Primer teórico locomoción

Introducción al Módulo de Locomoción

Contexto de la Clase

• La clase corresponde a la primera sesión teórica del módulo de locomoción, parte del curso de biofísica en la unidad 8.

• Se presenta como una grabación alternativa debido a problemas con la grabación original.

Estructura del Curso

• Este año se implementarán dos clases teóricas en lugar de una, con cambios en la organización temática respecto a años anteriores.

• El material de estudio está disponible en el EVA y se organiza en cuatro partes relacionadas con locomoción.

Cambios en las Discusiones Grupales

Evaluaciones Funcionales

• Las discusiones grupales han sido reestructuradas, incorporando preguntas nuevas y organizadas de manera diferente.

• En esta clase se abordará la relación entre evaluaciones funcionales y capacidades musculares.

Abordajes Metodológicos

Evaluación Funcional Instrumentada

• Se discutirán los principales enfoques metodológicos para evaluar el movimiento, especialmente la marcha humana.

• Los temas incluyen análisis espacio-temporal y registro de fuerzas, así como actividad muscular durante el movimiento.

Biomecánica: Definición y Aplicaciones

Relación entre Biomecánica y Fisiología

• La biomecánica analiza fenómenos biológicos desde un enfoque mecánico, integrando conceptos físicos y fisiológicos relacionados con el movimiento.

• Existe una conexión íntima entre biomecánica y fisiología del músculo esquelético discutida previamente en el curso.

Análisis Biomecánico

Propiedades del Aparato Locomotor

• La biomecánica permite analizar propiedades materiales del aparato locomotor y las cargas que soporta al interactuar con su entorno.

• También se puede estudiar la disposición corporal durante el movimiento mediante diferentes metodologías analíticas.

Métodos Cuantitativos para Analizar Movimiento

Tecnologías Utilizadas

• Se mencionan tres métodos clave: dinamometría (medición de fuerzas), cinemetría (análisis espacio-temporal), y electromiografía (registro muscular).

Dinamometría

• Registra fuerzas externas generadas por el cuerpo sobre dispositivos o entornos durante actividades físicas específicas.

Cinemetría

• Permite registrar variables como posición, velocidad y aceleración tanto lineales como angulares durante el movimiento humano.

Electromiografía

• Analiza amplitud temporal de activaciones musculares para entender mejor su función durante movimientos específicos.

Importancia de Datos Biométricos

Antropometría

• La antropometría es crucial para estimar dimensiones corporales necesarias para reconstrucciones espacio-temporales efectivas.

Modelos Teóricos

• Los datos obtenidos permiten incorporar información en modelos teóricos que estiman economía y eficiencia del movimiento.

Dinamometría: Sistemas de Registro

Tipos de Dinamómetros

• Existen varios tipos, incluyendo manuales que registran fuerza individualmente; sin embargo, las plataformas de fuerza son más relevantes para este contexto.

Plataforma de Fuerza

• Consiste en una base rígida equipada con sensores que miden deformaciones asociadas a presiones ejercidas sobre ella.

Componentes Vectoriales

Análisis Espacial

• Las plataformas pueden descomponer fuerzas vectoriales según sus direcciones espaciales: vertical, antero-posterior y medio-lateral.

Gráficas e Interpretación

• Al observar gráficas resultantes del uso de plataformas se pueden identificar picos significativos como pico impacto o pico empuje durante actividades motoras.

Parámetros Clave en Evaluaciones

Tasa de Fuerza

• La tasa a la cual se alcanza un valor máximo es crucial; estructuras biológicas responden diferentemente según velocidad aplicada a una fuerza determinada.

Importancia Funcional

• Comprender cómo estas tasas afectan al comportamiento mecánico es esencial para evaluar funciones biológicas adecuadamente.

Ejemplo Práctico: Salto Vertical

Análisis Durante Salto

• Un salto vertical muestra cómo se registra fuerza vertical; incluye fases desde pie firme hasta aterrizaje tras un contramovimiento rápido.

Riesgo Lesional

• Altas tasas alcanzadas rápidamente tras aterrizajes indican riesgos potenciales importantes sobre estructuras corporales involucradas.

Integración Curvas: Fuerza, Velocidad y Posición

Lectura Conjunta

• Integrar curvas permite obtener relaciones entre fuerza máxima, velocidad máxima e identificación temporal relevante dentro del gesto físico realizado( .).

Potencia Mecánica

• Producto entre fuerza por velocidad define potencia; este indicador biomarcador tiene relevancia significativa tanto clínica como deportiva( .)( .)( .)( .)( .)( .)( .)( .).

Este formato proporciona un resumen claro e informativo sobre los puntos clave tratados en la clase sobre locomoción dentro del contexto biofísico presentado por el instructor.

Electromiografía y Activación Muscular

Introducción a la Electromiografía

• La electromiografía de superficie permite registrar la actividad eléctrica de los músculos mediante electrodos colocados en la piel sobre vientres musculares.

• Se registran cambios de voltaje en el tiempo, reflejando la activación muscular desde la superficie corporal.

Comprendiendo el Registro Electromiográfico

• Es crucial entender que el potencial de acción en una fibra muscular se relaciona con el registro electromiográfico, ambos corresponden a un cambio de voltaje en el tiempo.

• Las fibras musculares excitables generan respuestas eléctricas al ser estimuladas por motoneuronas, lo que resulta en potenciales de acción.

Organización Funcional del Músculo

• Los músculos esqueléticos están organizados en unidades motoras, donde todas las fibras conectadas a una misma motoneurona son del mismo tipo. Esto está determinado por el tipo y frecuencia del estímulo recibido.

• La señal electromiográfica refleja la sumatoria de las unidades motoras activadas durante un periodo específico, mostrando cómo se superponen los cambios de voltaje asociados con cada motoneurona.

Filtrado y Análisis de Señales

• El proceso de filtrado es esencial para eliminar ruido (como tejido adiposo) y obtener una señal más precisa que represente la activación real del músculo.

• La rectificación y suavizado son pasos necesarios para facilitar la interpretación clara de los datos obtenidos a partir del registro electromiográfico.

Normalización y Comparaciones en Electromiografía

Importancia de la Normalización

• Se requiere normalizar tanto amplitud como tiempo para comparar efectivamente diferentes registros musculares entre individuos con distintos volúmenes musculares o capacidades físicas.

• La normalización se realiza dividiendo los valores registrados por un valor máximo durante contracciones voluntarias máximas, permitiendo comparaciones porcentuales significativas entre sujetos.

Diagramas de Activación Muscular

• Los diagramas on-off muestran períodos significativos de activación muscular durante actividades específicas, facilitando análisis visuales claros sobre cuándo ciertos músculos están activos o inactivos durante un ciclo como la marcha.

Cinemática y Análisis del Movimiento

Introducción a la Cinemática

• La cinemática permite registrar variables espaciotemporales como posición, velocidad y aceleración utilizando cámaras infrarrojas que rastrean puntos anatómicos específicos del cuerpo humano durante el movimiento.

Modelos Utilizados en Cinemetría

• Dependiendo del objetivo del estudio (por ejemplo, marcha o movimientos finos), se utilizan diferentes modelos con variaciones en cantidad y ubicación de marcadores anatómicos para representar segmentos corporales adecuadamente.

Análisis Espaciotemporal de la Marcha Humana

Características Fundamentales de la Marcha

• La marcha es una forma cíclica económica de locomoción humana caracterizada por tener siempre al menos un pie en contacto con el suelo; esto minimiza el gasto energético al desplazarse.

Ciclo y Fases del Movimiento al Caminar

• Un ciclo completo abarca dos pasos desde el primer contacto hasta su repetición; este ciclo puede subdividirse aún más según fases específicas como apoyo simple o doble apoyo dependiendo del pie utilizado como referencia durante el análisis.

Este formato proporciona una estructura clara y accesible para estudiar conceptos clave relacionados con electromiografía, organización muscular, normalización en análisis eléctricos y aspectos fundamentales sobre cinemática aplicada al movimiento humano.

Análisis de la marcha y sus variables

Cambios en la longitud del ciclo al caminar

• Se presenta una gráfica que muestra los cambios en la longitud del ciclo a diferentes velocidades medias, donde cada punto representa un valor promedio de un grupo de sujetos.

• A bajas velocidades, hay mayor variabilidad en la longitud del paso comparado con altas velocidades; tanto la longitud como la frecuencia aumentan al incrementar la velocidad.

• La frecuencia cambia más rápidamente que la longitud hasta alcanzar aproximadamente 2 m/s, donde la longitud se estabiliza y solo aumenta la frecuencia para seguir incrementando velocidad.

Fases del ciclo de marcha

• Al llegar a un límite en el aumento de frecuencia y longitud, se produce un cambio en el patrón locomotor hacia otro régimen.

• Se describe cómo se divide el ciclo de marcha en fases: doble apoyo inicial, apoyo simple del pie de referencia, segundo doble apoyo y apoyo simple del pie contralateral.

Duración de las fases según velocidad

• En una velocidad baja (0.5 m/s), se observa cuánto dura cada fase del ciclo; a medida que aumenta la velocidad (hasta 2.5 m/s), disminuye significativamente el tiempo en doble apoyo.

• La duración real del primer y segundo doble apoyo cae notablemente con el aumento de velocidad, mientras que el tiempo de apoyo simple permanece relativamente constante.

Simetría y variabilidad

• Existe simetría entre los tiempos de doble apoyo cuando un pie está delante o detrás; esta simetría puede alterarse si hay alguna disfunción.

• Se presentan valores relativos donde el tiempo en doble apoyo tiende a disminuir conforme aumenta la velocidad media.

Valores angulares durante el movimiento

Análisis angular: cadera, rodilla y tobillo

• Se analizan tres articulaciones clave: cadera, rodilla y tobillo desde un plano sagital para entender su comportamiento durante diferentes velocidades.

Cadera

• El ángulo de cadera se define por su relación espacial entre pelvis/tronco (proximal) y muslo (distal); una flexión positiva indica que el muslo está adelante respecto al tronco.

Rodilla

• La curva angular para rodilla muestra dos picos característicos; es importante observar cómo varían estos ángulos con cambios en las velocidades.

Tobillo

• El valor cero para el tobillo ocurre cuando está completamente apoyado; los cambios significativos ocurren durante las fases libres en aire.

Calidad muscular y su relevancia

Importancia del concepto

• La calidad muscular es crucial especialmente para adultos mayores debido a su relación con debilidad muscular natural asociada al envejecimiento.

Evaluación funcional

• La fuerza prensil es una medida comúnmente utilizada para evaluar fuerza muscular; valores por debajo de ciertos umbrales indican debilidad muscular significativa.

Relación entre fuerza y salud

• La capacidad funcional relacionada con fuerza no solo afecta actividades cotidianas sino también independencia general y calidad de vida.

Cambios estructurales

• Los estudios sobre fibras musculares muestran cambios relacionados con edad que pueden influir tanto a nivel celular como funcional.

Conceptos asociados

• Se aclaran términos como sarcopenia (pérdida normal de masa muscular), esteatosis (acumulación grasa intramuscular), e inapenia (pérdida específica de fuerza).

Cambios en la calidad muscular y su evaluación

Pérdida de potencia muscular

• La pérdida de potencia muscular es un marcador más sensible que la dinapenia o sarcopenia, ya que refleja cambios en fuerza y velocidad.

• La potencia se define como el producto de la fuerza por la velocidad, lo que hace que su disminución sea un indicador temprano de problemas musculares.

Gráfica de pérdida muscular

• Se observa una caída pronunciada en la fuerza con la edad, mientras que la masa muscular no muestra cambios tan drásticos. Esto indica que otros factores influyen en la fuerza.

• Si se incluyera una gráfica de potencia, esta mostraría una caída aún más pronunciada y temprana.

Concepto multidimensional de calidad muscular

• La calidad muscular abarca composición, arquitectura y función del músculo, siendo crucial para las capacidades funcionales como contracción y movimiento.

• La pérdida de fuerza, masa y potencia está relacionada con eventos adversos como caídas. Se presentan diferentes tipos de caedores para ilustrar esto.

Evaluación funcional de la calidad muscular

Métodos para medir potencia

• Para evaluar funcionalmente la calidad muscular se utilizan medidas realizables en consultorios, enfocándose especialmente en los miembros inferiores y tronco.

• El test STS (sentarse y levantarse) es comúnmente utilizado; el STS5 consiste en levantarse cinco veces lo más rápido posible mientras se mide el tiempo.

Cálculo del índice de masa muscular

• El cálculo del índice propuesto por Takai (2009) considera varios factores: longitud de pierna, altura del asiento, masa corporal y tiempo registrado durante el test STS5 para estimar potencia en watts.

Limitaciones del test STS

Variabilidad en resultados

• Aunque útil, el test STS tiene limitaciones; los valores pueden ser similares a pesar de diferencias estructurales entre las fases del test debido a variabilidad temporal entre repeticiones.

• Las etapas del test implican acciones musculares complejas que no siempre son visibles sin herramientas instrumentadas adicionales como cinemetría o plataformas de fuerza.

Mejoras necesarias en evaluaciones

Necesidad de herramientas avanzadas

• Es fundamental mejorar las métricas para discriminar mejor entre subpoblaciones durante las evaluaciones funcionales relacionadas con la potencia del tren inferior.

Resumen final

Conclusiones sobre abordajes prácticos

• Se realizó un análisis general sobre variables dinámicas relacionadas con el movimiento desde un enfoque práctico centrado en aspectos espacio-temporales y velocidad.

• Los estudiantes deben consultar material adicional disponible hasta página 81 para profundizar sin incluir temas fuera del curso actual.