BIOMECÁNICA DE LA MARCHA

Biomecánica de la marcha

La marcha es un proceso de locomoción en el que el nuestro cuerpo estando de pie, se desplaza de un lugar a otro, siendo su peso soportado  de forma alternante por ambos miembros inferiores.

Mientras el cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se balancea hacia delante como preparación para el siguiente apoyo. Uno de los pies se encuentra siempre en el suelo y, en el período de transferencia de peso del cuerpo de la pierna retrasada a la adelantada, existe un breve intervalo de tiempo durante el cual ambos pies descansan sobre el suelo.

Biomecánica de la fase de apoyo de la marcha

Comienza cuando el talón contacta con el suelo y termina con el despegue de los dedos. La división en dos fases del contacto del metatarsiano del pie y de la punta de los dedos, constituye un período de doble apoyo que caracteriza la marcha y que no ocurre en la carrera. Esta fase de apoyo influye de la siguiente manera en las distintas partes del cuerpo:

1. Columna vertebral y pelvis: Rotación de la pelvis hacia el mismo lado del apoyo y la columna hacia el lado contrario, Inclinación lateral de la pierna de apoyo.

2. Cadera: Los movimientos que se producen son la reducción de la rotación externa, después de una inclinación interna, impide la aducción del muslo y descenso de la pelvis hacia el lado contrario. Los músculos que actúan durante la primera parte de la fase de apoyo son los tres glúteos que se contraen con intensidad moderada, pero en la parte media disminuyen las contracciones del glúteo mayor y del medio. En la última parte de esta fase se contraen los abductores.

3. Rodilla: Los movimientos que se producen son ligera flexión durante el contacto, que continúa hacia la fase media, seguida por la extensión hasta que el talón despega cuando se flexiona la rodilla para comenzar con el impulso. La flexión baja la trayectoria vertical del centro de gravedad del cuerpo, incrementándose la eficacia de la marcha. La musculatura actuante son los extensores del cuádriceps que se contraen moderadamente en la primera parte de la fase de apoyo, siguiendo una relajación gradual. Cuando la pierna llega a la posición vertical la rodilla aparentemente se cierra y produce una contracción de los extensores. Los isquiotibiales se activan al final de la fase de apoyo.

4. Tobillo y pie: Los movimientos producidos son la ligera flexión plantar seguida de una ligera flexión dorsal. Por ello los músculos que actúan son el tibial anterior en la primera fase de apoyo, y el extensor largo de los dedos y del dedo gordo que alcanzan su contracción máxima cerca del momento de la transición de la fase de impulso y apoyo. Sin embargo, la fuerza relativa de estos músculos está influenciada por la forma de caminar cada sujeto.

Biomecánica de la fase de Oscilación de la Marcha

Esta fase, como ya sabemos, comienza con el despegue de los dedos y termina con el choque del talón. En ella intervienen las siguientes partes del cuerpo:

1. Columna y pelvis: Los movimientos que se producen son la rotación de la pelvis en sentido contrario a la pierna que se apoya y a la columna, con ligera rotación lateral de la pelvis hacia la pierna que no se ha apoyado. La rotación de la pelvis alarga el paso y disminuye la desviación lateral del centro de gravedad del cuerpo. Entre los músculos destacan los semiespinales, oblicuo externo abdominal que se contraen hacia el mismo lado de la rotación de la pelvis. En cambio, los músculos elevador de la columna y oblicuo abdominal interno se contraen hacia el lado contrario. Mientras, el psoas y el cuadrado lumbar ayudan a mantener la pelvis hacia el lado de la extremidad impulsada.

2. Cadera: Los movimientos son de flexión, rotación externa (por la rotación de la pelvis), abducción al comienzo y al final de la fase. Para ello los músculos actuantes son el sartorio, tensor de la fascia lata, pectíneo, psoas ilíaco, recto femoral y la cabeza corta del bíceps femoral, que se contraen precozmente en la primera fase del impulso, cada uno con su propio patrón. El sartorio y la cabeza corta del bíceps, por ejemplo, cuando los dedos pierden el contacto con la superficie y el tensor, tanto en esta fase como en la parte media del impulso. La contracción de los isquiotibiales con una intensidad moderada durante la extensión de la rodilla, como parte de la oscilación y los glúteos mayor y medio, se contraen ligeramente al final del impulso; a su vez el glúteo mayor sirve como ayuda al equilibrio y como guía de desplazamiento hacia delante de la extremidad.

3. Rodilla: Los movimientos son la flexión en la primera mitad y extensión en la segunda parte. Para ello los músculos que trabajan al igual que en la flexión de la cadera hay una pequeña oscilación debida a los extensores del cuádriceps que se contraen ligeramente al final de esta fase, así como el sartorio y los isquiotibiales que aumentan su actividad en la marcha rápida.

4. Tobillo y pie: Hay dorsiflexión (evita la flexión plantar) y trabajan el tibial anterior, extensor largo de los dedos y del pulgar que se contraen al comienzo de la fase de oscilación y que disminuye durante la parte media de esta fase. Al final de la misma este grupo de músculos se contraen otra vez potentemente como preparación del contacto del talón; los flexores plantares están completamente relajados durante toda la fase. ( TERAPIAFISICA, 2018)

Véase también en:
http://www.terapia-fisica.com/biomecanica-de-la-marcha/

CARACTERÍSTICAS, ESTRUCTURA Y FUNCIONES DE LAS ARTICULACIONES

Características, estructura y funciones de las articulaciones

Las articulaciones son las zonas móviles donde se unen los extremos de los huesos y están formadas por varias partes y diferentes estructuras.

Cuando la articulación sufre de artrosis, todas las partes pueden verse afectadas en distinta medida.

Las principales funciones de las articulaciones:

·  Nuestras articulaciones nos permiten movernos. A lo largo del día realizamos miles de movimientos que en su mayoría nos pasan desapercibidos. El líquido sinovial, un fluido segregado por la membrana sinovial, mejora y facilita el movimiento.

·  Las articulaciones mitigan los movimientos repentinos y bruscos y cuentan con amortiguadores: los cartílagos. Estos revestimientos lisos y elásticos protegen las articulaciones ante cualquier movimiento y permiten que éste se produzca correctamente.

·  Las articulaciones constituyen un soporte. Están compuestas de importantes estructuras que realizan unos determinados movimientos e impiden otros. Por ejemplo, la articulación de la punta de los dedos solo puede moverse como una bisagra, pero no abrirse hacia un lado. La articulación está protegida contra movimientos incorrectos. De esta protección se encargan algunas partes de la cápsula articular (la «cápsula fibrosa») y los ligamentos. (Organización Mundial Contra la Artrosis, s.f.)

Para su estudio las articulaciones pueden clasificarse en dos enormes clases:

 Por su estructura (morfológicamente):

Morfológicamente, los diferentes tipos de articulaciones se clasifican según el tejido que las une en varias categorías: fibrosas, cartilaginosas, sinoviales o diartrodias.

Por su función (fisiológicamente):

Fisiológicamente, el cuerpo humano tiene diversos tipos de articulaciones, como la sinartrosis (no móvil), anfiartrosis (con movimiento muy limitado -por ejemplo la columna vertebral-) y diartrosis (mayor amplitud o complejidad de movimiento).

Existen tres tipos de articulaciones.

- Móviles: también llamadas diartrosis o sinoviales, son las articulaciones que tienen mayor amplitud de movimientos. Son las que unen huesos de las extremidades con el tronco, los hombros o las caderas.

- Semimóviles: también llamadas anfiartrosis, son las que realizan movimientos limitados, como las articulaciones entre las vértebras.

- Fijas: conocidas también como sinartrosis, la mayoría se encuentra en el cráneo y no necesita movimientos, porque la función principal es proteger los órganos internos.

Las más comunes, las sinoviales, se caracterizan, por tener algunos elementos en común:

- Superficies óseas, que son los extremos de los huesos involucrados en una articulación determinada.

- Cartílago articular, tejido suave y liso, compuesto por colágeno, que permite un buen deslizamiento entre los extremos óseos.

- Membrana sinovial, capa que recubre internamente toda la articulación y que secreta el líquido sinovial, lubricante de la articulación.

- Meniscos, estructuras aplanadas con forma de semiluna, con la función de amortiguación y protección del cartílago, entre otras.

- Medios de unión, conformados por fibras de colágeno, dispuestas a modo de envoltorio llamado cápsula articular y a modo de refuerzos llamados ligamentos.

Tipos de uniones sinoviales

Estos según el tipo de movimiento específico que realicen las articulaciones:

- Articulación esféricas: la cabeza de un hueso encaja en la cavidad cóncava del otro. Se encuentran las caderas y en los hombros.

- Articulación en silla de montar: sólo existe en la base de los pulgares y permite el movimiento en dos direcciones (adelante y atrás y de lado a lado).

- Articulaciones en bisagra: como las del codo y de los dedos, son menos móviles y permiten el movimiento en solo una dirección.

- Articulación pivotal: es aquella en que un cilindro óseo gira en torno a su propio eje, estando en contacto con otra superficie que le forma un anillo (parte hueso, parte ligamento) como la articulación, radio-cubital superior (antebrazo).

- Articulación elíptica: en el extremo de un hueso con forma de ovoide (huevo) se mueve en una cavidad elíptica. Se encuentran en el radio del antebrazo y el hueso escafoides de la mano.

- Articulación deslizante: algunas superficies de huesos son casi planas y se deslizan una sobre otra. Se encuentran en algunas articulaciones de manos y pies. (EcuRed,2013)

Véase también en:
https://www.artrosis.org/index.php?id=63
https://www.ecured.cu/index.php?title=Articulaciones_sinoviales&oldid=2080481

CONTRACCIÓN MUSCULAR

Contracción Muscular

Se refiere al proceso fisiológico durante el que el músculo, por deslizamiento de las estructuras que lo componen; se acorta o se relaja. Su funcionamiento está estrechamente relacionado con la estructura de la fibra muscular y la transmisión del potencial eléctrico a través de las vías nerviosas. El modelo que describe la contracción muscular se conoce como mecanismo de deslizamiento de filamentos.

Ilustración 94-Contracción fisioterapie-la-serna-que-es-una-contraccion-muscular/

Ciclo de contracción

La secuencia de fenómenos que da lugar al deslizamiento de los filamentos o sea el ciclo de contracción consta de cuatro etapas:

1.      Hidrólisis de ATP: La cabeza de miosina contiene una bolsa de unión con el ATP y una ATPasa (enzima que hidroliza el ATP en ADP y un grupo fosfato). Esta hidrólisis le confiere energía a la cabeza de la miosina.

2.      Formación de puentes cruzados: La cabeza de la miosina provista de energía se enlaza a los sitios de unión en la actina, posteriormente libera el grupo fosfato.

3.      Fase de deslizamiento: Se abre la bolsa de la cabeza de la miosina y deja escapar el ADP durante este proceso la cabeza gira lo que genera fuerza hacia el centro de la sarcómera, con la que se desliza el filamento delgado sobre el grueso hacia la línea M.

4.      Desacoplamiento: Al concluir la fase anterior, la cabeza de la miosina permanece unida a la actina hasta que se una a ella otra molécula de ATP, provocando que esta se separe y el proceso comience otra vez.

Aspectos fisiológicos

Contracciones isotónicas e isométricas

Las contracciones pueden ser clasificadas en isotónicas e isométricas. Se dice que son isotónicas ("misma tensión") cuando la tensión del músculo permanece casi constante mientras este se contrae. Estas contracciones se usan para los movimientos corporales y para mover objetos, y pueden ser de dos tipos: concéntricas y excéntricas. Cuando es concéntrica el músculo se acorta y tira de otra estructura para producir movimiento y reducir el ángulo en una articulación, como cuando se toma un libro del escritorio; mientras que en las excéntricas aumenta la longitud del músculo, como cuando se coloca el libro sobre la mesa. Durante las contracciones isométricas ("misma longitud") se genera energía considerable sin el acortamiento de músculo, como cuando sostenemos inmóvil un libro con el brazo extendido.

Fatiga muscular

Puede ser definida como la incapacidad de los músculos para contraerse con fuerza después de una actividad prolongada y existen dos tipos fundamentales de fatiga muscular: la fatiga de transmisión que ocurre cuando se agota el neurotransmisor tras estimulaciones mantenidas del músculo a través del nervio, y de contracción que ocurre cuando se agotan las reservas de energía en la fibra muscular.

Alteraciones de la contracción muscular

·         Atrofia muscular: Disminución del tamaño de las fibras musculares como consecuencia de la pérdida progresiva de miofibrillas, ocurre cuando no se ejercitan los músculos o cuando se daña o corta la fibra nerviosa que inerva el músculo.

·         Hipertrofia muscular: consiste en el aumento del diámetro de las fibras musculares por la producción de más miofibrillas, mitocondrias y retículo sarcoplasmático.

·         Rigor mortis: Después de la muerte aumenta la permeabilidad de la membrana por lo que los iones calcio salen del retículo sarcoplasmático y permiten que las cabezas de miosina se unan a la actina. Sin embargo se ha detenido la síntesis de ATP se ha interrumpido por lo que los puentes cruzados no pueden destruirse y como consecuencia los músculos se tornan rígidos. Este proceso se inicia tres o cuatro horas después del fallecimiento del individuo y se extiende durante casi veinticuatro horas.

·         Miastenia grave: enfermedad autoinmunitaria que provoca daño crónico y progresivo a la unión neuromuscular. El sistema inmunitario produce anticuerpos que destruyen los receptores de la acetilcolina, causando una disminución de la transmisión del impulso y una consecuente disminución de la contracción muscular.

·         Existen sustancias como el curare que se unen a los receptores de la acetilcolina y los bloquean causando una parálisis muscular. El diisopropil fluorofosfato es otra de estas sustancias que, inactivando la acetilcolinesteraza, enzima encargada de degradar la acetilcolina excedente en el proceso de contracción, producen un estado de "nerviosismo"; lo que le brinda una aplicación militar como gas nervioso. (EcuRed contributors, 2013)


Véase también en:
https://www.ecured.cu/index.php?title=Contracci%C3%B3n_muscular&oldid=1801525

RESISTENCIA Y ESTRUCTURA DE LOS MÚSCULOS Y HUESOS

Resistencia y estructura de los músculos y huesos

Músculos

Los músculos poseen una mayor capacidad elástica. Cuando flexionamos una articulación, los músculos opuestos a los que actúan se estiran y gracias a esta capacidad elástica conservan la energía que luego se emplea en la extensión de la articulación, ahorrando a la persona un importante gasto energético.

La contracción muscular determina cambios en la forma de los músculos, pero su volumen permanece inalterable. Esto puede demostrarse con una sencilla experiencia.

Tanto desde el punto de vista estructural como funcional, debe considerarse al músculo como un sistema integrado por dos elementos con propiedades muy distintas: el componente contráctil y el conjuntivo.

La polimetría es un tipo de entrenamiento que utiliza la elasticidad de músculos y tendones. Se emplea a menudo en el entrenamiento de la fuerza explosiva, y consiste en hacer una extensión previa a la aplicación de la fuerza; con ello se consigue acumular una cierta cantidad de energía en los elementos elásticos, energía que posteriormente se sumará a la empleada en flexionar la articulación, consiguiendo una mayor fuerza.
Las propiedades elásticas de los músculos son 2:

Los músculos son excitables y contráctiles.

– Cuando el sistema muscular esquelético es sometido a un efecto de estiramiento activo (por contracción de los antagonistas), o pasivo (como consecuencia de la acción de la gravedad o por el efecto de fuerzas externas que actúan sobre él, traccionándolo), manifiesta una respuesta elástica dependiente del componente conjuntivo y que se expresa como fenómeno mecánico de rebote elástico.

– Como cualquier otro cuerpo elástico, cuando el músculo esquelético es distendido, acumula energía potencial que podrá manifestarse en forma de energía mecánica al cesar las fuerzas que actúan sobre él. Este tipo de efecto se hallan bajo la influencia de factores temporales, de manera que si transcurre un período de tiempo excesivo entre el final del estiramiento y la posibilidad de que se manifieste la respuesta elástica, la energía potencial acumulada se disipa en forma de calor sin que se produzca la respuesta del acortamiento de forma espontánea. Además de la respuesta mecánica, el músculo estirado puede evidenciar también una respuesta refleja de naturaleza totalmente distinta a la anterior, producida por la estimulación de los propioceptores musculares de estiramiento (husos musculares y órganos tendinosos de Golgi).

– Debe tenerse en cuenta, que la energía potencial acumulada en el componente elástico debe ser utilizada en forma de rebote, es decir, sin que transcurra un período de tiempo excesivo entre su manifestación y su almacenamiento. Este tipo de efectos es ejercido tanto por los tendones y elementos de inserción como por el conjunto de cubiertas conjuntivas.

Huesos

El hueso se compone de una matriz celular y una matriz mineral compuesta en su mayoría por hidroxiapatita de calcio, la matriz celular es la más importante pues de ella depende el correcto funcionamiento del hueso, y se compone de 3 tipos de células:

Ilustración 92-Huesoshttps://medlineplus.gov/spanish/ency/es

•Osteoblasto
•Osteocito
•Osteoclasto

El hueso es un tejido firme, duro y resistente que forma parte del endoesqueleto de los vertebrados. Está compuesto por dos tipos de tejidos: El óseo y el cartilaginoso. Hay 206 huesos en el cuerpo humano. Los huesos poseen una cubierta superficial de tejido conectivo fibroso llamado periostio y en sus superficies articulares están cubiertos por tejido conectivo cartilaginoso. Cuenta con vasos y nervios que, respectivamente irrigan e inervan su estructura.

 La resistencia de los huesos:

La función de soporte es muy obvia en las piernas: los músculos se ligan a los huesos por tendones y ligamentos y el sistema de huesos y músculos soporta el cuerpo entero. La estructura de soporte puede verse afectada con la edad y la presencia de ciertas enfermedades.

Debido a que los huesos forman un soporte constituido por uniones de secciones rígidas, como se ve en la figura 2, puede llevarse a cabo la locomoción; si se tratara de una sola pieza rígida no habría posibilidad de movimiento. Es por esto que las articulaciones entre los huesos desempeñan un papel muy importante. (Pérez, s.f)


Véase también en:
https://www.puntofape.com/flexibilidad-y-elasticidad-1320/

LEYES DE NEWTON

Leyes de Newton

Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton o Leyes de la Dinámica, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquel relativos al movimiento de los cuerpos o sea se explicaba el movimiento de los cuerpos así como sus efectos y causas. Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

Primera ley de Newton o ley de la inercia

Todo cuerpo continúa en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en una línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas aplicadas sobre él.

El movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero A sentado un tren, otro pasajero B también sentado esta en reposo, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, tanto el pasajero A como el B se están moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que se está estudiando se pueda tratar como si se estuviera en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

Ejemplo

Un buen ejemplo en el que se aprecia esta fuerza, es cuando un ómnibus se detiene de manera brusca, si las personas en el ómnibus no se encuentran sujetas continuarán su movimiento rectilíneo (se desplazarán hacia adelante), si por el contrario el ómnibus esta detenido y comienza a moverse bruscamente la tendencia será a mantener el estado de reposo (se desplazarán hacia atrás)

Segunda ley de Newton o ley de fuerza

La fuerza define la dirección en que el cuerpo se pone en movimiento o cambia dicho movimiento. Ambas, fuerza y masa, determinan la rapidez con que el cuerpo cambia su reposo o movimiento: cuanto mayor sea la fuerza aplicada y menor la masa del cuerpo, mayor será dicha rapidez

Esta ley se encarga de cuantificar el concepto de fuerza.

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido.

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s², o sea.  La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m • a.

Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa. Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

p = m • v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg•m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante.

Tercera ley de Newton o ley de acción y reacción

Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro B, entonces, el cuerpo B ejercerá una fuerza sobre el A, de igual valor; pero en sentido contrario.

Ejemplo

Cuando en una piscina un bañista A empuja a otro bañista B, ambos se desplazan en sentido contrario aunque este último no haga el intento de empujar al primero. Esto se debe a la reacción que el bañista B hace sobre el bañista A.

Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley es decir aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actúan sobre cuerpos distintos. (EcuRed contributors, 2017)



Véase también en:
https://www.ecured.cu/index.php?title=Leyes_de_Newton&oldid=2927524