Aprovechamiento de energía, cinemática y estabilidad en la marcha de un paciente con amputación transfemoral sin abordaje de rehabilitación / Use of energy, kinematics and stability in gait of a patient with transfemoral amputation without rehabilitation approach

Resumen Introducción. Los pacientes con amputación de miembros inferiores presentan marcadas asimetrías en la marcha, las cuales pueden aumentar cuando no se cumple con un adecuado proceso de rehabilitación, comprometiendo los objetivos fundamentales de la marcha e incrementando factores de riesgo. Objetivo. Analizar el grado de aprovechamiento de energía mecánica, la estabilidad dinámica y las variables cinemáticas de interés clínico en la marcha de un paciente con amputación transfemoral que no realizó el proceso de rehabilitación. Materiales y métodos. Con base en una reconstrucción 3D, se cuantificaron valores angulares para cadera, rodilla y tobillo y se estimó el intercambio de energía mecánica y la estabilidad dinámica en tres velocidades de marcha diferentes. Resultados. Se observaron variaciones en los parámetros espacio-temporales con el cambio de la velocidad que no son consistentes con los encontrados en otros estudios de amputados. Los valores angulares, principalmente a nivel de rodilla y tobillo, presentan asimetrías que se pueden asociar con una disminución en el aprovechamiento de energía mecánica mientras aumenta la estabilidad en diferentes velocidades. Conclusión. El uso de prótesis en las condiciones en las que fue realizada la evaluación compromete la recuperación de energía mecánica en la marcha del paciente.

Abstract Introduction: Patients with lower limb amputation have marked gait asymmetries which may increase when an adequate rehabilitation process is not provided, compromising the fundamental objectives of gait and increasing risk factors. Objective: To analyze the degree of use of mechanical energy, dynamic stability and kinematic variables of clinical interest in the gait of a patient with transfemoral amputation who did not undergo a rehabilitation process. Materials and methods: Based on a 3D reconstruction, angular values for hip, knee and ankle were quantified and the mechanical energy exchange and dynamic stability were estimated at three different gait speeds. Results: Variations in spatiotemporal parameters were observed along with changes in speed, which are not consistent with the results obtained in other studies in amputees. The angular values, mainly of the knee and ankle, show asymmetries that can be associated with a decrease in the use of mechanical energy while increasing stability at different speeds. Conclusion: The use of prosthesis under the conditions in which the evaluation was performed compromises the recovery of the mechanical energy in the patient's gait.

Mechanical stiffness: a global parameter associated to elite sprinters performance / Rigidez mecânica: um parâmetro global associado com desempenho em velocistas de elite / Rigidez mecánica: un parámetro global asociado con el rendimiento en velocistas de élite

Abstract This study analyzes vertical stiffness as a global parameter that could be directly associated to sprinter's performance. We evaluated vertical stiffness, performance, heart rate and lactate concentration on fifteen male sprinters that ran on a treadmill at gait transition speed and 13 km h−1. Vertical Stiffness was determined by the ratio of the vertical acceleration peak and maximum displacement of the center of mass. Physiological parameters were measured throughout the experimental procedure and performance was estimated by athlete's time records on 100 m track race. As expected, vertical stiffness and heart rate increased with running speed. We found a high correlation between heart rate and vertical stiffness at gait transition speed. However, at 13 km h−1, lactate peak showed a higher correlation with vertical stiffness, suggesting a greater participation of the anaerobic system. An inverse relationship between performance and vertical stiffness was found, where faster athletes were the stiffer ones. Performance and lactate peak presented the same inverse relationship; faster athletes had higher lactate peaks. As a result, faster athletes were stiffer and consume more energy. All in all, these findings suggest that mechanical stiffness could be a potential global parameter to evaluate performance in sprinters.

Resumo Este estudo analisa a rigidez vertical como um parâmetro global que poderia ser diretamente associado ao desempenho em velocistas. Avaliou-se a rigidez vertical, o desempenho, a frequência cardíaca e a concentração de lactato em 15 velocistas do sexo masculino, todos altamente treinados, que correram em uma esteira à velocidade de transição e a 13 km.h−1. A rigidez vertical foi determinada pela razão entre o pico de aceleração vertical e o deslocamento máximo do centro de massa. Os parâmetros fisiológicos foram mesurados na coleta de dados e o desempenho foi estimado por registros de tempo em 100 metros de corrida. Como esperado, a rigidez vertical e a frequência cardíaca aumentaram com a velocidade. A rigidez e a frequência cardíaca obtiveram alta correlação na menor velocidade. Contudo, a 13 km.h−1 o pico de lactato mostrou alta correlação com a rigidez, o que sugere uma maior participação do sistema anaeróbico. Uma relação inversa foi achada entre rigidez e registros de tempo, nos quais os atletas mais rápidos são os mais rígidos. Além disso, os atletas mais rápidos foram os que apresentaram os maiores picos de lactato. Assim, este estudo sugere que a rigidez vertical poderia ser um parâmetro global para avaliar o desempenho dos velocistas.

Resumen Este estudio analiza la rigidez vertical como un parámetro global que podría estar directamente relacionado con el rendimiento en velocistas. Se evaluó la rigidez vertical, el rendimiento, la frecuencia cardíaca y la concentración de lactato en 15 velocistas de sexo masculino, muy entrenados, que corrieron en una cinta a la velocidad de transición y a 13 km/h−1. La rigidez vertical se calculó por el cociente entre el pico de aceleración vertical y el desplazamiento máximo del centro de masa. Los parámetros fisiológicos se midieron durante el procedimiento experimental y el rendimiento se estimó a través del tiempo de cada atleta en 100 m llanos. Como era de esperar, la rigidez vertical y la frecuencia cardíaca aumentaron con la velocidad. Se encontró una alta correlación entre frecuencia cardíaca y rigidez vertical a la velocidad más baja. Sin embargo, a 13 km/h−1, el pico de lactato mostró una alta correlación con la rigidez vertical, lo que sugería mayor participación del sistema anaeróbico. Se encontró una relación inversa entre el rendimiento y la rigidez vertical, donde los atletas más rápidos fueron más rígidos. Asimismo, el rendimiento y el pico de lactato presentaron la misma relación inversa; los atletas más rápidos mostraron los picos más altos de lactato. Por consiguiente, los atletas más rápidos fueron más rígidos y consumieron más energía. Estos resultados sugieren que la rigidez mecánica podría ser un parámetro global para evaluar el rendimiento de los velocistas.

Factores determinantes del rendimiento cuando el Counter Movement Jump se realiza en fatiga aguda / Determinant factors of efficiency when the Counter Movement Jump is performed in acute fatigue

Este estudio tuvo como objetivo analizar los cambios que se dan en los parámetros cinético- temporales y la actividad electromiográfica de músculos de miembro inferior durante la ejecución de Counter Movement Jumps (CMJ) máximos con y sin fatiga a los efectos de explicar los cambios de rendimiento en ambas situaciones. Se registró la fuerza vertical de cincuenta saltos realizados por diez deportistas de sexo masculino antes y después de un protocolo de fatiga. Se obtuvieron registros de electromiografía de superficie para seis músculos de miembro inferior y se analizó el nivel de activación y coordinación intermuscular. Para los análisis se consideraron por separado los tiempos de trabajo mecánico negativo y positivo. En ambas condiciones el curso temporal de distribución de fuerza es más importante para la performance que cualquier parámetro instantáneo. El tiempo de trabajo externo negativo fue significativamente menor en condición de fatiga. Los análisis electromiográficos mostraron un aumento en el nivel de activación de todos los músculos estudiados e importantes cambios en la secuencia de activación. Las variables cinético-temporales puntuales no resultaron buenos predictores de la altura del salto. Cuando el CMJ es ejecutado sin fatiga, un alto valor de estado activo favorece el trabajo positivo. Durante la fatiga, una compensación parcial del rendimiento podría darse por el aumento de actividad de los elementos contráctiles. Sin embargo, la secuencia de activación sufre importantes cambios, de manera que los cambios en rendimiento estarían asociados principalmente con la disminución en la capacidad de trasmitir la potencia en sentido proximal distal.

This work analysed the changes that occur in kinetic-temporal parameters and the electromyographic activity of lower limb muscles during the performance of maximum Counter Movement Jumps (CMJ) done with and without muscular fatigue, to explain the changes in performance in both situations. The vertical strength of fifty jumps performed by ten male sportsmen before and after a fatigue protocol was registered. Records of surface electromyography were obtained for six lower limb muscles; in addition, activation level and intermuscular coordination were analysed. For analysis purposes, negative and positive mechanic working times were considered separately. In both conditions, the temporal course of strength distribution is more important for the performance than any other instantaneous parameter. The negative external working time was significantly lower in fatigue conditions. The electromyographic analysis showed an increase in the activation level of all muscles studied and significant changes in the activation sequence. The specific kinetic-temporal variables were not good predictors of jump height. When CMJ is performed without muscle fatigue, a high value of active state favours the positive work. During fatigue, there could be a partial compensation of the performance due to the increasing activity of the contractile elements, although the activation sequence undergoes significant changes. Thus, the changes in performance would be mainly associated with the decrease in the capacity to transmit power in the proximal-distal direction.

Cambios en el control neuromuscular de seis músculos de miembro inferior durante CMJ máximos realizados con fatiga / Changes in neuromuscular control of six lower limb muscles during maximum CMJ with fatigue / Mudanças no controle neuromuscular de seis músculos de membro inferior durante a execução de CMJ máximos com fadiga

Hay diferentes opiniones respecto a si existen cambios en el control muscular cuando saltos con contramovimiento (CMJ) son realizados en condición de fatiga. Este trabajo evalúa si la actividad y la secuencia temporal de activación de seis músculos de miembro inferior durante CMJ cambian por causa de la fatiga. El nivel de actividad varió principalmente en los músculos biarticulares. Los tiempos de los picos de actividad eléctrica sugieren la existencia de grupos de acción muscular, si bien ocurren cambios en la secuencia de activación dentro de cada grupo. Fue posible establecer que existe un patrón general de control muscular durante el apoyo en los CMJ, con ajustes del nivel y tiempo de activación que dependen del periodo temporal analizado y el músculo considerado.

Previous studies have not reached an agreement regarding changes in muscle control when countermovement jump (CMJ) tests are performed in fatigue conditions. This paper evaluates whether the activity and time activation sequence of six lower limb muscles change, due to fatigue during CMJ. We found that the activity level varied mainly in the bi-articular muscles. Also, the temporal characteristics of the electrical activity peak suggested that muscles actioned as coordinated groups, although there were changes in the activation sequence within each group. Finally, it was possible to establish a general muscle control pattern during CMJ stance phase. However, adjustments were made on activation time and level that depended on the time period analyzed and the muscle considered.

Há diferentes opiniões a respeito da existência de mudanças no controle muscular quando os saltos com contramovimento (CMJ) são realizados em condição de fadiga. Este artigo avalia se as atividades e a sequência temporal de ativação de seis músculos do membro inferior durante o CMJ mudam devido à fadiga. O nível de atividade variou principalmente nos músculos biarticulares. Os tempos dos picos de atividade elétrica sugerem a existência de grupos de ação muscular e mudanças na sequência de ativação dentro de cada grupo. Foi possível estabelecer a existência de um padrão geral de controle muscular durante o apoio nos CMJ, com ajustes do nível e tempo de ativação que dependem do período temporal analisado e o músculo considerado.