INTRODUCCIÓN
Los músculos esqueléticos humanos son motores biológicos que impulsan el movimiento y la función, haciendo que la capacidad funcional dependa en gran medida de la capacidad de fuerza de nuestros músculos. En consecuencia, las deficiencias de fuerza muscular tras una lesión del ligamento cruzado anterior (LCA) contribuyen a la pérdida funcional persistente y al aumento del riesgo de una nueva lesión en el LCA. Sin embargo, la fuerza muscular debe considerarse como un término general que engloba varios parámetros distintos de fuerza muscular fisiológica y biomecánica. Por ejemplo, la fuerza muscular máxima se mide típicamente como la fuerza o el torque máximo generado en una contracción voluntaria máxima (MVC) y puede medirse en acciones musculares excéntricas, isométricas o concéntricas. La fuerza muscular máxima está determinada, en parte, por el área fisiológica de la sección transversal de los músculos y la magnitud del impulso neural desde el sistema nervioso central, en particular la tasa de modulación de descarga de la unidad motora.
Además, la capacidad funcional máxima de fuerza muscular está influenciada por las propiedades contráctiles del músculo esquelético, dictadas en gran medida por las relaciones fuerza-velocidad y fuerza-longitud.
La fuerza explosiva, por otro lado, describe la capacidad rápida de generación de fuerza del sistema neuromuscular. Se mide típicamente como la tasa de aumento de la fuerza o el torque muscular durante las MVC isométricas que se ejecutan «rápido y con fuerza» o durante contracciones isométricas de tipo «ráfaga». Además del análisis de la pendiente media de la curva par-tiempo registrada (es decir, índice de desarrollo del par – RTD) o de la curva fuerza-tiempo (es decir, índice de desarrollo de la fuerza – RFD) , la fuerza explosiva también puede medirse como fuerza o par específicos del tiempo, a veces denominados fuerza temporizada (p. ej., fuerza a 50 ms) y como impulso contráctil (integral temporal de la curva fuerza-tiempo o torque-tiempo durante un período de tiempo específico) (Figura 1).
Si bien los determinantes neuromusculares de la fuerza explosiva comparten algunas similitudes con los de la capacidad de fuerza muscular máxima, especialmente en la fase tardía de una contracción isométrica rápida (es decir, más de 100 ms), el aumento temprano de la fuerza en el inicio de una MVC está asociado con propiedades neuromusculares distintas, incluidas la distribución de los tipos de fibras musculares, tasas de descarga de la unidad motora aumentadas y reclutamiento de unidades motoras, junto con factores externos a los elementos contráctiles del músculo, como la rigidez del tendón y los elementos elásticos en serie.
A veces denominada como «fuerza de inicio» o «capacidad inicial de RTD», el rápido aumento de la fuerza o el torque al inicio de una contracción muscular es diferente de la fuerza muscular máxima, no solo en términos de sus determinantes neuromusculares, sino también con respecto a los métodos de entrenamiento de fuerza necesarios para provocar una adaptación.
La producción rápida de torque del músculo isquiotibial frente al cuadriceps en intervalos de tiempo que aproximan un evento de lesión de LCA (es decir, 40-100 ms) se considera importante para la prevención de lesiones de LCA, y se ha recomendado aumentar la capacidad de RFD durante la rehabilitación del LCA para preparar mejor a los atletas para un retorno al deporte, en lugar de enfocarse únicamente en la fuerza muscular máxima y el entrenamiento de fuerza pesado.
La capacidad de fuerza explosiva está fuertemente correlacionada con otras actividades humanas rápidas que se producen en el deporte, incluidas los movimientos de ciclo de estiramientoacortamiento (SSC) que ocurren en actividades de salto, carrera y sprint. Los movimientos SSC en los deportes suelen involucrar rápidas acciones musculares concéntricas-acopladas excéntricas, que aumentan la potencia muscular y la RFD mediante la participación del reflejo de estiramiento, el aumento de la rigidez elástica en serie del músculo-tendón (MTU), junto con la optimización de la coordinación intermuscular y la preactivación muscular que modulan la rigidez activa de la articulación y la MTU.
¿POR QUÉ MEDIR LA FUERZA EXPLOSIVA Y LA CAPACIDAD DEL CICLO DE ESTIRAMIENTO-ACORTAMIENTO DESPUÉS DE UNA LESIÓN DE LCA?
Una lesión de LCA afecta a todos los niveles del sistema neuromuscular, incluido el SNC, la morfología y la función del músculo esquelético, y los tendones musculares. En consecuencia, la rehabilitación es un proceso largo y progresivo que debe corregir una serie de deficiencias neuromusculares, en lugar de centrarse únicamente en la rotura del LCA en sí. Las lesiones del LCA y la reconstrucción posterior comprometen muchos de los determinantes neuromusculares de la fuerza explosiva y la capacidad del SSC, lo que lleva a una reducción del impulso neural, disminución de la rigidez elástica en serie de la MTU, junto con alteraciones en la arquitectura muscular y cambios marcados en la relación torque-ángulo articular.
Si bien puede no sorprender que existan déficits de fuerza explosiva en los músculos extensores y flexores de la rodilla después de una lesión del LCA, lo que podría ser inesperado es el grado en que persisten incluso después de que la capacidad de fuerza muscular máxima se haya recuperado, incluyendo más de 12 meses después de la cirugía. Esto sugiere que los profesionales y clínicos deben prestar más atención a la recuperación de los déficits de fuerza explosiva a través de un entrenamiento de fuerza y pliometría dirigido, especialmente dada la fuerte asociación entre la capacidad de fuerza explosiva y los atributos de rendimiento deportivo, como la velocidad de sprint.
La función del ciclo de estiramiento-acortamiento (SSC, por sus siglas en inglés) después de una lesión del LCA se evalúa normalmente utilizando movimientos estandarizados de salto y brincos. Al igual que la fuerza explosiva, los déficits a largo plazo en el SSC parecen persistir en los atletas tras una lesión del LCA. Además, las pruebas funcionales en clínicas (por ejemplo, el salto en una pierna para distancia o el salto triple en una pierna para distancia) que se centran en los resultados de rendimiento del salto sin tener en cuenta la estrategia de movimiento pueden no predecir adecuadamente qué atletas están en riesgo de sufrir una nueva lesión del LCA. Sin embargo, el análisis biomecánico de la estrategia del SSC durante movimientos pliométricos, como el salto desde una altura, puede ser más predictivo para la reintegración de los atletas.
Se ha encontrado que una rigidez reducida en las extremidades inferiores, un mayor tiempo de contacto con el suelo (desde el instante del aterrizaje hasta el instante del despegue), una menor altura de salto y un índice de fuerza reactiva disminuido (RSI = altura del salto/tiempo de contacto con el suelo) predicen a los atletas que corren el riesgo de sufrir una nueva lesión del LCA. Por el contrario, no se encontraron asociaciones entre las pruebas de salto en una pierna para distancia y las mediciones del índice de simetría de la fuerza del cuádriceps. Además, parece que los protocolos de pruebas de salto en una pierna después de una lesión del LCA pueden mejorarse al tener en cuenta la estrategia de salto (por ejemplo, midiendo el tiempo de contracción del salto) junto con el rendimiento del salto para las pruebas de asimetría.
En conjunto, las pruebas complementarias de la fuerza explosiva y la biomecánica del SSC pueden proporcionar a los profesionales y clínicos información específica sobre las capacidades neuromusculares de un atleta lesionado del LCA, incluidos conocimientos sobre la función neuromuscular que son distintos de los asociados únicamente con la fuerza muscular máxima. Evaluar y entrenar la capacidad del sistema neuromuscular para expresar fuerza o torque rápidamente, así como para producir alta potencia e impulso durante los movimientos SSC, puede complementar las pruebas de retorno al deporte y rendimiento al proporcionar una evaluación más integral de las capacidades neuromusculares del atleta.
MEDICIÓN DE LA FUERZA EXPLOSIVA DESPUÉS DE UNA LESIÓN DEL LCA
En la literatura científica, la capacidad de fuerza explosiva de los atletas y pacientes con lesión del LCA ha sido investigada ampliamente durante maniobras de extensión de pierna en múltiples articulaciones, así como en pruebas aisladas de extensión y flexión de rodilla. También se han realizado análisis de estudios de caso en los que las pruebas de fuerza explosiva se utilizaron para monitorear la recuperación de la función neuromuscular en atletas de élite. Como ejemplo de caso y evidencia del potencial para que los déficits de fuerza explosiva persistan en atletas de élite mucho después de una reconstrucción del LCA, en la Figura 3 se muestra que, incluso a los 18 meses después de la cirugía de reconstrucción del LCA, la RTD máxima de los músculos extensores y flexores de la rodilla permaneció sin cambios desde la primera prueba realizada a los 6 meses después de la cirugía, y que la capacidad de fuerza explosiva de los extensores de rodilla de la extremidad no lesionada también se mantuvo sustancialmente reducida a los 18 meses después de la cirugía.
Consistente en varios estudios, el grado de asimetría interlimb en la capacidad de torque de extensión isométrica de la rodilla puede variar considerablemente durante una MVC rápida y fuerte. La Figura 4 muestra las asimetrías de torque en las fases temprana (~100 ms) y tardía (~200 ms y 400 ms) del torque extensor de rodilla en un atleta lesionado del LCA, con un índice de asimetría interlimb que varía del 14-20 % para las mediciones de fuerza explosiva, en comparación con solo un 3 % para el torque en MVC.
Además de señalar una posible respuesta divergente tras la reconstrucción del LCA en la recuperación de la fuerza explosiva en comparación con la fuerza muscular máxima, las evaluaciones de fuerza explosiva también se han utilizado para monitorear la fatiga neuromuscular aguda en atletas, lo que presenta una vía prometedora para la evaluación de los atletas expuestos o propensos a lesiones del LCA.
La fiabilidad de las pruebas de fuerza explosiva tras una lesión del LCA, especialmente en el contexto del monitoreo rutinario de los atletas, depende en gran medida del enfoque metodológico. Tal como se revisa en otros estudios, existen varias consideraciones que pueden ayudar a aumentar la fiabilidad de las pruebas de fuerza explosiva. Los puntos clave incluyen:
- Asegurarse de que los atletas reciban instrucciones de desarrollar torque «rápido y con fuerza» durante las contracciones explosivas isométricas rápidas.
- Completar un mínimo de tres repeticiones para las pruebas de MVC y alrededor de 10 repeticiones cuando se utilice el método de contracción de ráfaga.
- Usar un valor promedio de 3-5 intentos para cuantificar la fuerza explosiva.
- Considerar usar un análisis bloqueado en el tiempo (es decir, medir el torque en puntos de tiempo específicos) para mejorar la fiabilidad, especialmente en las fases tempranas de la RTD.
Finalmente, el equipo de pruebas isométricas de fuerza explosiva debe diseñarse para minimizar la elasticidad en el sistema, y la fuerza debe muestrearse a una frecuencia mínima de 1000 Hz con métodos de procesamiento de señales apropiados para reducir artefactos de movimiento y determinar con precisión el inicio de la contracción.
MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD DEL CICLO DE ESTIRAMIENTO-ACORTAMIENTO (SSC) DESPUÉS DE UNA LESIÓN DEL LCA
Los análisis biomecánicos de las variaciones de salto (prueba de salto con contramovimiento – CMJ, por sus siglas en inglés; prueba de salto desde cuclillas – SJ; prueba de salto desde una altura; prueba de salto repetido; y prueba de salto horizontal) utilizando la metodología de la plataforma de fuerza se han vuelto cada vez más comunes en los entornos de rendimiento deportivo debido a la alta fiabilidad de las medidas de los resultados de la prueba, la facilidad de uso y la sensibilidad para detectar déficits en los atletas con lesiones del LCA. Las pruebas de salto vertical, como el CMJ, el SJ y el salto desde una altura, parecen ser particularmente útiles para identificar déficits en la fuerza de los extensores de la rodilla en atletas con lesión del LCA en comparación con las pruebas de salto horizontal.
Utilizando un análisis específico de fases de la fuerza de reacción vertical del suelo (vGRF), se ha demostrado que las asimetrías de la fuerza en el CMJ son específicas del tipo de injerto, sensibles a las lesiones traumáticas graves de rodilla y muestran un patrón de recuperación dependiente del tiempo. Se ha encontrado que la capacidad pliométrica reducida, evaluada mediante pruebas unilaterales de salto desde una altura, predice nuevas lesiones de LCA en atletas masculinos de alto rendimiento.
La función SSC se puede evaluar utilizando diversas pruebas de salto vertical bilateral o unilateral. Además de cuantificar las medidas de rendimiento, como la altura del salto vertical, un análisis cinético de los saltos unilaterales y bilaterales permite evaluar la estrategia de salto, que ha demostrado variar entre atletas lesionados y no lesionados del LCA. La Figura 5 muestra las curvas de tiempo-fuerza del CMJ unilateral para un atleta lesionado del LCA (aproximadamente 12 meses después de la cirugía), que indican déficits en capacidades neuromusculares específicas y entrenables. Se pueden observar diferencias notables en la curva tiempo-fuerza del lado lesionado, incluyendo una desaceleración excéntrica de RFD atenuada que corresponde con una reducción de la flexión de la rodilla en la posición más baja. Este perfil cinético retrata una estrategia de movimiento adoptada que puede caracterizar una menor contribución de la articulación de la rodilla al trabajo mecánico total realizado durante el salto. Además, en el punto de despegue, la participación reducida del extensor de la rodilla lleva a estrategias de compensación visibles, que se reflejan en la curva tiempo-fuerza del CMJ.
Este ejemplo de caso, y las recomendaciones disponibles en la literatura científica, resaltan la importancia de usar un enfoque específico de fases para evaluar la estrategia de salto y el rendimiento en atletas con lesiones del LCA. Un análisis cinético específico de fases se obtiene generalmente al dividir el salto utilizando la velocidad del centro de masa del cuerpo (BCM) para identificar la fase de descarga (inicio del desplazamiento descendente), la fase de desaceleración excéntrica (terminación de la fase de desplazamiento descendente) y la fase concéntrica o propulsiva. Además de cuantificar las características fuerza-tiempo a lo largo de estas fases utilizando medidas mecánicas, como el impulso obtenido por la integración de tiempo de la vGRF, las duraciones individuales de las fases y el tiempo total de contracción del salto también pueden ser importantes indicadores de la recuperación neuromuscular después de una lesión del LCA. La Tabla 1 proporciona una descripción general de los protocolos comunes de pruebas de salto vertical y las medidas de resultado.
La selección de medidas cinéticas derivadas de las pruebas de CMJ que incorporan la metodología de la plataforma de fuerza puede ser una tarea desalentadora después de una prueba de reconstrucción del LCA debido a la gran cantidad de medidas de resultado potenciales. Para abordar esta brecha, un artículo reciente destacó tres medidas cinéticas derivadas (el desplazamiento descendente del BCM, el tiempo de contracción del salto, la altura del salto vertical) y dos relaciones cinéticas derivadas (la rigidez de la extremidad inferior = Δ vGRF/Δ desplazamiento del BCM, calculado sobre la fase de desaceleración excéntrica; RSI modificado = altura del salto/tiempo de contracción del salto) por su utilidad en las pruebas posteriores a la reconstrucción del LCA.
El aprendizaje automático, incluidas las técnicas de análisis de características y métodos de clasificación, es un enfoque prometedor para agilizar las pruebas posteriores a la reconstrucción del LCA y ayudar con la selección de métricas a partir de las pruebas de salto vertical. Como ejemplo de posibles vías para mejorar la selección de pruebas y métricas para los atletas lesionados del LCA, realizamos un análisis preliminar de aprendizaje automático de 600 sesiones de prueba bilateral de CMJ y 600 sesiones de prueba unilateral de CMJ de un estudio longitudinal asociado que examina las pruebas de retorno al deporte en atletas que, en promedio, tenían ~6 meses después de la reconstrucción del LCA.
Identificamos medidas cinéticas derivadas además de las recomendaciones proporcionadas por Bishop et al. (2022), incluidas la potencia mecánica externa negativa máxima (potencia mecánica máxima en la fase de desaceleración excéntrica), el tiempo hasta la potencia mecánica externa máxima en la fase propulsiva y la velocidad en la potencia máxima.
De acuerdo con Bishop et al. (2022), también encontramos que el tiempo de contracción del salto, la altura del salto, el RSI modificado, el impulso de descarga, el impulso de desaceleración excéntrica y el impulso concéntrico obtuvieron una alta clasificación en el análisis.
Es importante mencionar que este fue un análisis exploratorio que no está exento de limitaciones. Sin embargo, puede ofrecer metodologías prometedoras que ayuden a los practicantes y clínicos a agilizar las pruebas posteriores a la reconstrucción del LCA para monitorear la fuerza explosiva y la capacidad del ciclo de estiramiento-acortamiento (SSC).
Se necesita investigación longitudinal utilizando un diseño prospectivo y pruebas más frecuentes (es decir, un enfoque de monitoreo de atletas) para comprender mejor la relación entre las medidas de salto derivadas cinéticamente, la capacidad de fuerza explosiva, las lesiones del LCA, las recaídas de LCA y la preparación para el retorno al deporte.
ENTRENAMIENTO DE LA FUERZA EXPLOSIVA Y LA CAPACIDAD DEL CICLO DE ESTIRAMIENTOACORTAMIENTO DESPUÉS DE UNA LESIÓN DEL LCA
Comprender los determinantes fisiológicos de la fuerza explosiva y la capacidad del SSC puede ayudar a desarrollar progresiones de entrenamiento para restaurar la función neuromuscular después de una lesión del LCA. En general, se recomienda un enfoque progresivo basado en criterios, que también puede utilizarse para abordar la fuerza explosiva y la capacidad del SSC después de una lesión del LCA. Para abordar las comorbilidades de la lesión del LCA, que incluyen la respuesta anabólica reducida del músculo extensor de la rodilla, junto con la posibilidad de una función deficiente de la unidad músculo-tendón (MTU), aumentar la hipertrofia muscular y la fuerza/rigidez del tendón debe ser una prioridad máxima.
Además de los parámetros convencionales de carga para hipertrofia, el entrenamiento de fuerza con cargas bajas (30-60 % de una repetición máxima – RM) y repeticiones altas (15-30 RM), complementado con restricción del flujo sanguíneo, puede ser beneficioso. El entrenamiento de fuerza pesado (> 70 % de una RM) es beneficioso para aumentar la rigidez del tendón, lo cual es importante para mejorar la fuerza explosiva. El entrenamiento de fuerza pesada (< 6 RM) provoca un aumento en la tasa de descarga de la unidad motora y la excitabilidad de las neuronas motoras, lo que a su vez también favorece la recuperación de la fuerza explosiva.
El entrenamiento de fuerza de fase media a tardía debe priorizar la producción rápida de fuerza utilizando métodos como el entrenamiento balístico, los isométricos de tipo ráfaga y los ejercicios pliométricos, que provocan mejoras notables en la tasa de desarrollo de la fuerza (RFD) y la función del SSC. La Tabla 2 proporciona una progresión de entrenamiento de fuerza dirigida a la fuerza explosiva y la capacidad del SSC después de una lesión del LCA.
CONCLUSIÓN
En conclusión, el objetivo de este artículo fue destacar la importancia de evaluar la capacidad de fuerza explosiva de los músculos de las extremidades inferiores, junto con la función del SSC en el salto vertical en atletas que se están recuperando de una lesión del LCA. Se demostró que existen determinantes neuromusculares únicos de la fuerza explosiva muscular y la función del SSC, y que la recuperación de estas capacidades fisiológicas difiere de los resultados que se obtienen al evaluar únicamente la fuerza muscular máxima tras una lesión del LCA y una reconstrucción del LCA (ACLR). Los practicantes y clínicos pueden utilizar las evaluaciones de fuerza explosiva y SSC para identificar funciones neuromusculares deficientes en atletas con lesiones del LCA, con el objetivo de prescribir protocolos de entrenamiento de fuerza específicos para reducir los déficits y para identificar a los atletas que podrían estar en mayor riesgo de sufrir una nueva lesión del LCA.
En conjunto, las pruebas de fuerza explosiva y SSC pueden utilizarse como biomarcadores mecánicos sensibles de la recuperación posterior a la lesión del LCA, complementando las prácticas existentes de pruebas de retorno al deporte y rendimiento, que incluyen medidas de fuerza muscular máxima, preparación psicológica y biomecánica de los movimientos específicos del deporte.
