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

Dr. Carlos Benítez Franco

Evaluación Rehabilitación Entrenamiento

Métodos para medir la Fuerza, la Potencia y otras cualidades musculares

FUERZA MUSCULAR

FACTORES COMPLEJOS INTERVINIENTES:

Neurales-BioquímicosEnergéticos-MetabólicosFísicos-Biomecánicos

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Definiciones

•Desde el punto de vista de la Física“causa capaz de variar el estado de reposo o de movimiento

de un cuerpo” pudiendo detenerlo o alterar su desplazamiento, si está en movimiento, desplazarlo, si está

quieto, o deformarlo si está fijo.

• Desde el punto de vista de la Biologíacapacidad funcional que se expresa por la acción conjunta

del sistema nervioso y el aparato osteo-muscular para generar tensión, que constituye la forma en que el sistema

neuromuscular produce fuerza


Unidades de medida del SI

Magnitud Fundamental: Unidad:Magnitud Fundamental: Unidad:Masa kilogramo (kg)Espacio Metro (m)Tiempo Segundo (s)

Magnitud Derivada: Unidad:Magnitud Derivada: Unidad:Velocidad m/sAceleración m/s²Fuerza kg.m/s² Newton (N)


Métodos para medir la Fuerza y la Potencia

1. LEVANTAMIENTO DE PESAS2. CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA3. CONTRACCIÓN ISOCINÉTICA4. CONTRACCIÓN ISOTÓNICA5. CONTRACCIÓN CON VEL. Y RESISTENCIA VARIABLES6. CICLO ELONGACIÓN-CONTRAC. (CONTRACCIÓN PLIOMÉTRICA)7. CONTR.ISOACELERTIVA (Westing, Seger, Thortensson;1991)8. CONTRACCIÓN ISOINERCIAL


Fuerza Isoinercial

La mayoría de los mov.deportivos involucran aceleración y desaceleración de una masa constante (miembros o carga externa) sobre articulaciones asociadas, es decir involucran el desarrollo de fuerza isoinercial (Murphy et al. 1994)

El término Isoinercial refleja el esfuerzo muscular subyacente a través de un tipo de tarea de levantamiento de peso.

La carga isoinercial implica una resistencia constante al “movimiento” más que meramente una resistencia constante o carga durante el “levantamiento” (Abernethy el al.1996)


Tipos de Fuerza Isoinercial

Fuerza isoinercial máximaFuerza isoinercial máxima (máx fuerza con 1-3 rep) -Maxima fuerza concéntrica -Máxima fuerza excéntrica

Fuerza Velocidad isoinercialFuerza Velocidad isoinercial (mayor impulso posible en el menor tiempo= Potencia

-Fuerza de arranque -Fuerza explosiva -Fuerza asociada al ciclo estiramiento acortamiento (CEA)


Fuerza Velocidad Isoinercial

Fuerza de arranqueFuerza de arranque: habilidad del sistema neuromuscular para desarrollar la mayor fuerza posible en el menor tiempo posible. No necesariamente referida al desarrollo total del movimiento.

Fuerza explosivaFuerza explosiva: habilidad del sistema neuromuscular para continuar desarrollando la tensión ya iniciada tan rápidamente como sea posible

Fuerza asociada al CEA (f. reactiva)Fuerza asociada al CEA (f. reactiva):habilidad para el desarrollo de fuerza en rápidas acciones musculares asociadas al CEA


Evaluación de la Fuerza Velocidad Isoinercial

Tren inferior:Tren inferior: Squat Jump (SJ) Counter Movement Jump (CMJ)Tren superior:Tren superior: Seatet shot put throw (Guillespie and Keenum 1987)Poseen una visión reducida sobre las cualidades de Fuerza Velocidad

Isoinercial (F.Arr.-F.Expl.-F.React.)

Plataforma de fuerza (Ground reaction force plate)Mide directamente la fuerza aplicada durante una acción explosiva y

permite un análisis individual de la capacidad de desarrollar fuerza en función del tiempo (Cordova y Armstrong 1996), por lo tanto es más confiable

Percentiles de Fuerza Máxima Relativa en Press en Banco Plano


E) METODO BIOMECANICO

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

MEDICION: -MECANICA -OPTICA -ELECTRONICA


Parámetros de Fuerza Velocidad Isoinercial obtenidos c/ Plataforma de Fuerza

1) F de Arranque (starting strength) (kg):F de Arranque (starting strength) (kg): Fuerza a los 30 ms del inicio del SJ

2) F Explosiva (N/s):F Explosiva (N/s): Máxima tasa de Fuerza desarrollada (MTFD) durante el contacto del SJ

3) F Dinámica Maxima (Pico) (Kg):F Dinámica Maxima (Pico) (Kg): Pico de Fuerza alcanzada durante el contacto del SJ

4) Impulso Total (N/s):Impulso Total (N/s): Impulso producido durante el contacto del SJ

5) Impulso en 100 ms (N/s):Impulso en 100 ms (N/s): Impulso despues de los 100 ms siguentes al inicio del contacto

6) Tiempo de despegue (contacto) (ms):Tiempo de despegue (contacto) (ms): Tiempo desde el inicio del SJ hasta el final de la fase de despegue

7) Potencia Promedio (W):Potencia Promedio (W): Promedio de potencia producida durante el contacto completo del SJ


Parámetros de Fuerza Velocidad Isoinercial obtenidos c/ Plataforma de Fuerza

Suj\ Parám. Peso F.Dinám.Máx Tiempo FDM F.Explosiva F.Arranque

Unidad Med. (kg) (kg) (ms) MTDF (N/s) F30ms(kg)

Veloc.Var. 74,7 230,3 104,5 44524 30

Veloc/Muj 59,7 179,4 109,3 30303 28,3

Suj\ Parám. Peso F 100 ms Impul 100ms Impul. Total Prom.Potenc

Unidad Med. (kg) (kg) (N/s) (N/s) (W)

Veloc.Var. 74,7 217,3 100,8 168 737

Veloc/Muj 59,7 164,2 75,4 123,1 469,6

Capacidades determinantes del Salto

La máxima altura se alcanza cuando el impulso mecánico de aceleración es máximo:

•Impulso mecánico de frenado optimo

•Paso de flexión a extensión lo más instantáneo posible

•Máxima fuerza vertical en minimo de tiempo

Impulso de

frenado

Máxima flexión

Impulso de aceleración

1) Coordinación de movimientos 2) Fuerza explosiva


Fórmulas para el cálculo indirecto de la potencia en el TIV

AJ Lara Sánchez, J Abián Vicén, LM Alegre Durán, L Jiménez Linares y X Aguado Jódar.Direct measurement of power with jump tests in female volleyball.


Factores determinantes de la fuerza explosiva

Relativos al desarrollo de la Fuerza Máxima:

1) Sincronización intramuscular de UM

2)Velocidad de reclutamiento de UM

Relativos a la capacidad de producir mucha fuerza en un corto periodo de tiempo:

1) Ciclo estiramiento-acortamiento

2) Coordinación Intermuscular


Comparación de MétodosVariables Intervinientes

Métodos FUERZA VELOCIDAD CARGA

ISOMÉTRICA Constante Nula Constante

ISOTÓNICA Variable Variable Constante

PLIOMÉTRICA Variable Variable Constante

ISOINERCIAL Variable Variable Constante

ISOCINÉTICA Variable Constante Variable

DINÁMICA Variable Variable Constante pesas

Variable maquin.


Criterios para la Selección del Método de Evaluación

1. ESPECIFICIDAD -Grupo Muscular -Patrón de Movimiento -Velocidad de Ejecución2. OBTENCIÓN DE DATOS3. FACTIBILIDAD


Objetivos de las Evaluacionesde Fuerza y Potencia

1. ESTABLECER LA APLICABILIDAD DE LA FUERZA Y LA POTENCIA EN EL RENDIMIENTO2. DEFINIR EL PERFIL DE RENDIMIENTO DEL DEPORTISTA3. CONTROLAR EL PROGRESO DEL ENTRENAMIENTO4. CONTROLAR LA REHABILITACIÓN DE LESIONES


Factores determinantes de la Fuerza Muscular

•Factores FísicosBiomecánicos•Factores Neurales Bioquímicos•Factores Energético Metabólicos


Factores Físicos Biomecánicos

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

Momento = (F x d) x seno Áng. articular


Factores Energético Metabólicos

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


Factores Neurales Bioquímicos

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


Reclutamiento en función de la Fuerza aplicada


Frecuencia de Impulsos Nerviosos

Valores de Estimulación de c/ tipo de Fibra:•fibras lentas tipo I 10 a 33 Hz• fibras rápidas IIa 33 a 50 Hz• fibras rápidas IIb 50 a 75 Hz• fibras explosivas IIm 75 a + de 100 Hz

el aumento de la frecuencia en los impulsos nerviosos (medidos en Hertz) no provoca un aumento en la fuerza máxima, sino una obtención de la misma en menor tiempo


Variantes de Fuerza

F (N)

V(m/s)

F Exp. F Pot. F Máx.Veloc.


Zonas de Entrenamiento de la Fuerza

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

Zonas de entrenamiento de las diferentes manifestaciones de fuerza muscular (Naclerio Ayllon)

Zonas de Entrenamiento de la Fuerza con Pesas


Predicción de 1 RM


Aplicación Practica(Hegedus)

Intensidad Series Repeticiones Veloc Ejec.Pausas e/Series Objetivos

85-100% .4 a 8 .6-1 Rápida 2-3´ F Máxima

60 a .1-2 Más de 20 Normal 10´Res Anaer.de F (Res de

F)

85% .4--6 .10-6 Rápida 2-3´ Veloc de F (Potencia)

30 a .1-2Varias

decenas Normal 10´ F de Res Preval Aerób.

60% .3-5 Hasta 12 Rápida 2.3´ Fuerza Explosiva

Menos .1-2 Cientos Normal 10-15´ F de Res Aeróbica

de 30% .3-5 Hasta 12 Rápida 2-3´ Veloc de Movimiento


Posiciones de Organismos


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

Movimiento Lineal Movimiento AngularCantidad Unidad Cantidad Unidad

Fuerza (F.P.W.) Newton (N) Torque (T) Newton por metro (N.m)Masa (m) kilogramo (kg) Momento de inercia kilogr.por metro cuadr.(kg.m2)tiempo (t) segundo (s) tiempo (t) segundo (s)Desplazamiento (d,s)metro (m) Desplazamiento (O) radian (rad) [1 rad = 57,3 °]Velocidad (v) metros por seg.(m.s-1) Velocidad (w) radianes por seg.(rad.s-1)Aceleración (a) metros por seg.cuadr.(m.s2) aceleración (alfa) radianes por seg.cuadr.(rad.s2)

F= M * a 1g masa acelerado a 1 cm/s2 = 1 dina1 kg Masa acelerado 1 m/s2 = 1 Newton (5 dinas)

Trabajo o Energía Julio (J) F * dPotencia Watt o Vatio (W) (F * d )/t o F * v

Fuerza Torque1 Watt = 1 J.s-1 = 1 N.m.s-1 = 1 N.m.rad.s-1

Cant.de sustancia mol (mol)Volumen Litro (L)


PRUEBAS ISOCINÉTICAS

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


PRUEBAS ISOCINÉTICAS

•A VELOCIDADES MÁS ALTAS SE EMPLEA MÁS TIEMPO EN ALCANZAR LA FASE ISOCINÉTICA Y ESTA FASE REPRESENTA UN TIEMPO MENOR DEL MOVIMIENTO TOTAL -A 50°/seg -------90 % -A 400°/seg ------15 %

DISP.ISOTÓNICOControla la Fuerza yMide la Velocidad

DISP.ISOCINÉTICOControla la Velocidad yMide la Fuerza

Vs.


Evaluación Isocinética Rodilla postcir. LCA st

Concentrica (60 °/seg.)Extensión Flexión

Lesionada – 53% TP Lesionada – 44% TP


Variables que pueden medirse en cada angulo: 60-180-300 °/s

•Fuerza (Torque Máximo) en N.m•TM en % Peso Corp.•Ángulo del Torque pico en °•Trabajo Total en relación al Peso Corp. en Joules•Trabajo Total Relativo en % del Peso Corp.•Prom. Potencia (T/t) en rel.al Peso Corp. en Watts•Prom. Potencia Relativa en % del Peso Corp.•Integral Torque tiempo (área bajo la curva): Impulso•Relación Flexores/Extensores en %: de Torque Max, de Trabajo Total, de Potencia Prom., de la Integral T t. •Promedio de ROM en °


Algunas Características

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


Otras características

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


Beneficios Específicos de la Isocinesia

•TRABAJO EN VELOCIDADES ESPECIFICAS•BAJA INERCIA EN EL MOVIMIENTO•PRINCIPIO DE BERNOULLI INTRARTICULAR:

a > Vel. < Viscosidad Fuerzas compresivas

Favorece la hidrodinamialíquido articular

Penetración intracartílagoFavorece la nutrición


Beneficios Específicos de la Isocinesia (continuación)

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


Otras características de la Isocinesia

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


Relación Músculos Agonistas-Antagonistas

RODILLA: •60 °/seg.: 60%•300 °/seg.: 75 %

TOBILLO:DF/FP: 33%Ev./Inv.: 85%

HOMBRO:Rot.Ext/Rot.Int.: 66 %Abd./Add.: 50 %

DIFERENCIA PORCENTUAL BILATERAL:•10 % > Lado Dominante •h/ 20% En Deportistas en M.I.

Confiabilidad:Confiabilidad: • es > p/ cuadriceps que p/isquiotibiales• es > p/ concéntrico que p/ excéntrico


Teorema de Bernoulli

¿ PORQUÉ LA NATACIÓN O EL REMO SON MALOS EJEMPLOS DE FUERZA ISOCINÉTICA?

Teorema de Bernoulli:“La suma de la presión estática p (debida al movimiento aleatorio de partículas), de la presión dinámica, ½ d.v2, y de la presión hidrostática, d.g.h (debidad al propio peso del líquido), permanece constante a lo largo del líquido en movimiento”


Equipos Disponibles para Evaluar la Fuerza

NOMBRE ISOMÉTR. ISOTÓNICO ISOCINÉTICO V.y F.Concentrico Excentrico Var.Control.

Ariel Si Si Si - SiBiodex Si - Si Si -Cibex II Si - Si Si -Dynantrac - Si - - -Hydra-Fitness - - Si - -kin/Com Si Si Si Si -Lido Digital Si - Si - -Lido Active Si Si Si Si -Merac Si Si Si

Características: Una o varias articulaciones0 a 1200 °/seg. : < a > Velocidad máxima específica del deporte (salvo Ariel) Ej.: Extens.rodilla conc: 700 °/seg - Flexión rodilla exc.: 1000 °/seg.490 a 2500 N.m (Límite de Torque)


Velocidad y Torque de los Equipos

Nombre Alcance de vel. límite de torque°/seg (rad.s-1) N.m

Ariel (uniart.) 0-900 (0-15,7) 1350Ariel (poliart.) 0-1200 (0-20,9) 2500Biodex 0-450 (0-7,9) 880Cibex II 0-300 (0-5,2) 490Kin/Com 0-210 (0-3,7) 840Lido Digital 0-400 (0-7,0) 540Lido Active 0-400 (0-7,0) 540Merac 0-500 (0-8,7) 678

Características de los equipos que ofrecen métodosConcentricos Isocinéticos e Isométricos.


Programación de equipos isocinéticos

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

Calibración del Torque:•Torque límite•Torque impacto (aberrante)•Torque gravitatorio (corrección por F de gravedad)


¿Cuál es el mejor método?

El mejor Método de Evaluación depende del patron deResistencia del movimiento deportivo.

Para los movimientos que encuentranmayor resistencia al principio.Ej.:Vencer la inercia de una carga externao el propio cuerpo.

MEJOR MÉTISOTÓNICOO LEV.PESAS

Para los mov.donde el o los miembrosaceleran hasta una vel.considerable antes de encontrar una resistencia al final.Ej.Patear o golpear una pelota, puñetazo.

MEJOR MÉTISOCINÉTICO


Patron de Resistencia

MEJOR MÉTISOTÓNICOO LEV.PESAS

MEJOR MÉTISOCINÉTICO

ResistenciaAl Principio

Resistenciaal final


Posición e Instrucciones

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


Número de Ensayos y Pausa

NÚMERO DE ENSAYOS:•Algunas contracciones submáximas de calentam.a c/ veloc. y 2 a 5 contracciónes máximas a c/ veloc.en la prueba• Se necesitan más intentos a veloc.más altas.• Otro enfoque: continuar hasta alcanzar una meseta•Deportmed: tiempo sugerido: 30” indep.de la velocidad.

PERIODOS DE RECUPERACIÓN:•E/ 20 Y 30” •1 A 3´• > tiempo a > velocidad y grupos muscul.más importantes


Limitaciones del Método Isocinético

1. Son caros2. Requieren personal entrenado3. No hay suficientes estudios que den valores de referencia para diferentes poblaciones4. Las velocidades de la actividad específica es muy superior (Ej. 1500°/seg) a la de la mayoría de los

equipos (300°/seg)5. La mayoría de los equipos posee un ajuste limitado a la biomecánica del gesto específico.6. El límite de Torque es limitado a unos 500 N.m en la

mayoría de los equipos6. No puede utilizarse como criterio de alta deportiva


Lineas de Investigación futura

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

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