FUERZAS DE REACCIÓN DEL SUELO Y ABSORCIÓN DE IMPACTOS DURANTE LA CARRERA

Referente a la interacción entre el suelo y el pie durante la carrera, comúnmente evaluada mediante medidas cinéticas utilizando plataformas de fuerzas, podemos denominar que la carga que recibe un cuerpo es la suma vectorial de las fuerzas externas y momentos de acción que se producen en dicho cuerpo. Dentro de ella podemos encontrar el término de carga externa, donde se vincula a las fuerzas y momentos de acción externos al sistema músculo-esquelético, y carga interna, la cual corresponde a las fuerzas y momentos de acción de las estructuras internas del sistema músculo-esquelético como huesos, tendones o músculos. Un aspecto vinculado con este concepto, es el ratio de carga, el cual es definido por Nigg & Yeadon como “la derivada en el tiempo de la función fuerza-tiempo”. Así, cada paso durante la carrera genera un dúo de fuerzas de colisión o dos picos de fuerzas de reacción vertical entre el pie y el suelo, denominado fuerza de choque o fuerza de impacto. Hreljac lo define como “la fuerza resultante de la colisión de dos cuerpos en un periodo relativamente corto de tiempo” y se considera uno de los tipos de estrés aplicados a una estructura más importantes desde el punto de vista del efecto que crea en el cuerpo humano, ya que además de este corto espacio de tiempo, las fuerzas de impacto poseen una magnitud relativa alta. El primer pico de fuerza es conocido como fuerzas de impacto, iniciales, transitorias, de alta frecuencia o pasivas y están caracterizadas por presentar un alto ratio de carga, ocurren durante el periodo relacionado con el primer 10-12% de la fase de pisada y alcanza su máxima magnitud antes de los 50 ms tras el primer contacto con la superficie. Dicha magnitud se encuentra determinada por lo que el deportista realiza antes del contacto con suelo, ya que dependiendo de la velocidad y la geometría de aterrizaje, la magnitud puede variar de 1 hasta 3 o incluso 5 veces el peso corporal aproximadamente entre los 25, 30 o 50 ms después del primer contacto del talón con el suelo.

 

Figura 1. Fuerzas de reacción del suelo y cinemática del pie corriendo a 3.5 m/s con pisada de retropié. Adaptado de “Foot Strike and Injury Rates in Endurance Runners: A Retrospective Study” por A. I. Daoud, G. J. Geissler, F. Wang, J. Saretsky, Y. A. Daoud, & D. E. Lieberman, 2012, Medicine & Science In Sports & Exercise, 44(7), 1326.

 

Estas fuerzas de impacto iniciales están influenciadas por una serie de variables como el pie, velocidad del centro de masas durante el contacto, la masa efectiva del cuerpo en el contacto, el área de contacto y las propiedades materiales de los elementos amortiguadores como los tejidos blandos, calzado o superficie. El impacto transitorio se produce en un tiempo demasiado escaso para ser controlado mediante variaciones en la activación muscular, por lo que no es posible controlar las rotaciones de los segmentos corporales durante la primera fase pasiva a través de la activación muscular. En cambio, si se puede regular la intensidad del pico de impacto cambiando las condiciones del calzado, por lo que este pico puede ser regulado por cambios en los mecanismos pasivos, pero no por cambios en la actividad muscular o cinemáticos antes del aterrizaje. Además, las lesiones potenciales causadas por la carga en estructuras internas durante esta primera fase, pueden depender de la dureza del calzado, pero no son reflejados por cambios en las fuerzas de reacción vertical con el suelo.

Por otro lado, el segundo pico de fuerza de reacción del suelo vertical es conocido como fuerzas activas, propulsivas o de bajas frecuencias, vinculadas a un ratio de carga menor que las fuerzas de impacto. Las fuerzas activas tienen lugar entre el 60-75% del periodo de pisada con una duración de hasta 200 ms y alcanzando máxima magnitud pasados de los 50 ms tras el primer contacto con la superficie, con el pico localizado aproximadamente a mitad de pisada. Debido al tiempo relativamente prolongado de las fuerzas activas, son consideradas como componentes de bajas frecuencias de la curva de fuerzas de reacción vertical del suelo, estando influenciado por el movimiento del centro de masas durante la carrera y pudiendo variar con las diferentes superficies de carrera, las diferentes velocidades y el tipo de movimiento.

A pesar de que las fuerzas de impacto pasivas han sido relacionadas con la mayoría de lesiones por sobreuso en la carrera a pie, hay evidencia que también sugiere un papel determinante de las fuerzas activas en una variedad de lesiones por sobreuso.

Otra medida frecuentemente utilizada para el registro de las demandas producidas durante el primer contacto del pie con el suelo en acciones deportivas es el análisis cinemático de las ondas de choque o aceleraciones a través de sistemas de acelerometría. Durante la carrera a pie a velocidad lenta o moderada, la mayoría de corredores realizan su primer contacto con el pavimento con el tercio posterior del pie o talón, produciéndose un choque que es transmitido y absorbido por todo el cuerpo desde el pie hasta la cabeza.

La magnitud de las aceleraciones puede estar influenciada por la velocidad de carrera, el peso corporal y patrón de apoyo del pie en el primer contacto con el suelo, por lo que puede ser modificada con cambios en la velocidad de carrera, el estilo de carrera y/o la dureza de la media suela del calzado.

El inicio, propagación y atenuación de las ondas de choque producidas durante la carrera a pie son una parte inherente del sistema músculo-esquelético. Por ello, el choque debe ser atenuado, además de por el riesgo de lesiones que implica, para prevenir la disrupción de los sistemas vestibulares y visuales que se produce por las aceleraciones excesivas en la cabeza, siendo definida esta atenuación del choque o absorción del impacto por Sanchis, Rosa, Pérez, Lahuerta & Alcántara como “la capacidad de un material, sistema o mecanismo dado de disminuir el efecto de las fuerzas de impacto por medio de la absorción y de la disipación de energía”.

Dichas ondas son disipadas internamente por estructuras pasivas como los huesos, cartílagos y ligamentos, y por movimientos activos como desplazamientos angulares conjuntos y acciones musculares excéntricas, además de por componentes externos como el calzado o la superficie. La atenuación del choque está parcialmente modulada por la acción conjunta del tobillo, rodilla y cadera, lo que muestra el importante rol muscular para modular dicho choque. Esto puede ser un factor de riesgo debido a que la falta de disipación satisfactoria de estas ondas produce un rendimiento subóptimo, que, combinado con una alta media de pisadas en corredores recreacionales por kilómetro recorrido, unas 600 o que durante una práctica típica de treinta minutos se pueden realizar en torno a 5000 pisadas, pueden producir sobrecargas y lesiones en tobillo, rodilla y cadera y un deterioro en las estructuras pasivas.

Para terminar, la bibliografía sugiere que demandas excesivas de carga durante el primer contacto de la carrera a pie, ya sea registrado mediante medidas cinéticas o cinemáticas, puede incrementar el riesgo de lesión.

Se conoce que corredores sin lesiones presentan menores fuerzas de impacto vertical y menores ratios de carga vertical máxima que corredores lesionados. Además, existen comparaciones sobre parámetros cinéticos y cinemáticos en corredores con historia de fracturas por estrés en tibia, donde se reflejan que los corredores que han sufrido está lesión muestran una magnitud del choque en tibia mayor registrado mediante acelerometría y un mayor ratio de carga vertical instantánea y promedio evaluada mediante plataforma dinamométrica.

 

Referencias Bibliográficas

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Hreljac, A. (2004). Impact and overuse injuries in runners. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36(5), 845-849.

Nigg, B. M., & Bahlsen, H. A. (1988). Influence of Heel Flare and Midsole Construction on Pronation Supination and Impact Forces for Heel-Toe Running. International Journal of Sport Biomechanics, 4(3), 205-219.

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