La locomoción terrestre mediante una marcha de carrera se puede lograr en superficies planas. Sin embargo, en la mayoría de los entornos al aire libre, una persona experimentará ondulaciones del terreno que requerirán correr cuesta arriba . También se pueden imitar condiciones similares en un entorno controlado en una cinta de correr . Además, los corredores, tanto de distancia como de velocidad , corren en pendientes para mejorar el acondicionamiento cardiovascular y la fuerza de las extremidades inferiores. [1]
Un ciclo completo de la marcha se define como el que comienza cuando un pie entra en contacto con el suelo y continúa hasta que ese mismo pie vuelve a tocar el suelo. [2] El ciclo de la marcha se puede dividir en varias partes componentes. Correr, por definición, implica un máximo de un pie en contacto con el suelo en un momento dado y, a menudo, ningún contacto con el suelo. Cuando el pie está en contacto con el suelo se denomina "fase de apoyo". La "fase aérea" es el período entre los contactos del pie contralateral cuando el cuerpo está en el aire. Para una pierna específica, el tiempo desde el despegue hasta el posterior contacto del talón se conoce como la "fase de balanceo" para esa pierna. Un ciclo completo de la marcha implica una fase de apoyo y balanceo para cada pierna. [3]
La carrera se caracteriza por una “marcha de rebote” en lugar del mecanismo de péndulo invertido de la marcha. [4] La fase de apoyo de la carrera se puede subdividir en dos partes; durante la primera mitad, la energía se utiliza para realizar el trabajo negativo de desacelerar y bajar el centro de masas. En la segunda mitad de la fase de apoyo, la energía se utiliza para realizar el trabajo positivo de elevar y acelerar el cuerpo. Debido a la sincronía de las fluctuaciones de la energía cinética y la energía potencial gravitatoria que experimenta el centro de masas, el trabajo mecánico durante la carrera se realiza optimizando la combinación de energía elástica conservada en los tendones proveniente del alargamiento y la contracción muscular. [4] [5]
La cinemática de la carrera se ocupa de describir el movimiento del cuerpo y, en particular, los ángulos articulares que se forman en la cadera, la rodilla y el tobillo. En la carrera horizontal, la cadera alcanza la flexión máxima antes del final de la fase de balanceo, seguida de una extensión a medida que la pierna se mueve para tocar el suelo. Durante la fase de apoyo, la cadera se extiende hasta el despegue de los dedos para proporcionar propulsión. El ángulo de la articulación de la rodilla muestra una gráfica bifásica. En el contacto inicial con el suelo, la rodilla se flexiona para bajar el cuerpo y luego se extiende para impulsarlo. La extensión máxima se alcanza en el despegue de los dedos, después de lo cual la rodilla se flexiona nuevamente para proporcionar espacio. En el tobillo, la flexión plantar máxima se alcanza en el despegue de los dedos y es seguida por una dorsiflexión hasta la mitad del balanceo, cuando el tobillo en dorsiflexión permanece casi constante hasta que se hace el contacto inicial con el suelo y se produce una dorsiflexión adicional para bajar y sostener el cuerpo. En la segunda mitad de la fase de apoyo, el tobillo comienza una flexión plantar rápida hasta el despegue de los dedos. [2] [3] [5]
Se han realizado varios estudios que examinan la cinemática de la carrera en pendiente. Swanson y Caldwell (2000) encontraron una mayor flexión articular en las tres articulaciones durante el impacto inicial del pie. También se observó un aumento en el rango de movimiento extensor y la velocidad angular en las tres articulaciones durante el impulso. [6] Por el contrario, Klein et al. no habían encontrado cambios en los ángulos articulares al correr en una pendiente en comparación con superficies niveladas. [7] Sin embargo, sus sujetos corrieron a una velocidad igual al umbral anaeróbico (promedio de 3,5 metros/segundo) que era significativamente más lenta que los sujetos en el estudio de Swanson y Caldwell (4,5 metros/segundo). Además, la pendiente fue del 5% en contraste con el 30%.
Se ha descubierto que, al correr a una velocidad constante, la frecuencia de la zancada aumenta durante la carrera en pendiente frente a la carrera a nivel, con una disminución concomitante en la longitud de la zancada. A una velocidad de 30 metros/segundo, Gottschall y Kram notaron un aumento en la frecuencia de la zancada de 1,45 ± 0,06 Hz a 1,51 ± 0,07 Hz con una inclinación de 9 grados (15,8 %). [8] Telhan et al. validaron este hallazgo a una velocidad constante de 3,13 metros/segundo y una pendiente de 4 grados (6,98 %) cuando observaron un aumento en la frecuencia de 168,5 ± 8,1 pasos/minuto a 170,5 ± 7,9 pasos/minuto. [9] Ambos estudios también observaron disminuciones significativas en la longitud de la zancada al correr en pendiente en comparación con la carrera a nivel. Los estudios anteriores se realizaron a velocidades moderadas. Cuando la velocidad de carrera aumenta 4,5 metros/segundo y la pendiente aumenta al 30%, se observan las mismas tendencias de aumento de la frecuencia de zancada y disminución de la longitud de zancada. [6]
El grupo muscular cuádriceps femoral y el recto femoral son responsables de la extensión de la rodilla, mientras que el recto femoral también contribuye a la flexión de la cadera. Los datos electromiográficos (EMG) han demostrado que ambos están activos en anticipación y durante la fase de apoyo para sostener el cuerpo. El recto femoral también está activo en la fase de mitad de balanceo como resultado de sus capacidades de flexión de cadera. Los principales músculos antagonistas del grupo cuádriceps son los músculos de los glúteos (extensión de cadera) y los isquiotibiales (extensión de cadera y flexión de rodilla). Los músculos isquiotibiales se activan en la fase de mitad de balanceo para ayudar a desacelerar la parte inferior de la pierna. Ambos grupos están activos en la fase de balanceo tardía para comenzar a extender la cadera, así como en la primera mitad de la fase de apoyo para realizar la misma acción. Los músculos de la parte inferior de la pierna que actúan sobre el tobillo son los dorsiflexores (tibial anterior) y los flexores plantares (gastrocnemio y sóleo). El gastrocnemio/sóleo se activa en la última parte de la fase de balanceo para preparar el impacto del pie y permanece activo durante la postura hasta justo antes del despegue para impulsar el cuerpo hacia adelante. El tibial anterior se activa durante el balanceo para permitir la distancia al suelo y experimenta un alargamiento excéntrico durante la postura para ayudar a controlar la desaceleración y el descenso. [2]
Cai observó aumentos en la activación del recto femoral y del gastrocnemio durante la carrera en pendiente. [10] Yokozawa descubrió que correr en pendiente produce una mayor activación en el grupo de los vastos, los isquiotibiales, el iliopsoas y los aductores. [11] Ninguno de estos dos proporcionó el momento en el que se produjeron estos aumentos de la marcha. Swanson también registró datos de EMG, pero comparó las diferencias antes del impacto del pie (fase de balanceo) y después del impacto del pie (fase de apoyo), así como en una gama más amplia de músculos. Los resultados mostraron aumentos significativos en la activación del tibial anterior, gastrocnemio, sóleo, recto femoral, vasto lateral, isquiotibiales medial, bíceps femoral y glúteo mayor antes del impacto del pie. Después del impacto del pie se observaron aumentos en todos los músculos, con la excepción del tibial anterior y el isquiotibiales medial. [6]
La cinética de la carrera, similar a la cinemática, se utiliza para describir el movimiento del cuerpo. Sin embargo, a diferencia de la cinemática, la cinética también tiene en cuenta la relación entre el movimiento y las fuerzas y los pares que lo provocan. Estos se expresan como momentos y pares articulares. [4] Telhan et al. no observaron cambios en los momentos articulares en la cadera, la rodilla o el tobillo al comparar la carrera en pendiente con la carrera a nivel. También se observó el hecho de que tanto los patrones cinéticos generales como las magnitudes máximas en las tres articulaciones eran consistentes con los de la literatura actual. El único cambio significativo entre las dos condiciones fue un aumento en la potencia de la cadera en la fase de apoyo temprana. [9] Por el contrario, Yokozawa vio aumentos en los pares de torsión de la rodilla y la cadera en la fase de apoyo en el recto femoral, planteando la hipótesis de que se trataba de un mecanismo de compensación para la disminución del par de torsión de extensión de la rodilla en el vasto. También se observó un aumento en el par de torsión neto de flexión de la cadera durante la fase de recuperación de la carrera en pendiente, lo que permite una recuperación más rápida y permite una mayor cantidad de flexión de la cadera. [11]
Las fuerzas de reacción del suelo (GRF) son ejercidas por el suelo sobre el cuerpo en contacto con él y reflejan la aceleración del cuerpo. Durante la carrera horizontal, las fuerzas de reacción del suelo se pueden dicotomizar en fuerzas de reacción del suelo verticales y fuerzas de reacción del suelo horizontales. En la comparación de la carrera en pendiente con la carrera horizontal, los términos fuerzas de reacción del suelo normales y paralelas se sustituyen por verticales y horizontales porque al correr en pendiente estos últimos términos se vuelven inexactos para describir la dirección de aplicación de la fuerza. Las mediciones se expresan como un porcentaje del peso corporal, donde un valor de un peso corporal es la fuerza ejercida para sostener el cuerpo al estar de pie. Un gráfico de GRF normal se caracteriza por su naturaleza bifásica, con un pico de impacto inicial correspondiente a la parte de frenado de la fase de apoyo (golpe de talón) seguido de un pico más grande que representa la parte de propulsión de la fase de apoyo (despegue de los dedos). La aplicación típica de GRF paralela durante la carrera implica dos picos, uno que es negativo durante el frenado y otro que es positivo durante la propulsión. Las características importantes de un gráfico GRF son la magnitud de los picos (de impacto y activos), la tasa de carga, la fuerza promedio y el área total debajo del gráfico. [2] [4] [8]
Durante la carrera a nivel a una velocidad de 3 metros por segundo, la fuerza de reacción vertical sobre el suelo alcanza un pico de aproximadamente 2,5 veces el peso corporal. Los datos sobre la fuerza de reacción vertical sobre el suelo durante la carrera en pendiente han sido escasos debido a los desafíos en la construcción de la plataforma de fuerza. Gottschall y Kram (2004) montaron una cinta de correr de fuerza sobre cuñas de diferentes inclinaciones y descubrieron que, en comparación con la carrera a nivel, el pico de impacto inicial disminuía a 3, 6 y 9 grados de inclinación. También descubrieron que la fuerza de reacción vertical sobre el suelo de frenado estaba ausente a 9 grados de inclinación, además de un aumento del 75 % en la fuerza de reacción vertical sobre el suelo de propulsión. [8] Sin embargo, Tehlan no encontró un pico de impacto atenuado con la carrera en pendiente a 4 grados. [9]
