Dr. Carlos Benítez Franco Métodos para medir la Fuerza, la Potencia y otras cualidades musculares Evaluación Rehabilitación Entrenamiento Dr. Carlos Benítez Franco

FACTORES COMPLEJOS INTERVINIENTES: FUERZA MUSCULAR FACTORES COMPLEJOS INTERVINIENTES: Neurales-Bioquímicos Energéticos-Metabólicos Físicos-Biomecánicos www.deporteymedicina.com.ar

Definiciones Desde el punto de vista de la Biología Desde el punto de vista de la Física “causa capaz de variar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo” pudiendo detenerlo o alterar su desplazamiento, si está en movimiento, desplazarlo, si está quieto, o deformarlo si está fijo. Desde el punto de vista de la Biología capacidad funcional que se expresa por la acción conjunta del sistema nervioso y el aparato osteo-muscular para generar tensión, que constituye la forma en que el sistema neuromuscular produce fuerza  

Unidades de medida del SI Magnitud Fundamental: Unidad: Masa kilogramo (kg) Espacio Metro (m) Tiempo Segundo (s) Magnitud Derivada: Unidad: Velocidad m/s Aceleración m/s² Fuerza kg.m/s² Newton (N)

Métodos para medir la Fuerza y la Potencia LEVANTAMIENTO DE PESAS CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA CONTRACCIÓN ISOCINÉTICA CONTRACCIÓN ISOTÓNICA CONTRACCIÓN CON VEL. Y RESISTENCIA VARIABLES CICLO ELONGACIÓN-CONTRAC. (CONTRACCIÓN PLIOMÉTRICA) CONTR.ISOACELERTIVA (Westing, Seger, Thortensson;1991) 8. CONTRACCIÓN ISOINERCIAL

Fuerza Isoinercial La mayoría de los mov.deportivos involucran aceleración y desaceleración de una masa constante (miembros o carga externa) sobre articulaciones asociadas, es decir involucran el desarrollo de fuerza isoinercial (Murphy et al. 1994) El término Isoinercial refleja el esfuerzo muscular subyacente a través de un tipo de tarea de levantamiento de peso. La carga isoinercial implica una resistencia constante al “movimiento” más que meramente una resistencia constante o carga durante el “levantamiento” (Abernethy el al.1996)

Tipos de Fuerza Isoinercial Fuerza isoinercial máxima (máx fuerza con 1-3 rep) -Maxima fuerza concéntrica -Máxima fuerza excéntrica Fuerza Velocidad isoinercial (mayor impulso posible en el menor tiempo= Potencia -Fuerza de arranque -Fuerza explosiva -Fuerza asociada al ciclo estiramiento acortamiento (CEA)

Fuerza Velocidad Isoinercial Fuerza de arranque: habilidad del sistema neuromuscular para desarrollar la mayor fuerza posible en el menor tiempo posible. No necesariamente referida al desarrollo total del movimiento. Fuerza explosiva: habilidad del sistema neuromuscular para continuar desarrollando la tensión ya iniciada tan rápidamente como sea posible Fuerza asociada al CEA (f. reactiva):habilidad para el desarrollo de fuerza en rápidas acciones musculares asociadas al CEA

Evaluación de la Fuerza Velocidad Isoinercial Tren inferior: Squat Jump (SJ) Counter Movement Jump (CMJ) Tren superior: Seatet shot put throw (Guillespie and Keenum 1987) Poseen una visión reducida sobre las cualidades de Fuerza Velocidad Isoinercial (F.Arr.-F.Expl.-F.React.) Plataforma de fuerza (Ground reaction force plate) Mide directamente la fuerza aplicada durante una acción explosiva y permite un análisis individual de la capacidad de desarrollar fuerza en función del tiempo (Cordova y Armstrong 1996), por lo tanto es más confiable

Percentiles de Fuerza Máxima Relativa en Press en Banco Plano

E) METODO BIOMECANICO -1)PLATAF. DE SALTO: TV - TC - Ind. Q -2)CINEMETRÍA: TÉCNICA -3)DINAMOMETRÍA: FUERZA ISOMÉTR. -4)DISPOS.ISOKINETICO: F-V-P-R -5)REAL POWER: POT -6)PLATAFORMA DE FUERZA: Var Multip -7)MEDICIONES COMBINADAS MEDICION: -MECANICA -OPTICA -ELECTRONICA

Parámetros de Fuerza Velocidad Isoinercial obtenidos c/ Plataforma de Fuerza 1) F de Arranque (starting strength) (kg): Fuerza a los 30 ms del inicio del SJ 2) F Explosiva (N/s): Máxima tasa de Fuerza desarrollada (MTFD) durante el contacto del SJ 3) F Dinámica Maxima (Pico) (Kg): Pico de Fuerza alcanzada durante el contacto del SJ 4) Impulso Total (N/s): Impulso producido durante el contacto del SJ 5) Impulso en 100 ms (N/s): Impulso despues de los 100 ms siguentes al inicio del contacto 6) Tiempo de despegue (contacto) (ms): Tiempo desde el inicio del SJ hasta el final de la fase de despegue 7) Potencia Promedio (W): Promedio de potencia producida durante el contacto completo del SJ

Parámetros de Fuerza Velocidad Isoinercial obtenidos c/ Plataforma de Fuerza Suj\ Parám. Peso F.Dinám.Máx Tiempo FDM F.Explosiva F.Arranque Unidad Med. (kg) (ms) MTDF (N/s) F30ms(kg) Veloc.Var. 74,7 230,3 104,5 44524 30 Veloc/Muj 59,7 179,4 109,3 30303 28,3 F 100 ms Impul 100ms Impul. Total Prom.Potenc (N/s) (W) 217,3 100,8 168 737 164,2 75,4 123,1 469,6

Capacidades determinantes del Salto La máxima altura se alcanza cuando el impulso mecánico de aceleración es máximo: Impulso mecánico de frenado optimo Paso de flexión a extensión lo más instantáneo posible Máxima fuerza vertical en minimo de tiempo Máxima flexión F vert. Impulso de aceleración Impulso de frenado Tiempo 1) Coordinación de movimientos 2) Fuerza explosiva

Fórmulas para el cálculo indirecto de la potencia en el TIV AJ Lara Sánchez, J Abián Vicén, LM Alegre Durán, L Jiménez Linares y X Aguado Jódar. Direct measurement of power with jump tests in female volleyball.

Factores determinantes de la fuerza explosiva Relativos al desarrollo de la Fuerza Máxima: 1) Sincronización intramuscular de UM 2)Velocidad de reclutamiento de UM Relativos a la capacidad de producir mucha fuerza en un corto periodo de tiempo: 1) Ciclo estiramiento-acortamiento 2) Coordinación Intermuscular

Comparación de Métodos

Criterios para la Selección del Método de Evaluación ESPECIFICIDAD -Grupo Muscular -Patrón de Movimiento -Velocidad de Ejecución OBTENCIÓN DE DATOS FACTIBILIDAD

Objetivos de las Evaluaciones de Fuerza y Potencia ESTABLECER LA APLICABILIDAD DE LA FUERZA Y LA POTENCIA EN EL RENDIMIENTO DEFINIR EL PERFIL DE RENDIMIENTO DEL DEPORTISTA CONTROLAR EL PROGRESO DEL ENTRENAMIENTO CONTROLAR LA REHABILITACIÓN DE LESIONES

Factores determinantes de la Fuerza Muscular Factores FísicosBiomecánicos Factores Neurales Bioquímicos Factores Energético Metabólicos

Factores Físicos Biomecánicos A > VELOCIDAD < FUERZA Y VICEVERSA (solo en Concentrico) LA FUERZA MUSCULAR DEPENDE DE LA LONGITUD DE LA FIBRA (F Isom.Máx.= 20% > long.reposo). A NIVEL DEL SARCÓMERO LA TENSIÓN OPTIMA ES A LA LONGITUD DE REPOSO LA POTENCIA MAX. SE LOGRA A UN 30 % DE LA F ISOM. MÁX. OTRAS VARIABLES SON: LOS PUNTOS DE INSERCIÓN EL ÁNGULO DE LA ARTICULACIÓN Y LA DISTANCIA DE APLICACIÓN DE LA CARGA Momento = (F x d) x seno Áng. articular

Factores Energético Metabólicos Tipo de Fibra muscular Tamaño de la Fibra muscular (hipertrofia) Contenido de Sustratos ATP-CP Contenido de Glucógeno Lípidos Capacidad de resíntesis Contenido y tamaño de mitocondrias Contenido enzimático

Factores Neurales Bioquímicos Tipo de fibra según veloc. de hidrólisis de ATP por distintas isoformas de miosina (Ia, Ib; IIa, IIb, IIc) Relación de inervación según el tipo de fibra Tamaño neuronal Frecuencia de impulsos nerviosos Velocidad de despolarización neuronal Terminales axónicos (CABAL de neurotransmisores Factores facilitadores e inhibidores (Circ.Renshaw) Receptores de neurotransmisores Receptores hormonales Velocidad de despolarización de la fibra

Reclutamiento en función de la Fuerza aplicada

Frecuencia de Impulsos Nerviosos el aumento de la frecuencia en los impulsos nerviosos (medidos en Hertz) no provoca un aumento en la fuerza máxima, sino una obtención de la misma en menor tiempo Valores de Estimulación de c/ tipo de Fibra: fibras lentas tipo I 10 a 33 Hz • fibras rápidas IIa 33 a 50 Hz • fibras rápidas IIb 50 a 75 Hz • fibras explosivas IIm 75 a + de 100 Hz

Variantes de Fuerza V(m/s) Veloc. F Exp. F Pot. F Máx. F (N)

Zonas de Entrenamiento de la Fuerza Zonas de entrenamiento de la fuerza, determinadas por la predominancia de la fuerza (1), la velocidad (2) o la potencia (3). Tomado de González-Badillo y Gorostiaga, (2000), p 39

Zonas de Entrenamiento de la Fuerza con Pesas Zonas de entrenamiento de las diferentes manifestaciones de fuerza muscular (Naclerio Ayllon)

Predicción de 1 RM

Aplicación Practica(Hegedus) Intensidad Series Repeticiones Veloc Ejec. Pausas e/Series Objetivos 85-100% .4 a 8 .6-1 Rápida 2-3´ F Máxima 60 a .1-2 Más de 20 Normal 10´ Res Anaer.de F (Res de F) 85% .4--6 .10-6 Veloc de F (Potencia) 30 a Varias decenas F de Res Preval Aerób. 60% .3-5 Hasta 12 2.3´ Fuerza Explosiva Menos Cientos 10-15´ F de Res Aeróbica de 30% Veloc de Movimiento

Posiciones de Organismos

Unidades de Medida del S.I. Para Calcular el Ejercicio Humano

PRUEBAS ISOCINÉTICAS EL TÉRMINO ISOCINESIA SIGNIFICA “VELOCIDAD CONSTANTE” (Hislop y Perrine, 1967, Perrine, 1968) MIDEN CUALIDADES MUSCULARES Y ARTICULARES PUEDEN SER: CONTRACCIONES CONCÉNTRICAS, EXCÉNTRICAS O ISOMÉTRICAS LA VELOCIDAD DE LA CONTRACCIÓN Y ELONGACIÓN MUSCULAR IMPLICADA EN ESTOS MOVIMIENTOS NO TIENE PORQUÉ SER CONSTANTE (Hinson, Smith y Funk, 1979)

PRUEBAS ISOCINÉTICAS A VELOCIDADES MÁS ALTAS SE EMPLEA MÁS TIEMPO EN ALCANZAR LA FASE ISOCINÉTICA Y ESTA FASE REPRESENTA UN TIEMPO MENOR DEL MOVIMIENTO TOTAL -A 50°/seg -------90 % -A 400°/seg ------15 % DISP.ISOTÓNICO Controla la Fuerza y Mide la Velocidad DISP.ISOCINÉTICO Controla la Velocidad y Mide la Fuerza Vs.

Evaluación Isocinética Rodilla postcir. LCA st Concentrica (60 °/seg.) Extensión Flexión Lesionada – 53% TP Lesionada – 44% TP

Variables que pueden medirse en cada angulo: 60-180-300 °/s Fuerza (Torque Máximo) en N.m TM en % Peso Corp. Ángulo del Torque pico en ° Trabajo Total en relación al Peso Corp. en Joules Trabajo Total Relativo en % del Peso Corp. Prom. Potencia (T/t) en rel.al Peso Corp. en Watts Prom. Potencia Relativa en % del Peso Corp. Integral Torque tiempo (área bajo la curva): Impulso Relación Flexores/Extensores en %: de Torque Max, de Trabajo Total, de Potencia Prom., de la Integral T t. Promedio de ROM en °

Algunas Características El torque Máximo es mayor en contracción Excentrica y es mayor a velocidades más bajas La forma de la curva es diferente en Concentrica y Excentrica La diferencia es mayor a velocidades más altas No hay correlación de reg.gráficos espec.c/ patol.específicas El torque max.es más tardío a vel.más elevadas Es específica de cada articulación Puede haber oscilaciones por respuesta refleja Mayor oscilación a mayor velocidad Si la alteración es objetiva tiende a repetirse en todos los movimientos en el mismo ángulo.

Otras características La curva F/V durante la contracción excéntrica isocinética supera la contracción isométrica y aumenta ligeramente con el aumento de la velocidad del test. En contracción concéntrica a altas velocidades los isquiotibiales son “proporcionalmente” más fuertes que los cuadriceps (Deportmed) Ej.: Fútbol IT/Cuadr a 240°/seg: 65 % a 60°/seg: 61 % Siempre el lado dominante tiene < diferencia

Beneficios Específicos de la Isocinesia TRABAJO EN VELOCIDADES ESPECIFICAS BAJA INERCIA EN EL MOVIMIENTO PRINCIPIO DE BERNOULLI INTRARTICULAR: Fuerzas compresivas a > Vel. < Viscosidad Favorece la hidrodinamia líquido articular Penetración intracartílago Favorece la nutrición

Beneficios Específicos de la Isocinesia (continuación) COMBINACIÓN DE FACTORES BIOMECÁNICOS CON FISIOLOGÍA MUSCULAR -Optimo contacto de los puentes actina-miosina (mayor capacidad de generar fuerza) -En ángulos diferentes fuerzas diferentes -Máxima tensión en todo el rango articular (la carga se modifica con la variación de fuerza aplicada) -Disminuye el efecto de los nociceptores -Favorece el mantenimiento de la función propioceptiva -Reclutamiento máximo de U.M.aún a Vel.bajas

Otras características de la Isocinesia La Fuerza Máxima cae a lo largo de las repeticiones (mayor fatigabilidad de las fibras FT) Estimulación sincrónica máxima de las unidades motoras (la 1ra.etapa del progreso de la F es por facilitación de vías nerviosas 4-6 sem.luego viene la fase de hipertrofia) Mejora la coordinación intra e intermuscular (1er.estadío de la recuperación o rehabilitación muscular) Permite una valoración objetiva del funcionamiento y rendimiento muscular y articular.Secuencia: 1°) lado sano 1°) lado dominante, 1°) velocidades lentas. Es relativo como criterio de alta médico-deportiva con objetividad y seguridad, utilizando el criterio funcional.

Relación Músculos Agonistas-Antagonistas RODILLA: 60 °/seg.: 60% 300 °/seg.: 75 % TOBILLO: DF/FP: 33% Ev./Inv.: 85% HOMBRO: Rot.Ext/Rot.Int.: 66 % Abd./Add.: 50 % DIFERENCIA PORCENTUAL BILATERAL: 10 % > Lado Dominante h/ 20% En Deportistas en M.I. Confiabilidad: es > p/ cuadriceps que p/isquiotibiales es > p/ concéntrico que p/ excéntrico

Teorema de Bernoulli ¿ PORQUÉ LA NATACIÓN O EL REMO SON MALOS EJEMPLOS DE FUERZA ISOCINÉTICA? Teorema de Bernoulli: “La suma de la presión estática p (debida al movimiento aleatorio de partículas), de la presión dinámica, ½ d.v2, y de la presión hidrostática, d.g.h (debidad al propio peso del líquido), permanece constante a lo largo del líquido en movimiento”

Equipos Disponibles para Evaluar la Fuerza

Velocidad y Torque de los Equipos Características de los equipos que ofrecen métodos Concentricos Isocinéticos e Isométricos.

Programación de equipos isocinéticos Selección de Velocidades (Según diferentes estudios): La vel.máx. es < que el gesto deportivo específico en la mayoría de los dinamómetros 2 a 5 velocidades según el alcance del dinamómetro Velocidades administradas al azar De más lenta a más rápida. Salvo en postquirurgico LCA temprano (Deportmed) Tensión aum 5,1 veces e/60y80°: Atenc.Patol.Femoropat. Calibración del Torque: Torque límite Torque impacto (aberrante) Torque gravitatorio (corrección por F de gravedad)

¿Cuál es el mejor método? El mejor Método de Evaluación depende del patron de Resistencia del movimiento deportivo. Para los movimientos que encuentran mayor resistencia al principio. Ej.:Vencer la inercia de una carga externa o el propio cuerpo. MEJOR MÉT ISOTÓNICO O LEV.PESAS Para los mov.donde el o los miembros aceleran hasta una vel.considerable antes de encontrar una resistencia al final. Ej.Patear o golpear una pelota, puñetazo. MEJOR MÉT ISOCINÉTICO

Patron de Resistencia MEJOR MÉT Resistencia ISOTÓNICO Al Principio O LEV.PESAS Resistencia Al Principio Resistencia al final MEJOR MÉT ISOCINÉTICO

Posición e Instrucciones Estandarizada Frenos Mecánicos Control del Potenciometro de desplazamiento Posición específica para c/u de los segmentos del cuerpo (correas, almohadillas, soportes) Eje del dinamómetro y de la articulación alineados y cercanos Distancia estandarizada de la almohadilla (radio) al eje INSTRUCCIONES: Completas y Claras Explicar que el dinamómetro solo reacciona al esfuerzo aplicado “Animar” las ejecuciones, pero siempre de la misma forma

Número de Ensayos y Pausa Algunas contracciones submáximas de calentam.a c/ veloc. y 2 a 5 contracciónes máximas a c/ veloc.en la prueba Se necesitan más intentos a veloc.más altas. Otro enfoque: continuar hasta alcanzar una meseta Deportmed: tiempo sugerido: 30” indep.de la velocidad. PERIODOS DE RECUPERACIÓN: E/ 20 Y 30” 1 A 3´ > tiempo a > velocidad y grupos muscul.más importantes

Limitaciones del Método Isocinético Son caros Requieren personal entrenado No hay suficientes estudios que den valores de referencia para diferentes poblaciones Las velocidades de la actividad específica es muy superior (Ej. 1500°/seg) a la de la mayoría de los equipos (300°/seg) La mayoría de los equipos posee un ajuste limitado a la biomecánica del gesto específico. 6. El límite de Torque es limitado a unos 500 N.m en la mayoría de los equipos 6. No puede utilizarse como criterio de alta deportiva

Lineas de Investigación futura Relación con sistemas bioenergéticos Predicción del tipo de fibras prevalente Daño y recuperación selectivo de fibras Patrones típicos de lesión: articular, muscular, tendinosa o nerviosa. Perfiles característicos de rendimiento para subpoblaciones: Varones, Mujeres, Jóvenes, Ancianos, Deportistas por disciplina Relación con el rendimiento pliométrico y sobrecarga