Nuevas Tecnologías aplicadas a la actividad física y el deporte
| Autor | M. Moya Ramón; F. J. Vera-García; J. L. López Elvira; A. Aracil Marco; R. Reina Vaillo; O. Gutiérrez Aguilar; J. Paredes Ortiz |
| Cargo | Profesores de la Universidad Miguel Hernández de Elche en el Área de Educación Física del Departamento de Arte, Humanidades y Ciencias Sociales y Jurídicas |
| Páginas | 184-209 |
Page 185
En el ámbito de las Ciencias de la actividad física y el deporte, resulta indispensable aplicar los conocimientos y principios de la Física al estudio del cuerpo humano, el movimiento y sus causas; asíPage 186 como conocer y controlar los efectos moduladores que produce la práctica regular de actividad física sobre la fisiología de varios de los principales sistemas del organismo humano. Toda disciplina científica utiliza una serie de técnicas y métodos que deben ser conocidos adecuadamente por sus profesionales para desempeñar su labor eficazmente. La Biomecánica es la disciplina científica que se ocupa de estudiar los fenómenos físicos (un lanzamiento, un desequilibrio, el impacto con el suelo en la carrera, etc.), necesitando de la tecnología para medir diferentes variables biológicas y mecánicas. Algunas de estas variables son complejas y para su medición requieren de instrumentos sofisticados. Precisamente, uno de los objetivos de la Biomecánica es el desarrollo y la mejora de la tecnología para su uso en esta y otras disciplinas.
Conocer en detalle los mecanismos íntimos por los que se dan las adaptaciones fisiológicas resulta crucial tanto para explicar los beneficios que la actividad física tiene para la salud, como para la adecuada programación y periodización de las cargas de actividad física en el entrenamiento deportivo, particularmente en el caso del deporte profesional, también denominado deporte de élite o de alto rendimiento. En ambas situaciones, es preciso, además, considerar la variabilidad individual en las respuestas biológicas al ejercicio físico, una variabilidad que en estos momentos se presupone relacionada con la diferente dotación genética de cada individuo.
Comenzaremos pues, por presentar cinco técnicas habituales en la investigación en Biomecánica, así como algunos ejemplos de su utilización.
La EMG es una técnica para el estudio de la función neuromuscular a través del registro, procesamiento y análisis de la actividad eléctrica que emanan las fibras musculares durante la activación muscular (señales mioeléctricas). Esta técnica permite estudiar la intensidad de la activación y la coordinación de los músculos durante la ejecución de diferentes movimientos o durante el mantenimiento de diversas posturas. Asimismo, facilita tanto el análisis de la fatiga muscular en ejercicios y deportes de resistencia, como el estudio de la respuesta refleja y voluntaria de los músculos durante el control de la estabilidad y el equilibrio corporal.
Para el registro de las señales EMG se colocan electrodos en la superficie o el interior del músculo (figura 1). Previamente, se prepara la piel mediante protocolos establecidos a tal efecto (De Luca, 1997; Merletti y Parker, 2006).
Page 187
El tratamiento y el análisis de las señales EMG se pueden realizar en el dominio de la amplitud, del tiempo o de la frecuencia (De Luca, 1997; Kamen, 2004; Merletti y Parker, 2006). Por ejemplo, si queremos conocer la intensidad de la contracción del músculo pectoralis major durante la recepción y el lanzamiento de un balón medicinal (análisis en el dominio de la amplitud y el tiempo), podemos rectificar, filtrar y normalizar la señal EMG respecto a la máxima capacidad de activación muscular (figura 2). Esto nos permitirá conocer la intensidad de la contracción muscular del músculo referido a lo largo de toda la tarea. Asimismo, si registramos otros músculos del hombro, del tronco o del brazo, podremos conocer cual de los músculos se activa con mayor intensidad y la forma en que éstos se coordinan para realizar la tarea eficazmente (figura 3).
[VEA LA FIGURA EN EL PDF ADJUNTO]
Figura 1. Registro electromiográfico y cinemático de un deportista lanzando un balón medicinal. Las imágenes representan el instante previo al inicio del lanzamiento. Vista frontal: se pueden observar electrodos de superficie colocados sobre músculos del abdomen y de la espalda, así como el transmisor (T) y un receptor (R) del aparato utilizado para registrar el movimiento del raquis lumbar (Isotrak, Polhemus Inc.). Vista lateral: se pueden observar electrodos colocados sobre músculos del pecho y del hombro.
Page 188
[VEA LA FIGURA EN EL PDF ADJUNTO]
Figura 2. Distintas fases del tratamiento de la señal EMG registrada en el músculo pectoralis major durante la recepción y el lanzamiento de un balón medicinal.
Page 189
[VEA LA FIGURA EN EL PDF ADJUNTO]
Figura 3. Señal EMG normalizada (% MVIC) de los músculos obliquus externus abdominis izquierdo (OE), obliquus internus abdominis izquierdo (OI) y pectoralis major derecho (PM) durante la recepción y el lanzamiento de un balón medicinal. La gráfica presenta también el movimiento de rotación del raquis lumbar (grados) durante la tarea.
Los electrogoniómetros son sistemas que disponen de sensores que se colocan sobre las articulaciones y que informan en tiempo real del movimiento articular. A partir de los datos sobre el desplazamiento angular (grados o radianes) y el tiempo, se pueden calcular velocidades y aceleraciones angulares, como por ejemplo, la velocidad de rotación o de flexión del hombro durante un lanzamiento.
En muchos electrogoniómetros el elemento sensible al desplazamiento articular es un potenciómetro o resistor (mecanismo electrónico que modifica la resistencia de la corriente eléctrica) (Robertson y Caldwell, 2004). Una parte del potenciómetro se coloca sobre un segmento de la articulación y la otra sobre el segmento contiguo. De este modo, cualquier movimiento angular deforma el potenciómetro y éste altera la intensidad de la corriente eléctrica.
También existen sistemas como el Isotrak y el Fastrak (Polhemus Inc., Colchester, VT, USA) que se basan en la creación de campos electromagnéticos. Estos dispositivos disponen de un transmisor electromagnético, que se coloca en un lugar de referencia, y uno o varios receptores que se colocan sobre los segmentos a movilizar. Permiten el registro y análisis del movimiento angular en tres dimensiones. Volviendo al ejemplo de la recepción y el lanzamiento del balón medicinal, si antes del registro de la EMG, colocamos el transmisor (T) del Isotrak sobre el sacro y un receptor (R) sobre la apófisis espinosa T12 (figura 1), podemos registrar y analizar el desplazamiento angular del raquis lumbar (flexo-extensión,Page 190 flexión lateral y rotación) durante la tarea (Vera-García y col., 2006). Esto nos permitiría relacionar el movimiento de la columna vertebral con la activación de los músculos del tronco (figura 3).
El modelamiento matemático es una de las herramientas que más se utilizan hoy en día para el estudio e investigación en Biomecánica. Un modelo es una descripción desde el punto de vista de las matemáticas de un hecho o fenómeno del mundo real, desde la contracción muscular hasta el movimiento y la estabilidad articular. El objetivo del modelo matemático es entender el fenómeno en profundidad y, posiblemente, predecir su comportamiento en el futuro (Campollo, 1994; Whittlesey y Hamill, 2004).
Básicamente, el proceso para elaborar un modelo comienza con la definición del problema. Posteriormente, se identifican los parámetros y variables de interés y se elabora un concepto inicial donde se describen gráficamente las variables. Finalmente, se formulan las ecuaciones matemáticas que describen el modelo. El modelo se valida cuando los resultados matemáticos concuerdan con los datos que se tienen de la realidad. Si los datos son diferentes, se reinicia el proceso.
Como ejemplo de los modelos que se utilizan actualmente en Biomecánica, podemos destacar 3 modelos matemáticos interdependientes (figura 4) desarrollados por Cholewicki y McGill (1996). Éstos utilizan señales EMG de 14 músculos del tronco, datos antropométricos, las coordenadas de posición de numerosas partes del cuerpo y la cinemática lumbar (Isotrak), para determinar, entre otras variables, las fuerzas de compresión en L4-L5, la fuerza generada por 118 fascículos musculares y la estabilidad del raquis lumbar durante la realización de diferentes ejercicios de fortalecimiento muscular o diversas maniobras de estabilización raquídea (Kavcic y col., 2004; Vera-García y col., en prensa).
Como se puede apreciar, el modelamiento matemático es una herramienta enormemente poderosa, pero a su vez, muy limitada y de manejo complejo (Whittlesey y Hamill, 2004). Como cualquier técnica o método utilizado en Biomecánica, lo más importante es utilizarlo correctamente.
Page 191
[VEA LA FIGURA EN EL PDF ADJUNTO]
Figura 4. Esquema de 3 modelos matemáticos interdependientes (“Linked Segment Model”, “18 df Lumbar Spine Model” y “DM Muscle Model”) desarrollados por Cholewicki y McGill (1996) y utilizados para el estudio de la estabilidad del raquis lumbar y de las fuerzas de compresión raquídea en diferentes ejercicios y posturas.
Page 192
La fotogrametría es una técnica que emplea el vídeo para obtener variables cinemáticas del movimiento de los deportistas. Por variables cinemáticas entendemos distancias de desplazamiento, ángulos articulares, velocidades y aceleraciones. En primer lugar, se define un modelo mecánico simplificado del cuerpo humano o de la parte del cuerpo que se desea...
Para continuar leyendo
Solicita tu prueba