Efectos de la carga inercial sobre la cinemática del plano sagital de la extremidad inferior durante sentadillas utilizando dispositivos ‘flywheel’

La sentadilla es un ejercicio complejo y multiarticular que implica la flexión coordinada (fase excéntrica) y la extensión (fase concéntrica) de las articulaciones de la cadera, la rodilla y el tobillo que está presente en muchas disciplinas deportivas. El trabajo previo ha explorado la cinemática y la cinética de las articulaciones durante las sentadillas con peso (McKean 2010, Schoenfeld 2010). Los ángulos máximos de flexión articular se alcanzan casi simultáneamente al final de la fase excéntrica (descenso) (McKean 2010). Las sentadillas traseras con barra cargada provocan un aumento de los ángulos máximos de flexión de la rodilla y de la cadera en sujetos masculinos en comparación con las sentadillas sin carga (peso corporal) (McKean 2010). Además, la inclinación del tronco aumenta significativamente con cargas que se acercan a 1 repetición máxima (1RM) (Yavuz 2017). Aumentar la profundidad de la sentadilla o las cargas con barra, redistribuye el esfuerzo muscular relativo de los extensores de la cadera, los extensores de la rodilla y los flexores plantares durante la sentadilla trasera (Bryanton 2012), alterando así el estímulo de entrenamiento de este ejercicio y aumentando potencialmente el riesgo de lesión también.

El entrenamiento de la fuerza basado en un dispositivo flywheel (FRT) (también conocido como entrenamiento isoinercial) ha ganado popularidad recientemente debido a su supuesta capacidad para proporcionar una mayor sobrecarga excéntrica de los músculos (Norrbrand 2010, Tous-Fajardo 2006), facilitar mejoras sólidas en la producción de potencia (Marota-Izquierdo 2016, Naczk 2014), rápida hipertrofia (Marota-Izquierdo 2016, Norrbrand 2008, Tesch 2004) y mejorar el rendimiento deportivo (Marota-Izquierdo 2016). De hecho, el FRT se ha recomendado recientemente como una intervención para mejorar el rendimiento deportivo, prevenir la atrofia muscular por el reposo en cama o vuelos espaciales, prevenir o rehabilitar lesiones y mejorar el control neuromuscular (Marota-Izquierdo 2017, Tesch 2017). El entrenamiento de la fuerza basado en flywheel ahora se usa de forma rutinaria en entornos de mejora del rendimiento deportivo y ha sido una herramienta crucial para el entrenamiento físico durante los vuelos espaciales durante casi una década (Tesch 2017). Sin embargo, se sabe relativamente poco sobre la implementación del FRT durante movimientos complejos como la sentadilla.

A diferencia del entrenamiento con pesas tradicional (WT), el FRT utiliza el momento de inercia de un dispositivo flywheel (como un disco de pesas) de masa y radio conocidos para proporcionar una resistencia externa independiente de la gravedad, pero dependiente de la velocidad. Al realizar un ejercicio, se requiere fuerza muscular para acelerar (fase concéntrica) y desacelerar (fase excéntrica) la flywheel. Se ha demostrado previamente que el FRT es comparable (Vicens-Bordas 2017), si no superior (Maroto-Izquierdo 2017), con el WT para aumentar la potencia muscular, el tamaño muscular y la fuerza. A pesar de la naturaleza siempre presente del ejercicio de sentadillas entre numerosas disciplinas deportivas, gran parte de la investigación del FRT se ha realizado en ejercicios de una sola articulación, como la extensión y flexión de la rodilla (Martinez-Aranda 2017, Norrbrand 2008, Pozzo 2006, Tous-Fajardo 2006). Aunque algunos estudios han examinado la producción de potencia (Sabido 2018), la actividad electromiográfica (Alkner 2019, Norrbrand 2011) y la cinética articular (Chiu 2006) en las sentadillas con el FRT, los efectos de la carga inercial sobre la cinemática articular siguen siendo desconocidos.

Por lo tanto, recientemente Lance M. Bollinger, de la University of Kentucky (EEUU), llevó a cabo un estudio cuyo objetivo principal fue evaluar los efectos de la carga inercial sobre la cinemática articular del plano sagital durante las sentadillas con el FRT. Con base en hallazgos previos de las sentadillas traseras tradicionales, los autores del estudio plantean la hipótesis de que los niveles más altos de carga inercial darían como resultado mayores ángulos de flexión de las articulaciones y una velocidad angular reducida. Para probar esta hipótesis, examinaron la cinemática articular del plano sagital bidimensional en mujeres entrenadas recreativamente que completaron sentadillas con FRT con 3 cargas inerciales diferentes.

Nueve sujetos entrenados en fuerza de forma recreativa (3 masculinos, 6 femeninos) completaron una serie de sentadillas con FRT con cargas inerciales de 0.050, 0.075 y 0.100 kgm². La cinemática del plano sagital bidimensional se controló con marcadores retrorreflectantes a una frecuencia de 60 Hz. Se cuantificaron los ángulos articulares y las velocidades angulares de la rodilla, tronco + cadera, inclinación del tronco y tobillo a través de acciones concéntricas y excéntricas. Los efectos de la carga inercial se determinaron mediante análisis de varianza de medidas repetidas con un α = 0.05.

La potencia promedio y la velocidad vertical promedio disminuyeron con el aumento de la carga inercial, mientras que la fuerza promedio aumentó. Los ángulos articulares del plano sagital mínimo y máximo de la rodilla, tronco + cadera, la inclinación del tronco y el tobillo no fueron significativamente diferentes entre las cargas inerciales. Sin embargo, las velocidades angulares máximas de la articulación de la rodilla y el tronco + cadera tendieron a disminuir con el aumento de la carga inercial. Por el contrario, la inclinación del tronco y las velocidades de dorsiflexión del tobillo no fueron significativamente diferentes entre las cargas inerciales.

El aumento de la carga inercial de 0.050 a 0.100 kgm² reduce significativamente la potencia promedio durante las sentadillas con FRT principalmente al disminuir la velocidad del movimiento, lo que parece ser específico de las articulaciones de la rodilla y la cadera. Es posible que una entrada de energía concéntrica menor en cargas inerciales altas impida una mayor flexión articular durante las sentadillas con FRT.

Aplicaciones prácticas

La mecánica del plano sagital se conserva en gran medida dentro del rango de 0.050 a 0.100 kgm² durante las sentadillas con el FRT. La inclinación del tronco no se vio afectada significativamente por la carga inercial, lo que contrasta con informes previos en sentadillas traseras tradicionales. Por lo tanto, es posible que, en comparación con las sentadillas traseras tradicionales, las sentadillas con dispositivo FRT puedan reducir la tensión en la parte baja de la espalda durante este ejercicio. Además, parece que el aumento de la carga inercial disminuye la producción de potencia principalmente al disminuir la velocidad de movimiento, en gran parte debido a una rotación más lenta sobre las rodillas y las caderas. Las intervenciones dirigidas a aumentar las velocidades articulares de la rodilla y la cadera pueden aumentar la velocidad de movimiento y la producción de potencia.