Cinemática de la extremidad inferior durante el pedaleo

La extremidad inferior genera la mayor parte de la potencia entregada por un ciclista. Los ángulos en los que trabajan las articulaciones de la extremidad inferior es una referencia externa del grado de estiramiento del complejo músculo-tendón. Esta longitud muscular y su velocidad de contracción son dos de los factores principales que afectan directamente a la producción de fuerza muscular (Sanderson & Amoroso, 2009). Modificando la posición del sillín y/o la longitud de las bielas se puede modificar la distancia entre los 3 puntos de apoyo que tiene el ciclista (sillín, pedal y manillar), modificando de esta manera los ángulos de las diferentes articulaciones que intervienen en el pedaleo (Hamley & Thomas, 1967; Sanderson & Amoroso, 2009) y por lo tanto influyendo en la capacidad de producción de fuerza muscular. Por estos motivos, resulta interesante relacionar el rango de movimiento articular al que trabajan los ciclistas, la configuración de la bicicleta y la potencia generada en el pedaleo.

62

En ciclistas no lesionados, es habitual simplificar el análisis de la cinemática bidimensional (2D) del pedaleo a una las dos extremidades. Suponiendo una simetría de movimiento entre los lados izquierdo y derecho, en numerosos estudios, se realiza un análisis fotogramétrico en 2D del plano sagital del ciclista (Heil, Derrick, & Whittlesey, 1997), ya que se ha demostrado que se obtienen valores de flexo-extensión muy similares a los obtenidos en un análisis tridimensional (3D) (Umberger & Martin, 2001). La extremidad inferior se divide en tres segmentos rígidos (muslo, pierna y pie), delimitándolos, por ejemplo, mediante cuatro marcadores reflectantes esféricos que se enganchan a la piel o a la ropa en puntos de referencia óseos, como trocánter mayor, cóndilo femoral lateral, maléolo lateral y aspecto lateral del quinto metatarso (Figura 1.12). Además, mediante 2 marcadores en el eje de bielas y eje del pedal se delimita el segmento biela. De este modo, se puede establecer una relación entre el movimiento de la biela y la flexo-extensión de rodilla, cadera y tobillo.

Figura 1.12.- Modelo mecánico para el análisis cinemático 2D de la extremidad inferior en ciclismo. Ángulo de la cadera (HA), rodilla (KA) y tobillo (AA).

El ángulos de la cadera en el plano sagital, determinado por la posición del tronco o la pelvis y el muslo, es difícilmente comparable entre estudios debido a la influencia de la posición del manillar y del tipo de agarre, como de la posición

63

del sillín sobre la posición del tronco y la pelvis. No obstante podemos constatar cómo normalmente la cadera suele tener un rango de movimiento de 45º, mostrando un perfil sinusoidal en el transcurso del pedaleo. La máxima flexión de cadera se produce en el primer cuadrante, sobre los 15-20º de ángulo de biela (alrededor del punto muerto superior). La máxima extensión se produce en un ángulo de biela de ∼180º, cercano al punto muerto inferior (Figura 1.13). En el caso de la rodilla, con un perfil también sinusoidal, el rango de movimiento es más amplio que en la cadera, con valores cercanos a los 75º. Los valores de máxima flexión se producen en el cuarto cuadrante, justo antes del punto muerto superior, sobre los 345º del giro de biela, y la extensión llega a su valor máximo en el segundo cuadrante, alrededor de los 165º del giro de biela (Figura 1.13). Estos momentos coinciden con la alineación entre la biela y el tubo del sillín (el ángulo del tubo del sillín es ∼75º), estando el pedal arriba (punto más cercano a la cadera) y abajo (punto más lejano de la cadera), respectivamente.

Figura 1.13.- Flexión de las articulaciones de la cadera y la rodilla durante el ciclo de pedaleo

El análisis de la cinemática del tobillo es más complejo. En primer lugar, se encuentran diferentes modelos mecánicos en la literatura, lo que complica la comparativa de patrones cinemáticos entre estudios (Garcia-Lopez, 2009). Así, algunos autores se han decantado por definir el patrón del tobillo a partir de la relación entre el segmento pierna (punto proximal en centro de epicóndilo femoral lateral y el punto distal en centro de maléolo lateral) y un segundo segmento cuyo punto distal es el centro de pedal y el proximal es el centro del maléolo lateral (R Bini, et al., 2010; R. Bini, et al., 2010; Garcia-Lopez, et al.,

64

2009; Garcia-Lopez, Ogueta-Alday, Díez-Leal, et al., 2014; Gonzalez & Hull, 1989; Hull & Gonzalez, 1988). Por otro lado, encontramos otros estudios dónde se inclinan en aplicar un modelo clásico, en el que el ángulo del tobillo determina la relación entre el segmento pierna y el segmento pie, delimitado por puntos anatómicos como el maleolo lateral y el aspecto lateral del 5º metatarso y el aspecto anterior del primer dedo (Sanderson & Amoroso, 2009). Por último, encontramos otro modelo, que relaciona el segmento pie con la horizontal (plano del suelo) (W. W. Peveler, Shew, Johnson, & Palmer, 2012)

Los motivos por los que existe mayor complejidad en el análisis del movimiento del tobillo son su mayor variabilidad comparado con el resto de las articulaciones de la extremidad inferior (J. C. Martin & Brown, 2009; W. W. Peveler, et al., 2012) así como el rango de movimiento más reducido. Seguramente, esta variabilidad está relacionada con aspectos técnicos del pedaleo, ya que la orientación del pie modifica la fuerza eficiente aplicada sobre el pedal. En principio el rango de movimiento no queda afectado por el método de evaluación, y se considera que durante el pedaleo, el tobillo tiene un de unos 20º. En general, el tobillo consigue su máxima flexión dorsal en el primer cuadrante del ciclo de pedaleo (~ 50-65º de giro de biela), y su máxima flexión plantar alrededor del punto muerto inferior (sobre los 175-180º de biela). Tal y como veremos bicicleta continuación, la cinemática de la extremidad inferior se ve afectada por los ajustes de la bicicleta, como los cambios en la posición del sillín y los cambios en la longitud de la biela.