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Biomecánica Bases del movimiento humano 4.a Edic ión Biomecánica Bases del movimiento humano 4.a Edic ión Joseph Hamill, PhD Professor, Department of Kinesiology University of Massachusetts at Amherst Amherst, Massachusetts Kathleen M. Knutzen, PhD Professor, Department of Physical Education and Kinesiology Dean, School of Social Sciences and Education California State University Bakersfield, California Timothy R. Derrick, PhD Professor, Department of Kinesiology Iowa State University Ames, Iowa Av. Carrilet, 3, 9.a planta, Edificio D - Ciutat de la Justícia 08902 L’Hospitalet de Llobregat Barcelona (España) Tel.: 93 344 47 18 Fax: 93 344 47 16 e-mail: consultas@wolterskluwer.com Revisión científica MFKD. Lic. Ft. TO. Jaime Rebollo Vázquez Coordinador del Programa de Licenciatura en Fisioterapia Facultad de Medicina Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Traducción Dr. Israel Luna Dra. Diana Vanegas Farfano Dirección editorial: Carlos Mendoza Editora de desarrollo: Cristina Segura Flores Gerente de mercadotecnia: Juan Carlos García Cuidado de la edición: Olga Sánchez Navarrete Adecuación de portada: Jesús Mendoza M. Maquetación: Carácter Tipográfico/Eric Aguirre • Aarón León • Ernesto A. Sánchez Impresión: R.R. Donnelley Shenzen Impreso en China Se han adoptado las medidas oportunas para confirmar la exactitud de la información presentada y describir la práctica más aceptada. No obstante, los autores, los redactores y el editor no son responsables de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicación de la información que incluye, y no dan ninguna garantía, explícita o implícita, sobre la actualidad, integridad o exactitud del contenido de la publicación. Esta publicación contiene información general relacionada con tratamientos y asistencia médica que no debería uti- lizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional médico, ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y universales. El editor ha hecho todo lo posible para confirmar y respetar la procedencia del material que se reproduce en este libro y su copyright. En caso de error u omisión, se enmendará en cuanto sea posible. Algunos fármacos y produc- tos sanitarios que se presentan en esta publicación sólo tienen la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA) para uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario averiguar la situación de cada fármaco o producto sanitario que pretenda utilizar en su práctica clínica, por lo que aconsejamos consultar con las autoridades sanitarias competentes. Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270) Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar públicamente, en todo o en parte, con ánimo de lucro y en perjuicio de terceros, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. Reservados todos los derechos. Copyright de la edición en español © 2017 Wolters Kluwer ISBN de la edición en español: 978-84-16781-17-1 Depósito legal: M-35253-2016 Edición en español de la obra original en lengua inglesa Biomechanical basis of human movement, Joseph Hamill, Kathleen M. Knutzen, Timothy R. Derrick. — Fourth edition, publicada por Wolters Kluwer Copyright © 2015, Wolters Kluwer ISBN edición original: 978-1-4511-7730-5 Two Commerce Square 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103 A nuestro Amigo y mAestro B.t. BAtes, y A nuestrAs fAmiliAs. Prefacio vii La biomecánica es un campo de estudio cuantitativo den- tro de la disciplina de ciencias del ejercicio. Esta obra pre- tende ser un libro de texto de introducción que enfatice en dicha naturaleza cuantitativa (en lugar de cualitativa) de la biomecánica. Se pretende que, mientras se enfatiza en la cuantificación del movimiento humano, esta cuarta edi- ción de Biomecánica. Bases del movimiento humano tam- bién sea de utilidad para aquellos con un conocimiento basal limitado en matemáticas. Los ejemplos cuantitativos son presentados en una manera detallada y lógica que subraya los puntos de interés. El objetivo de esta obra es, por tanto, conformar un libro de texto que introduzca al estudiante a la biomecánica e integre conceptos básicos de anatomía, física, cálculo y fisiología para el estudio del movimiento humano. Decidimos utilizar este enfoque ya que los ejemplos numéricos son significativos y ejemplifi- can con claridad los conceptos a veces erróneos sobre la mecánica del movimiento humano. Organización Este libro se encuentra organizado en tres secciones prin- cipales: Sección 1: Principios del movimiento humano; Sección 2: Anatomía funcional; y Sección 3: Análisis mecá- nico del movimiento humano. Los capítulos se encuentran ordenados para brindar una progresión lógica del material esencial que permita la comprensión de la biomecánica y el estudio del movimiento humano. La Sección 1, Principios del movimiento humano, incluye los capítulos 1 a 4. El capítulo 1, “Terminología básica”, presenta la terminología y nomenclatura generalmente utilizada en biomecánica. El capítulo 2, “Consideracio- nes esqueléticas para el movimiento”, comprende el sis- tema esquelético con especial énfasis en las articulaciones. El capítulo 3, “Consideraciones musculares para el movi- miento,” analiza la organización del sistema muscular. Por último, en el capítulo 4, “Consideraciones neurológicas para el movimiento”, se presentan los sistemas de control y activación para el movimiento humano. En esta edición, parte del material básico fue reorganiza do y se añadió nuevo material en áreas como actividad física y formación de hueso, osteoartritis, osteoporosis, facto res que influyen en el desarrollo de fuerza y velocidad muscular, y el efec- to del entrenamiento sobre la activa ción muscular. La Sección 2, Anatomía funcional, abarca los Capítulos 5 a 7 y discute regiones específicas del cuerpo: extremidad superior, extremidad inferior y tronco, respectivamente. Cada capítulo integra la información general presentada en la Sección 1 respecto a cada región. En esta edi- ción, se quitó información sobre músculos y ligamentos del apéndice y se integró al texto en cada capítulo para facilitar la revisión de la localización y las acciones de músculos y ligamentos. La sección de ejercicio fue reor- ganizada para brindar ejemplos de ejercicios comunes utilizados para cada región. Por último, el análisis de acti- vidades seleccionadas al final de cada capítulo incluye un análisis muscular más completo basado en los resultados de estudios electromiográficos. La Sección 3, Análisis mecánico del movimiento humano, incluye los capítulos 8 a 11, en los cuales se presentan técnicas mecánicas cuantitativas para el análisis del movimiento humano. Los capítulos 8 y 9 presentan los conceptos de cinemática lineal y angular. En estos dos capítulos también se detallan las formas convenciona les de estudio de movimiento lineal y angular del análi - sis del movimiento humano. Una parte de cada capítulo se dedica a revisar la literatura en investigación del movi- miento humano, movimiento en silla de ruedas y golf. Estas actividades son empleadas a lo largo de la Sección 3 para ilustrar las técnicas cuantitativas presentadas. Los capítulos 10 y 11 presentan los conceptos de cinética lineal y angular, incluyendo discusiones sobre las fuerzas y torques que actúan sobre el cuerpo humano durante las actividades cotidianas. Se señalan y explican las leyes del movimiento. Asimismo se incluye un análisis acerca de las fuerzas y torques aplicada a los segmentos del cuerpo durante el movimiento. Aunque el libro sigue un orden progresivo, las seccio- nes principales por logeneral se encuentran contenidas. Así, los instructores pueden omitir o restar énfasis a ciertas secciones. Por ejemplo las Secciones 1 y 2 pueden ser empleadas en un curso tradicional de kinesiología, y la Sección 3 puede ser utilizada en un curso de biomecánica. viii Prefacio Características Cada capítulo contiene una lista de Objetivos del capítulo para permitir al estudiante concentrarse en puntos clave del material, y el Esquema del capítulo brinda una guía sobre el contenido que se estudia. Se incluyen Recuadros en todo el libro para subrayar información importante, y se presentan Preguntas relevantes para ayudar al estu- diante a revisar brevemente un concepto. El Resumen al final de cada capítulo recoge los conceptos principales que fueron presentados. Cada capítulo contiene Preguntas de repaso, tanto de Verdadero o falso, como de Opción múlti- ple para retar al estudiante y ayudarle a comprender e inte- grar el material presentado. Al final del libro se presenta un Glosario en el cual se definen términos utilizados en cada capítulo y que puede ser utilizado como una fuerza de refuerzo y referencia. Por último, los cuatro apéndices presentan información sobre las unidades de medición, funciones trigonométricas e información práctica. Si bien en la mayoría de los deportes es fácil ilustrar los principios del movimiento humano, en esta edición de Biomecánica. Bases del movimiento humano se incluyen nuevas y actualizadas ilustraciones con aplicaciones en ergonomía, ortopedia y ejercicio. Éstas se complementan con referencias de la literatura actual en biomecánica. Con éstos y el contenido, así como las características antes mencionadas, toda la secuencia del movimiento humano potencial está considerado. Recursos adicionales Biomecánica. Bases del movimiento humano, cuarta edición incluye recursos adicionales en inglés tanto para instruc- tores como estudiantes que se encuentran disponibles en http://thepoint.lww.com/espanol-Hamill_4e. INSTRUCTORES Los instructores autorizados podrán acceder a los siguien- tes recursos adicionales en inglés: • Presentaciones en PowerPoint. • Banco de imágenes. • WebCT y Blackboard Ready Cartridges ESTUDIANTES Los estudiantes que han adquirido el texto tienen acceso a los siguientes recursos adicionales en inglés: • Respuesta a las preguntas de repaso del texto. • Exámenes de práctica para estudiantes. Vea el interior de la portada del libro para conocer más detalles, incluyendo la clave que requerirá para acceder al sitio en internet. A aquellos que revisaron esta edición del libro e hicieron una contribución sustancial a su desarrollo, les expresamos nuestro sincero agradecimiento. También queremos agradecer a Kristin Royer (gerente del producto), Emily Lupash (editora de adquisiciones) y Shauna Kelley (gerente de mercadeo) de Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins por su consejo durante el proceso de publicación. Extendemos un agradecimiento especial a Nic Castona y Nike, Inc., por las fotografías empleadas en el texto. Agradecimientos ix Prefacio vii Agradecimientos ix SECCIÓN I Principios del movimiento humano 1 1 Terminología básica 3 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento 25 3 Consideraciones musculares para el movimiento 59 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento 99 SECCIÓN II Anatomía funcional 129 5 Anatomía funcional de la extremidad superior 131 6 Anatomía funcional de la extremidad inferior 172 7 Anatomía funcional del tronco 241 SECCIÓN III Análisis mecánico del movimiento humano 281 8 Cinemática lineal 283 9 Cinemática angular 318 10 Cinética lineal 346 11 Cinética angular 391 APÉNDICE A El sistema métrico y las unidades del SI 441 APÉNDICE B Funciones trigonométricas 445 APÉNDICE C Ejemplos de datos cinemáticos y cinéticos 449 APÉNDICE D Ejemplo numérico para calcular el movimiento de proyectil 457 Glosario 459 Índice alfabético de materias 473 Contenido xi PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO SECCIÓN 1 CAPÍTULO 1 Terminología básica CAPÍTULO 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento CAPÍTULO 3 Consideraciones musculares para el movimiento CAPÍTULO 4 Consideraciones neurológicas para el movimiento 3 TERMINOLOGÍA BÁSICA CAPÍTULO 1 Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Definir los términos mecánica, biomecánica y kinesiología, y diferenciar entre sus usos en el análisis del movimiento humano. 2. Definir o proporcionar ejemplos de movimiento lineal y angular. 3. Definir los términos cinemática y cinética. 4. Describir la localización de los segmentos y referencias utilizando los términos anatómicos correctos, como medial, lateral, proximal, y distal. 5. Identificar los segmentos por sus nombres correctos, definir todos los descrip- tores del movimiento de dichos segmentos y proporcionar ejemplos específicos en el cuerpo. 6. Explicar la diferencia entre los sistemas de referencia relativo y absoluto. 7. Definir los planos sagital, frontal y transverso, junto con los ejes frontal, sagital y longitudinal correspondientes. Proporcionar ejemplos de movimientos huma- nos que ocurren en cada plano. 8. Explicar lo que es el grado de libertad y proporcionar ejemplos de los grados de libertad asociados con varias articulaciones en el cuerpo. OBJETIVOS Áreas principales de estudio Biomecánica versus kinesiología Anatomía versus anatomía funcional Movimiento lineal versus angular Cinemática versus cinética Estática versus dinámica Descriptores anatómicos del movimiento Nombres de los segmentos Términos anatómicos Descripción del movimiento Sistemas de referencia Relativo versus absoluto Planos y ejes Resumen Preguntas de repaso ESQUEMA 4 SECCIÓN I Principios del movimiento humano Para estudiar la kinesiología y la biomecánica utilizando este libro de texto se requiere una mente despejada. Recuerde que el movimiento humano es el tema y el objeto de estudio en ambas disciplinas. Una comprensión adecuada de varios aspec- tos del movimiento humano puede facilitar una mejor ense- ñanza, una preparación exitosa, una terapia más acertada, la prescripción de ejercicios con conocimiento de causa, y nuevas ideas de investigación. El movimiento es el medio por el cual interactuamos con nuestro entorno, ya sea simplemente salir a caminar por el parque, fortalecer los músculos con un press de banca, participar en la competencia de salto de altura de la universidad, o estirar un músculo o rehabilitar una articulación lesionada. El movimiento involucra un cambio en el lugar, la posición o postura en relación con algún punto en el entorno. Este libro de texto se enfoca en el desarrollo del conoci- miento en el área del movimiento humano de manera tal que usted se sentirá seguro al observar el movimiento humano y resolver problemas del movimiento. Se pueden utilizar muchos abordajes para estudiar el movimiento, como obser- var el movimiento utilizando sólo el ojo humano u obte- niendo datos sobre los parámetros del movimiento mediante equipo de laboratorio. Quienes observan las actividades tam- bién tendrán diferentes inquietudes: un entrenador puede estar interesado en el desenlace de un saque de tenis, pero un fisioterapeuta puede estar interesado en identificar en qué parte del saque un atleta con tendinitis está colocando la pre- sión sobre el codo. Algunas aplicaciones de la biomecánica y la kinesiología requieren únicamente una vista superficial de un movimiento, como la inspección visual de la posición del antebrazo en el tiro en suspensión de un jugador de balon- cesto. Otras aplicaciones, como la evaluación de las fuerzas aplicadas por la mano sobre el balón de baloncesto durante un tiro, requieren cierto conocimiento avanzado y el uso de equipo y técnicas sofisticadas. No se necesita equipo complicado para aplicar el material en este texto, pero es necesario para comprender e interpretar ejemplos numéricos de los datos recopiladosutilizando dichos instrumentos. Los ejemplos cualitativos en este texto descri- ben las características del movimiento. Un análisis cualitativo es una evaluación no numérica del movimiento basada en la observación directa. Estos ejemplos pueden ser aplicados directamente a una situación de movimiento particular utili- zando la observación visual o el video. Este texto también presenta información cuantitativa. Un análisis cuantitativo es una evaluación numérica del movi- miento basada en los datos obtenidos durante el desempe - ño del mismo. Por ejemplo, pueden presentarse las característi- cas del movimiento para describir las fuerzas o los componen- tes temporal y espacial de la actividad. La aplicación de este material en un contexto práctico, como la enseñanza de una habilidad para un deporte, es más difícil ya que es más abs- tracto y a menudo no puede ser observado visualmente. Sin embargo, la información cuantitativa puede ser importante, porque con frecuencia confirma lo que se observa visualmente en un análisis cualitativo. También dirige la técnica de ense- ñanza debido a que un análisis cuantitativo identifica la fuente de un movimiento. Por ejemplo, un salto rotatorio frontal con las manos puede evaluarse de forma cualitativa a través de la observación visual al enfocarse en cosas tales como si las piernas están juntas y rectas, la espalda está arqueada, y el aterrizaje es estable y si el salto fue demasiado rápido o lento. Pero es mediante el análisis cuantitativo que pueden identifi- carse la fuente del movimiento y la magnitud de las fuerzas generadas. Una fuerza no puede ser observada cualitativa- mente, pero conocer la fuente del movimiento ayuda con la evaluación cualitativa de sus efectos, esto es, el éxito del salto. Este capítulo introduce terminología que será utilizada durante el resto del texto. El capítulo comienza con la defi- nición y presentación de las diferentes áreas de estudio para el análisis del movimiento. Ésta será la primera exposición a las áreas que se presentan con mayor profundidad más ade- lante en el texto. Posteriormente, en el capítulo se discuten los métodos y la terminología que describe la forma en la que llegamos a las propiedades mecánicas básicas de varias estructuras. Por último, el capítulo establece un vocabulario de trabajo para la descripción del movimiento tanto a nivel estructural como del cuerpo completo. Áreas principales de estudio BIOMECÁNICA VERSUS KINESIOLOGÍA Aquellos que estudian el movimiento humano a menudo están en desacuerdo sobre el uso de los términos kinesiología y biomecánica. La kinesiología puede ser utilizada en una de dos maneras. Primero, la kinesiología como el estudio cien- tífico del movimiento humano puede ser un término general utilizado para describir cualquier forma de evaluación ana- tómica, fisiológica, psicológica o mecánica del movimiento humano. En consecuencia, la kinesiología ha sido utilizada por varias disciplinas para describir muchas áreas de conte- nido diferente. Algunos departamentos de educación física y ciencia del movimiento han ido tan lejos que han adoptado la kinesiología como el nombre de su departamento. Segundo, la kinesiología describe el contenido de una clase en la que se evalúa el movimiento humano examinando su fuente y características. Sin embargo, una clase de kinesiología puede consistir principalmente de la anatomía funcional en una universidad y estrictamente de la biomecánica en otra. Históricamente, el curso de kinesiología ha sido parte del plan de estudios universitario desde que se han implementado los programas de educación física y ciencia del movimiento. El curso originalmente se enfocó en el sistema musculoes- quelético, la eficiencia del movimiento desde el punto de vista anatómico, y las acciones articulares y muscu lares durante los movimientos simples y complejos. Una actividad típica del estudiante en el curso de kinesiología era identificar las fases discretas en una actividad, describir los movimientos de los segmentos que ocurren en cada fase, e identificar los princi- pales contribuyentes musculares a cada movimiento articular. Por lo tanto, si se estaba completando un análisis kinesioló- gico de la acción de levantarse de una silla, los movimientos serían extensión de la cadera, extensión de la rodilla y flexión plantar mediante los grupos musculares de los isquiotibiales, el cuádriceps femoral y el tríceps sural, respectivamente. La mayoría de los análisis kinesiológicos se consideran cualitati- vos debido a que involucran la observación del movimiento y proporcionan un desglose de las capacidades y la identifica- ción de las contribuciones musculares al movimiento. CAPíTulo 1 Terminología básica 5 El contenido del estudio de la kinesiología se incorpora en varios cursos de biomecánica, y es utilizado como un precursor a la introducción de contenido biomecánico más cuantitativo. En este texto, se utilizará la biomecánica como un término general para describir contenido previamente cubierto en cursos de kinesiología, así como contenido de- sarrollado como resultado del crecimiento en el área de la biomecánica. En las décadas de 1960 y 1970, la biomecánica se desa- rrolló como un área de estudio en el plan de estudios de pre- grado y posgrado a lo largo de Estados Unidos. El contenido de la biomecánica fue extraído de la mecánica, un área de la física que consiste en el estudio del movimiento y el efecto de las fuerzas sobre un objeto. La mecánica es utilizada por los ingenieros para diseñar y construir estructuras y máquinas, ya que proporciona las herramientas para analizar la resistencia de las estructuras, y formas de predecir y medir el movi- miento de una máquina. Fue una transición natural tomar las herramientas de la mecánica y aplicarlas a los organismos vivos. La biomecánica es el estudio de la estructura y función de los sistemas biológicos por medio de métodos de mecánica (1). Otra definición propuesta por la European Society of Biomechanics (2) es “el estudio de fuerzas que actúan sobre y generadas dentro de un cuerpo y los efectos de dichas fuerzas sobre los tejidos, líquidos o materiales utilizados para propó- sitos de diagnóstico, tratamiento o investigación.” Un análisis de biomecánica evalúa el movimiento de un organismo vivo y el efecto de fuerzas sobre el organismo vivo. El abordaje biomecánico para análisis del movimien - to puede ser cualitativo, al observar y describir el movi- miento, o cuantitativo, lo que significa que se medirá algún aspecto del movimiento. El uso del término biomecánica en este texto incorpora componentes cualitativos con un abor- daje cuantitativo más específico. En dicho abordaje, se des - criben las características del movimiento de un humano o un objeto utilizando parámetros como la velocidad y la dirección, la manera en la que se crea el movimiento a tra- vés de la aplicación de fuerzas, tanto dentro como fuera del cuerpo, y las posiciones y acciones óptimas del cuerpo para un movimiento eficiente y efectivo. Por ejemplo, para evaluar biomecánicamente el movimiento de levantarse de una silla, se intenta medir e identificar fuerzas articulares que actúan a nivel de la cadera, rodilla y tobillo junto con la fuerza entre el pie y el piso, todas ellas actúan en conjunto para producir el movimiento hacia arriba y fuera de la silla. Los componentes del análisis biomecánico y kinesiológico del movimiento se presentan en la figura 1-1. A continuación se examinan algu- nos de estos componentes en forma individual. ANATOMÍA VERSUS ANATOMÍA FUNCIONAL La anatomía, la ciencia de la estructura de un cuerpo, es la base de la pirámide a partir de la cual se desarrolla el cono- cimiento del movimiento humano. Es útil desarrollar una comprensión sólida de la anatomía regional de modo que se puedan identificar para una región determinada, como el hombro, los huesos, la configuración de los músculos, la inervación yla irrigación de dichos músculos y de otras estructuras significativas (p. ej., ligamentos). Se puede poner en práctica el conocimiento de la anatomía si, por ejemplo, se está intentando evaluar una lesión. Asuma que un paciente tiene dolor en la parte interna del codo. Conocer la anato- mía le permitirá identificar al epicóndilo medial del húmero como la estructura ósea prominente de la parte medial del codo. También indica que los músculos que llevan la mano y los dedos hacia el antebrazo en un movimiento de flexión se insertan en el epicóndilo. Por tanto, la familiaridad con la anatomía puede llevar al diagnóstico de una epicon- dilitis medial, posiblemente causada por el sobreuso de los músculos flexores dorsales de la mano. La anatomía funcional es el estudio de los componentes del cuerpo requeridos para lograr o realizar un movimiento o función humana. Al utilizar un abordaje de anatomía fun- cional para analizar la elevación lateral del brazo con una mancuerna, se debe identificar a los músculos deltoides, trapecio, elevador de la escápula, romboides y supraespinoso como contribuyentes a la rotación superior y la elevación de la cintura escapular y la abducción del brazo. El conoci- miento de la anatomía funcional es útil en varias situaciones, por ejemplo, para establecer un programa de ejercicio o de entrenamiento con pesas y para evaluar el potencial de lesión en un movimiento o deporte, o cuando se establecen técnicas de entrenamiento y ejercicios para los atletas. La considera- ción principal de la anatomía funcional no es la localización FIGURA 1-1 Tipos de análisis de movimiento. El movimiento puede analizarse al evaluar las contribu ciones anatómicas al movimiento (anatomía funcional), describir las características del movimiento (cinemá tica), o determinar la causa del movimiento (cinética). ANÁLISIS DE MOVIMIENTO HUMANO BIOMECÁNICA KINESIOLOGÍA CINEMÁTICA CINÉTICA ANATOMÍA FUNCIONAL LINEAL LINEAL TORQUEFUERZAPOSICIÓN VELOCIDAD ACELERACIÓN POSICIÓN VELOCIDAD ACELERACIÓN ANGULARANGULAR Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Victoria Crear post 6 SECCIÓN I Principios del movimiento humano del músculo, sino el movimiento producido por el músculo o grupo muscular. MOVIMIENTO LINEAL VERSUS ANGULAR El movimiento es un cambio en el sitio, posición o postura que ocurre durante un periodo y es relativo a algún punto en el entorno. En un movimiento humano o en el de un objeto impulsado por un humano se tienen dos tipos de movimiento. El primero es el movimiento lineal, a menudo denominado movimiento de traslación. El movimiento lineal es un movi- miento a lo largo de una trayectoria recta o curva en el que todos los puntos de un cuerpo u objeto se mueven la misma distancia en el mismo tiempo. Algunos ejemplos son la ruta de un corredor, la trayectoria de una pelota de beisbol, el movimiento de la barra en un press de banca, y el movimiento del pie durante una patada de despeje. El enfoque en estas actividades está en la dirección, la trayectoria y la velocidad del movimiento del cuerpo o el objeto. La figura 1-2 ilustra dos puntos focales para el análisis del movimiento lineal. El centro de masa del cuerpo, de un segmento, o de un objeto usualmente es el punto monitoreado en un análisis lineal (Fig. 1-2). El centro de masa es el punto en el que la masa del objeto parece estar concentrada, y representa el punto en el cual el efecto total de la gravedad actúa sobre el objeto. Sin embargo, se puede seleccionar y evaluar cual- quier punto relacionado con el movimiento lineal. En un aná- lisis de habilidades, por ejemplo, a menudo es útil monitorear el movimiento de la parte superior de la cabeza para obtener una indicación de ciertos movimientos del tronco. El análisis de la cabeza al correr es un ejemplo claro. ¿La cabeza se mueve hacia arriba y hacia abajo? ¿De lado a lado? De ser así, es una indicación de que la masa central del cuerpo también se mueve en esas direcciones. La trayectoria de la mano o la raqueta es importante en los deportes de lanzamiento o que se practican con raqueta, por lo que es benéfico monitorear visualmente el movimiento lineal de la mano o raqueta durante la ejecución del movimiento. En una actividad como una carrera de veloci- dad, el movimiento lineal del cuerpo entero es el componente más importante a analizar, ya que el objetivo del esprint es mover el cuerpo con rapidez de un punto a otro. El segundo tipo de movimiento es el movimiento angu- lar, que es el movimiento en torno a algún punto de manera que diferentes regiones del mismo segmento corporal o del objeto no se desplazan la misma distancia en el mismo tiempo. Como lo ilustra la figura 1-3, balancearse alrededor de una barra representa movimiento angular ya que el cuerpo com- pleto rota alrededor del punto de contacto con la barra. Para realizar una vuelta completa alrededor de la barra, los pies via- jan a lo largo de una distancia mucho mayor en comparación con los brazos, ya que están más lejos del punto de giro. Es típico en la biomecánica examinar las características del movi- miento lineal de una actividad y posteriormente analizar más de cerca los movimientos angulares que crean y contribuyen al movimiento lineal. Todos los movimientos lineales del cuerpo humano y los objetos impulsados por humanos ocurren como una conse- cuencia de las contribuciones angulares. Existen excepciones a esta regla, como el paracaidismo o en la caída libre, en las que el cuerpo se mantiene en una posición para permitir que FIGURA 1-2 Ejemplos de movimiento lineal. Las formas de aplicar el análisis del movimiento lineal incluyen la evaluación del movimiento del centro de gravedad o la trayectoria de un objeto proyectado. la gravedad genere el movimiento lineal hacia abajo, y cuando un jalón o empujón externo mueve al cuerpo o al objeto. Es importante identificar los movimientos angulares y la secuen- cia de los mismos que integran una habilidad o movimiento humano, debido a que los movimientos angulares determi- nan el éxito o fallo del movimiento lineal. Los movimientos angulares se producen en torno a una línea imaginaria llamada eje de rotación. El movimiento angular de un segmento, como el brazo, ocurre en torno a un eje que pasa a través de la articulación. Por ejemplo, bajar el nivel del cuerpo en una posición en cuclillas profunda implica el movimiento angular del muslo alrededor de la articu- lación de la cadera, el movimiento angular de la pierna en torno a la articulación de la rodilla, y el movimiento angular Victoria CAPíTulo 1 Terminología básica 7 del pie alrededor de la articulación del tobillo. El movimiento angular también se puede producir en torno a un eje a través del centro de masa. Ejemplos de este tipo de movimiento angular son el salto con voltereta en el aire y el giro vertical de un patinador artístico. Por último, el movimiento angular puede ocurrir en torno a un eje externo fijo. Por ejemplo, el cuerpo sigue una trayectoria de movimiento angular al balan- cearse alrededor de una barra de gimnasia con la barra que actúa como el eje de rotación. Para la aptitud en análisis del movimiento humano, es necesario identificar las contribuciones del movimiento angu- lar al movimiento lineal del cuerpo u objeto. Esto es aparente en una actividad simple como patear un balón para lograr la distancia máxima. La intención de la patada es hacer contacto entre el pie que viaja a una alta velocidad lineal y se mueve en la dirección apropiada para enviar el balón en la dirección deseada. El movimiento lineal de interés es la trayectoria y velocidad del balón después de que deja de hacer contacto con el pie. Para crear altas velocidades y la trayectoria correcta, los movimientos angulares y los segmentos de la pierna que patea son secuenciales, al obtener velocidad entre sí de modo que la velocidad del pie estádeterminada por la suma de las velocidades individuales de los segmentos que se conectan. La pierna que patea se mueve hacia una fase de preparación, retrocediendo a través de movimientos angulares del muslo, la pierna y el pie. La pierna latiguea hacia adelante por debajo del muslo muy rápidamente a medida que el muslo comienza a moverse hacia adelante para iniciar la patada. En la fase de potencia de la patada, el muslo se mueve de manera vigorosa hacia adelante y extiende con rapidez la pierna y el pie hacia adelante a velocidades angulares muy rápidas. A medida que hace contacto con el balón, el pie se mueve muy rápido por- que las velocidades del muslo y la pierna han sido transferidas al pie. La observación cuidadosa del movimiento humano permite la relación entre el movimiento angular y el lineal mostrada en este ejemplo de pateo, para funcionar como la base de las técnicas utilizadas para corregir o facilitar un patrón de movimiento o el desarrollo de una habilidad. CINEMÁTICA VERSUS CINÉTICA Se puede llevar a cabo un análisis biomecánico desde una de dos perspectivas. La primera, la cinemática, está enfocada en las características del movimiento desde una perspectiva espa- cial y temporal sin referencia a las fuerzas que causan el mo- vimiento. Un análisis cinemático involucra la descripción del movimiento para determinar qué tan rápido se mueve un ob - jeto, qué tan alto va, o qué tan lejos viaja. Por tanto, en un análisis cinemático, la posición, la velocidad y la aceleración son los componentes de interés. Algunos ejemplos de análisis cinemático lineal son el análisis de las características de pro- yectil de un saltador de altura o el estudio del desempeño de los nadadores de élite. Ejemplos de análisis cinemático angular son la observación de la secuencia del movimiento articular en un saque de tenis, o el análisis de las velocidades y aceleracio- nes segmentarias en un salto vertical. La figura 1-4 presenta tanto un ejemplo angular (arriba) como lineal (abajo) de la cinemática del swing de golf. Al examinar el movimiento angular o lineal de forma cinemática, se pueden identificar los segmentos involucrados en ese movimiento que requieren ser Centro de gravedad Eje mediolateral a través de las articulaciones Eje externo FIGURA 1-3 Ejemplos de movimiento angular. El movimiento angular del cuerpo, un objeto o un segmento, puede llevarse a cabo alrededor de un eje que pasa a través de una articulación (A), a través del centro de gravedad (B), o alrededor de un eje externo (C). Victoria Victoria Victoria Victoria 8 SECCIÓN I Principios del movimiento humano es el área de estudio que examina las fuerzas que actúan sobre un sistema, como el cuerpo humano, o sobre cualquier objeto. El análisis cinético del movimiento es más compli- cado que un análisis cinemático, tanto de comprender como de evaluar, porque las fuerzas no pueden verse (Fig. 1-5). Sólo se pueden observar los efectos de las fuerzas. Observe a alguien que levanta una barra con 90.72 kg (200 lb) en una posición en cuclillas. ¿Cuánta fuerza se ha aplicado? Ya que Velocidad del palo 38.1 m/seg Velocidad de la pelota 50 m/seg Trayectoria circular de la m uñeca FIGURA 1-4 Ejemplos de análisis cinemático del movimiento. El análisis cinemático se enfoca en la cantidad y tipo de movimiento, la dirección del movimiento, y la velocidad o cambio en la velocidad del cuerpo o de un objeto. El tiro de golf se presenta desde dos de estas perspectivas: los componentes angulares del swing de golf (arriba) y la dirección y velocidad del palo y la pelota (abajo). mejorados u obtener ideas y mejorías en la técnica para los deportistas de élite, o separar una habilidad en las partes que la componen. De esta forma, se puede mejorar el conocimiento sobre el movimiento humano. Empujar una mesa puede o no hacer que ésta se mueva, dependiendo de la dirección y fuerza del empujón. Un empu- jón o jalón entre dos objetos que puede o no resultar en la generación de movimiento se denomina fuerza. La cinética Cadera Ex te ns or Fl ex or Tobillo Rodilla Tiempo (%) Tiempo (%) 2 600 0 25 50 75 100 0 25 50 75 100 200 –100 0 100 2 200 1 800 1 400 To rq ue ( N m ) F ue rz a ve rt ic al ( N ) FIGURA 1-5 Ejemplos de análisis cinético del movimiento. El aná lisis cinético se enfoca en la causa del movimiento. El levantador de pesas demuestra cómo se puede analizar el levantamiento al observar las fuerzas verticales sobre el suelo que producen el levantamiento (lineal) y los torques producidos en tres articulaciones de la extremi dad inferior que generan la fuerza muscular requerida para el levan tamiento. (Ilustración tomada de Lander, J. et al. [1986]. Biomechanics of the squat exercise using a modified center of mass bar. Medicine & Science in Sports & Exercise, 18:469–478.) Victoria Victoria Victoria CAPíTulo 1 Terminología básica 9 la fuerza no puede verse, no existe forma alguna de evaluar de forma precisa la fuerza a menos que pueda ser medida con instrumentos especiales. Un estimado probable de la fuerza es al menos 90.72 kg (200 lb), ya que ese es el peso de la barra. La estimación puede ser significativamente imprecisa si el peso del cuerpo levantado y la velocidad de la barra no se toman en cuenta. Las fuerzas producidas durante el movimiento humano son importantes ya que son causales de crear todos nuestros movimientos y de mantener posiciones o posturas donde no hay movimiento. La evaluación de estas fuerzas representa el mayor reto técnico en la biomecánica, ya que requiere equipo sofisticado y una experiencia considerable. Por lo tanto, para el analista principiante de movimiento, los conceptos relaciona- dos con maximizar o minimizar la producción de fuerza en el cuerpo serán más importantes que evaluar las propias fuerzas. Un análisis cinético puede proporcionar al maestro, fisio- terapeuta, entrenador o investigador, información valiosa sobre cómo se produce el movimiento o cómo se mantiene una posición. Esta información puede dirigir el acondiciona- miento y entrenamiento de un deporte o movimiento. Por ejemplo, los análisis cinéticos realizados por investigadores han identificado posiciones débiles y fuertes en varias posi- ciones y movimientos articulares. Por tanto, se sabe que la posición más débil para iniciar una flexión de bíceps es con la mancuerna colgando hacia abajo y el antebrazo recto. Si el mismo ejercicio se realiza con el codo ligeramente flexionado, se puede levantar más peso. Los análisis cinéticos también identifican partes impor- tantes de una habilidad en términos de producción de movi- miento. Por ejemplo, ¿cuál es la mejor técnica para maximizar un salto vertical? Luego de medir las fuerzas producidas contra el suelo que se utilizan para impulsar el cuerpo hacia arriba, los investigadores han concluido que el salto vertical que incorpora bajar muy rápido el nivel del cuerpo, seguido de una acción de contramovimiento hacia arriba, produce fuerzas más efectivas a nivel del suelo en comparación con un impulso más lento y profundo. Por último, la cinética ha jugado un papel crucial en la identificación de los aspectos de una habilidad o movimiento que vuelven a quien lo realiza propenso a lesionarse. ¿Por qué 43% de los participantes y 76% de los instructores de ejercicio aeróbico de alto impacto se lesionan (3)? La respuesta fue claramente identificada a través de un análisis cinético que encontró que las fuerzas en los ejercicios aeróbicos de alto impacto típicos están en una magnitud de cuatro o cinco veces el peso del cuerpo (4). Para un individuo que pesa 667.5 N (newtons) o 68 kg (150 lb), la exposición repetida a fuerzas en el rango de 2 670 a 3 337.5 N (272 a 340 kg; 600 a 750 lb) contribuye de manera parcial a la lesión del sistema musculoesquelético. Es esencial examinar los componentes tanto cinemático como cinético para comprender todos losaspectos de un movimiento. También es importante estudiar las relaciones cinemática y cinética ya que cualquier aceleración de una extremidad, de un objeto o del cuerpo humano, es un resul- tado de una fuerza aplicada en algún punto, un instante en particular, de una determinada magnitud, y de una particu- lar duración. Aunque es útil simplemente para describir las características del movimiento cinemático, también se deben explorar las fuentes cinéticas antes de una comprensión total de un movimiento o habilidad. ESTÁTICA VERSUS DINÁMICA Examinar la postura utilizada para sentarse frente a un escritorio y trabajar en una computadora. ¿Se están ejer- ciendo fuerzas? Sí. Aun cuando no hay movimiento, existen fuerzas entre la espalda y la silla y entre el pie y el piso. Adicionalmente, hay fuerzas musculares que actúan a lo largo del cuerpo para contrarrestar la gravedad y mantener la cabeza y el tronco erguidos. Hay fuerzas presentes sin movi- miento, y son producidas de manera continua para mante- ner posiciones y posturas que no involucran movimiento. Los principios de la estática se utilizan para evaluar la posi- ción sentada. La estática es la rama de la mecánica que examina los sistemas que no están en movimiento o que se mueven a una velocidad constante. Se considera que los sis- temas estáticos están en equilibrio. El equilibrio es un estado de balance en el que no hay aceleración ya que las fuerzas que hacen que una persona u objeto comiencen a moverse, adquieran velocidad o disminuyan su velocidad son neutra- lizadas por fuerzas opuestas que las cancelan. La estática también es útil para determinar el estrés sobre las estructuras anatómicas del cuerpo, identificar la magnitud de las fuerzas musculares e identificar la mag- nitud de la fuerza que resultaría en la pérdida del equi- librio. ¿Cuánta fuerza generada por el músculo deltoides se requiere para levantar el brazo extendido hacia un lado del cuerpo? ¿Por qué es más sencillo sostener el brazo al lado del cuerpo si se baja el brazo de modo que no quede perpendicular al cuerpo? ¿Cuál es el efecto de una lordosis (aumento de la curvatura de la espalda) sobre las fuerzas que pasan a través de la columna lumbar? Estas son el tipo de preguntas que el análisis de estática puede resolver. Dado que el caso de estática no involucra un cambio en la cinemática del sistema, el análisis de estática usualmente se lleva a cabo utilizando técnicas de cinética para identificar las fuerzas y el sitio de aplicación de las fuerzas causales de mantener una postura, posición o velocidad constante. Sin embargo, se pueden aplicar los análisis cinemáticos en la estática para corroborar que existe equilibrio a través de la ausencia de aceleración. Para abandonar la estación de trabajo de la computadora y levantarse de la silla es necesario producir fuerzas en la ex - tremidad inferior y sobre el suelo. La dinámica es la rama de la mecánica que se utiliza para evaluar este tipo de movi- miento ya que examina sistemas que están en aceleración. La dinámica utiliza un abordaje cinemático o cinético, o ambos, para analizar el movimiento. Un análisis de la dinámica de una actividad, como correr, puede incorporar un análisis cinemático en el que se describen el movimiento lineal del cuerpo completo y el movimiento angular de los segmentos. El análisis cinemático puede estar relacionado con un análisis cinético que describe las fuerzas aplicadas sobre el suelo y a lo largo de las articulaciones a medida que la persona corre. Debido a que este libro trata con numerosos ejemplos que involucran el movimiento de un objeto impulsado por el ser humano, la dinámica es abordada a detalle en los capítulos específicos sobre cinemática y cinética lineal y angular. Victoria Victoria Victoria Victoria 10 SECCIÓN I Principios del movimiento humano Descriptores anatómicos del movimiento NOMBRES DE LOS SEGMENTOS Es importante identificar correctamente los nombres de los segmentos y utilizarlos de forma consistente al analizar el movimiento. Para flexionar el hombro, ¿se levanta el brazo con pesas en la mano o se eleva todo el brazo por enfrente? Sea cual sea la interpretación se coloca sobre el nombre del segmento, el término brazo determinará el tipo de movimiento realizado. La interpretación correcta de flexionar a nivel del hombro es elevar el brazo completo, ya que el brazo es el segmento entre el hombro y el codo, no el segmento entre el codo y la muñeca o el segmento de la mano. Vale la pena una revisión de los nombres de los segmentos en preparación para un uso más extenso de los mismos en el estudio de la biomecánica. La cabeza, cuello y tronco son los segmentos que com- prenden la parte principal del cuerpo, o la porción axial del esqueleto. Esta porción del cuerpo representa más de 50% del peso de la persona, y por lo general se mueve mucho más lento que las otras partes del cuerpo. Debido a su gran tamaño y velocidad lenta, el tronco es un buen segmento para observar visualmente cuando se aprende a analizar el movi- miento o a seguir la actividad del cuerpo entero. Las extremidades superiores e inferiores se denominan la porción apendicular del esqueleto. En términos generales, a medida que se aleja del tronco, o se va más distal al mismo, los segmentos se vuelven más pequeños, se mueven con mayor rapidez, y son más difíciles de observar debido a su tamaño y velocidad. Por tanto, mientras que la flexión del hombro es al elevar la extremidad superior hacia delante, la flexión del antebrazo describe un movimiento a nivel del codo. Los movimientos del brazo típicamente se describen tal como ocurren en la articulación del hombro, los movi- mientos del antebrazo se describen en relación con la acti- vidad de la articu lación del codo, y los movimientos de la mano se describen con relación a la actividad articular en la muñeca. La figura 1-6 ilustra las regiones axial y apen dicular del cuerpo con los nombres correctos de los segmentos. En la extremidad inferior, el muslo es la región entre las articulaciones de la cadera y la rodilla, y el pie es la región dis- tal a la articulación del tobillo. El movimiento del muslo por lo general se describe tal como ocurre en la articulación de la cadera, el movimiento de la pierna se describe por las acciones a nivel de la articulación de la rodilla, y los movimientos del pie se determinan por la actividad de la articulación del tobillo. TÉRMINOS ANATÓMICOS La descripción de la posición de un segmento o movimiento de una articulación se expresa típicamente con relación a una posición de inicio designada. Esta posición de referencia, o po- sición anatómica, ha sido un punto de referencia estándar uti- lizado por muchos años por los anatomistas, biomecanicistas, y en la profesión médica. En esta posición, el cuerpo está en una posición erecta con la cabeza mirando hacia adelante, los brazos a los lados del tronco con las palmas hacia adelante, y las piernas juntas con los pies apuntando hacia adelante. Algunos biomecanicistas prefieren utilizar lo que se conoce como posición fundamental como la posición de referencia. Esta posición de referencia es similar a la posición anatómica, excepto que los brazos están en una postura más relajada a ambos lados con las palmas de las manos apuntando hacia el tronco. Sin importar la posición de inicio que se utilice, todas las descripciones del movimiento de los segmentos se realizan en relación con alguna posición de referencia. Ambas posicio- nes de referencia se ilustran en la figura 1-6. Para discutir la posición articular, se debe definir el ángulo articular, o con más exatidud, el ángulo relativo entre dos segmentos. Un ángulo relativo es el ángulo incluido entre dos segmentos (Fig. 1-7). El cálculo del ángulo relativo se ilustra en el capítulo 9 de este libro. La posición inicial también se conoce como la posición cero para la descripción de la mayoría de losmovimientos articulares. Por ejemplo, cuando una persona está de pie, existe cero movimiento a nivel de la articulación de la cadera. Si el muslo se flexiona o se rota en forma interna o externa (hacia afuera o hacia dentro), la cantidad de movimiento se describe con relación a la posición fundamental o anatómica de inicio. La mayoría de las posiciones cero parecen ser muy evidentes porque usualmente hay una línea recta entre dos segmentos de manera que no se forma ángulo relativo entre ellos. La posición cero en el tronco se produce cuando el tronco está vertical y en línea con la extremidad inferior. La posición cero a nivel de la rodilla se encuentra en la posición de pie cuando no existe ángulo entre el muslo y la pierna. Una posición cero no tan evidente está en la articulación del tobillo. Para esta articulación, la posición se asume en la pos- tura con la planta del pie perpendicular a la pierna. La descripción del movimiento o la localización anatómica se pueden presentar mejor utilizando la terminología que es universalmente aceptada y comprendida. Los términos del movimiento deben volverse parte del vocabulario de trabajo, sin importar el nivel de aplicación de la kinesiología requerido. El desarrollo de un conocimiento sólido acerca de las caracte- rísticas del movimiento de las diferentes fases del movimiento Cabeza Cuello Posición anatómica de inicio Posición fundamental de inicio A X IA L A P E N D IC U LA R Pie Pierna Muslo Mano Antebrazo Brazo Tronco FIGURA 1-6 Posición de inicio anatómica versus fundamental. Las posiciones de inicio anatómica y fundamental sirven como un punto de referencia para la descripción de los movimientos articulares. CAPíTulo 1 Terminología básica 11 humano o habilidad deportiva puede mejorar la efectividad al enseñar una habilidad, ayudar a corregir los fallos en el des- empeño, identificar los movimientos y segmentos importantes para enfatizar durante el acondicionamiento, e identificar los aspectos de la habilidad que pueden estar asociados con una lesión. El investigador, entrenador o maestro y fisioterapeuta con experiencia puede determinar los movimientos más rele- vantes en una habilidad y utilizará un vocabulario específico de términos para instruir a sus estudiantes o atletas. En esta situación, un conjunto de términos estandarizado es más útil. Los términos anatómicos que describen la posición relativa o dirección se ilustran en la figura 1-8. El término medial se refiere a una posición relativamente cercana a la línea media del cuerpo u objeto o al movimiento que se desplaza en dirección de la línea media. En la posición anatómica, el dedo meñique y el dedo grueso del pie están en el lado medial de la extremidad ya que están en el lado más cercano a la línea media del cuerpo. Además, dirigir los dedos de los pies hacia la línea media del cuerpo se considera un movimiento en direc- ción medial. Lo opuesto de medial es lateral, esto es, una posición relativamente lejana a la línea media o un movimiento que se aleja de la línea media. En la posición anatómica, el pulgar y el dedo pequeño del pie están en el lado lateral de la mano y el pie, de manera respectiva, ya que están más aleja- dos de la línea media. Asimismo, dirigir los dedos de los pies hacia afuera es un movimiento lateral. Las referencias anató- micas por lo general también se designan como mediales o laterales con base en su posición relativa a la línea media, tales como los cóndilos, epicóndilos y maléolos mediales y laterales. Los términos proximal y distal se utilizan para describir la posición relativa con respecto a un punto de referencia desig- nado, donde proximal representa una posición más cercana al punto de referencia y distal es la posición más alejada del mismo. La articulación del codo es proximal, y la articulación de la muñeca es distal con relación a la articulación del hom- bro. La articulación del tobillo es proximal, y la articulación de la rodilla es distal con relación al punto donde el talón hace contacto con el suelo. Tanto el término proximal como distal deben ser expresados en relación con algún punto de referencia. Un segmento o referencia anatómica puede estar en la parte superior del cuerpo, por encima de un punto de refe- rencia en particular o cercano a la parte superior de la cabeza. Puede estar en la parte inferior, esto es, más abajo que un segmento o referencia anatómica. Por ejemplo, la cabeza se A B FIGURA 1-7 Ángulos relativos del codo (A) y la rodilla (B). Superior Inferior AnteriorPosterior Proximal Distal Medial Lateral Medial Lateral FIGURA 1-8 Términos anatómicos utilizados para describir la posición o dirección relativa. 12 SECCIÓN I Principios del movimiento humano localiza superior al tronco, el tronco es superior al muslo, y así sucesivamente. El trocánter mayor se localiza en la cara supe- rior del fémur, y el epicóndilo medial del húmero se localiza en el extremo inferior del húmero. La localización de un objeto o movimiento con relación al frente o atrás es anterior o posterior, respectivamente. Por tanto, mientras que el grupo muscular del cuádriceps se lo- caliza en la región anterior del muslo, el grupo muscular de los isquiotibiales se localiza en la región posterior del mismo. Anterior también es sinónimo de ventral para una localiza- ción en el cuerpo humano, y posterior se refiere a la superficie o posición dorsal en el cuerpo humano. El término ipsilateral describe una actividad o localiza- ción de un segmento o referencia colocado del mismo lado con respecto a un punto de referencia en particular. Las acciones, posiciones y localizaciones de las referencias del lado opuesto pueden ser designadas como contralaterales. Por tanto, cuando una persona eleva la pierna derecha hacia adelante, existe actividad muscular extensora en el músculo iliopsoas de dicha pierna, la pierna ipsilateral, y actividad extensora en el glúteo medio de la pierna contralateral para mantener el equilibrio y el apoyo. Al caminar, a medida que la extremidad inferior ipsilateral se balancea hacia adelante, la otra extremidad, la extremidad contralateral, empuja contra el suelo para impulsar al caminante hacia adelante. DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO Movimientos básicos Hay seis movimientos básicos que se producen en varias com- binaciones en las articulaciones del cuerpo. Los primeros dos movimientos, la flexión y la extensión, son movimientos que se encuentran en casi todas las articulaciones con movimiento libre, incluyendo el dedo grueso del pie, el tobillo, la rodilla, cadera, tronco, hombro, codo, muñeca y los dedos. La flexión es un movimiento de doblado en el que el ángulo relativo de la articulación entre dos segmentos adyacentes disminuye. La ex- tensión es un movimiento de rectificación en el que el ángulo relativo de la articulación entre dos segmentos se incrementa a medida que la articulación regresa a la posición cero o de referencia. En la figura 1-9 se proporcionan varios ejemplos tanto de flexión como de extensión. Una persona también puede realizar una hiperflexión si el movimiento de flexión va más allá del rango normal de flexión. Por ejemplo, esto puede ocurrir en el hombro sólo cuando el brazo se mueve hacia adelante y hacia arriba en flexión a lo largo de 180° hasta que queda al lado de la cabeza, y luego se hiperflexiona a medi - da que continúa moviéndose más allá de la cabeza hacia la espalda. La hiperextensión puede ocurrir en muchas articula- ciones a medida que el movimiento de extensión continúa más allá de la posición cero original. Es común observar movimien- tos de hiperextensión en el tronco, brazo, muslo y en la mano. Extensión Extensión Extensión Extensión Extensión Extensión ExtensiónExtensión Hiperextensión CABEZA MUSLO PIERNA MANO DEDOS BRAZO ANTEBRAZO TRONCO Hiperextensión Hiperextensión Hiperextensión Hiperextensión Hiperflexión Flexión FlexiónFlexión Flexión Flexión Flexión Flexión Flexión FIGURA 1-9 Flexión y extensión. Estos movimientos se producen en muchas articulaciones en el cuerpo, incluyendo vértebras, hombros, codos, muñecas, metacarpofalángicas e interfalángicas, cadera, rodillas y metatarsofalángicas. CAPíTulo 1 Terminología básica 13 El movimiento para tocarse los dedos de los pies involucra flexión a nivel de las articulaciones vertebrales, del hombro y la cadera. El regreso a la posición de pie involucra los movi- mientos opuestos de extensión vertebral, extensión de la cadera y extensión del hombro. La fase de poder del tiro en suspensión de un jugador de baloncesto se produce mediante una sincronización precisa de extensión de la cadera, de la rodilla y del tobillo coordinadas con la flexión del hombro, la extensión del codo y la flexión de la muñeca en la extre- midad que lanza. Este ejemplo ilustra la importancia de los movimientos de extensión de la extremidad inferior para la producción de poder. La extensión de la extremidad inferior a menudo sirve para producir propulsión hacia arriba que trabaja contra la fuerza de gravedad. Es lo opuesto en la articulación del hombro, donde los movimientos de flexión se utilizan principalmente para desarrollar propulsión hacia arriba contra la gravedad para elevar la extremidad. La abducción y la aducción son otro par de movimientos que por lo general no son tan conocidos como la flexión y la extensión, que se producen sólo en articulaciones parti- culares, como la metatarsofalángica (pie), cadera, hombro, muñeca y metacarpofalángica (mano). En la figura 1-10 se presentan muchos de estos movimientos. La abducción es un movimiento que se aleja de la línea media del cuerpo o seg- mento. Elevar un brazo o una pierna hacia un lado o separar los dedos de la mano hacia los lados es un ejemplo de abduc- ción. Se puede producir hiperabducción en la articulación del hombro a medida que el brazo se mueve más de 180° desde un costado hasta más allá de la cabeza. La aducción es el movimiento de regreso del segmento de nuevo hacia la línea media del cuerpo o segmento. Llevar los brazos de nuevo hacia el tronco, juntar las piernas y cerrar los dedos son ejemplos de aducción. La hiperaducción ocurre con frecuen- cia en el brazo y el muslo a medida que la aducción continúa más allá de la posición cero, así que la extremidad cruza el cuerpo. Los movimientos de lado a lado por lo general son utilizados para mantener el balance y la estabilidad durante las habilidades deportivas tanto de la extremidad superior como inferior. Controlar o prevenir los movimientos de abducción y aducción del muslo es especialmente crucial para el man- tenimiento de la estabilidad pélvica y de las extremidades durante la marcha y la carrera. Los últimos dos movimientos básicos involucran rota- ciones, ilustradas en la figura 1-11. Una rotación puede ser ya sea medial (también llamada interna) o lateral (también llamada externa). Las rotaciones se designan como izquierda y Aducción o retracción Hiperabducción Abducción Abducción Abd ucc ión Aduc ción Hiperaducción Flexión radial o abducción Flexión cubital o aducción Aducción Aducción Abducción o protracción ESCÁPULA PIEMUSLO MANO DEDOS DEDOS DEL PIE BRAZO Hiperadu cción Aducción Abducción Abducción Aducción FIGURA 1-10 Abducción y aducción. Estos movimientos pueden ocurrir en las articulaciones esternoclavicular, del hombro, de la muñeca, metacarpofalángicas, de la cadera, intertarsales y metatarsofalángicas. A B C D E F G 14 SECCIÓN I Principios del movimiento humano derecha sólo para la cabeza y el tronco. Cuando se parte de la posición fundamental de inicio, la rotación interna o medial se refiere al movimiento de un segmento en torno a un eje ver- tical que corre a través del segmento de manera que la super- ficie anterior del segmento se mueve hacia la línea media del cuerpo en tanto que la superficie posterior se aleja de la línea media. La rotación lateral o externa es el movimiento opuesto, en el que la superficie anterior se aleja de la línea media y la superficie posterior del segmento se mueve hacia ella. Debido a que la línea media pasa a través de los segmentos de la cabeza y el tronco, las rotaciones en estos segmentos se describen como izquierda o derecha desde la perspectiva de quien rea- liza el movimiento. La rotación a la derecha es el movimiento de la superficie anterior del tronco de modo que mire a la derecha, en tanto que las superficies posteriores miran hacia la izquierda, y la rotación a la izquierda es el movimiento opuesto de manera que la parte anterior del tronco mira hacia la izquierda y la parte posterior hacia la derecha. Las rotacio- nes se producen en las articulaciones de las vértebras, el hom- bro, la cadera y la rodilla. Los movimientos de rotación son importantes en la fase de poder de las habilidades deportivas que involucran el tronco, el brazo o el muslo. Para lanzar, el brazo que lanza rota en forma lateral en la fase de preparación y rota en forma medial en las fases de poder y de seguimiento. El tronco complementa la acción del brazo con rotación a la derecha en la fase de preparación (para el lanzador diestro) y rotación a la izquierda en la fase de poder y seguimiento. De igual forma, el muslo derecho rota lateralmente en la fase de preparación y medialmente hasta que la extremidad in- ferior se levanta del suelo en la fase de poder. Descriptores del movimiento especializados Existen varios movimientos segmentarios a los que se les asignan nombres especializados de movimiento (Fig. 1-12). Aunque la mayoría de los movimientos segmentarios están técnicamente entre los seis movimientos básicos, el nombre especializado del movimiento es la terminología común- mente utilizada por los profesionales del movimiento. La flexión lateral a la derecha y a la izquierda aplica sólo para el movimiento de la cabeza o el tronco. Cuando el tronco o la cabeza se inclinan hacia los lados, el movimiento se deno- mina flexión lateral. Si el lado derecho del tronco o la cabeza se mueve de manera que mira hacia abajo, el movimiento se denomina flexión lateral derecha y viceversa. La cintura escapular tiene nombres especializados del movi- miento que pueden ser mejor descritos al observar los mo - vimientos de la escápula. Mientras que elevar la escápula, por ejemplo al encoger los hombros, se denomina elevación, el mo - vimiento opuesto hacia abajo se denomina depresión. Si las dos escápulas se alejan una de la otra, el movimiento se deno- mina protracción. El movimiento de regreso, en el que las escápulas se mueven una hacia la otra con los hombros hacia atrás, se denomina retracción. Por último, la escápula puede balancearse de modo que la parte inferior de la misma se aleja del tronco y la parte superior se mueve hacia el tronco. Este mo vimiento se denomina rotación hacia arriba, y el movi- miento opuesto, cuando la escápula se balancea de nuevo hacia abajo a su posición en reposo, es la rotación hacia abajo. En los segmentos del brazo y el muslo, la combinación de flexión y aducción se denomina aducción horizontal, y la combinación de extensión y abducción se conoce como Rotación derecha Rotación derecha Rotación medial Rotación medial (DESDE ARRIBA) Rotación medial Rotación medial Rotación izquierda Rotación lateral Rotación lateral Rotación lateral Rotación lateral Rotación izquierda PIERNA CABEZA MUSLO BRAZO TRONCO FIGURA 1-11 Rotación. Ésta ocurre en las articulaciones de las vértebras, el hombro, la cadera y la rodilla. CAPíTulo 1 Terminología básica 15 rotación horizontal. La aducción horizontal, algunas veces llamada flexión horizontal, es el movimiento del brazo o el muslo que cruza el cuerpo hacia la línea media utilizando un movimiento horizontal al suelo. La abducción horizontal, o extensión horizontal, es un movimiento horizontal del brazoo el muslo que se aleja de la línea media del cuerpo. Estos movimientos se utilizan en una amplia variedad de habilidades deportivas. La acción del brazo en el lanzamiento de disco es un buen ejemplo del uso de abducción horizontal en la fase de preparación y aducción horizontal en la fase de poder y seguimiento. Muchas habilidades en el futbol (soccer) utilizan aducción horizontal del muslo para llevar la pierna hacia arriba y al otro lado del cuerpo para un disparo o un pase. En el antebrazo, la pronación y la supinación ocurren a medida que el extremo distal del radio rota sobre y hacia atrás del cúbito a nivel de las articulaciones radiocubitales. La supi- nación es el movimiento del antebrazo en el que la palma de la mano rota para mirar hacia adelante desde la posición fun- damental de inicio. La pronación es el movimiento en el que las palmas apuntan hacia atrás. Los movimientos articulares de supinación y pronación también se conocen como rotación externa e interna, respectivamente. A medida que el ante- brazo se mueve desde una posición supina hacia una posición pronada, el antebrazo pasa a través de la posición semiprona, en la que las palmas apuntan hacia la línea media del cuerpo con los pulgares hacia adelante. La acciones de pronación y supinación del antebrazo se utilizan con los movimientos de rotación del brazo para incrementar el rango de movimiento, añadir rotación, aumentar el poder y cambiar la dirección durante las fases de aplicación de fuerza en los deportes con raqueta, el vóleibol y el lanzamiento. En la articulación de la muñeca, mientras que el movi- miento de la mano hacia el pulgar se denomina flexión radial, el movimiento opuesto de la mano hacia el dedo meñique se denomina flexión cubital. Estos nombres especializados del movimiento son más fáciles de recordar debido a que no de - penden de la posición del antebrazo o el brazo, como lo hacen la interpretación de abducción y aducción, y pueden ser fácil- mente interpretados si se conocen las localizaciones del radio (lado del pulgar) y el cúbito (lado del meñique). Las flexiones cubital y radial son importantes en los deportes con raqueta para el control y la estabilización de la misma. También, en el vóleibol, la flexión cubital es un componente valioso en el pase con el antebrazo, porque ayuda a mantener la posición extendida del brazo e incrementa el área de contacto de los antebrazos. Flexión lateral izquierda Extensión/ abducción horizontal Rotación hacia arriba Depresión (desde arriba) Elevación Pronación Flexión/aducción horizontal Extensión/abducción horizontal CIRCUNDUCCIÓN Semiprona Supinación Flexión lateral derecha Rotación hacia abajo Flexión/ aducción horizontal Dorsiflexión Flexión plantar Inversión Eversión EversiónInversión TRONCO ESCÁPULA ANTEBRAZO BRAZO PIERNA TRONCO MUSLO PIE FIGURA 1-12 Ejemplos de movimientos especializados. Algunos movimientos articulares se designan con nombres especializados, aún cuando pueden ser técnicamente uno de los seis movimientos básicos. 16 SECCIÓN I Principios del movimiento humano En el pie, la flexión plantar y la dorsiflexión son nombres especializados para la extensión y flexión del pie, respectiva- mente. La flexión plantar es el movimiento en el que la planta del pie se mueve hacia abajo y el ángulo formado entre el pie y la pierna se incrementa. Este movimiento puede crearse al ele- var el talón de modo que el peso se desplaza hacia los dedos de los pies o al colocar el pie plano sobre el suelo y mover la pierna hacia atrás de modo que el peso del cuerpo está detrás del pie. La dorsiflexión es el movimiento del pie hacia la pierna que disminuye el ángulo relativo entre ambos. Este movimiento puede crearse al poner el peso del cuerpo sobre los talones y elevar la punta del pie o al mantener el pie plano sobre el suelo y bajar el nivel del cuerpo con el peso centrado sobre el pie. Cualquier ángulo entre la pierna y el pie mayor a 90° se denomina posición de flexión plantar, y cualquier ángulo entre la pierna y el pie menor a 90° se denomina dorsiflexión. El pie tiene otro conjunto de movimientos especializados, llamados inversión y eversión, que se producen en las articula- ciones intertarsales y metatarsianas. La inversión del pie tiene lugar cuando el borde medial del pie se eleva de manera que la planta del pie queda dirigida en forma medial hacia el otro pie. La eversión es el movimiento opuesto del pie: la cara lateral del pie se eleva de modo que la planta del pie mira en dirección opuesta al otro pie. A menudo existe confusión sobre el uso de los términos inversión y eversión y el uso popularizado de otros como pronación y supinación usados como descriptores del movi- miento del pie. La inversión y la eversión no son lo mismo que la pronación y la supinación; de hecho, son sólo una parte de la pronación y la supinación. La pronación del pie es en realidad un conjunto de movimientos que consiste en dorsiflexión en la articulación del tobillo, eversión y abduc- ción del antepié. La supinación se crea a través de la flexión plantar del tobillo, inversión y aducción del antepié. La pro - nación y la supinación son movimientos dinámicos del pie y el tobillo que ocurren particularmente cuando el pie se en - cuentra sobre el suelo al caminar o correr. Estos dos movi- mientos están determinados por la estructura y laxitud del pie, el peso corporal, las superficies en juego y el calzado. El último movimiento especializado, la circunducción, puede producirse en cualquier articulación o segmento que tenga el potencial de moverse en dos direcciones, de forma que el segmento puede moverse de manera cónica a medi - da que el extremo final del segmento se mueve en una tra- yectoria circular. Un ejemplo de circunducción es colocar el brazo hacia adelante y dibujar un círculo imaginario en el aire. La circunducción no es una rotación simple; más bien, se trata de cuatro movimientos en secuencia. El movimiento del brazo en la creación de la O imaginaria es de hecho una combinación de flexión, aducción, extensión y abducción. Los movimientos de circunducción también son posibles en el pie, el muslo, el tronco, la cabeza y la mano. Los movi- mientos de todos los segmentos principales se revisan en la Tabla 1-1. TABLA 1-1 Revisión de los movimientos Segmento Articulación gl Movimientos Cabeza Intervertebral 3 Flexión, extensión, hiperextensión, flexión lateral D/I, rotación D/I, circunducción Atlantoaxial (3 articulaciones) 1 cada una Rotación D/I Tronco Intervertebral 3 Flexión, extensión, hiperextensión, rotación D/I, flexión lateral D/I, circunducción Brazo Hombro 3 Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, hiperabducción, hiper aducción, abducción horizontal, aducción horizontal, rotación med/lat, circunducción Brazo/hombro Esternoclavicular 3 Elevación, depresión, abducción, aducción (protracción, retracción), rotación Cintura escapular Acromioclavicular 3 Abducción, aducción (protracción, retracción), rotación hacia arriba/abajo Antebrazo Codo 1 Flexión, extensión, hiperextensión Radiocubital 1 Pronación, supinación Mano Muñeca 2 Flexión, extensión, hiperextensión, flexión radial, flexión cubital, circunducción Dedos Metacarpofalángica 2 Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, circunducción Interfalángica 1 Flexión, extensión, hiperextensión Pulgar Carpometacarpiana 2 Flexión, extensión, abducción, aducción, oposición, circunducción Metacarpofalángica 1 Flexión, extensión Interfalángica 1 Muslo Cadera 3 Flexión, extensión, hiperextensión, abducción, aducción, hiperaducción, aducción horizontal, abducción horizontal, rotación med/lat, circunducción Pierna Rodilla 2 Flexión, extensión, hiperextensión, rotación med/lat Pie Tobillo 1 Flexión plantar, dorsiflexión Intertarsal 3 Inversión, eversión Dedos de los pies Metatarsofalángica 2 Flexión, extensión, abducción, aducción, circunducciónInterfalángica 1 Flexión, extensión D/I, derechaizquierda; med/lat, mediallateral. CAPíTulo 1 Terminología básica 17 Sistemas de referencia RELATIVO VERSUS ABSOLUTO Es esencial un sistema de referencia para la observación y descripción precisa de cualquier tipo de movimiento. El uso de movimientos articulares con relación a una posición de inicio fundamental o anatómica es un ejemplo de un marco de referencia simple. Este sistema fue previamente utilizado en este capítulo para describir el movimiento de los segmen- tos. Para mejorar la precisión del análisis de un movimiento, el movimiento puede ser evaluado con respecto a un punto o posición de inicio diferente. Es necesario un sistema de referencia para especificar la posición del cuerpo, segmento u objeto de modo que se pueda describir el movimiento o identificar si ha ocurrido algún movimiento. El marco o sistema de referencia es arbitrario y puede estar dentro o fuera del cuerpo. El marco de referencia consiste en líneas imaginarias llamadas ejes, que se intersectan en ángulos rectos en un punto común denominado el origen. El origen del marco de referencia se coloca en un sitio desig- nado como el centro de una articulación. A los ejes general- mente se les dan representaciones con letras para diferenciar la dirección en la que apuntan. Cualquier posición puede ser descrita mediante la identificación de la distancia del objeto de cada uno de los ejes. En el movimiento planar o bidimensional, existen dos ejes, el horizontal y el vertical. En un movimiento tridimensional existen tres ejes, dos horizontales que forman un plano, y uno vertical. Es importante identificar el marco de referencia utilizado en la descripción del movimiento. Un ejemplo de un sistema de referencia colocado fuera del cuerpo es la línea de inicio en una carrera. El centro de una articulación anatómica, como el hombro, puede ser utilizado como sistema de referencia dentro del cuerpo. El brazo puede ser descrito como moviéndose a través de un ángulo de 90° si se abduce hasta que queda perpendicular al tronco. Si se uti- liza el suelo como marco de referencia, el mismo movimiento de abducción del brazo puede ser descrito con respecto al suelo, como movimiento hasta una altura de 1.6 m del suelo. Cuando se describe el movimiento angular, las posiciones de las articulaciones, velocidades y aceleraciones pueden ser descritas utilizando ya sea un marco de referencia absoluto o relativo. Un marco de referencia absoluto es aquel en el que los ejes se intersectan en el centro de la articulación y el movimiento de un segmento se describe con respecto a dicha articulación. Los ejes por lo general están orientados en forma horizontal y vertical. El eje horizontal generalmente se denomina eje X, y el eje vertical es el eje Y, aunque estos ejes pueden ser llamados por cualquier nombre siempre y cuando estén definidos y sean consistentes. Un ángulo segmentario se mide desde los ejes horizontales rectos (Fig. 1-13A) y define la orientación del segmento en el espacio. La posición absoluta de un brazo abducido perpendicular al tronco es 0° o 360° cuando se describe con relación a los ejes que pasan a través de la articulación del hombro. Un marco de referencia relativo es aquel en el que el movimiento de un segmento se describe con relación al segmento adyacente. Este tipo de marco de referencia a menudo se utiliza para describir un ángulo articular. Los ejes en este marco de referencia no son horizontales y verticales. La figura 1-13B muestra al eje Y colocado a lo largo de un segmento, la pierna, y al eje X per- pendicular al eje Y. Entonces se puede determinar el ángulo de la rodilla desde la porción inferior del eje Y hasta la línea punteada que describe el segmento del muslo. En el ejemplo antes descrito del brazo, con abducción perpendicular al tronco, la posición relativa del brazo con respecto al tronco es 90°. El marco de referencia debe iden- tificarse claramente de modo que los resultados puedan ser interpretados de forma adecuada y, ya que los sistemas de referencia varían entre los investigadores, se deben identifi- car el sistema de referencia y el punto de referencia antes de comparar y contrastar resultados entre estudios. Por ejemplo, algunos investigadores marcan la posición 0°. Luego de 30° de flexión en la articulación del codo, la posición final es Y X B Y A X FIGURA 1-13 Marco de referencia abso luto versus relativo. Izquierda, un marco de referencia absoluto mide el ángulo del seg mento (A) con respecto a la articulación dis tal. Derecha, un marco de referencia relativo mide el ángulo relativo (B) formado por dos segmentos. Es importante designar el marco de referencia en la descripción del movi miento. 18 SECCIÓN I Principios del movimiento humano 150 o 30°, en forma respectiva, para los dos sistemas antes descritos. Puede haber una confusión considerable cuando se intenta interpretar un artículo si se utiliza un sistema de referencia diferente al de los autores. PLANOS Y EJES El método universalmente utilizado para describir los movi- mientos humanos se basa en un sistema de planos y ejes. Un plano es una superficie plana, bidimensional. Hay tres planos imaginarios posicionados a través del cuerpo en ángulos rectos uno de otro, por lo que se intersectan en el centro de masa del cuerpo. Estos son los planos cardinales del cuerpo. Se dice que el movimiento se produce en un plano especí- fico si está realmente a lo largo de ese plano o en paralelo al mismo. El movimiento en un plano siempre ocurre en torno a un eje de rotación perpendicular al plano (Fig. 1-14). Si se atraviesa un trozo de cartón con un alfiler y se gira el car - tón alrededor del alfiler, el movimiento del cartón tiene lugar en el plano, y el alfiler representa el eje de rotación. El cartón puede girar en torno al alfiler mientras el alfiler va de adelante hacia atrás en forma horizontal, vertical o de lado, para que el cartón se mueva en los tres planos. Este ejemplo puede apli- carse para describir las líneas imaginarias que se extienden a través del centro de masa corporal total en las mismas tres direcciones del alfiler. Estos planos permiten la descripción completa de un movimiento y contrastar un movimiento del brazo en línea recta hacia el frente del cuerpo con uno en línea recta hacia un lado del cuerpo. Los planos y ejes del cuerpo humano para la descripción del movimiento se pre- sentan en la figura 1-15. El plano sagital divide al cuerpo en mitades derecha e izquierda. Los movimientos en el plano sagital se producen en torno a un eje mediolateral que va de lado a lado a través del centro de masa del cuerpo. Los movimientos en el plano sagital que involucran la rotación del cuerpo entero alrededor del centro de masa incluyen los saltos con voltereta, los saltos hacia adelante y hacia atrás apoyándose en las manos, y la flexión del cuerpo hacia una posición carpa en un clavado. El plano frontal o coronal divide al cuerpo para crear mitades frontal y posterior. El eje en el que se dan los movimientos en el plano frontal es el eje anteroposterior que corre anterior y posterior al plano. Los movimientos en el plano frontal del cuerpo entero alrededor del centro de masa no son tan comunes como los movimientos en los otros planos. El plano transverso u horizontal divide el cuerpo para crear mitades superior e inferior. Los movimientos que se dan en este plano son principalmente rotaciones en torno al eje longitudinal. Girar en forma vertical alrededor del cuerpo, como en los giros del patinaje artístico, es un ejemplo de movimiento en el plano transverso en torno al centro de masa del cuerpo. Aunque se ha descrito a los planos cardinales sagital, transverso y frontal, en realidad cualquier otro plano puede pasar a través del cuerpo. Por ejemplo, se pueden definir muchos planos sagitales que no pasan a través del centro de masa del cuerpo. El único requisito
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