comportamiento neuromuscular y biomecá

COMPORTAMIENTO NEUROMUSCULAR Y BIOMECÁNICO DE LOS MÚSCULOS SÓLEO Y GASTROCNEMIO
EN RODILLAS SANAS Y CON DÉFICIT DE LIGAMENTO
CRUZADO ANTERIOR
Introducción
El estudio de la biomecánica, la patología deportiva y la rehabilitación del ligamento cruzado anterior (LCA) ha sido el foco de atención de numerosos investigadores en los últimos 20 años. La alta incidencia de lesiones de este ligamento ha demandado el análisis exhaustivo de aspectos como los mecanismos
lesionales, la alteración biomecánica consecuente y los procesos de curación
posterior a la reconstrucción quirúrgica del mismo, entre otros. En la década
del 90’, diversos autores destacaron la importancia del conocimiento acerca
de la influencia de las cadenas cinéticas de movimiento sobre la actividad muscular alrededor de la rodilla y sobre los fenómenos de traslación anterior de
la tibia 1, 4, 11, 12, 14, 18, 19, 20, 22, 27, 29, 30. Sus estudios brindaron una base
científica sólida que permitió desarrollar medidas preventivas y programas de
rehabilitación eficaces, destinados a facilitar los mecanismos neuromusculares
encargados de la protección de dicho ligamento.
Los estudios experimentales realizados mediante modelos matemáticos y
biomecánicos, en conjunto con los estudios in vivo en los que se emplearon
distintos dispositivos tecnológicos (dinamómetros isocinéticos, electrogoniómetros, plataformas de fuerza, transductores intraligamentarios, etc.), arrojaron valiosos hallazgos sobre la función protectora de los isquiosurales en las
actividades realizadas en cadena cinética cerrada 4, 14, 19, 30 y el efecto nocivo
producido por el cuádriceps durante los movimientos de extensión de rodilla
en cadena cinética abierta 2, 19, 29, 30.
No obstante, pocos trabajos han sido destinados al estudio de la influencia de los
músculos sóleo y gastrocnemio sobre el mencionado fenómeno de traslación anterior de la tibia. Similarmente a los trabajos enfocados a la evaluación específica
de los músculos del muslo, la utilización de modelos biomecánicos y de diversos
dispositivos ha permitido dilucidar ciertos aspectos relacionados a la función agónica o antagónica de dichos músculos sobre el LCA, aunque no completamente.
Los músculos de la pantorrilla, sóleo y gastrocnemio, son activos durante movimientos que estresan el LCA como correr o amortiguar un salto. Sin embargo las investigaciones sobre la actividad de estos músculos se han orientado
en la influencia de ellos sobre la estabilización del tobillo más que en su contribución a la estabilidad de la rodilla.
El objetivo del presente trabajo de recopilación bibliográfica es analizar el perfil
neuromuscular y biomecánico de los músculos sóleo y gastrocnemio sobre la
traslación tibial anterior y, de esta forma, sobre la tensión puesta al LCA, mediante
el análisis de los trabajos científicos disponibles en distintas bases de datos.
Materiales Y Métodos
Para la confección de este trabajo se buscaron en las principales bases de
datos indexadas en PubMed (www.pubmed.gov) las siguientes palabras claves y sus combinaciones: anterior tibial translation, anterior cruciate liga-
Lic. Raúl Sergio Beribé
Lic. en Kinesiología y fisiatría. Coordinador del Servicio de Medicina Física y
Rehabilitación de Assist Sport. Santorio Mapaci - Rosario. / Prof. titular de la
Lic. en Kinesiología y fisiatría de la Univ,
Nacional de San Martín sede Rosario
en las cátedras de Biomecánica y Kinesiología Deportiva / Coordinador
de la Especialidad en Kinesiología y
fisioterapia del deporte Instituto Universitario del Gran Rosario- Rosario.
Lic. Romina González
Lic. en Kinesiología y Fisiatría. Prof. de
Educación Física. / Docente del Instituto Univ. del Gran Rosario y de la Univ.
de Concepción del Uruguay sede Rosario. / Kinesióloga del Programa de
Medicina del Deporte para Atletas de
Alto Rendimiento de la Prov. de Santa
Fe. / Coordinadora del espacio Kinesiología de Ecofitness / Capitana Nike
Running Team Rosario.
Lic. Diego Bordachar
xxxxxxxx
Contacto: [email protected]
PALABRAS CLAVE
LCA / Biomecánica / Soleo
A
K
D
13
ment, soleus, gastocnemius, kinetic chain. El criterio para la selección de los
trabajos que evidenciaron actividad de sóleo y gastrocnemio en relación
con la traslación tibial anterior en sujetos sanos o con déficit de LCA fue:
1) estudios que comparen poblaciones de pacientes con déficit de LCA y
sujetos sanos, 2) estudios que incluyan métodos de medición como electromiografía (EMG), electrogoniómetro, transductor intraligamentario, modelos
matemáticos, y 3) estudios in vivo e in vitro que incluyan ejercicios en cadena cinética cerrada.
Resultados
En un interesante estudio de ingeniería23, se utilizó un modelo de rodilla basado
en un simulador de computación para estudiar las fuerzas inducidas al LCA por la
co contracción muscular de los flexores y extensores de rodilla. El propósito del
estudio fue analizar la mecánica de la rodilla cuando los músculos flexores y extensores aplican su fuerza simultáneamente sin moverla y determinar que combinación de contracciones musculares generan cargas sobre los ligamentos cruzados.
Cuando la rodilla está flexionada más allá de los 20º, la tracción hacia atrás
de los isquiosurales domina la traslación anterior de la tibia del tendón
patelar. Aquí se presenta un ángulo de flexión crítico, 22º, en el que los
componentes de los músculos antagonistas están equilibrados y no hay
carga sobre los ligamentos cruzados. La contracción combinada del cuádriceps y del gastrocnemio generan estrés sobre el LCA en todo el rango de
la flexión de la rodilla. La co-contracción de cuádriceps y gastrocnemio es
por lo tanto indeseable si el LCA necesita ser protegido. Es, sin embargo,
la combinación ideal en la rehabilitación temprana de la reparación del
ligamento cruzado posterior.
Lass21 realizó un estudio en 14 pacientes con ruptura completa de LCA y 16
sujetos control. Analizó la actividad electromiográfica de los músculos vasto
lateral, vasto medial, isquiosurales y gastrocnemio medial y las señales durante
el contacto del talón mientras los sujetos caminaban en una cinta a 5km/h y
con seis diferentes grados de pendiente: 0, 5, 10, 15, 20 y 25 % (0º - 11.25º).
En todos los músculos evaluados, se observó un comienzo más temprano de
la actividad electromiográfica en los pacientes con déficit de LCA en comparación con los controles y en todos los niveles de pendiente. Este fenómeno
fue más evidente en el bíceps femoral y en el gastrocnemio medial. Asimismo,
la duración de la ráfaga electromiográfica del gastrocnemio fue un 5% más
prolongada en los sujetos con déficit de LCA que en los controles. Además, se
observó en este grupo un mayor nivel de fuerza del gastrocnemio a medida
que se incrementó la pendiente, en comparación con el grupo control. Los
autores concluyeron que la alteración en la función del gastrocnemio, en conjunto con las alteraciones en los músculos del muslo, especialmente el bíceps
femoral, podría ser un mecanismo que permita estabilizar la rodilla, aumentando la rigidez de la misma, y reducir el riesgo de subluxación.
A
K
D
14
En una primera parte de su investigación, Ciccotti7 estudió la actividad electromiográfica de 22 sujetos sanos durante la realización de 7 actividades:
1) Marcha: caminar el línea recta a 1.5 m/s.
2) Ascenso y 3) Descenso de rampa: a 1.5 m/s con una inclinación de 10º.
4) Ascenso y 5) Descenso de escaleras: a 1.5 m/s en una plataforma de tres
escalones.
6) Running: correr en línea recta a 6 m/s.
7) Cross-cutting: correr en línea recta a 6 m/s y realizar un cambio de dirección sobre la pierna derecha a 45º/90º de flexión de rodilla.
Los músculos estudiados fueron el recto femoral y los vastos lateral y medial
oblicuo, el semimembranoso y la porción larga del bíceps femoral, el tibial
anterior, sóleo y gastrocnemio.
El estudio arrojó como resultado que la máxima actividad electromiográfica
(Figura 1 y 2) de los músculos sóleo y gastrocnemio se observó en todas las
actividades de carga durante la fase de apoyo, en las cuales dichos músculos
actúan desacelerando el torque de dorsiflexión, controlando de esta forma el
momento anterior de la tibia sobre el pie y estabilizando el tobillo.
VMO
VL
RF
C
HAMSTRING ACTIVITY
B
SM
BF
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
CALF MUSCLE ACTIVITY
D
Q
B
PERCENT MMT
VMO
PERCENT MMT
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
TIBIALIS ANTERIOR ACTIVITY
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PERCENT MMT
QUADRICEPS ACTIVITY
A
PERCENT MMT
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
% OF CYCLE
Figura 1: La actividad electromiográfica durante la marcha (apoyo, 0% a 62% del ciclo;
balanceo, 62% a 100% del ciclo). A: cuádriceps: vasto medial oblicuo (VMO), vasto lateral (VL), y recto femoral (RF). B: isquiosurales semimembranoso (SM) y bíceps femoral
(BF). C: tibial ante rior (TA). D: gastrocnemio (G) y sóleo (S).
VMO
VL
RF
TIBIALIS ANTERIOR ACTIVITY
C
HAMSTRING ACTIVITY
B
SM
BF
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
CALF MUSCLE ACTIVITY
D
Q
B
PERCENT MMT
VMO
PERCENT MMT
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PERCENT MMT
QUADRICEPS ACTIVITY
A
PERCENT MMT
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
% OF CYCLE
% OF CYCLE
Figura 2: La actividad electromiográfica durante running (apoyo, 0% a 46% del ciclo; balanceo, 46% a 100% del ciclo). A: cuádriceps: vasto medial oblicuo (VMO), vasto lateral
(VL), y recto femoral (RF). B: isquiosurales semimembranoso (SM) y bíceps femoral
(BF). C: tibial anterior (TA). D: gastrocnemio (G) y sóleo (S).
A
En la segunda parte del estudio8 se evaluaron sujetos con déficit de LCA y
con cirugías reconstructivas. El objetivo fue comparar la actividad electromiográfica en sujetos sanos (N=22), con déficit de LCA rehabilitados (N=8) y con
reconstrucción de LCA (N=10), durante la realización de las 7 actividades
K
D
15
funcionales mencionadas en la parte I de este estudio. Los músculos evaluados fueron nuevamente el recto femoral y los vastos lateral y medial oblicuo,
semimembranoso y porción larga del bíceps femoral, tibial anterior, sóleo y
gastrocnemio.
Los sujetos del grupo con déficit de LCA rehabilitado mostraron mayores niveles electromiográficos en la mayoría de las actividades, comparados con los demás grupos. El músculo gastrocnemio mostró significativa actividad electromiográfica únicamente en la fase de balanceo terminal en el descenso de escalera,
siendo el grupo de sujetos con reconstrucción de LCA el que mostró el mayor
nivel de activación (39%). En el ejercicio de cross-cutting los músculos sóleo y
gastrocnemio fueron mayormente activados en la fase de apoyo. Durante la marcha, el sóleo mostró un comportamiento similar al descrito en la Parte I de este
estudio, con un nivel de activación del 38% en el grupo LCA rehabilitado.
Un estudio más sofisticado fue el de Fleming12 presentado en el 2001. El
objetivo del trabajo fue evaluar el porcentaje de estiramiento del LCA ante
contracciones aisladas del músculo gastrocnemio, utilizando estimulación muscular eléctrica transcutánea (TEMS), y la influencia de la co-contracción de
los isquiosurales y el cuádriceps, en 6 sujetos sanos candidatos a cirugía de
menisectomía parcial o debridamiento condral, y bajo anestesia espinal. El estiramiento del LCA se midió mediante un transductor (DVRT) introducido en
el ligamento al momento de la cirugía.
8
(n-5)
*
*
*
ACL Strain (%)
6
ACL tant
4
2
0
-2
-4
ACL slack
-6
Muscles relaxed
Gastroc contracted
Gastroc + Hams contracted
Hams contracted
-8
5
15
30
Knee Flexion Angle (deg)
Figura 3. Valores medios de tensión de
LCA producidos durante la co-contracción de gastrocnemio e isquiosurales.
La co- contracción de estos músculos
produjo mayores tensiones que la contracción aislada de los isquiosurales.
A
K
D
16
Mediante el uso de TEMS se indujeron:
A) Contracción aislada del gastrocnemio (15 N de fuerza, a 5, 15, 30 y 45º
de flexión de rodilla, y con el tobillo a 10º de flexión dorsal, posición
neutra y 20º de flexión plantar).
B) Contracción aislada del cuádriceps.
C) Contracción aislada de los isquiosurales.
D) Co-contracción gastrocnemio-cuádriceps (10 N).
E) Co-contracción gastrocnemio-isquiosurales (5 N), ambas a 5, 15 y 30º de
flexión de rodilla y tobillo en posición neutra.
Se evidenció que la contracción del gastrocnemio con la rodilla en 5 y 15º de
flexión produjo mayor estrés sobre el LCA que a 30 y 45º. No se observaron
diferencias en relación a la posición del tobillo durante la contracción del
gastrocnemio.
La co-contracción de los músculos gastrocnemio y cuádriceps produjo mayor estrés que la contracción de cada músculo individualmente, demostrando la acción
sinérgica de ambos músculos en la producción de la traslación anterior de la tibia.
La activación simultánea de los isquiosurales no fue suficiente para contrarrestar el efecto de la actividad del gastrocnemio sobre la TTA a 15º, ya que el estiramiento del LCA durante la co-contracción de estos músculos fue aproximadamente del 3%, indicando que el gastrocnemio es un potente estresante
del LCA a dicho ángulo. Es interesante destacar que su contracción aislada
generó un estiramiento del LCA superior a 5%. Sin embargo, este efecto se ve
notablemente reducido a 30º, donde la co-contracción de estos músculos produjo valores negativos de estiramiento del LCA, y la contracción aislada del
gastrocnemio genera un estrés menor a 1%. Podría concluirse que el músculo
gastrocnemio es un potente antagonista del LCA a 15º.
Kvist16 y col. estudiaron en 12 sujetos con déficit de LCA y 17 controles el
fenómeno de TTA (CA-4000) y la actividad electromiográfica de los vastos
medial y lateral, isquiosurales y porción lateral del gastrocnemio durante las
siguientes actividades:
1. Marcha: caminar lo más normal posible a velocidad libre.
2. Cutting: ejercicio que se realizó haciendo un paso lateral de la pierna no
testeada sobre la testeada con 90º de flexión.
3. Ascenso y descenso de escalera: se utilizó una escalera de dos escalones
de 18 cm de alto y 25 cm de profundo.Tanto para el ascenso como para
el descenso, se colocó en primer lugar la pierna testeada.
Los datos se normalizaron con los ciclos de marcha (100%), de forma que una
mitad correspondió a la fase de apoyo y la otra a la fase de balanceo.
El trabajo demostró que durante la marcha en los sujetos sanos, la tibia se mueve anteriormente durante la fase de apoyo hasta alcanzar su máximo, y luego
retorna a la posición neutral durante el balanceo. En los sujetos con lesión del
LCA la máxima TTA se alcanza antes, es mayor que en los sujetos sanos y que la
pierna no lesionada (8.3 mm, 42% y 25% más que en el grupo control y que en la
pierna no lesionada, respectivamente) y luego se mantiene más tiempo durante
la fase de apoyo en comparación con la pierna lesionada y el grupo control, y
durante el inicio del balanceo en comparación con la pierna no lesionada.
El gastrocnemio (Figura 4) mostró una activación del 8% de la máxima contracción voluntaria (MCV) durante la fase de apoyo, de forma similar en todos
los grupos, aunque en la pierna lesionada estuvo más activo en la segunda
parte de la primera mitad de dicha fase, cuando la proyección del CG cambia
desde atrás hacia delante del pie.
Level Walking
Flexion
80
60
40
20
0
8
Translation
6
4
2
0
20
Gastrocnemius
15
10
5
0
20
Hamstrings
15
10
5
0
0
25
Stance
50
75
100
Swing
Figura 4. Ángulos de flexión en grados, TTA en mm, actividad electromiográfica de los músculos vasto medial, vasto lateral, gastrocnemio externo e isquiosurales, expresado como porcentaje de la
máxima contracción voluntaria durante la marcha. Valores medios
del grupo control (línea continua) y la pierna no lesionada (línea
discontinua) y pierna lesionada (línea de puntos) en grupo LCA
deficiente.
A
K
D
17
Los sujetos con lesión del LCA mostraron una activación más temprana de los
isquiosurales y el gastrocnemio durante la fase de apoyo.
Durante la fase de apoyo, el cuádriceps y el gastrocnemio actúan de forma sinérgica aumentando la tensión sobre el LCA, lo cual causa compresión articular e incrementa la rigidez de la rodilla. En los sujetos con lesión del LCA este
mecanismo lleva a un aumento de la TTA donde los limitantes secundarios son
demandados, principalmente los meniscos y la cápsula posterior.
Los autores concluyeron, por un lado, que el mecanismo de posicionamiento
anterior de la tibia es cualitativamente similar en las rodillas sanas y en las
lesionadas, pero que dicha posición se alcanza mucho antes en caso de déficit
del LCA, y por otro lado, que los músculos cuádriceps y gastrocnemio parecen
trabajar de forma sinérgica en la estabilización de la rodilla manteniendo la
posición anterior de la tibia durante las actividades de apoyo.
Figura 5. Los cuatro ejercicios: a) extensión de rodilla en cadena cinética
abierta b) sentadilla con centro de gravedad sobre los pies, c) sentadilla con
centro de gravedad detrás de los pies
d) sentadilla con centro de gravedad
delante de los pies.
En el mismo año, Joanna Kvist20 estudió en 12 pacientes con déficit de LCA
y en 12 controles la TTA (CA4000) y la actividad electromiográfica de los
músculos vastos lateral y medial, isquiosurales y gastrocnemio lateral, durante
la realización de dos tipos de ejercicios: 1) extensión de rodilla en cadena cinética abierta, con 0, 4 y 8 kg sobre el extremo distal de la tibia, y 2) sentadilla
mono y bipodal, en tres situaciones: a- centro de gravedad sobre los pies, bcentro de gravedad detrás de los pies (espalda contra la pared), c- centro de
gravedad delante de los pies (manos contra la pared). (Figura 5)
60
AE8
CGO1
CGB1
CGF1
50
EMG (% of MVC)
40
30
20
10
0
-10
Figura 7.Artrómetro KT 1000 con ortesis tobillo-pie utilizado para el estudio
-20
10
45
85
45
10
10
45
Quadriceps muscle
85
45
10
10
45
85
Gastrocnemius muscle
45
10
10
45
85
45
10
Hamstring muscles
Figura 6. Actividad electromiográfica en la pierna lesionada, del cuádriceps (valores medios de vasto medial y lateral), gastrocnemio e isquiosurales durante el test en CCA con
8kg de carga (AE8) y en CCC sobre una pierna con el centro de gravedad sobre (CGO1),
detrás (CGB1) y delante (CGF1) de los pies. La actividad de los isquiosurales se expresa
en valores negativos. Las cuatro columnas/grupos representan la actividad electromiográfica de 10 a 45º y de 50 a 85º de flexión de rodilla (fase excéntrica) y en ángulos de 85 a
50º y de 45 a 10º de flexión de rodilla (fase concéntrica)
A
K
D
18
En ambas piernas, la actividad electromiográfica del gastrocnemio fue constante en los diferentes niveles de carga para los ejercicios de cadena cinética
abierta, pero se incrementó en un 10% cuando aumentó la carga en los ejercicios de cadena cinética cerrada. Durante los últimos, el patrón de activación
del gastrocnemio fue similar al del cuádriceps (mayor actividad entre 50 y 85º
de flexión). Los músculos cuádriceps y gastrocnemio actuaron simultáneamente, incrementando su actividad proporcional al aumento de carga, excepto
durante los ejercicios de cadena cinética abierta donde la actividad del gastro-
cnemio fue insignificante y durante la sentadilla con el centro de gravedad por
delante, en la cual la actividad del cuádriceps fue baja.
16
ACLD
Continuando con la línea de Fleming, Sherbondy24 realizó una investigación
que consistió en un estudio clínico y un estudio cadavérico. La investigación
clínica evaluó los efectos de los músculos de la pantorrilla a través de la dorsiflexión pasiva del tobillo sobre la TTA en 12 pacientes sometidos a reconstrucción de LCA, previamente a la intervención quirúrgica. El estudio cadavérico
evaluó el mismo fenómeno con más información secuencial dilucidada a través
de la sección de estructuras anatómicas relevantes: sóleo y gastrocnemio.
Luego de la administración de la anestesia, los pacientes fueron evaluados
mediante KT1000 con la técnica convencional de medición de la TTA. Seguidamente se le colocó a cada paciente una ortesis tobillo-pie (Figura 7) para
graduar la posición del tobillo a diferentes grados: 30º y 15º de flexión plantar,
posición neutra, 5º y 10º de flexión dorsal. En cada posición del tobillo se midió con KT 1000 la TTA utilizando KT30 (30 libras) y KT mm (máxima fuerza
manual).
ATT
12
En el estudio cadavérico (Figura 9) las diferencias significativas se dieron con
KTmm. La dorsiflexión pasiva del tobillo a 10º resultó en una disminución del
41% de la TTA en pacientes con LCA intacto y 40% para los sujetos con déficit de LCA. Cuando se removió el gastrocnemio la disminución fue del 36%.
El efecto de la disminución de la TTA por el aumento de la dorsiflexión del
tobillo desapareció al eliminar el sóleo del tendón de Aquiles, lo que sugiere
que este músculo es el responsable del fenómeno ocurrido.
ACLI
4
0
30
20
10
ANKLE POSITION
0
-10’
Figura 8. TTA (mm) versus posición del
tobillo (º) para pacientes sanos (ACLI)
y con déficit de LCA (ACLD) medido
con KT1000 utilizando máxima fuerza manual. Valores positivos indican la
flexión plantar y los negativos la dorsiflexión del tobillo. La TTA disminuyó
al aumentar la dorsiflexión del tobillo
(■= ACLI y ■= ACLD)
El estudio cadavérico (n=4 edad prom 74 anos) reprodujo la metodología
realizada con los pacientes pre-cirugía.
12
8
ATT
Como resultado se evidenció que la progresiva dorsiflexión del tobillo causó
una disminución estadísticamente significativa de la TTA tanto en pacientes
con déficit de LCA como en rodillas sanas testeadas con KT30 y KT mm
(p<.0001). Cuando se testeó con KT30 la disminución de la TTA promedio fue
de 2.5 mm (45% menos) y 4 mm (34% menos) en LCA intacto y con déficit,
respectivamente. Para el KT mm el promedio de la disminución de la TTA fue
de 3.3 mm o 43% y 5.5 mm o 37% en pacientes con LCA intacto y con déficit
respectivamente. El efecto fue superior a ángulos de dorsiflexión mayores a
0º (Figura 8).
8
4
0
30
20
10
0
-10’
ANKLE POSITION
Figura 9. TTA (mm) versus posición del
tobillo (º) para el estudio cadavérico.
Valores positivos indican la flexión plantar y los negativos la dorsiflexión del
tobillo. La resección del sóleo elimina el
efecto de la dorsiflexión sobre la TTA
(♦= ACLI, ■= ACLD, ∆= gastrocnemio
seccionado, ○= sóleo seccionado)
Los resultados arrojaron que la dorsiflexión pasiva de tobillo decrece la TTA
instrumentada con KT1000 en pacientes con déficit de LCA e intactos. El
mecanismo por el cual sucede este fenómeno parece estar en relación con
el sóleo. Estos datos sugieren que el músculo sóleo puede ser un importante
estabilizador dinámico de la rodilla, resistiendo la traslación anterior de la tibia
durante la contracción excéntrica.
Coincidentemente con Sherbondy, Elias10 en el mismo año realizó un estudio
in vitro cadavérico en el cual se postula como hipótesis que los músculos sóleo y gastrocnemio poseen acciones opuestas sobre la traslación tibial. Creen
que el gastrocnemio tiende a cargar el LCA mientras que el sóleo trasladaría
la tibia posteriormente descargando el LCA.
Se utilizaron 6 rodillas (67 a 77 años) para el estudio kinemático el cual consistió
en un simulador de flexo-extensión de rodilla en cadena cinética cerrada (Figura
10), que permite ubicar la articulación en los ángulos necesarios para el estudio.
Figura 10. Cada rodilla se posicionó a
20, 50, 80º de flexión con cargas para
simular la fuerza del cuádriceps (Quads)
e isquiosurales (Hams). El gastrocnemio
(Gastrocs) y el sóleo (Soleus) fueron
cargados individualmente y en com- A
binación utilizando resortes de fuerza
constante. Cada rodilla fue testeada con K
LCA intacto y con LCA seccionado y
con y sin aplicación de carga anterior
D
19
A
1.5
Se colocaron abrazaderas en los tendones de los músculos cuádriceps, isquiosurales, gastrocnemio y sóleo para simular la contracción de los mismos cargándolos con diferentes pesos a diferentes ángulos: 20º, 50º y 80º. Además se coloco
una abrazadera en la cara anterior de la tibia para generarle traslación anterior.
Las rodillas fueron evaluadas con LCA sano y luego con LCA seccionado.
20˚ OF FLEXION
ANTERIOR SHIFT (mm)
1
0.5
0
1
-0.5
2
3
4
TEST CASE
Figura 11. Test a 20º de flexión para
Caso 1: LCA intacto, sin carga anterior.
Caso 2: LCA intacto, con carga anterior. Caso 3: LCA deficiente, sin carga
anterior. Caso 4: LCA deficiente, con
carga anterior. Una estrella indica una
traslación anterior o posterior estadísticamente significativa.
B
1.5
50˚ OF FLEXION
soleus
gastrocnemius
ANTERIOR SHIFT (mm)
1
gastrocnemius & soleus
0.5
0
1
-0.5
2
3
4
TEST CASE
Figura 12. Test a 50º de flexión para
Caso 1: LCA intacto, sin carga anterior.
Caso 2: LCA intacto, con carga anterior. Caso 3: LCA deficiente, sin carga
anterior. Caso 4: LCA deficiente, con
carga anterior. Una estrella indica una
traslación anterior o posterior estadísticamente significativa.
C
1.5
80˚ OF FLEXION
soleus
gastrocnemius
ANTERIOR SHIFT (mm)
1
gastrocnemius & soleus
0.5
0
-0.5
A
K
D
20
1
2
3
4
TEST CASE
Figura 13. Test a 80º de flexión para
Caso 1: LCA intacto, sin carga anterior.
Caso 2: LCA intacto, con carga anterior. Caso 3: LCA deficiente, sin carga
anterior. Caso 4: LCA deficiente, con
carga anterior. Una estrella indica una
traslación anterior o posterior estadísticamente significativa.
Se testearon todas las rodillas manteniendo la co-contracción de cuádriceps e
isquiosurales y siguiendo las siguientes situaciones:
• Caso 1: LCA intacto, sin carga anterior.
• Caso 2: LCA intacto, con carga anterior.
• Caso 3: LCA deficiente, sin carga anterior.
• Caso 4: LCA deficiente, con carga anterior.
Los resultados (Figuras 11, 12 y 13) mostraron que cuando se aplicó fuerza al
sóleo la tibia se trasladó posteriormente respecto al fémur. A 20º de flexión los
cambios medidos en la tibia provocados por la acción del sóleo o gastrocnemio
o ambos no fueron significativos para ninguno de los 4 casos evaluados (P<0.20).
El desplazamiento posterior de la tibia que ocurrió luego de la aplicación de
carga al tendón del sóleo fue estadísticamente significativo para los cuatro casos
a 50º de flexión. El promedio de traslación posterior de la tibia para los cuatro
casos fue de del rango de 0,24 ± 0.06 mm a 0.36 ± 0.07 mm. A 80º de flexión la
traslación tibial posterior fue estadísticamente significativa sólo para el caso 2.
Cuando se aplicó fuerza al gastrocnemio, la tibia se trasladó anteriormente
respecto al fémur. Aunque no se midieron cambios estadísticamente significativos a 20º de flexión, el desplazamiento anterior de la tibia luego de la aplicación de carga al tendón del gastrocnemio fue significativo para todos los test a
50º excepto el caso 3. A 50º de flexión la mayor TTA fue de 0.5 ± 0.1mm en el
test caso 1. En general, la TTA en respuesta a la carga del gastrocnemio fue ligeramente menor a 80º de flexión que a 50º, pero el desplazamiento continuó
siendo estadísticamente significativo para los cuatro casos a 80º de flexión.
La aplicación de carga a los tendones del sóleo y gastrocnemio juntos tendió
a trasladar anteriormente la tibia respecto al fémur. Este fenómeno fue estadísticamente significativo para todos los casos excepto en el caso 1 a 50º de
flexión (P< 0.07), y fue estadísticamente significativo para todos los casos a
80º de flexión.
En conclusión, los resultados de estos estudios sugieren que el músculo
sóleo puede potencialmente actuar como agonista del LCA, protegiéndolo
durante las actividades dinámicas. Aún cuando el sóleo no atraviesa la articulación de la rodilla, puede provocar un momento de rotación de la tibia
respecto del tobillo trasladándola posteriormente. El resultado de estos estudios indica que la contracción de ambos músculos de la pantorrilla, sóleo y
gastrocnemio, traslada la tibia anteriormente, pero que la contracción aislada
del sóleo podría disminuir la TTA. Los autores consideraron que la activación temprana del sóleo durante actividades dinámicas podría ser un mecanismo protector del LCA. Esto sería relevante particularmente en las atletas
mujeres, quienes han mostrado retardos en generar el torque máximo de los
isquiosurales durante test isocinéticos15.
Más recientemente, Colné9 en el 2006 estudió la actividad dinámica y muscular de la recuperación del balance en sujetos sanos y en pacientes con ruptura
del LCA, estudiando al mismo tiempo el rol del sóleo como estabilizador en
la rodilla ipsilateral y como compensador general del balance en la rodilla contralateral. Se estudiaron 20 sujetos con lesión del LCA, 10 sujetos con LCA
reconstruido y 14 sujetos control, durante la recuperación del balance desde
una caída en sentido anterior.
Para producir la caída, se colocó a los sujetos en bipedestación sobre una
plataforma de fuerza con una inclinación anterior del cuerpo de 15º, sostenido posteriormente a través de un cinturón abdominal y un cable conectado
a un dinamómetro. El dispositivo se liberó sin aviso provocando la caída hacia
delante, y los sujetos fueron instruidos a realizar pocos pasos para recuperar
el equilibrio.
Se analizó la actividad de los músculos sóleo, tibial anterior, isquiosurales (semimembranoso y semitendinoso) y recto femoral de ambos miembros inferiores. Se enfatizó la atención sobre la actividad del sóleo.
Además de los registros electromiográficos, se analizaron una serie de variables mecánicas que indicaron la habilidad del sujeto para reaccionar ante la
caída y recuperar el balance (duración de la recuperación del balance, aceleración vertical del centro de gravedad, longitud del primer paso para recuperar
el equilibrio, etc).
Como resultado, se obtuvo que en los sujetos del grupo control el sóleo fue el
primer músculo en activarse. Su primera ráfaga electromiográfica se produjo
inmediatamente posterior a la liberación del dispositivo de sostén, como respuesta a la caída anterior. La segunda ráfaga apareció luego del despegue de los
dedos y antes del contacto con el talón, como una medida de estabilización del
miembro que realiza el balance. Luego la actividad del sóleo continuó durante
la fase de apoyo unilateral.
La actividad electromiográfica de los sujetos con déficit de LCA y con LCA reconstruido se caracterizó por una activación más rápida tanto del sóleo como
de los isquiosurales, cuando la pierna lesionada se preparaba para el contacto
luego de la liberación, y por una mayor duración de la actividad de estos
músculos durante la fase de apoyo. Estos hallazgos se correlacionan con un
mayor tiempo de recuperación del balance, e indican una adaptación de dichos
sujetos orientada a la anticipación y la protección de la rodilla lesionada. La
ausencia de modificaciones en la dinámica del centro de gravedad en relación
a los sujetos sanos sugiere que los pacientes con déficit de LCA son capaces
de recobrar el balance sin disconfort. La activación bilateral del sóleo indica
un rol del mismo tanto en la estabilización de la rodilla como en las reacciones
globales de balance postural.
Discusión
Las controversias que presentan los estudios mencionados anidan en correlación con la actividad del gastrocnemio en cuanto a si este músculo es o no
generador de tensión sobre el LCA.
Parecería que la eficacia del sóleo para estabilizar a distancia la traslación tibial
anterior en cadena cinética cerrada no está en tela de juicio y los autores que
han investigado sobre los mecanismos estabilizadores de las rodillas con déficit de LCA y reconstruidas, concuerdan en jerarquizar el trabajo muscular del
sóleo en etapas de la rehabilitación de dichos pacientes.
Los hallazgos en la adaptación de la mecánica de la marcha en pacientes con
déficit de LCA demuestran que éstos poseen un momento flexor de rodilla
significantemente menor durante la fase de apoyo monopodal que los con-
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troles sanos, de alrededor del 140%. Esta disminución se explica como una
reducción de la contracción del cuádriceps en los pacientes con déficit de
LCA3. Los pacientes con LCA deficientes tienen menor actividad de cuádriceps y gastrocnemio12,13,23, mientras que experimentan una gran activación
de isquiosurales durante la transición del balanceo a la fase de apoyo de la
marcha.
Otra estrategia estabilizadora utilizada por los sujetos con déficit de LCA está
en relación con la disminución de la actividad del gastrocnemio. Parece que la
decreciente actividad del gastrocnemio en estos pacientes protege la rodilla
de la excesiva TTA. Aunque cuadriceps e isquiosurales sean los principales
estabilizadores de rodilla, se puede, en teoría, afirmar que la disminución de la
actividad del gastrocnemio es un mecanismo compensatorio adicional.
Además, la disminución de la mencionada actividad del gastrocnemio puede
ser considerada como uno nuevo mecanismo compensador contra la excesiva
TTA desde la contracción del gastrocnemio durante los primeros 45º de la
flexión de rodilla4.
La co-contracción del cuadriceps e isquiosurales, así como la inhibición de la
activación del músculo gastrocnemio pueden servir a moderar cargas excesivas expuestas a la articulación y al neoligamento26.
Por otro lado y en contraste con lo mencionado, algunos autores 16, 17, 18,
19, 20, 21 han encontrado mayor actividad de cuádriceps y gastrocnemio en
pacientes con déficit de LCA e interpretan estos hallazgos como un mecanismo que tiende a aumentar las fuerzas de compresión articular y la rigidez de la
rodilla, en consecuencia, los investigadores no encontraron aumento en la TTA
en las rodillas con déficit de LCA. Por lo tanto, han concluido que la activación
simultánea del cuádriceps y el músculo gastrocnemio parecería representar un
importante mecanismo para la estabilización de la inestabilidad de la rodilla.
Conclusión
En base a lo expuesto, consideramos trascendente destacar como hallazgo
importante la inclusión de ejercicios en cadena cinética cerrada para el desarrollo del músculo sóleo que faciliten su papel protector sobre el LCA, teniendo en cuenta que el mismo cumple funciones protagónicas en actividades
que demandan estabilidad en apoyo monopodal como la marcha, el salto, la
carrera, entre otras.
Siguiendo este objetivo, sugerimos modificar la técnica de la sentadilla (a una
y a dos piernas), mediante la colocación de un realce a nivel del antepié que
genere una dorsiflexión del tobillo entre 5º y 10º con el fin de reducir o limitar
la TTA, sobre todo en la fase temprana de los protocolos de rehabilitación,
tanto de pacientes con déficit de LCA como en el post quirúrgico de su reconstrucción.
Respecto al músculo gastrocnemio, desaconsejamos los ejercicios que estimulen su actividad si el objetivo del programa es proteger el neoinjerto o
estabilizar las rodillas con déficit de LCA. Consideramos que este músculo es
antagonista del ligamento y junto con el cuádriceps podrían ejercer efectos
deletéreos en rodillas inestables.