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

Métodos para medir la Fuerza, la
Potencia y otras cualidades musculares
Evaluación Rehabilitación Entrenamiento
Dr. Carlos Benítez Franco
FUERZA MUSCULAR
FACTORES COMPLEJOS
INTERVINIENTES:
Neurales-Bioquímicos
Energéticos-Metabólicos
Físicos-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 Biología
capacidad 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:
Masa
Espacio
Tiempo
Unidad:
kilogramo (kg)
Metro (m)
Segundo (s)
Magnitud Derivada:
Velocidad
Aceleración
Fuerza kg.m/s²
Unidad:
m/s
m/s²
Newton (N)
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Métodos para medir la
Fuerza y la Potencia
1.
2.
3.
4.
5.
LEVANTAMIENTO DE PESAS
CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA
CONTRACCIÓN ISOCINÉTICA
CONTRACCIÓN ISOTÓNICA
CONTRACCIÓN CON VEL.
Y RESISTENCIA VARIABLES
6. CICLO ELONGACIÓN-CONTRAC.
(CONTRACCIÓN PLIOMÉTRICA)
7. CONTR.ISOACELERTIVA
(Westing, Seger, Thortensson;1991)
8. CONTRACCIÓN ISOINERCIAL
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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)
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Tipos de Fuerza Isoinercial
Fuerza isoinercial máxima (máx fuerza con 1-3 rep)
-Maxima fuerza concéntrica
-Máxima fuerza excéntrica
Fuerza Velocidad isoinercial (mayor impulso
posible en el menor tiempo= Potencia
-Fuerza de arranque
-Fuerza explosiva
-Fuerza asociada al ciclo estiramiento
acortamiento (CEA)
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Fuerza Velocidad Isoinercial
 Fuerza 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 explosiva: habilidad del sistema neuromuscular para
continuar desarrollando la tensión ya iniciada tan
rápidamente como sea posible
 Fuerza asociada al CEA (f. reactiva):habilidad para el
desarrollo de fuerza en rápidas acciones musculares
asociadas al CEA
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Evaluación de la Fuerza Velocidad
Isoinercial
Tren inferior:
 Squat Jump (SJ)
 Counter Movement Jump (CMJ)
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
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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
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Parámetros de Fuerza Velocidad Isoinercial
obtenidos c/ Plataforma de Fuerza







1) F de Arranque (starting strength) (kg): Fuerza a los 30
ms del inicio del SJ
2) F Explosiva (N/s): Máxima tasa de Fuerza desarrollada
(MTFD) durante el contacto del SJ
3) F Dinámica Maxima (Pico) (Kg): Pico de Fuerza
alcanzada durante el contacto del SJ
4) Impulso Total (N/s): Impulso producido durante el
contacto del SJ
5) Impulso en 100 ms (N/s): Impulso despues de los 100 ms
siguentes al inicio del contacto
6) Tiempo de despegue (contacto) (ms): Tiempo desde el
inicio del SJ hasta el final de la fase de despegue
7) Potencia Promedio (W): Promedio de potencia
producida durante el contacto completo del SJ
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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
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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
Máxima
flexión
F vert.
Impulso
de
frenado
Impulso de
aceleración
Tiempo
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.
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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
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Comparación de Métodos
Va r i a b l e s I n t e r v i n i e n t e s
M é t odos
FUERZA
ISOMÉTRICA Const ant e
VELOCIDAD CARGA
Nula
Const ant e
Variable
Variable
Const ant e
PLIOMÉTRICA Variable
Variable
Const ant e
ISOINERCIAL
Variable
Variable
Const ant e
ISOCINÉTICA
Variable
Const ant e
Variable
DINÁMICA
Variable
Variable
ISOTÓNICA
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Const ant e pesas
Variable
maquin.
Criterios para la Selección
del Método de Evaluación
1. ESPECIFICIDAD
-Grupo Muscular
-Patrón de Movimiento
-Velocidad de Ejecución
2. OBTENCIÓN DE DATOS
3. FACTIBILIDAD
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Objetivos de las Evaluaciones
de Fuerza y Potencia
1. ESTABLECER LA APLICABILIDAD DE LA FUERZA
Y LA POTENCIA EN EL RENDIMIENTO
2. DEFINIR EL PERFIL DE RENDIMIENTO DEL
DEPORTISTA
3. CONTROLAR EL PROGRESO DEL ENTRENAMIENTO
4. CONTROLAR LA REHABILITACIÓN DE LESIONES
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Factores determinantes de la
Fuerza Muscular
•Factores FísicosBiomecánicos
•Factores Neurales Bioquímicos
•Factores Energético Metabólicos
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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
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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
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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
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Reclutamiento en función
de la Fuerza aplicada
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Frecuencia de Impulsos
Nerviosos
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
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
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Variantes de Fuerza
V(m/s)
Veloc.
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F Exp.
F Pot.
F Máx.
F (N)
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
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Zonas de Entrenamiento de la
Fuerza con Pesas
Zonas de entrenamiento de las diferentes manifestaciones de fuerza
muscular (Naclerio Ayllon)
Predicción de 1 RM
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Aplicación Practica(Hegedus)
Repeticiones Veloc Ejec.
Pausas
e/Series
Objetivos
Intensidad
Series
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
Rápida
2-3´
Veloc de F (Potencia)
30 a
.1-2
.10-6
Varias
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
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Posiciones de Organismos
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Unidades de Medida del S.I.
Para Calcular el Ejercicio Humano
Movimiento Lineal
Cantidad
Unidad
Fuerza (F.P.W.)
Newton (N)
Masa (m)
kilogramo (kg)
tiempo (t)
segundo (s)
Desplazamiento (d,s)metro (m)
Velocidad (v)
metros por seg.(m.s-1)
Aceleración (a)
metros por seg.cuadr.(m.s2)
Movimiento
Cantidad
Torque (T)
Momento de inercia
tiempo (t)
Desplazamiento (O)
Velocidad (w)
aceleración (alfa)
F= M * a
1g masa acelerado a 1 cm/s2 = 1 dina
1 kg Masa acelerado 1 m/s2 = 1 Newton (5 dinas)
Trabajo o Energía
Potencia
Julio (J)
Watt o Vatio (W)
1 Watt =
1 J.s-1 =
Cant.de sustancia
mol (mol)
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Volumen
Litro (L)
Angular
Unidad
Newton por metro (N.m)
kilogr.por metro cuadr.(kg.m2)
segundo (s)
radian (rad) [1 rad = 57,3 °]
radianes por seg.(rad.s-1)
radianes por seg.cuadr.(rad.s2)
F*d
(F * d )/t o F * v
Fuerza
1 N.m.s-1 =
Torque
1 N.m.rad.s-1
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 ELONGACIÓN
MUSCULAR IMPLICADA EN ESTOS MOVIMIENTOS NO
TIENE PORQUÉ SER CONSTANTE
(Hinson, Smith y Funk, 1979)
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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.ISOTÓNICO
Controla la Fuerza y
Mide la Velocidad
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Vs.
DISP.ISOCINÉTICO
Controla la Velocidad y
Mide la Fuerza
Evaluación Isocinética
Rodilla postcir. LCA st
Concentrica (60 °/seg.)
Extensión
Lesionada – 53% TP
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Flexión
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 °
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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.
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Otras características
•La curva F/V durante la contracción excéntrica isocinética
supera la contracción isométrica y aumenta ligeramente
con 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
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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 hidrodinamia
líquido articular
Penetración intracartílago
Favorece la nutrición
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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
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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.
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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:
• es > p/ cuadriceps que p/isquiotibiales
• es > p/ concéntrico que p/ excéntrico
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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”
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Equipos Disponibles
para Evaluar la Fuerza
NOMBRE
Ariel
Biodex
Cibex II
Dynantrac
Hydra-Fitness
kin/Com
Lido Digital
Lido Active
Merac
ISOMÉTR.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
ISOTÓNICO
Si
Si
Si
Si
Si
ISOCINÉTICO
Concentrico Excentrico
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
V.y F.
Var.Control.
Si
-
Características:
Una o varias articulaciones
0 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)
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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)
1350
Ariel (poliart.) 0-1200 (0-20,9)
2500
Biodex
0-450 (0-7,9)
880
Cibex II
0-300 (0-5,2)
490
Kin/Com
0-210 (0-3,7)
840
Lido Digital
0-400 (0-7,0)
540
Lido Active
0-400 (0-7,0)
540
Merac
0-500 (0-8,7)
678
Características de los equipos que ofrecen métodos
Concentricos Isocinéticos e Isométricos.
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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)
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¿Cuál es el mejor método?
El mejor Método de Evaluación depende del patron de
Resistencia del movimiento deportivo.
Para los movimientos que encuentran
mayor resistencia al principio.
Ej.:Vencer la inercia de una carga externa
o el propio cuerpo.
MEJOR MÉT
ISOTÓNICO
O LEV.PESAS
Para los mov.donde el o los miembros
aceleran hasta una vel.considerable
antes de encontrar una resistencia al final.
Ej.Patear o golpear una pelota, puñetazo.
MEJOR MÉT
ISOCINÉTICO
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Patron de Resistencia
Resistencia
Al Principio
MEJOR MÉT
ISOTÓNICO
O LEV.PESAS
Resistencia
al final
MEJOR MÉT
ISOCINÉTICO
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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 eje
INSTRUCCIONES:
•Completas y Claras
•Explicar que el dinamómetro solo reacciona al esfuerzo aplicado
•“Animar” las ejecuciones, pero siempre de la misma forma
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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
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Limitaciones del Método
Isocinético
1.
2.
3.
Son caros
Requieren personal entrenado
No hay suficientes estudios que den valores de
referencia para diferentes poblaciones
4. 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 equipos
6. No puede utilizarse como criterio de alta deportiva
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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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