y sus prolongaciones se
potencial de acción.
encuentran organizadas topográficamente
de manera próximo-distal;
de
manera tal
que las responsables de inervar la musculatura
axial se
El conjunto formado entre una
ubican
hacia
la línea media,
motoneurona alfa y todas las fibras motoras
mientras que las responsables de inervar a las
que inerva es llamado unidad motora.
extremidades se encuentran ubicadas más
cercanas a la periferia medular (más periféricas
cuanto más distal sea la estructura inervada).
El
La tensión que es capaz de desarrollar
patrón
de
conexión
entre
las
un músculo depende de la cantidad de
interneuronas y las motoneuronas también se
unidades motoras activas.
encuentra organizado topográficamente. Así,
las
interneuronas
que
inervan
a
las
motoneuronas ubicadas en la región medial (las
Por lo tanto, el incremento en la tensión
que inervan a la musculatura axial y los
muscular es determinado por la activación de
músculos de la cintura pelviana y escapular)
motoneuronas
inactivas
poseen axones largos que discurren por varios
(reclutamiento), lo que determina que un mayor
segmentos medulares, y ramas axonales que
numero de fibras musculares entren en acción.
cruzan la línea media. Mientras que las
que
estaban
interneuronas que inervan a las motoneuronas
143
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
alfa responsables de la innervación de la
los
tractos
vestíbuloespinal
musculatura de los miembros, poseen axones
vestíbuloespinal lateral.
medial
y
cortos y principalmente homolaterales. De
La formación reticular constituye una red
este modo, la musculatura encargada del
de circuitos neurales que se extienden a lo
mantenimiento del equilibrio corporal posee
largo
conexiones
mesencéfalo y el bulbo raquídeo. Además del
más
amplias
y
de
mayor
del
tronco
encefálico,
coordinación medular que la musculatura
control de la movilidad,
encargada de la movilidad fásica.
funciones tales como
los
niveles
superiores
del
el
posee otras
la regulación de los
estados de sueño y vigilia, y el control de las
Las motoneuronas alfa reciben aferencias
de
entre
actividades cardiovascular y respiratoria. Al
encéfalo
provenientes de neuronas motoras del tronco
igual
encefálico y de la corteza cerebral. Estas
aferencias están destinadas a la musculatura
pueden
las
axial y proximal de las extremidades; con la
motoneuronas alfa, o hacerlo a través de
finalidad de intervenir en el mantenimiento
interneuronas medulares. La información que
del equilibrio corporal.
conectarse
directamente
con
que
las
fibras
vestibulares,
sus
encefálico
Por su parte, la información que desciende
(principalmente la formación reticulada y el
desde la corteza motora cerebral (áreas 4 y 6) es
núcleo vestibular) es la responsable de ajustar
la encargada de generar, llevar a cabo, y regular
la actividad refleja medular a la información
toda la movilidad voluntaria. Al igual que la
aferente recibida por las vías sensoriales.
medula espinal, la corteza motora se encuentra
desciende
desde
el
tronco
El núcleo vestibular recibe aferencias
organizada somatotópicamente formando una
procedentes desde el sistema otolítico y los
representación esquemática (homúnculo motor)
conductos semicirculares, a través de lo
que determina un mayor área cortical para
axones que forman parte del octavo par
aquellos grupos musculares que precisan un
craneal.
las
control de mayor precisión (faciales y digitales) y
axial y
un área menor para aquellos que necesitan un
Las
aferencias
llegan
motoneuronas alfa (musculatura
a
control de menor precisión (musculatura axial).
proximal de las extremidades) por medio de
144
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
A nivel bulbar, aproximadamente el 75% de
Esta retroalimentación permite que el gesto
los axones provenientes de la corteza motora
pueda ser corregido instantáneamente en caso
(tracto piramidal) se decusan previamente a su
de ser necesario (ya sea por una discordancia
ingreso en la medula para formar el tracto
entre el movimiento ejecutado y el esquema
corticoespinal lateral. Los axones que sufren la
motriz, como por un repentino cambio en el
decusación provienen de la región cortical que
medio o la finalidad del gesto).
gobierna principalmente la movilidad de las
extremidades Esta decusación determina que
El cerebelo y los núcleos grises basales son
las fibras provenientes de un hemisferio
los
cerebral lleguen a las motoneuronas ubicadas
coordinación y regulación de la movilidad.
encargados
Estos
en el hemicuerpo contralateral. El resto de los
de
controlan
llevar
la
a
cabo
acción
de
la
las
axones ingresa directamente en la medula
motoneuronas alfa de manera indirecta, a través
homolateral, formando el tracto corticoespinal
del control que ejercen sobre las neuronas
ventral. Estos axones provienen de la región
corticales y del tronco encefálico. El inicio y la
cortical encargada del gobierno de la movilidad
ejecución de los diferentes gestos motores están
del tronco y las cinturas pelviana y escapular.
basados en el procesamiento e integración de la
información
información sobre el fin buscado por el
las motoneuronas, la
movimiento, el contexto en que este va a
corteza cerebral influye sobre la movilidad por
desarrollarse, la postura adoptada por el cuerpo
una vía indirecta; a través de fibras enviadas
para
hacia la sustancia reticulada.
ejecución; todo ello como una planificación
Además
de
proyectar
directamente hacia
la
mantener
el
equilibrio
durante
la
Para poder transformar el esquema motriz
previa al movimiento y como control durante la
en las acciones motoras correspondientes; el
ejecución del mismo. Los núcleos basales y el
sistema nervioso central debe constantemente
cerebelo
comparar todos los pasos del movimiento que
procesamiento de las aferencias que reciben,
se está produciendo, con aquel que debería
modulando la acción a través de proyecciones
producirse.
enviadas hacia el tálamo.
145
actúan
como
una
central
de
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
El
papel
de
los
ganglios
basales
Aníbal Repetto
Las
es
diferentes
terminaciones
nerviosas
principalmente la planificación y modulación de
poseen un determinado umbral de excitabilidad.
los gestos complejos; mientras que el cerebelo
Este es bajo para los estímulos específicos para
actúa modulando principalmente la ejecución
un determinado receptor (estímulos adecuados);
coordinada de los movimientos continuos.
y alto para otros tipos de estímulos (si la
intensidad de un estímulo es lo suficientemente
Debido a que tanto los ganglios basales
alta como para alcanzar ese umbral, el receptor
como el cerebelo actúan modificando las
es estimulado aunque se trate de un estímulo
pautas motoras en respuesta a la experiencia,
diferente
su papel no se limita solo a la modulación de
especificidad).
a
aquel
para
el
que
posee
los movimientos mientras estos se producen;
Además de la intensidad del estímulo ,
sino que desempeñan un importante rol en el
el tiempo durante el cual el mismo es aplicado
aprendizaje.
posee
una
variación
importancia
fundamental.
La
energética
debe
lo
ser
suficientemente rápida para evitar que el
receptor se acomode a los cambios mientras
Aferencias:
el estímulo es aplicado ; lo que llevaría a
Toda la información que recibe el sistema
que no se desencadene la respuesta. El
nerviosos central, tanto las originadas en el
comportamiento de los receptores en respuesta
mundo exterior como en el propio organismo,
a un estímulo continuo es variable. Mientras
son captadas por receptores sensoriales; que
algunos receptores descargan solamente en el
transforman los impulsos químicos y físicos del
momento de producido el estímulo, receptores
medio en potenciales eléctricos que pueden ser
de
interpretados por el cerebro. El desarrollo
descargando mientras dura la estimulación,
filogenético los ha llevado a especificarse,
receptores de adaptación lenta. Forman parte
respondiendo cada uno a un tipo diferente de
de los receptores de adaptación lenta los husos
energía.
146
adaptación
rápida;
otros
siguen
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Sherrington clasificó a los receptores en tres
neuromusculares, los husos tendinosos de
Golgi, los barorreceptores aórticos y carotídeos,
grupos:
exteroceptores,
los receptores termoalgésicos y los receptores
interoceptores. Los exteroceptores reciben las
del parénquima pulmonar. La lenta adaptación
impresiones del mundo exterior; y comprenden
en los receptores tónicos se debe a la necesidad
el tacto, la presión superficial, el dolor, la
de mantener un control preventivo y de
temperatura, el olfato, la vista, y el oído. Los
regulación continua ; lo que no sería posible de
propioceptores al ser estimulados generan
producirse una rápida adaptación ya que los
información
estímulos dejarían de ser percibidos.
(cinestesia). Están ubicados en las cápsulas
de
propioceptores,
posición
y
e
movimiento
Una fibra nerviosa aferente (aquella que
articulares, ligamentos, fascias músculos y
lleva información hacia el cuerpo neuronal) con
tendones. Su actividad esta relacionada con la
todas sus ramificaciones periféricas y los
regulación del movimiento en respuesta a
receptores que inerva, constituye una unidad
estímulos exteroceptivos, y con el mantenimiento
sensorial. Los campos receptivos de las
del equilibrio corporal. Los interoceptores, o
distintas unidades se superponen, de modo tal
viceroceptores, son los encargados de la
que un mismo punto puede estar inervado por
transmisión
más de una neurona simultáneamente.
relacionados con el medio interno (dolor visceral,
de
los
impulsos
sensoriales
hambre, sed, sensaciones sexuales, etc.).
Un estímulo débil puede activar algunos
Desde el punto de vista
receptores de una unidad sensorial, sumándose
fisiológico, los
nuevos receptores al incrementarse el estímulo;
receptores pueden ser clasificados de acuerdo al
llegándose a la estimulación de receptores de
tipo de energía que los estimula:
unidades sensoriales vecinas si el estímulo se
térmica, lumínica, química, dolor.
mecánica,
incrementa hasta la intensidad necesaria para
Los nociceptores, o receptores del dolor,
que ello ocurra, lo que se conoce como
pueden responder a todas las otras formas de
reclutamiento de unidades sensoriales.
energía.
147
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los receptores sensoriales, cualquiera sea su
Cuanto más neuronas intervienen en la
tipo, responden ante los cambios energéticos
producción de un reflejo, más complejo es el
con una sucesión de eventos característica y
mismo. Los reflejos pueden ser de dos tipos:
común a todos ellos:
incondicionales (son reflejos genéticamente
incorporados,
como
la
succión),
o
condicionales (son adquiridos por medio del
Receptores
aprendizaje). Cuanto mayor es la cantidad de
neuronas que intervienen en un reflejo, mayor
Absorción energía
va a ser la variabilidad de respuestas obtenidas.
Movilización iónica
Reflejos
Potencial local
Potencial de acción
Incondicionales
Condicionales
Genéticamente
incorporados
Adquiridos por
aprendizaje
Integración
Respuesta
Reflejo:
La información conducida hacia el centro
El mecanismo por el cual la excitación
integrador, así como la vía que la conduce, es
producida por un estímulo en un punto
denominada aferente. La información conducida
determinado del organismo, es codificada
desde el centro integrador, así como la vía que la
adaptada, y conducida a un tejido blanco
conduce, es denominada eferente.
efector
que
genera
una
respuesta,
es
denominada reflejo.
148
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Reflejo miotático:
Arco reflejo:
El
arco
reflejo
unidad
Constituye el arco reflejo básico de la función
funcional del sistema nervioso. Es el circuito
motriz. Los receptores que lo determinan, husos
neuromuscular
que
neuromusculares, se ubican en el seno del
intervienen: un receptor sensitivo, una neurona
músculo. Son estimulados al producirse su
sensitiva, una neurona motora, y una unidad
estiramiento. Debido a que por su ubicación
motriz efectora. Es un reflejo monosináptico
paralela a las fibras musculares se estiran manera
(una sola sinapsis se interpone entre el receptor
solidaria con ellas; por lo que el estiramiento de
sensitivo y el músculo efector).
las fibras musculares actúa como estímulo. Se
más
constituye
simple,
la
en
el
componen de una parte sensitiva (núcleos) y una
contráctil (fibras musculares intrafusales).
Receptor
Inervación eferente
Fibra muscular
Inervación
eferente
Neurona 1
Fibra
muscular
intrafusal
sinapsis
Inervación
aferente
Neurona 2
núcleos
Efector
Inervación
aferente
149
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las
El estiramiento muscular, al estirar al huso
fibras
musculares
intrafusales,
neuromuscular hace que este descargue un
constituyen el órgano regulador del reflejo
impulso nervioso aferente hacia la médula espinal.
miotático. El estiramiento muscular además del
Allí la neurona hace sinapsis con una neurona
impulso generado hacia la motoneurona alfa,
motora (motoneurona alfa); la que va a determinar
también envía información a los centro
el acortamiento del músculo que había sido
superiores del sistema nervioso encargados de
estirado. Esto determina que cese el estímulo
la regulación del tono
sobre la motoneurona alfa; lo que conforma un
información es procesada y la respuesta es
circuito autorregulable (sistema alfa) que da
enviada a las motoneuronas gamma (sistema
origen al reflejo miotático, o de estiramiento.
gamma), las que poseen la capacidad de
y el equilibrio. La
contraer a las fibras intrafusales, y actuar así
Sistema α
sobre el sistema alfa, regulando el tono
Aferencia
desde el huso
neuromuscular
muscular.
Sistema γ
Aferencia
desde centros
nerviosos
superiores
Eferencia hacia
la fibra
muscular
Aferencia
desde el huso
neuromuscular
Eferencia hacia
la fibra
intrafusal
150
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Por lo tanto, al producirse el estiramiento
REGULACIÓN NEUROLÓGICA DE LA POSTURA
del huso neuromuscular se genera un impulso
que
sigue
dos
caminos
diferentes;
uno
segmentario y uno suprasegmentario. Mediante
El mantenimiento de la bipedestación
el segmentario el impulso vuelve al músculo
requiere la acción de numerosos elementos,
por vía del reflejo miotático. Por medio del
actuando ya sea de modo pasivo o activo
camino suprasegmentario la información sube
(músculos,
hasta los centros subcorticales, volviendo luego
óseos). Tanto la bipedestación como la
a las motoneuronas gamma; las que cierran el
monopedestación requieren de una determinada
circuito llevando nuevamente la información al
relación
huso; que va a ver regulada su actividad ya sea
corporales y entre estos con el terreno.
siendo estimulado o inhibido.
Continuamente estamos luchando contra la
fascias,
entre
los
ligamentos,
diferentes
accidentes
segmentos
fuerza de gravedad para lograr mantener la
postura erecta. Esta fuerza no es percibida por
el individuo, lo que indica que los mecanismos
Aferencia
encargados de dicha tarea son reflejos y se
desde el huso
neuromuscular integran a nivel subcortical.
La postura erecta depende de la musculatura
tónica. El tono muscular es la manifestación
visible
de
la
actividad
refleja
de
las
motoneuronas alfa medulares, y se encuentra
Eferencia hacia
la fibra
muscular
edificado sobre el reflejo miotático; el que se
encuentra bajo el influjo de centros encefálicos,
que pueden modificarlo incrementando o
Eferencia hacia
la fibra
intrafusal
disminuyendo su actividad a través del bucle δ.
151
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La actividad de los músculos posturales
Conducto
semicircular
puede variar por estímulos provenientes de
receptores propioceptivos de la musculatura
Utrículo
involucrada a través del reflejo miotático
(regulación intrínseca) o de la musculatura del
cuello y el laberinto (regulación extrínseca)
Sáculo
Regulación
postura
Caracol
El sistema otolítico, compuesto por el
Intrínceca
utrículo y el sáculo, posee receptores ciliados
Extrínceca
en contacto con otolitos (cristales de carbonato
de calcio); ambos unidos por unas sustancia
Reflejo
miotático
gelatinosa.
Laberinto y
musc. cuello
Otolitos
El oído internoconsta de dos partes, una
auditiva (coclear) y una no auditiva encargada
Sustancia
gelatinosa
de la regulación del equilibrio (vestibular). El
sistema vestibular consta de dos sistemas
receptores:
el
sistema
otolítico
y
los
conductos semicirculares.
Fibra
aferente
152
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los ojos tienden a mantener el campo visual
previo. Son reacciones tónico estáticas.
Al variar posición de la cabeza varía la
posición de la gelatina por lo que los otolitos
traccionan sobre las cilias modificando su
posición y estimulando la fibra aferente de la
El sistema otolítico es el
vía vestibular. El estimulo sobre las cilias se
órgano del sentido estático
desencadena luego del cambio de posición
cefálico y no durante el mismo.
Sistema
otolítico
Movimiento
de los otolitos
Variación posición
cefálica
Movimento otolítos
Tracción sobre cilias
Estímulación de
la fibra aferente
Estimulación de la
fibra aferente
Contracción refleja
musc. extremidades
Se produce una respuesta refleja de los
músculos posturales de las extremidades, para
Se mantiene
campo visual
mantener la postura previa al cambio de
posición de la cabeza.
153
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Los conductos semicirculares son tres
se produzca en el conducto ubicado en el plano
poseen una ubicación ortogonal (90° entre sí)
del movimiento, en el caso de un movimiento
representando
del
uniplanar puro; o en el porcentaje que corresponda
espacio. En sus extremos cada conducto
a cada plano, en los movimientos que combinan
semicircular posee una ampolla dentro de la
más de un plano.
las
tres
dimensiones
cuál existe una prolongación (crista) con
La estimulación provoca la contracción
receptores ciliados. Tanto la ampolla, como el
refleja de la musculatura del cuello y las
cuerpo
extremidades.
de
los
conductos
semicirculares
poseen una sustancia líquida en su interior.
Cuando se produce un movimiento de la
Los conductos semicirculares
cabeza, la endolinfa existente dentro de los
son el órgano del sentido cinético
conductos tiende a permanecer en su posición
debido a la inercia. Esto va a determinar que el
Conductos
semicirculares
líquido ejerza presión sobre la ampolla y movilice
al contenido líquido de la misma; desplazando y
estimulando a los receptores ciliares.
Disposición
ortogonal
El estímulo se produce al iniciarse o cesar
un movimiento, al acelerarse o desacelerarse,
Movimiento cefálico
y al cambiar la dirección del mismo; ya que es
la inercia de la endolinfa la que transmite la
Desplazamiento
endolinfa
información. Por este motivo, una vez
vencida la inercia del líquido, y si el
Estímulación ciliar
movimiento permanece a velocidad constante.
la estimulación cesa.
Estimulación de
la fibra aferente
La disposición ortogonal de los conductos
semicirculares va a determinar que la estimulación
Contracción refleja
musc. cuello y extremidades
154
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las reacciones locales son aquellas que se
Para mantener o recuperar una postura
fisiológica se producen una serie de reacciones
producen
en
un
miembro
por
estímulos
reflejas (en las cuales participan receptores,
originados en el mismo miembro; mientras que
vías nerviosas, centros nerviosos, etc.) de
las segmentarias comprenden respuestas motoras
carácter subcortical. Estas, por ser modificadas
producidas en un miembro debido a estímulos
y controladas por sistemas superiores, son
originados en el miembro contralateral.
adultos;
El apoyo de la planta del pie en el piso
observándose bien en niños y pacientes
desencadena la reacción de apoyo positiva;
neurológicos.
desencadenada por el estiramiento de los
difíciles
de
estudiar
en
los
flexores de los dedos y el tobillo al producirse
la dorsiflexión. Como respuesta al estímulo se
produce la contracción refleja de todos los
Reacciones de sostén (tónico-estáticas)
grupos musculares de la pierna, con el fin de
Constituyen un conjunto de reacciones que
fijar las articulaciones y permitir el firme apoyo
tienden a mantener el cuerpo erguido sobre los
del pie. Al finalizar el apoyo del pie en el suelo
miembros en contra de la fuerza de gravedad.
se produce la reacción inversa, reacción de
apoyo negativa, liberando a las articulaciones.
Para ello se necesita la fijación de tobillos,
rodillas, caderas, y articulaciones intervertebrales.
El reflejo de extensión cruzada constituye
En bipedestación la movilización pasiva o
una reacción segmentaria en la que estímulos
activa de alguna de estas estructuras genera por
provenientes de un miembro alteran el estado
estiramiento de las estructuras vecinas un
del miembro opuesto. De este modo, al
reflejo miotático que tiende a restaurar la
flexionar un miembro se incrementa el tono en
situación anterior. Corresponden a la actividad
los músculos extensores del miembro opuesto,
muscular tónica, y abarcan reacciones reflejas
lo que facilita la monopedestación.
locales y segmentarias.
155
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Gracias a este tipo de reacciones el cuerpo se
Reacciones de sosten
(tónico-estáticas)
ubica con respecto a la posición adoptada por la
cabeza; cuya movilidad determina el incremento
Sosten de la
bi y monopedestación
del tono de determinados grupos musculares. Al
flexionar la cabeza se incrementa el tono de la
musculatura flexora de los miembros superiores,
Reflejo miotático
y de la musculatura extensora de los miembros
inferiores. Lo contrario ocurre al extender la
Reacciones reflejas
cabeza.
Locales
(homolaterales)
Ambas
constituyen
reacciones
de
adaptación simétricas. Al girar la cabeza hacia un
Segmentarias
(contralaterales)
lado se produce el incremento tónico de los
grupos extensores de los miembros hacia el lado
Reacción de apoyo
positiva y negativa
que gira la cabeza, y de los grupos flexores de los
Reflejo de
extensión cruzada
miembros contralaterales; constituyendo una
reacción de adaptación asimétrica.
Reacciones de
adaptación postural
Reacciones de adaptación postural
Entran en juego ante la necesidad de
Cuerpo se ubica respecto
a posición cefálica
modificar una postura para adaptarla a un fin
determinado, pero sin producir modificaciones
fundamentales sobre la misma.
Flexión cefálica incrementa
tono flexor MMSS
tono extensor MMII
Son producidas por la acción de los músculos
del cuello sobre los músculos del tronco y las
Extensión cefálica incrementa
tono extensor MMSS
tono flexor MII
extremidades, y por acción de los receptores
estáticos laberínticos sobre los músculos del
Rotación cefálica incrementa
tono extensor miembros homolateral
tono flexor miembros contralateral
cuello y las extremidades.
156
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Le permiten al niño rolar del decúbito dorsal
Reacciones de enderezamiento
al decúbito ventral siguiendo la rotación de la
cabeza (reacciones cuello-cuerpo) y la elevación
Actúan cuando es necesario recuperar la
postura luego que esta ha sido alterada. Son
de la cabeza (reacciones laberinto-cabeza).
intersegmentarias y suprasegmentarias.
La posición de la cabeza es de fundamental
Reacciones de
enderezamiento
importancia, ya que su posición en el espacio
estimula los receptores estáticos laberínticos, y
su posición con respecto al tronco estimula a
Progresión a la bipedestación
Recuperación de la postura
los músculos cervicales.
Las reacciones de enderezamiento tienen una
Posición cefálica
es determinante
secuencia característica; acomodándose primero
la cabeza en relación al espacio (reflejos
laberínticos), y luego el cuerpo en relación con la
Respecto al espacio
Respecto al tronco
Receptores laberínticos
Músculos cervicales
cabeza (reflejos de los músculos del cuello) (los
gatos siempre tienden a caer de pie, efectuando
siempre
una
movimientos
secuencia
corporales).
característica
Las
de
reacciones
Reacciones de equilibración (tónico-cinéticas)
intersegmentarias corresponden a los reflejos de
enderezamiento del cuello sobre el tronco; y las
Son
reacciones
fásicas
de
origen
suprasegmentarias corresponden a los reflejos de
propioceptivo de dos tipos: musculares
enderezamiento visuales y laberínticos. Están
laberínticas. Su función es la de mantener el
presentes al nacer, y desaparecen al tercer o
centro de gravedad corporal dentro de la base
cuarto año de vida; jugando un papel muy
de sustentación, asegurándose la bipedestación
importante en la progresión y adaptación del niño
cuando el centro de gravedad se desplaza.
a la bipedestación.
157
y
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Se producen cuando se varía la posición del
centro de gravedad corporal sin variar la base
de sustentación; o cuando se modifica el plano
sobre el que el individuo se apoya. Un ejemplo
de este tipo de reacciones es la separación de
las piernas efectuada para aumentar la base de
sustentación ante una eminente perdida del
equilibrio.
Reacciones de equilibración
(tónico-cinéticas)
Centro de gravedad dentro
de base de sustentación
Aseguran bipedestación
en movimiento
Musculares y
laberínticas
Al variar cg sin variar base
Al modificar plano de apoyo
Al índice
158
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ESTÁTICA
DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE MOVIMIENTO
Si bien el término estática induce a pensar
En el interior de todo cuerpo sometido a la
en quietud, reposo, falta de actividad, etc.;
acción de una fuerza, que se aplica desde su
debe tenerse siempre presente que la estática
exterior,
de los cuerpos representa una alta actividad
tienden a anular el efecto de la misma con la
por parte de los mismos. Actividad que por
finalidad de evitar que la estructura molecular
ser interna al cuerpo no puede ser apreciada a
interna se vea afectada. Se genera de este modo
simple vista y por eso tiende a ser ignorada.
un estado de tensión (estrés o esfuerzo); cuya
Pero que no se vea no quiere decir que no
unidad de medida es el Pascal: 1Pa = 1N/m2.
exista.
1Newton corresponde a la fuerza que ejerce 1 Kg. de masa en la tierra
La estática es la rama de la mecánica que
estudia el diseño de las estructuras y su
respuesta ante las cargas aplicadas.
Por más que un cuerpo que se encuentre
sometido a la acción de un sistema de fuerzas
pueda encontrarse en reposo; su condición
general no es la misma que si no estuviese
sometido al accionar de las mismas. Algo está
ocurriendo en su estructura interna. Algo que
no ocurriría si dichas fuerzas no estuviesen
aplicadas.
159
se generan fuerzas de reacción que
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Se dice que hay deformación cuando existen
De este modo a las fuerzas actuantes sobre
por lo menos dos puntos cualesquiera del
un determinado cuerpo se las puede dividir en:
→
cuerpo entre los cuales la distancia varía bajo la
fuerzas internas o tensiones: producidas
acción de una carga.
por la interacción entre los componentes
Cuando un cuerpo se deforma pueden ocurrir
internos de la estructura.
tres cosas:
→
fuerzas externas o cargas: generadas en el
− que se deforme temporalmente mientras dura
medio con el cual interactúa el sistema).
la aplicación de la carga, retornando a su
Según la relación con el tiempo de
morfología inicial una vez retirada la misma:
aplicación las cargas pueden dividirse en:
deformación elástica.
−
cargas estáticas: la magnitud de la carga no
− que al retirar la fuerza el cuerpo no retorne a
varía en relación al tiempo de aplicación.
−
su estado original, quedando una deformación
residual permanente: deformación plástica.
cargas dinámicas: hay variación de la
− que el cuerpo se rompa.
magnitud de la carga y/o de la velocidad
de aplicación de la misma. Pudiendo ser
de carácter cíclico o acíclico.
Carga
Tensión
Siempre que un cuerpo es sometido a un
Deformación
estado de tensión (o sea siempre que se le
aplica una carga) sufre una deformación,
sea esta exteriormente apreciable o no.
Elástica
Plástica
Rotura
160
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Antes de seguir adelante conviene definir
En su proceso de deformación todos los
materiales pasan por las tres etapas. Que
algunos
alcancen solo una de ellas, o que continúen
posteriores.
hacia la que le sigue, va a depender de diversos
− Flexibilidad : capacidad de un cuerpo para
factores entre los que se encuentran
términos
para
evitar
confusiones
deformarse.
− Elasticidad o resiliencia: capacidad de un
− la magnitud de la carga aplicada
cuerpo para volver a su estado inicial al
− la estructura molecular del cuerpo (el material
cesar la carga. Constituye la resistencia de
los sólidos a cambiar su forma.
que lo compone y su rigidez)
− Plasticidad: capacidad de soportar grandes
− el área de sección sobre la que se aplica la carga
deformaciones permanentes sin romperse.
− el modo en que se aplica la carga (solicitud)
− Fragilidad: capacidad de romperse al recibir
− el tamaño del cuerpo
deformaciones permanente insignificantes.
− Rigidez:
− la distribución de la masa del mismo
capacidad
de
resistir
a
las
deformaciones.
− la temperatura del cuerpo al recibir la carga
− Dureza: capacidad de resistir a ser penetrado
por otro cuerpo.
− la acumulación de pequeñas deformaciones
− Blandura: capacidad de un cuerpo de dejarse
− el tiempo durante el cuál la carga es aplicada
−
penetrar por otro.
− Extensibilidad: Deformación máxima que
la aceleración con que la carga es aplicada
puede soportar un cuerpo sin romperse.
− el tipo de carga (cíclica o acíclica)
− Tenacidad: cantidad de energía necesaria
− la frecuencia de aplicación de las sucesivas
para romper un material
cargas
161
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuando la
Los términos flexibilidad y elasticidad suelen
magnitud
cierto
de la deformación
ser mal utilizados como sinónimos. Sin
traspasa
embargo que una estructura sea flexible, no
estructura),
quiere decir que sea elástica. Por el contrario,
convertida en calor es tal que la energía
excepto marcadas excepciones, cuanto más
restante no alcanza para recuperar la forma
rígido es un cuerpo, más rápido recupera su
inicial. En este caso el cuerpo adopta una
forma a cesar la carga que lo deformaba. Las
nueva forma permanente, lo que constituye
excepciones (flexibilidad con elasticidad) la
una deformación plástica.
la
límite
(propio
magnitud
de
de
la
cada
energía
constituyen el caucho, la elastina (componente
Por lo tanto,
del tejido conectivo de los vertebrados), la
resilina (homóloga de la elastina en los
artrópodos) y la abductina (homóloga de la
siempre que se deforma
un cuerpo hay generación de calor.
elastina y la resilina, pero en los moluscos).
Toda estructura al ser deformada bajo al
acción de una carga, acumula potencialmente
energía de tensión como resultado de la
En las deformaciones elásticas la cantidad
reorganización molecular de la estructura. Esta
de energía transformada en calor es mínima,
es luego utilizada por el cuerpo para recuperar
lo que permite la vuelta a la forma original.
su forma original previa a la aplicación de la
Por
carga, lo que constituye una deformación
determinado
elástica.
dividiendo el trabajo de recuperación de la
deformada
genera
motivo,
la
material
elasticidad
puede
de
un
obtenerse
forma por el trabajo de estiramiento empleado
Debido a que la reorganización de una
estructura
tal
en la deformación.
rozamiento
invertida
El colágeno posee una elasticidad del 93%,
en la deformación es transformada en calor.
o sea que solo transforma en calor el 7% de la
molecular, parte de la energía
energía que recibe en su deformación.
162
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
la
aplicada en otro plano. El esfuerzo máximo de
deformación sufrida el equilibrio molecular de
compresión que puede soportar un hueso es de
los cuerpos puede clasificarse en:
17x107 N/m2; mientras que su resistencia a la
Dependiendo
de
la
magnitud
de
tracción es de 12x107 N/m2.
− Estable: una variación pequeña de la
De este modo, aunque con igual estructura
microscópica;
carga genera una deformación pequeña.
la
disposición
estructural
macroscópica de una estructura determina
− Inestable: una variación pequeña de la
propiedades físicas marcadamente diferentes; con
carga genera una deformación importante.
la finalidad de adaptarse a las exigencias
Debe tenerse presente que un cuerpo puede
funcionales locales. Como consecuencia de ello,
pasar de una forma de equilibrio estable a una
en el extremo femoral proximal el predominio
inestable.
de hueso trabecular se encarga de soportar las
cargas
Para estudiar la mecánica de los sólidos debe
y
cuerpos
producen.
diferente naturaleza). El cuerpo humano, así
sus
heterogéneos,
estructuras
motivo
constituyentes
por
el
cuál
la
torsionales y flexoras que a ese nivel se
heterogéneos (compuestos por elementos de
como
de
diafisaria se encarga de soportar las altas cargas
cuerpos homogéneos (poseen estructura y
uniforme),
provenientes
articulación; mientras que la cortical tubular
tenerse en cuenta que estos se dividen en
composición
compresivas
son
sus
características mecánicas van a ser muy
diferentes según el plano que se considere
(anisotropía). De este modo, una determinada
carga que aplicada en el plano frontal no
provoque una deformación considerable; puede
llegar a promover la ruptura del material si es
163
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Modo de aplicación de la carga:
Dependiendo de la manera en que las cargas
son aplicadas sobre una estructura, el esfuerzo
que se genera en el mismo va a ser diferente.
De este modo un cuerpo puede estar sometido a
tres solicitudes básicas diferentes:
La ecuación que relaciona la variación de la longitud
con la variación de la sección transversal es conocida
como relación de Posisson.
− Compresión: un par de cargas colineales
actúan con una dirección que coincide con el eje
− Tracción: un par de cargas colineales actúan
longitudinal o transversal del cuerpo, y el sentido
con una dirección que coincide con el eje
de las mismas está orientado hacia este.
longitudinal o transversal
La compresión tiende a disminuir el espacio
del cuerpo, y el
sentido de las mismas se dirige de manera
intermolecular de la estructura interna del cuerpo
centrífuga al mismo. La tracción tiende a
y generar en este una disminución de su longitud,
incrementar el espacio intermolecular de la
lo que es equilibrado con el incremento de su
estructura interna del cuerpo y generar en este
sección transversal.
un incremento de su longitud, lo que es
equilibrado con la disminución de su sección
transversal.
164
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Flexión o pandeo: se produce cuando un
− Cizallamiento o corte: las cargas no son
colineales sino paralelas, y son
par de cargas no colineales y con sentido hacia
aplicadas
o
el cuerpo, son aplicadas sobre un mismo plano
longitudinalmente al cuerpo. De este modo
y a una distancia tal entre sí que no generen una
tienden a deslizar una sección de este sobre la
solicitud básica de cizallamiento.
en
planos
adyacentes
transversal
sección adyacente.
Debido a la heterogénea constitución que
poseen las estructuras corporales, cada vez que
Las cargas tienden a hacer que el cuerpo se
una carga es aplicada a un cuerpo no se genera
doble sobre si mismo, sometiéndolo a la
una solicitud básica, sino que se produce una
producción de un momento que lo obliga a girar
combinación de estas dando origen a dos tipos
sobre un punto fijo ubicado en algún lugar de su
de solicitudes compuestas : flexión y torsión
estructura interna.
165
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La magnitud de la flexión a la que el cuerpo es
La flexión es una solicitud compuesta, ya
sometido va a depender principalmente del brazo
que en ella intervienen las tres solicitudes
de palanca con que la carga ejerza su acción (o
simples: tracción, compresión y cizallamiento.
sea del momento generado por la misma).
En efecto, al curvarse el cuerpo, el material
del lado de la concavidad es sometido a un
Cuando la ubicación espacial del cuerpo es tal
que su eje mayor se encuentra vertical al piso
esfuerzo
(columna o puntal), se habla de flexión. Por
intermolecular tiende a disminuir), el material
otra parte, cuando su eje mayor es paralelo al
ubicado del lado de la convexidad es
piso (tirante) se habla de pandeo. En ambos
sometido a un esfuerzo de tracción (el espacio
casos, el efecto generado por las cargas sobre la
intermolecular
estructura interna del cuerpo es el mismo.
mientras que en su centro es sometido a un
esfuerzo
de
de
compresión
tiende
a
cizallamiento
(el
espacio
incrementarse),
(los
planos
moleculares tienden a deslizarse entre sí).
Tracción
Cizallamiento
Compresión
166
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si se toma un punto cualquiera en la
superficie de un cuerpo sometido a flexión, el
valor de los momentos a cada lado de dicho
punto (que ha de ser el mismo tanto a un lado
como al otro) constituye lo que se denomina
momento flexor (o flector) de dicho punto. Cada
punto del cuerpo va a poseer un momento flexor
diferente; y la deformación va a ser mayor en el
punto con un momento flexor más alto.
Debido a que la tracción y el cizallamiento son
potencialmente
más
destructivos
que
La carga compresiva ejercida por los
pelvitrocantéreos y el tracto iliotibial permiten que la
cara lateral y el cuello femoral soporten aprox.
60Kg/cm2 menos de carga de tracción.
la
compresión, la resistencia de una estructura a la
flexión va a depender de la resistencia de su
La estructura tubular hueca de los huesos
material a cada una de dichas solicitudes.
constituye
El accionar de ligamentos y músculos
un
mecanismo
(entre
otros
oponiéndose a las fuerzas de tracción mediante
motivos) para evitar las cargas cizallantes que
la generación de altas cargas compresivas, es
se generan en el centro de su sección
fundamental para evitar que el hueso sea
transversal.
sometido a cargas de tracción que podrían
llegar a lesionarlo. Un ejemplo claro de ello es
la carga compresiva que el tracto iliotibial y los
pelvitrocantéreos ejercen sobre la cara lateral
del fémur; reduciendo de ese modo la carga de
tracción ejercida por el peso corporal.
167
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Torsión: Se produce cuando se genera sobre
La magnitud de la torsión a la que es sometido
un sector del cuerpo un momento con un
un cuerpo va a depender principalmente del
determinado sentido (horaria o antihoraria)
brazo de palanca con que la carga ejerza su
mientras que el resto del cuerpo permanece
accionar (o sea del momento generado por la
quieto, gira en sentido opuesto, o gira en igual
misma).
Al igual que la flexión, la torsión constituye
sentido pero con un momento menor.
una solicitud compuesta por las tres solicitudes
básicas. La tracción se produce por la
deformación de carácter helicoidal a la que es
sometida la estructura, siendo mayor cuanto
más se aleja del eje neutro. La compresión se
produce
en
disminución
el
interior
del
área
del
de
cuerpo
por
sección.
El
cizallamiento se produce por el deslizamiento
de la sección que gira sobre la sección
adyacente que gira menos, gira en sentido
contrario o permanece quieta; siendo mayor a
medida que se aleja del eje de giro (coincide
con el punto de la sección que corresponde al
eje neutro). Por lo tanto la resistencia de una
estructural a la torsión va a depender de la
resistencia de su material a la tracción y al
cizallamiento.
168
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Área de sección:
Más allá de cual fuese la solicitud a la que el
cuerpo va a ser sometido, la tensión generada
en su estructura interna va a depender tanto de
la magnitud de la carga como del área de
Tracción
Cizallamiento
Compresión
sección sobre la que este genere su accionar; la
que va a influir de manera inversamente
proporcional a la tensión generada.
Cuanto mayor sea el área de sección
menor va a ser el esfuerzo que
una determinada carga
provoque sobre un cuerpo.
Solicitudes
Dividiendo la magnitud de la carga sobre el
Básicas
área de sección sobre la que actúa obtiene la
magnitud de la tensión a la que está sometida una
Compresión
Tracción
estructura. Tensión = carga / área de sección
Cuando se trata de una estructura esférica o
Compuestas
esferoidal, la tensión producida por una
determinada carga depende del radio de
Cizallamiento
curvatura de la misma. Laplace de dio carácter
Flexión
Torsión
de ley, diciendo que la tensión producida es
igual a la presión por la mitad del radio de la
esfera: T = P . r2
169
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Tamaño :
A una presión determinada, cuanto
El tamaño del cuerpo también posee un
mayor es la esfera, mayor va a ser
importante papel en el estado de tensión a que
la tensión generada sobre cada uno
se ve sometido un cuerpo. Un diseño eficaz
de los puntos de su superficie.
para estructuras de gran porte no precisamente
lo es para estructuras pequeñas y viceversa. La
interdependencia
Cuanto más grande es una esfera, más
planas son sus paredes.
longitud,
área
y
volumen, es lo que determina el diferente
De este modo, una
comportamiento de las estructuras en relación a
diferencia de presión cualquiera va a generar
su tamaño. Si un hueso posee un eje diafisario
mayor tensión en sus paredes que si se tratase
dos veces más largo que otro, la superficie de
de una esfera de paredes más curvas (más
pequeña).
entre
este va a ser cuatro veces mayor, al tiempo que
Por este motivo las estructuras
su volumen va a ser ocho veces mayor. Esto se
orgánicas tienden a ser cilíndricas (huesos,
debe a que el área e incrementa según el
arterias, etc).
cuadrado de la longitud, mientras que el
volumen aumenta según el cubo de esta.
A
B
Los lados de B son 4 veces más largos que los de A
La superficie de B es cuatro veces mayor que la de A
El volumen de B es ocho veces mayor que el de A
A tiene mayor superficie que volumen
B tiene mayor volumen que superficie
T = P . r2
A mayor radio corresponde mayor tensión
170
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Una columna además de soportar cualquier
Distribución de la masa
carga que sea colocada sobre ella, soporta
La distribución de la masa incide sobre la
también el propio peso de la estructura que la
resistencia del cuerpo a la deformación. Los
conforma. Debido a que la resistencia de una
cuerpos presentan una característica denominada
determinada estructura a ser flexionada
momento de inercia ; la que se calcula como la
depende de la relación entre su diámetro y su
masa de cada partícula multiplicada por el
altura (RF = d4/h2) se puede suponer que
cuadrado de la distancia al eje de rotación. De
una columna más grande va a ser más
resistente.
este modo cuanto más lejos se encuentre la
Sin embargo, si bien duplicar el
masa del centro de rotación, mayor va a ser la
tamaño implica cuadruplicar la resistencia a la
resistencia a la deformación.
flexión; también implica aumentar un 800% su
Entre dos estructuras realizadas con igual
volumen; y por lo tanto el peso que esta debe
cantidad de material (masa), aquella que tenga el
soportar. Por lo tanto, si lo que se quiere es
material situado de manera más alejada del centro
incrementar la resistencia a la flexión la
va a ser la más resistente. Este constituye otro de
solución no es escalar incrementando las
los motivos por el cual los huesos largos poseen
dimensiones, sino que se requiere de un diseño
un diseño tubular con un hueco central. Ya que de
diferente. Este constituye uno de los motivos
poseer igual longitud pero menor diámetro, su
por los que los huesos largos están diseñados de
resistencia a la flexión sería mucho menor.
manera tubular con un canal hueco en su
Debido a que la resistencia a la tracción
interior.
disminuye aproximadamente entre un 10 a un
24% entre la tercera y la octava década de vida
el hueso está sujeto a una remodelación constante
para adaptarse a las demandas funcionales.
171
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
De este modo
Aníbal Repetto
en la diafisis femoral
Temperatura
se produce un mecanismo de expansión
Debido a que la temperatura representa el
subperióstica, con la finalidad de incrementar
grado de movilidad que poseen sus moléculas;
el área de sección transversal; preservando así
cuanto mayor sea la temperatura de un cuerpo
la resistencia a las cargas flexoras ante la
al
pérdida de masa ósea sufrida con el avance de
serán
sus
genera, también es beneficiosa porque permite
menos 3mm entre los 45 y los 90 años de edad,
a las estructuras musculoesqueléticas ser
a la vez que se produce un decrecimiento en el
sometidas a una mayor deformación. Evitando
espesor del hueso cortical. Resultando de ello la
endóstico
mayor
efectos metabólicos y neuromusculares que
diámetro perióstico se incrementa en por lo
diámetro
carga,
Una buena entrada en calor, además de los
2030 fémures femeninos hallaron que el
del
una
posibilidades de deformarse.
la edad. Smith y Walker mediante el estudio de
expansión
recibir
así las lesiones que de otro modo podrían
(canal
producirse al deformar una estructura con
medular) en aproximadamente un 35%. Las
menor flexibilidad.
cargas flexoras actuantes sobre el fémur
actuarían como estímulo para la producción de
dicho mecanismo.
La resistencia de una columna a la flexión es igual a la cuarta
potencia del diámetro sobre el cuadrado de la altura (RF=d4/h2)
172
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Magnitud de la carga:
T
Tal como o postulase Hook en 1676,
pP
pf
r
cuando un cuerpo se deforma de
pE
manera elástica la deformación
lp
obtenida es proporcional a la tensión
aplicada sobre el mismo.
D
(pE) Periodo elástico: la deformación se incrementa de
manera proporcional a la tensión aplicada (ley de Hooke).
Si durante este periodo la carga es retirada el cuerpo
recupera su forma original, utilizando para ello la energía
de tensión acumulada en el proceso de deformación.
(lp)límite de proporcionalidad: también llamado punto de
fluencia; constituye el punto a partir del cual la deformación
deja de ser lineal. Es propio de cada cuerpo y depende de su
elasticidad.
(pP)Periodo plástico: La deformación y la tensión ya no son
proporcionales. Con menores tensiones se obtiene cada vez
mayor deformación. Si en esta etapa se retira la carga, el
cuerpo ya no puede retornar a su forma original; parte de la
deformación se recupera y parte permanece. Esto se debe a
que parte de la energía de tensión acumulada se disipa en
forma de calor.
(pf) punto de falla: a partir de este punto la deformación
progresa aunque se disminuya la carga, avanzando hacia la
rotura de manera indefectible.
(r) Rotura del material
Si en un gráfico relacionamos la tensión
aplicada a un cuerpo, con la deformación que
sobre este genera; veríamos que en un primer
momento la curva sigue un dibujo lineal que
corresponde a la proporcionalidad entre tensión
y deformación. Esta etapa corresponde a la
deformación elástica del cuerpo en cuestión
(periodo elástico). Una vez que se alcanza un
determinado
punto,
llamado
límite
de
proporcionalidad, dicha proporción finaliza. A
partir de allí se necesita una menor tensión para
lograr igual o mayor deformación. Esta etapa
corresponde a la deformación plástica del
cuerpo en cuestión (periodo plástico).
La
diferencia entre la tensión aplicada y la
deformación obtenida va a ir incrementándose
hasta que el cuerpo se rompa.
173
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Las curvas de tensión / deformación de todos
los materiales va a seguir un proceso similar, sin
El módulo de Young es la constante
embargo no habrán de ser iguales. Una misma
de rigidez de un cuerpo.
tensión no va a generar igual deformación en
todos los cuerpos; ya que su capacidad de
Representa el cociente entre la tensión
deformación es diferente. Cada cuerpo posee una
ejercida y la deformación obtenida: E = T / D
constante de elasticidad (k) propia determinada
por su composición molecular. Por lo tanto la ley
Es la tensión que se necesita para
de Hook es : Def = k.Tensión
una determinada deformación
Estructura molecular interna:
Por lo tanto, conociendo el módulo de Young
de un cuerpo, y la tensión a la que el mismo es
Tanto el material del que está hecho el cuerpo,
o va a ser sometido, puede calcularse la
como la fuerza de cohesión intermolecular, van a
ser
responsables
de
la
magnitud
y
deformación que este va a sufrir en el proceso.
las
Cuanto mayor es el módulo de Young de una
características que la deformación vaya a
estructura, mayor su rigidez; lo que es igual a
adoptar.
decir que menor es su flexibilidad.
El grado de cohesión intermolecular va a
determinar la rigidez que cierto material posea.
Se trata de una característica constante propia de
Aplicando una misma tensión a
cada material o combinación específica de ellos,
diferentes materiales, cuanto mayor
que está representada por lo que se conoce como
sea el módulo de Young, menor va a
módulo de elasticidad longitudinal (E). En honor
ser la deformación obtenida.
a la dedicación de Thomas Young, (físico inglés,
1773-1829) en el estudio y la aplicación de la
mecánica clásica sobre los diferentes materiales,
A más E = menos deformación
este es conocido como módulo de Young.
174
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Representa la resistencia de un
Esto va a generar que las deformaciones
cuerpo a deformarse bajo la
plásticas sean importantes, y que dicho periodo
acción de una carga
sea muy corto; acercándose notablemente el
periodo elástico al punto de rotura del cuerpo.
Por lo tanto, las estructuras con alto módulo de
T
Young poseen una alta capacidad para almacenar
energía de tensión; que luego será utilizada para
el retorno a la forma original al cesar la carga.
A mayor E = mayor absorción de ET
A mayor E = más elasticidad
Cuanto mayor sea la cohesión molecular,
mayor va a ser la fricción generada entre las
D
moléculas al intentar desplazarlas para deformar
el cuerpo. La alta cohesión molecular va a
Respuesta comparativa a la carga entre un hueso y
determinar, por la fricción existente, una alta
un ligamento.
capacidad para resistirse a la deformación
El hueso por poseer un mayor módulo de Young lo,
(rigidez); dando a los cuerpos más rígidos un a
posee la capacidad de absorber mayor tensión
mayor elasticidad gracias a la mayor capacidad
sufriendo una menor deformación; a expensas de
poseer una menor capacidad plástica.
para acumular energía de tensión. Sin embargo,
una vez vencida la fuerza de rozamiento estática,
el alto roce molecular va a determinar una gran
producción de energía calórica.
175
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El hueso es la estructura corporal que
más
energía
de
tensión
es
capaz
La viscosidad es la resistencia
de
acumular. El hueso cortical posee un módulo
de
Young
que
varía
entre
5
de un líquido a fluir
Gpa
(gigapascales) en el hueso subcondral y la
corteza metafisaria, y 24 Gpa en la zona más
rígida
de
la
diáfisis.
Las
propiedades
Es inversamente proporcional
mecánicas del hueso esponjoso muestran más
a la cantidad de agua que
variaciones; en la cabeza femoral el módulo
contiene, y es el equivalente a la
de Young varía entre 400 a 3000 Mpa y es
fuerza de rozamiento existente
entre dos sólidos.
mayor en la región del calcar.
El módulo de elasticidad del hueso cortical
diafisario es por lo tanto 4 veces mayor al del
hueso subcondral; y entre 6 y 200 veces
mayor al del hueso esponjoso.
Así como en un sólido el grado de cohesión
intermolecular esta representado por su rigidez,
y la elasticidad que de esta deriva; en los
líquidos está representada por la viscosidad.
Los conceptos de rigidez y elasticidad no
pueden
ser
aplicados
a
los
líquidos,
El licor de huevo es más viscoso que el vino
porque su componente acuoso es menor
básicamente porque estos no tienen forma. Un
líquido fluye adaptándose a la forma del
receptáculo que lo contiene.
176
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El grado de cohesión molecular de un líquido
La estructura material de los organismos vivos
se produce porque sus moléculas tienden a
es una combinación de sólido (elástico) y
agruparse formando la menor superficie posible
líquido (viscoso). Por lo tanto van a poseer una
(tensión superficial), debido a la atracción que
característica propia que es una combinación de
poseen entre sí. De este modo, si las moléculas
ambas: la viscoelasticidad
Debido a que por su particular composición,
de agua se sienten más atraídas entre sí que hacia
no solo se deforman sino que fluyen;
el plano sobre el que descansan, se redondearan
dando forma a una gota.
los cuerpos viscoelásticos van a
responder a la carga aplicada con
una característica particular en
relación al tiempo: la deformación
en relación al tiempo sigue una
curva de tipo no lineal.
Por el contrario, si el plano las atrae con una
Al recibir una carga el cuerpo se deforma
fuerza mayor a la de la atracción que las
rápidamente en gran medida, debido a sus
moléculas sienten entre sí, entonces fluirán
propiedades elásticas. Luego llega a un punto a
sobre esta formando una delgada película de
partir del cual la deformación avanza en menor
agua en su superficie.
grado, lo que se debe a sus propiedades viscosas.
Al retirar la carga se produce la misma situación:
el cuerpo recupera gran parte de su forma
rápidamente,
para
luego
enlentecerse
recuperación hasta llegar a la forma original.
177
la
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Efecto acumulativo :
D
La deformación en un lapso de tiempo
determinado, y a cargas constantes se denomina
creep. Estos se suman para dar como resultado
un efecto final común.
Los creeps pueden generarse de manera
simultánea o por separado durante un lapso
t
1
2
3
determinado de tiempo; no siendo necesario
4
que las mismas superen el límite de lesión de la
1: En un primer momento hay gran deformación
2: La deformación continúa en menor grado
3: Importante recuperación de la forma en poco tiempo
4: La recuperación total se produce más lentamente
estructura.
En las curvas que relacionan la deformación
Creep+creep+creep..... = efecto acumulativo
con el tiempo, las diferentes etapas, van a estar
indicadas sobre el eje que representa a la
Si un cuerpo de características viscoelásticas
deformación.
es deformado elásticamente, y mientras está
r
recuperando su forma se es aplicada otra carga
que genere una nueva deformación elástica; va a
pf
generarse un creep que representa la deformación
que poseía el cuerpo en el momento en que la
pP
nueva carga es aplicada. Esta nueva carga, por
más que posea igual magnitud que la primera, va
a generar una deformación mayor, ya que parte
lp
de un cuerpo previamente deformado (no se lo
dejó llegar a su forma original).
pE
178
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Si una vez retirada esta segunda carga se da
Si esta situación se mantiene en el tiempo,
al cuerpo el tiempo necesario para que recupere
existe la posibilidad que la deformación
su forma original, este lo logrará debido a que
alcanzada sea tal que el cuerpo ingrese en una
aún se encuentra dentro se sus posibilidades
deformación de tipo plástica, no existiendo
elásticas. Sin embargo, si antes que recupere su
posibilidad de retorno a la forma original.
forma original le es aplicada una tercera carga
que parte de una posición de mayor deformación,
y luego una cuarta, y así sucesivamente; la
r
deformación generada por cada carga va a
pf
ser mayor a la precedente (por más que se trate
pP
de cargas de igual magnitud), ya que cada vez
que una nueva carga sea aplicada se va a estar
partiendo de una deformación mayor.
lp
pE
creep
D
De este modo, pequeñas deformaciones
elásticas se han sumado, dando por efecto
acumulativo
una
deformación
elástica;
pudiendo incluso llegarse a la rotura de la
estructura si la situación se mantiene.
t
179
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Este mecanismo es el responsable de las
El producto de la tensión de falla por un
lesiones por microtraumatismos repetitivos
coeficiente de seguridad (propio de cada
(lesiones por stress), y de la mayoría de las
estructura) da como resultado la tensión
afecciones de origen postural. Este mecanismo
admisible. Esta es aquella que puedo alcanzar
también debería ser tenido en cuanta a la hora
sin riesgo de provocar la falla del material.
de programar e implementar un tratamiento
Toda falla tiene comienzo en una fisura inicial
kinésico que busque un cambio de forma en
que se propaga por el interior de la estructura del
alguna estructura corporal.
cuerpo.
El comportamiento de un mismo material ante
una misma carga va a depender del estado inicial
del mismo. Si la carga es aplicada a un material
que
previamente
sufrió
una
determinada
deformación plástica; al deformarlo nuevamente
su periodo elástico se vuelve más largo. O sea
que va a soportar mayores cargas sin recibir
deformaciones residuales. Lo que se denomina
endurecimiento por deformación en frío.
La causa de dicha propagación es la
concentración de fuerzas en el extremo de la
Falla del material:
fisura; la que contrarresta la acumulación de
En la deformación de todo material existe un
fuerza liberando una energía que alimenta el su
punto límite a partir del cual la estructura falla.
avance posterior. Hablar de concentración de
El mismo está representado por la tensión de
fuerza significa que la tensión existente en el
falla; que es aquella que conduce al colapso de
extremo de la fisura es mucho más grande que
una estructura, ya sea porque lleva a la rotura
la carga que está recibiendo el cuerpo (fza/área
de la misma o genera en ella deformaciones
de sección).
excesivas.
180
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Cuanto mayor rigidez posee un determinado
cuerpo, menos resistente a la rotura se torna. Si
bien su
capacidad elástica es alta, una vez
superado su límite de proporcionalidad la rotura
se encuentra muy cercana.
Cuando un cuerpo sufre una deformación
plástica, la nueva configuración estructural
adoptada permite que la fuerza se distribuya
sobre una superficie mayor, reduciendo la tensión
local. Por el contrario, cuando esta se propaga va
Cualquier interface posee la capacidad de
trasladando la elevada concentración de tensión
detener el avance de una fisura, al igual que lo
existente en su extremo hacia otros puntos del
hacen los orificios. De hecho, una fisura puede
material. Esto genera un incremento de tensión
detener el avance de otra. Esto hace que una
local, ya que el material intacto disponible para
estructura compuesta por varias fibras de un
soportar la carga es cada vez menor. Que una
mismo material sea más resistente que una
fisura se propague va a depender de su
estructura compacta del mismo material.
Del
profundidad inicial y de lo agudo de su extremo,
mismo
la
modo,
en
materiales
factores ambos que van a condicionar la
compuestos
concentración de tensión que habrá de generarse.
materiales de distinta rigidez va actuar como
Cuando una fisura que se está propagando
freno a la propagación de fisuras. Esto ocurre
fisura
que
se
por
porque
con un orificio se detiene. Esto se debe a que la
propagando por un determinado material llega
presencia del orificio hace que su extremo
hasta un material de menor rigidez, este cede
pierda agudeza, determinando que la fisura no
gracias a su mayor flexibilidad; deformándose
posea la capacidad de crear la concentración de
en lugar de fisurándose. Si a ello sumamos
tensión necesaria para su propagación del otro
que los materiales biológicos además de estar
181
una
generada
por un determinado sustrato material se topa
lado del orificio.
cuando
interface
los
está
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
formados por elementos de diferente rigidez,
estos se
disponen en fibras de diferentes
direcciones; vemos que la interface se hace más
extensa y la propagación de la fisura se ve
obligada a seguir un trazo irregular con más
barreras a flanquear para poder propagarse.
Al índice
182
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
ERGONOMÍA
International
ambientales, organizacionales, económicos, etc.)
Ergonomics Assosiation (IEA) definió a la
la convierten en una ciencia de carácter
ergonomía
científica
multidisciplinar. A partir de allí el accionar
dedicada a entender la interacción entre el ser
ergonómico puede circunscribirse a tres áreas
humano y otros elementos o sistemas; cuya
básicas:
En
Agosto
de
como
2000
la
la
disciplina
finalidad es la de optimizar el desempeño
− Ergonomía física: Abarca el área de
humano y su producción.
conocimiento
Su desarrollo como disciplina científica fue
relacionado
con
las
propiciado por el vertiginoso desarrollo de los
características físicas de la actividad humana;
avances tecnológicos, y la incompatibilidad
como la antropometría, anatomía, fisiología,
existente entre la operabilidad del equipamiento
biomecánica, semiología, patología.
de trabajo y su operador.
En 1949, la Ergonomic Research Society de
− Ergonomía cognitiva: Abarca las áreas del
Gran Bretaña, se constituyo en la primera
conocimiento relacionadas con los procesos
asociación de ergonomía. Mientras que primera
mentales: respuesta a estímulos, percepción,
asociación argentina en la materia la constituyó la
memoria, razonamiento, comprensión, toma de
Asociación Argentina de Ergonomía (A.A.E)
decisiones, stress, etc.
fundada en 1958.
− Ergonomía
La gran cantidad de factores que intervienen en
organizacional:
relacionada
la relación que se establece entre el hombre y el
con la organización, la estructuración, la
medio en que se desenvuelve (antropométricos,
comunicación, el diseño y la aplicación de
fisiológicos, psicológicos, cognitivos, sociológicos,
políticas de trabajo, etc.
183
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
EVALUACIÓN ERGONÓMICA
Las disciplinas que forman parte del cuerpo de
conocimientos de la ergonomía, van a intervenir
en mayor o menor medida en cada una de las tres
Los diferentes métodos de evaluación en
áreas; trabajando en equipo con la finalidad de
ergonomía han sido desarrollados de acuerdo a
optimizar la relación entre el hombre y su
necesidades específicas. Luego, mediante las
entorno, incrementando así su rendimiento.
reformulaciones
pertinentes,
estos
fueron
adaptados para ser estandarizados y así
emplearlos en actividades de características
ERGONOMIA
similares aquellas para las que originariamente
fueron creados.
FISICA
Entre los diferentes métodos de evaluación
pueden citarse el OWAS (para la evaluación de
Antropometría, Anatomía,
Fisiología, Biomecánica,
Semiología, Patología
cargas y posturas de trabajo en la industria de
acero Finlandesa), RULA (para la evaluación
COGNITIVA
de cargas y posturas de trabajo sobre los
miembros superiores), LEST (elaborado por el
Capac. de respuesta, Memoria,
Percepción, Razonamiento,
Stress, Toma de desiciones
Laboratorio de Economía y Sociología del
Trabajo de Francia para la evaluación de
ORGANIZACIONAL
cargas,
posturas
de
trabajo,
aspectos
ambientales, etc), MAPFRE (para la evaluación
Organización sistemas, Planificación ,
Diseño y Aplicación de políticas,
Comunicación, Estructuración
de
cargas,
posturas
ambientales, etc),
de
trabajo,
factores
ANACT (que avalúa las
opinión que los trabajadores tienen sobre el
modo en que se lleva a cabo el empleo), etc.
184
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La recolección de datos generalmente se
Según el mecanismo empleado en la
recolección
de
datos,
los
métodos
realiza mediante cuestionarios, encuestas y
de
entrevistas. El ANACT constituye uno de los
evaluación pueden ser clasificados en:
− Subjetivos
métodos subjetivos de mayor representatividad.
− Objetivos
− Mixtos
Los métodos objetivos se basan en la
obtención de datos objetivamente cuantificables
Los métodos subjetivos son utilizados
de diferentes aspectos de las condiciones de
generalmente para la recolección de datos de
trabajo; tales como la carga física estática, la
aspectos no cuantificables objetivamente, tales
carga física dinámica, factores ambientales, etc.
como la carga mental, la motivación, etc.
Estos métodos parten de la premisa que el
Métodos de evaluación
propio trabajador es quien mejor capacitado
está para identificar una situación de conflicto
Subjetivos
debido a inadecuación con el medio en que
desarrolla sus actividades; y por ese motivo se
Recolección de datos de aspectos
objetivamente no cuantificables
basan en la percepción que estos poseen de sus
condiciones de trabajo. Se encuentra entonces
Se basan en la percepción del trabajador
Trabajador participa activamente
en una situación privilegiada para colaborar en
la elaboración del diagnóstico situacional y la
Objetivos
búsqueda de las soluciones pertinentes. Tarea
esta que lo va a tornar más receptivo en la
Recolección de datos de aspectos
cuantificables objetivamente
adopción de los cambios necesarios; ya sea en
el modo de llevar a cabo la actividad como en
Mixtos
la aceptación de los elementos de trabajo
rediseñados.
185
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La aplicación de los conceptos ergonómicos
ERGONOMÍA Y KINESIOLOGÍA
dentro del ámbito kinésico debe estar orientada a
Si bien generalmente la ergonomía esta
la relación entre el individuo y el medio en el que
orientada a mejorar la producción laboral (del
se desenvuelve. Para ello la anatomía funcional,
griego ergon: trabajo nomos: leyes);
la fisiología de los sistemas de movimiento y la
biomecánica se unen en el análisis de la
en el ámbito kinésico debemos entender
motricidad desarrollada por el individuo en su
como producción al conjunto de
relación con el medio; con la finalidad de
actividades realizadas por el ser humano;
determinar el modo en que la misma se desarrolla
y orientarla hacia su optimización.
no concentrándonos solo en lo laboral.
A la hora de buscar un método standarizado
que satisficiera mis necesidades de evaluación
Optimizar el desempeño humano no significa
kinésica, encontré algunas dificultades. Los
generar mayor producción en una determinada
diferentes métodos están centrados solo en la
fabrica, sino lograr que un determinado
evaluación de actividades laborales, evalúan
individuo se desempeñe en su vida diaria de la
aspectos que superan el campo de acción del
mejor manera posible dadas sus aptitudes
kinesiólogo (iluminación, ruidos, carga mental,
físicas actuales.
etc), y están orientados a la evaluación de
El kinesiólogo no necesita convertirse en un
aquellos individuos en edad laboral. De este
ergónomo. La importancia de la ergonomía
modo, y ante la necesidad de poseer un método
para un kinesiólogo radica en la posibilidad
de evaluación ergonómica que pudiese
de utilizar los conocimientos derivados de ella,
aplicado a los aspectos kinésicos de cualquier
y su aplicación práctica, con la finalidad de
actividad desarrollada por un individuo, traté de
mejorar la calidad de vida de sus pacientes;
dar forma a un simple método estandarizado de
y/o prevenir alteraciones funcionales que
evaluación ergonómica que satisficiese mis
deriven en alteraciones estructurales.
necesidades.
186
ser
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Para ello, tomé de los diferentes métodos de
evaluación
ergonómica
aquellos
aspectos
relevantes a la actividad kinésica, adaptando,
omitiendo y creando otros, según lo creía
necesario.
1) Evaluación diagnóstica
a. Análisis de la actividad
a1. Análisis de las características antropométricas individuales
a2. Análisis de la relación ideal entre el individuo y el medio
a3. Análisis de la relación real entre el individuo y el medio
a4. Análisis de la carga física
b. Graduación del diagnóstico
c. Identificación de situaciones desfavorables
d. Determinación de causas
e. Metaevaluación
2) Conclusiones
a. Proposición de soluciones
b. Determinación de prioridades
c. Planificación de las soluciones
3) Puesta en acción
a. Implementación de las soluciones
b. Análisis de la actividad ya modificada
c. Determinación de nuevos aspectos a evaluar
4) Seguimiento
a. Evaluación periódica de la actividad
187
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Características antropométricas individuales
EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA
La antropometría (del griego: antrophos-
ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD
hombre,
metron-medida)
utiliza
diferentes
En su relación con el medio, el ser humano
métodos para cuantificar la morfología del
se encuentra sometido indefectiblemente a un
hombre, dando a través de la estadística un
determinado número de factores que la ciencia
carácter universal a sus resultados. Estos son
ha traducido en leyes naturales; tales como la
expresados en tablas antropométricas para ser
inercia, la aceleración de la gravedad, etc. El
luego utilizados por diferentes disciplinas,
modo en que estos factores afectan al ser
según sus necesidades específicas.
humano es objeto de estudio de la biomecánica.
Los datos brindados por la antropometría
pueden ser clasificados en:
Por este motivo,
− Estructurales: se trata de datos obtenidos
biomecánica y ergonomía
de la medición entre puntos anatómicos,
constituyen una entidad indivisible
con el cuerpo en reposo; como por
ejemplo altura corporal, diámetro cefálico,
diámetro pelviano, longitud real de los
Siendo la biomecánica la herramienta de la
miembros,
que el kinesiólogo debe valerse a la hora de
longitud
aparente
de
los
miembros, etc.
realizar el análisis ergonómico de una situación
− Funcionales: tienen como finalidad la
dada, así como al proponer las soluciones
descripción del movimiento de una parte
pertinentes.
del cuerpo en relación a un punto de
referencia; por ejemplo alcance de brazos,
largo del paso, etc.
188
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
− Biomecánicos: se utilizan en el análisis
El hecho de que las tablas antropométricas
mecánico de las actividades; por ejemplo
sean resultado de la estadística es algo que no
carga sobre un determinado segmento
debe pasarse por alto a la hora de analizar la
raquídeo, carga inercial sobre determinado
actividad de un determinado individuo, y los
ligamento, deformación sufrida por un
útiles de los cuales se sirve para efectuar la
disco intervertebral, etc.
manipulación del medio. Es de fundamental
importancia conocer la población a la que
dichos datos representan; ya que es posible que
Datos antropométricos
esta difiera en sus características de la
población a la que los estos han de ser
Estructurales
aplicados.
Del mismo modo, y debido a la presencia de
factores de variabilidad dentro de una misma
Medición de puntos anatómicos
con el cuerpo en reposo
población (género, edad, raza) es fundamental
conocer la composición de la muestra. Sin
Funcionales
embargo, a la hora centrar la evaluación en un
Descripción del movimiento
en relación a punto de referencia
único individuo, debe tenerse presente que por
Biomecánicos
totalmente representativas, existen variaciones
más que la población y la muestra sean
individuales que deben ser consideradas, si se
desea que
Análisis mecánico de los
diferentes gestos implicados
la evaluación y las soluciones
propuestas logren el objetivo de optimizar la
actividad.
189
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Relación entre el plano de acción
Relación ideal entre el individuo y el medio
y las medidas antropométricas
Determinación de las
Si la actividad es desarrollada a partir de una
posibilidades de movimiento
postura bipodal, son la altura del individuo y el
tipo de tarea a realizar los factores que van a
Al analizar una determinada actividad debe
determinar la altura ideal del plano de acción.
tenerse en cuenta la presencia o no de
libre
Para un individuo de 1,75 metros de estatura,
movilidad de los segmentos corporales. Ya que
la altura recomendable del plano de acción es
de
posiciones
de 1,20 metros. Sin embargo debe tenerse en
forzadas de los segmentos corporales, debido
cuenta la morfología individual del sujeto,
tanto a la disposición espacial de los útiles así
como por ejemplo la relación que este posee
como de su diseño, se va a estar en presencia
entre su tronco y el largo de sus miembros.
obstáculos
que
generarse
interfieran
movimientos
con
y
la
(real o potencial) de una actividad realizada en
Si la tarea a desarrollar demanda la
condiciones no satisfactorias de confort y
realización de movimientos pequeños y de
potencialmente nociva.
precisión, el plano de acción debe elevarse unos
15 cm. Mientras que si la actividad demanda
que el individuo desarrolle movimientos de
aplicación de fuerza en sentido hacia el plano
de acción, este debe ubicarse unos 20 cm por
debajo
de
lo
recomendable
para
tareas
comunes.
Cuando se trata de posiciones desarrolladas a
partir de una postura sedente, la altura del plano
de acción va a estar en íntima relación con el
diseño del asiento utilizado.
190
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
que permite una angulación de 90° de los
codos
y
una
abducción
de 10° a los
hombros.
Cada mano posee su propia área de acción,
y la intersección entre ambas va a determinar
el área de trabajo recomendable en las
actividades bimanuales.
El área máxima de actividad, o área de
alcance, corresponde a la región física
alcanzada por las manos con los codos en
extensión. Esta debe tenerse en cuenta al
diagramar la disposición espacial de los
objetos sobre el plano de acción.
Cuando se trata de actividades que implican
la movilidad de las manos sin intervención
significativa del resto de los miembros
superiores, por ejemplo la utilización de un
teclado de computadora, la relación entre la
altura del asiento y el plano de acción debe
ser tal que permita la actividad con una
angulación del codo en el rango comprendido
entre los 80° y 110°.
Dentro del plano de acción se encuentra
el
área
de
acción, que corresponde a la
región física donde se realizan los movimientos
de las manos. El área recomendable es aquella
191
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
La altura del asiento ideal es aquella que
Relación entre el asiento
permite al individuo el pleno apoyo de las plantas
y las medidas antropométricas
del pie sobre el piso. Si esto no fuese posible
Si bien la postura característica del ser
debe compensarse la diferencia de altura con
humano es la bipedestación, la gran cantidad de
algún elemento que permita lograr el pleno
energía
apoyo.
necesaria
para su mantenimiento
La profundidad del asiento debe permitir el
determina que la mayor parte de las actividades
apoyo completo de los muslos, sin limitar la
sean realizadas en sedestación.
Debe tenerse en cuenta que en todas las
movilidad de la rodilla. La profundidad ideal es
formas posibles de estar sentado, se registra
aquella que finaliza aproximadamente a unos
actividad muscular destinada a la descarga de
5cm del centro de los huecos poplíteos; ya que
peso y a la implementación de pequeños
además de brindar superficie para el pleno apoyo
cambios posicionales; motivo por el cual la
de los muslos va a permitir la movilidad de los
sedestación, al igual que la bipedestación,
pies tanto hacia la extensión de rodilla como
constituye una actividad en sí misma.
hacia la flexión.
La descarga de peso sobre el asiento debería
realizarse en un 80% a través de ambas
tuberosidades isquiáticas, mientras el 20%
restante corresponde al contacto de la espalda
con el respaldo. Una flexión coxofemoral mayor
a 90° va a determinar que la descarga del peso se
desplace en mayor porcentaje hacia los muslos;
mientras una extensión mayor a 110° determina
que la descarga se desplace hacia el sacro.
192
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Así mismo, toda rotación pelviana sobre las
cabezas
femorales
va
a
determinar
Relación entre los ángulos visuales
una
con las medidas antropométricas
compensación por parte del raquis, con la puesta
en tensión de estructuras que no deberían estarlo.
El campo visual que se posee para una
El respaldo debe estar ubicado de manera tal
determinada actividad (ergorama) está en
que permita al tronco adoptar una angulación
relación directa con la posición que la cabeza
coxofemoral aproximada de 100°, con el tronco
adopta en el espacio. Por lo tanto, si para
vertical al suelo. Cuanto mayor sea el contacto de
mantener un determinado campo visual se
la espalda con el respaldo del asiento mayor va a
fuerza a la cabeza a adoptar una determinada
ser la descarga a ese nivel, lo que va a significar
postura, se va a estar en presencia de una
una menor carga estática sobre las estructuras
situación potencialmente nociva; cuyo grado de
raquídeas.
nocividad va a estar en relación directa con el
Para que esto pueda ser cumplido sin la
tiempo en que la posición se mantenga
necesidad de adoptar posturas forzadas que
invariable, más allá de cual sea la posición
impliquen una sobrecarga deben cumplirse dos
adoptada por la cabeza.
imperativos básicos: el respaldo debe estar
Al ubicar el monitor debe tenerse en cuenta
confeccionado de material flexible y debe poseer
que la distancia ojos-pantalla mínima ideal es de
soporte para la lordosis lumbar. Dicho soporte
55 cm; y que la posición de la cabeza ideal es con
debe estar diseñado de manera tal que se adapte
el plano horizontal de la mirada angulado unos
perfectamente a la curvatura del individuo, para
10 a 15° hacia el suelo, para lo que el punto más
que de ese modo permita la descarga de peso sin
alto del monitor debería estar colocado a la altura
forzar una hiperlordosis.
de los ojos (si bien esto depende del diseño de
cada monitor, principalmente del ancho del
marco alrededor de la pantalla).
193
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Por ejemplo, si bien una silla puede poseer un
Disposición espacial de los útiles
diseño tal que la convierta en ideal para ser
Debe entenderse por útil a todo aquel
utilizada por determinado individuo; la manera
elemento con el que el hombre interactúe para
de utilizarla por éste puede estar muy lejos de lo
llevar a cabo una determinada actividad, ya se
recomendable, siendo potencialmente nociva.
trate de una herramienta de trabajo, de un
implemento deportivo, como de un bastón.
La localización ideal es la que permite
disponer de los mismos sin demandar grandes
desplazamientos ni movimientos forzados; y sin
que su ubicación interfiera con la actividad
cuando no están siendo utilizados. Por lo tanto, a
la hora de distribuir los elementos no debe
considerarse solamente el área de acción sino que
debe tenerse en cuenta con que frecuencia y en
que secuencia han de ser utilizados.
Análisis de la carga física
Relación real entre el individuo y el medio
Carga estática
Por más que la relación entre el individuo y el
La carga estática está determinada por las
medio se mantenga dentro de los límites de lo
posturas adoptadas por el individuo para llevar a
considerado como recomendable (relación ideal),
cabo la descarga de peso (automatismo de
debe tenerse en cuenta la manera como el
fondo); y es directamente dependiente de la
individuo se desempeña en la realización de la
relación entre las características del medio, las
actividad (mecánica motriz); ya que esta puede
características antropométricas del individuo, y la
ser causante de una situación desfavorable.
mecánica motriz desarrollada por este último.
194
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Automatismo de fondo
Más allá de la postura adoptada, cuanto
menor sea su variación, mayor va a ser
Carga estática
la carga estática soportada por las
estructuras anatómicas.
Características
del medio
Características
antropométricas
Si bien la sedestación requiere un menor gasto
energético para su control; es la bipedestación la
que permite un mayor grado de variabilidad.
Mecánica
motriz
Por más que exista una determinada postura
ideal para una actividad en particular, basada
en
la
relación
entre
las
características
La relación entre la ubicación del centro de
antropométricas del individuo y el medio; la
gravedad y la base de sustentación sobre la que el
permanencia en la misma sin variaciones va a
individuo descarga su peso, va a determinar el
determinar la imposición de una elevada carga
tipo de equilibrio al que está sometido. Cuanto
estática
más inestable sea este, mayor va a ser el esfuerzo
corporales.
sobre un solo grupo de estructuras
Ninguna postura es buena o mala per se, es
necesario para su control; incrementándose de
la falta de variabilidad lo que las convierte en
manera proporcional la carga física estática.
De las posturas básicas adoptadas por el ser
potencialmente nocivas. Motivo este por el
humano, la monopedestación es la que mayor
cual, la variación periódica constituye la clave
gasto energético demanda, seguida por la
para la disminución de la carga estática;
bipedestación , la sedestación y por último los
pudiendo disminuirse la carga estática gracias
decúbitos.
a la incorporación de pequeños movimientos o
195
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
cambios de posición, sin tener que generar un
Las diferentes posturas adoptadas por los
cambio postural considerable. Logrando de este
trabajadores (en base a fotografías tomadas
modo que la carga no sea soportada siempre
mientras desarrollaban sus actividades) fueron
por las mismas estructuras.
clasificadas en diferentes categorías las cuales
Debe tenerse en cuenta que la carga estática no
relacionadas con la carga manipulada, la fuerza
solo es determinada por la postura de base, ya
desarrollada, y el tiempo en que la postura se
que la fijación de algún segmento corporal en
mantiene; va a permitir determinar la condición
una posición determinada, también va a generar
de nocividad de la tarea en cuestión.
Los kinesiólogos disponemos de un amplio
una carga sobre las estructuras intervinientes.
Por ejemplo, al sostener un elemento en el
arsenal de técnicas de evaluación postural, y cada
aire con una mano, mientras se genera sobre
uno podrá utilizar aquella con la cual comulga o
este algún tipo de tarea con la mano contraria, se
se siente más cómodo al implementarla. Es
genera una carga de tipo estático sobre las
posible que una técnica de evaluación postural no
estructuras anatómicas encargadas de mantener
pueda ser aplicada en todas las situaciones, por lo
dicha posición. En estos casos la implementación
que lo ideal es disponer de más de una de ellas, y
de dispositivos de sujeción es indispensable para
poder implementarlas y/o adaptarlas de acuerdo a
disminuir la carga, y los riesgos de nocividad que
los requerimientos.
esta pudiese generar.
El método de evaluación postural más
Carga dinámica
representativo de la ergonomía, es el OWAS
La
(Ovako Working Posture Analisys System)
carga
dinámica
impuesta
por
una
determinada actividad se encuentra íntimamente
desarrollado para el análisis de los trabajadores
ligada a las posturas adoptadas para su
de la industria del acero en Finlandia, a
realización; siendo en última instancia una
principios de la década del 70, siendo adoptado
consecuencia de ésta, ya que la descarga del peso
luego para el análisis de otras actividades.
(automatismo de fondo) constituye una función
196
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
hegemónicamente superior a la movilidad de los
Gasto energético
segmentos.
Hablar de carga estática y carga dinámica
En el análisis de la carga dinámica se debe
implica hablar de actividad muscular; lo que
incluir el análisis de toda la actividad
supone un determinado gasto energético para su
miofascial relacionada con la movilidad del
funcionamiento.
gesto en cuestión (punto motor).
Entre los diferentes métodos para evaluar el
Las actividades cíclicas que se mantienen
gasto energético se encuentran la regulación
invariables, son las principales responsables de
térmica, el consumo de 02, la frecuencia
generar lesiones por fatiga de las estructuras
cardiaca, y la frecuencia respiratoria.
anatómicas comprometidas.
Como todo animal de sangre caliente, el ser
La intensidad de la carga dinámica máxima
humano
recomendable para una determinada tarea está
la
actividad.
Astrand
y
un
rango de variabilidad
térmica posible muy estrecho. Del balance
en relación con el tiempo de duración que
posee
posee
termoenergético entre la producción y la
Rodhal
liberación de energía calórica, depende la
recomiendan para una tarea de 8 hs de duración
homeostasis del organismo en su conjunto.
una carga no mayor al 33% de la capacidad
Debido a su muy bajo rendimiento mecánico,
aeróbica máxima del individuo; porcentaje que
el sistema miofascial constituye la principal
se eleva hasta un 50% si la actividad se realiza
fuente productora de energía térmica. En
durante 1 hora.
efecto, del total de energía que reciben los
Bink, Bonjer y Lehman recomiendan un
músculos, solo el 20% es transformado en
límite de 5.2 kcal/min para un hombre sano de
trabajo; mientras que el 80% restante es
35 años.
transformado en energía calórica.
ello
pequeñas
contracciones
Gracias a
musculares
(temblor) permiten generar una importante
cantidad de calor cuando este es necesario.
197
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
El metabolismo hepático constituye la
organismo transfiere energía al medio se trata
segunda fuente productora; mientras que otros
de una pérdida de energía. Por el contrario,
productores de importancia son el cerebro, y el
cuando el organismo recibe energía transferida
corazón. La sangre y la linfa gracias a su alta
del medio se trata de una ganancia de energía.
conductividad térmica, son los encargados de
Debido a que la conductividad térmica humana
llevar el calor hacia la superficie corporal.
es muy baja (aprox. Igual a la del agua) la
La cuantificación de la producción de calor
transferencia de energía calórica debe ser
orgánico puede ser llevada a cabo mediante
realizada mediante otros mecanismos: radiación,
mecanismos directos e indirectos. En forma
convección y evaporación.
directa se realiza con el individuo realizando la
− Radiación: como todo cuerpo que posee una
actividad en cuestión dentro de un calorímetro;
temperatura mayor al cero grado absoluto,
y cuantificando el calor que el individuo libera.
nuestro organismo constituye una fuente emisora
La cuantificación indirecta puede llevarse a
de radiación infrarroja. De este modo, si el aire
cabo a través de la medición de la frecuencia
que circunda al individuo (capa aérea limitante)
cardiaca y del consumo de oxígeno.
posee una menor temperatura que este, nuestra
Mediante la utilización de un espirómetro se
piel cede energía calórica al medio a partir de la
puede medir el consumo de oxígeno durante la
irradiación de la misma.
realización de una actividad y compararlo con
el consumo que dicho individuo posee en
reposo. De este modo se obtiene un indicador
− Convección: En la convección el calor pasa de
indirecto de la producción metabólica de
un lugar hacia otro a partir del movimiento de
energía calórica; haciendo la analogía entre 1
algún material caliente, en lugar de ser el
litro de oxígeno consumido y 4.8 kilocalorías
calor quien se desplaza de una partícula hacia
generadas.
su adyacente. Debido a la relación entre presión,
La transferencia calórica entre el organismo
volumen y temperatura que se establece entre los
y el medio puede ir en ambos sentidos, lo que
gases, el aire caliente (menos denso) tiende a
va a depender del gradiente de concentración
elevarse, mientras que el aire frío (más denso)
energético existente entre ellos. Cuando el
tiende a descender. De este modo, la capa de aire
198
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
caliente
que
rodea
a
un
continuamente reemplazada por
individuo
una
Aníbal Repetto
es
GRADUACIÓN DEL DIAGNÓSTICO
nueva
capa de aire menos caliente, estableciéndose de
La graduación del diagnóstico debe abarcar
este modo una transferencia energética desde el
todas las posibilidades, desde aquella en que la
organismo hacia el medio. Si el individuo se
actividad se desarrolla de manera satisfactoria,
encuentra en movimiento o si su piel se
hasta aquella donde ya se han instaurado
encuentra en contacto con el viento, el
alteraciones
movimiento del aire se establece con mayor
existiendo un nivel umbral a partir del cual
rapidez, lo que lo torna fácilmente perceptible.
deben ponerse en marcha los mecanismos
en
la
salud
del
individuo;
necesarios para efectuar las correcciones
− Evaporación: la sudoración y su posterior
necesarias.
evaporación constituyen otro de los mecanismos
Grado 0: La actividad se desarrolla en
por los cuales el organismo cede energía al
condiciones óptimas.
medio.
Grado 1: La actividad es plausible de ser
optimizada.
El tamaño corporal constituye una de las
variables que influyen en la generación y
Grado 2: La actividad se desarrolla en
disipación de calor. Dado que este se genera en
condiciones capaces de generar alteraciones a
el interior del organismo, pero se disipa a través
largo plazo.
de su superficie, y que de acuerdo a la relación
requiere la puesta en marcha del proceso
existente entre longitud, superficie y volumen,
tendiente a corregir las situaciones desfavorables.
Constituye el nivel umbral que
un cuerpo grande va a poseer un volumen
mayor que
Grado 3: La s condiciones en que se desarrolla
su superficie, mientras que un
la actividad son desfavorables y poseen la
cuerpo pequeño va a poseer una superficie
capacidad potencial de generar alteraciones
mayor que su volumen; ante igual producción
tanto en el largo como en el corto plazo
de calor, el cuerpo más grande va a estar más
caliente.
199
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
Grado 4: Las condiciones son marcadamente
Grado 6: La actividad ya ha sido responsable de
desfavorables; con la capacidad potencial de
la generación de alteraciones, motivo por el
generar alteraciones en el muy corto plazo.
cual la actividad debe ser suspendida hasta que
Grado 5: El potencial de generar alteraciones
una solución sea implementada.
en el muy corto plazo determina que la
Grado 7: La actividad no se esta desarrollando
actividad deba suspenderse hasta que una
debido a las alteraciones que ha generado en el
solución sea implementada.
individuo.
Evaluación
Evaluación diagnóstica
Análisis de
la actividad
Características
antropométricas
Relación ideal
individuo-medio
Conclusiones
Puesta en acción
Proposición de
soluciones
Implementación de
soluciones
Determinación de
prioridades
Análisis de la actividad
ya modificada
Planificación e implementación
de soluciones
Determinación de nuevos
aspectos a evaluar
Movilidad, plano de acción,
asiento, ángulos visuales,
disposición espacial,
diseño de útiles
Seguimiento
Evaluación periodica
de la actividad
Tanto la evaluación diagnóstica como la
Relación real
individuo-medio
graduación de sus resultados van a permitir
Análisis de
la carga física
identificar aquellas situaciones desfavorables y
sus posibles agentes causales. Sin embargo,
Carga estática
Carga dinámica
Gasto energético
antes de
sacar de ello las conclusiones que
habrán de derivar en la puesta en acción; debe
Graduación del
diagnóstico
realizarse una metaevaluación. Esto es, evaluar
Identificación de
situaciones desfavorables
la evaluación, para constatar si esta evalúa
Determinación de causas
aquello que se a propuesto evaluar; dicho de
Metaevaluación
otro modo, si es pertinente o no.
200
Al índice
Bases biomecánicas para el análisis del movimiento humano
Aníbal Repetto
“El
caso es
es debido
debidoaalalasimple
simple
ignorancia
“Elfracaso
fracaso
ignorancia
de las
lascausas
causasque
que
determinan”
lo lo
determinan”
J. Ingenieros
José Ingenieros (El hombre mediocre-1913)
ÍNDICE
Hacer clic con el mouse sobre el tema buscado
INTRODUCCIÓN
...... página 3
LA BIOMECÁNICA Y EL ANÁLISIS DE LOS MOVIMIENTOS
CINEMÁTICA: MACRO Y MICROMOVIMIENTOS
DINÁMICA: FUERZA MUSCULAR
...... página 47
MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN
...... página 103
...... página 5
...... página 19
AUTOMATISMO DE FONDO: POSTURA Y EQUILIBRIO
...... página 107
ELABORACIÓN Y REGULACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS: SISTEMA NERVIOSO
ESTÁTICA: DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE MOVIMIENTO
ERGONOMÍA: LA RELACIÓN CON EL ENTORNO
... página 117
...... página 159
...... página 183
Salir