Contribuciones de la fuerza muscular a la carga del ligamento cruzado anterior

Las lesiones del ligamento cruzado anterior (LCA) son una de las patologías de rodilla más comunes en la participación deportiva, caracterizadas por largos periodos de convalecencia y una carga financiera considerable. Estas lesiones son especialmente prevalentes en deportes que requieren frecuentes cambios de dirección y tareas de aterrizaje, como el baloncesto, el fútbol, el hockey y el fútbol americano. La incidencia de lesiones de LCA se reporta en aproximadamente 0.05 a 0.08 por cada 1000 exposiciones para hombres y mujeres, respectivamente​.

Mecanismos de lesión del LCA

Las rupturas del LCA ocurren cuando la carga mecánica experimentada por el ligamento excede su capacidad para soportar dicha carga. Los mecanismos de carga del LCA han sido un enfoque principal en el análisis de video de escenarios de lesiones, estudios biomecánicos y de simulación, así como estudios en cadáveres. Estos estudios han identificado parámetros clave de carga de la articulación de la rodilla, como fuerzas de cizallamiento anterior, asociados con marcadores de carga del LCA, como la fuerza o el estrés del LCA. Sin embargo, las estrategias directas para mitigar estas cargas mecánicas han permanecido elusivas.

Rol de los músculos en la carga del LCA

Los músculos tienen la capacidad de aumentar o disminuir las cargas mecánicas sobre el LCA, jugando un papel crítico en la modulación de la magnitud y naturaleza de las cargas experimentadas por el LCA. Por lo tanto, un entrenamiento eficaz de músculos específicos puede mitigar las cargas del LCA durante escenarios de lesión catastrófica, protegiendo así el LCA de lesiones. Las rupturas del LCA también pueden ocurrir como consecuencia de la carga cíclica repetitiva que conduce a microdaños (fallo por fatiga) en lugar de un único evento catastrófico, y por ello, el conocimiento de cómo modular las cargas del LCA durante escenarios no lesivos puede también informar directamente las intervenciones preventivas de lesiones del LCA.

Propósito y objetivos específicos del estudio

El propósito de esta revisión narrativa fue resumir la evidencia existente para determinar cómo las fuerzas específicas de los músculos de las extremidades inferiores contribuyen a las cargas del LCA. Los objetivos específicos del estudio incluyen:

1. Proporcionar una introducción sobre la biomecánica de la articulación de la rodilla.
2. Describir los mecanismos de lesión y carga del LCA.
3. Ofrecer una visión general de las consideraciones metodológicas para estudios que investigan los roles de la fuerza muscular y la carga del LCA.
4. Proporcionar una revisión de la literatura actual sobre la relación entre la fuerza muscular de las extremidades inferiores y la carga del LCA.

Conceptos clave adicionales

• Cizallamiento anterior: Esta es una fuerza que empuja la tibia hacia adelante en relación con el fémur. Los músculos que generan fuerzas de cizallamiento anterior, como los cuádriceps, tienden a aumentar la carga sobre el LCA.
• Cizallamiento posterior: Esta es una fuerza que empuja la tibia hacia atrás en relación con el fémur. Los músculos que generan fuerzas de cizallamiento posterior, como los isquiotibiales y el sóleo, tienden a descargar el LCA.
• Valgo de la rodilla: Es un movimiento en el que la rodilla se desplaza hacia adentro. Este tipo de movimiento puede aumentar la carga sobre el LCA y es frecuentemente observado en mecanismos de lesión del LCA.

Importancia de las intervenciones preventivas

Dado el impacto significativo de las lesiones del LCA tanto a nivel individual como colectivo, es crucial desarrollar estrategias de prevención efectivas. Esto incluye la identificación de músculos específicos cuya activación pueda reducir las cargas lesivas sobre el LCA durante actividades deportivas de alto riesgo. La revisión destaca la importancia de enfocarse en los isquiotibiales, el sóleo y el glúteo medio en las intervenciones preventivas, debido a su capacidad para reducir las cargas de cizallamiento y momentos de valgo en la rodilla.

 

Principales músculos involucrados y sus efectos

El artículo revisa cómo diferentes músculos de las extremidades inferiores afectan la carga sobre el ligamento cruzado anterior (LCA), identificando aquellos que aumentan o disminuyen estas cargas y los mecanismos mediante los cuales lo hacen.

 

Cuádriceps

Contribución a la carga del LCA:

• Los cuádriceps, un grupo muscular compuesto por el recto femoral, vasto lateral, vasto medial y vasto intermedio, son uno de los grupos musculares más estudiados en relación con la carga del LCA.
• La fuerza producida por los cuádriceps está fuertemente correlacionada con el aumento de la carga sobre el LCA. Específicamente, la contracción de los cuádriceps induce fuerzas de cizallamiento anterior en la tibia, lo que incrementa la tensión en el LCA, particularmente cuando la rodilla está en ángulos de flexión menores a 50°.
• En estudios in vitro y in silico, se ha demostrado que la activación de los cuádriceps genera fuerzas de cizallamiento anterior, aumentando la traslación anterior de la tibia y el momento de valgo en la rodilla, contribuyendo así a la carga del LCA​.

Variabilidad con el ángulo de flexión de la rodilla:

• La influencia de los cuádriceps en la carga del LCA depende del ángulo de flexión de la rodilla. A ángulos de flexión bajos (menores a 30° a 50°), los cuádriceps son antagonistas del LCA debido a la orientación del tendón patelar. Sin embargo, a ángulos de flexión altos (mayores a 80°), los cuádriceps pueden incluso ayudar a descargar el LCA, debido al cambio en el ángulo entre el tendón patelar y el eje longitudinal de la tibia​.

Gastrocnemio

Contribución a la carga del LCA:

• El gastrocnemio, particularmente sus cabezas medial y lateral, también contribuyen a la carga del LCA al inducir fuerzas de cizallamiento anterior en la tibia. Estudios in vivo y de simulación han mostrado que la activación del gastrocnemio incrementa la carga sobre el LCA en una variedad de ángulos de flexión de la rodilla, similar a los cuádriceps.
• Durante tareas dinámicas como aterrizajes y cortes laterales, el gastrocnemio puede generar fuerzas de cizallamiento anterior comparables en magnitud a las generadas por los cuádriceps, aumentando así el riesgo de lesión del LCA​.

Isquiotibiales

Contribución a la descarga del LCA:

• Los isquiotibiales, compuestos por el bíceps femoral, el semitendinoso y el semimembranoso, juegan un rol crucial en la descarga del LCA. Estos músculos generan fuerzas de cizallamiento posterior en la tibia, reduciendo así la tensión sobre el LCA.
• La efectividad de los isquiotibiales para descargar el LCA depende del ángulo de flexión de la rodilla. Son más efectivos cuando la rodilla está flexionada a más de 20° a 30°, debido a su mayor ventaja mecánica en estos ángulos. A ángulos de flexión bajos, su capacidad para generar fuerzas de cizallamiento posterior disminuye considerablemente​.

Sóleo

Contribución a la descarga del LCA:

• Aunque el sóleo no cruza la articulación de la rodilla, puede contribuir significativamente a la descarga del LCA. Este músculo genera fuerzas de cizallamiento posterior en la tibia durante tareas de carga de peso, ayudando a reducir la tensión en el LCA.
• Su capacidad para generar estas fuerzas no depende del ángulo de flexión de la rodilla, lo que lo convierte en un importante músculo protector del LCA, especialmente en escenarios donde otros músculos podrían ser menos efectivos​.

Glúteo medio

Contribución a la descarga del LCA:

• El glúteo medio es particularmente efectivo en oponerse al momento de valgo de la rodilla, una de las principales cargas que contribuyen a la tensión en el LCA. Este músculo actúa como un abductor de la cadera, ayudando a estabilizar la rodilla y reducir la carga sobre el LCA.
• Durante tareas de carga de peso, como caminar, aterrizar y cortar lateralmente, el glúteo medio ha demostrado ser más efectivo que cualquier otro músculo en reducir el momento de valgo en la rodilla, descargando así el LCA​.

Otros músculos

• Tensor de la fascia lata, sartorio y grácil: Estos músculos también influyen en la carga del LCA, aunque en menor medida. El tensor de la fascia lata y el sartorio pueden inducir cargas de valgo en la rodilla, mientras que el grácil tiende a oponerse a estas cargas.
• Adductores y dorsiflexores del tobillo: Estos músculos contribuyen a las fuerzas de cizallamiento anterior y momentos de varo en la rodilla, aunque sus contribuciones son generalmente menores en comparación con los principales músculos mencionados

Métodos y hallazgos

• In vitro: Estudios en cadáveres usando manipulación robótica y simulaciones de fuerzas musculares. Estos estudios pueden cargar tejidos hasta el punto de fallo para determinar umbrales de lesión reales.
• In silico: Modelado computacional que permite investigar preguntas de causa-efecto difíciles de evaluar directamente. Estos modelos permiten analizar la interacción entre fuerzas musculares y la dinámica esquelética del cuerpo entero.
• In vivo: Evaluaciones directas e indirectas de la contribución de la fuerza muscular a la carga del LCA mediante técnicas invasivas y no invasivas. Estas incluyen el uso de EMG y fluoroscopia para evaluar movimientos y cargas durante tareas específicas.

Implicaciones y recomendaciones para la prevención de lesiones del LCA

Entrenamiento específico de los músculos:

• Isquiotibiales: Debido a su capacidad para generar fuerzas de cizallamiento posterior en la tibia, que descargan el LCA, se recomienda que los programas de prevención de lesiones incluyan ejercicios que fortalezcan los isquiotibiales. Sin embargo, es crucial tener en cuenta que su eficacia es mayor cuando la rodilla está flexionada más de 20° a 30°, por lo que los ejercicios deben incluir una variedad de ángulos de flexión para maximizar los beneficios.
• Sóleo: Aunque no cruza la articulación de la rodilla, el sóleo contribuye significativamente a la descarga del LCA mediante la generación de fuerzas de cizallamiento posterior en la tibia. Se recomienda incluir ejercicios que fortalezcan el sóleo, como elevaciones de talones y ejercicios de resistencia específicos para los músculos de la pantorrilla.
• Glúteo medio: Este músculo es fundamental para oponerse al momento de valgo de la rodilla, reduciendo así la carga sobre el LCA. Los programas de prevención deben incluir ejercicios de fortalecimiento del glúteo medio, como abducciones de cadera y ejercicios de estabilidad de la pelvis.

Modificación de la técnica y patrones de movimiento:

• Cuádriceps y gastrocnemio: Estos músculos tienden a aumentar la carga sobre el LCA mediante la generación de fuerzas de cizallamiento anterior en la tibia. Por lo tanto, es crucial enseñar y entrenar técnicas de movimiento que minimicen la activación excesiva de estos músculos en momentos críticos, como aterrizajes y cambios de dirección. Se pueden utilizar ejercicios de entrenamiento neuromuscular y de control motor para mejorar la biomecánica del movimiento y reducir el riesgo de lesión.

Entrenamiento de fuerza y acondicionamiento:

• Los programas de prevención deben incluir un enfoque equilibrado en el entrenamiento de fuerza, asegurando que los músculos que descargan el LCA estén adecuadamente fortalecidos y que los músculos que potencialmente aumentan la carga sobre el LCA estén controlados. Esto puede lograrse mediante programas de fuerza integrados que incluyan tanto ejercicios específicos como entrenamiento funcional.

Conclusiones

Interacción de músculos y carga del LCA:

• La revisión demuestra que tanto los músculos que cruzan la rodilla como aquellos que no lo hacen pueden influir significativamente en la carga del LCA. Los isquiotibiales, el sóleo y el glúteo medio son particularmente efectivos en descargar el LCA mediante la generación de fuerzas de cizallamiento posterior y oposición al momento de valgo, respectivamente.
• Por otro lado, los cuádriceps y el gastrocnemio tienden a aumentar la carga sobre el LCA a través de la generación de fuerzas de cizallamiento anterior, especialmente en ángulos de flexión bajos de la rodilla.

Importancia de la flexión de la rodilla:

• La capacidad de los isquiotibiales para descargar el LCA es menos efectiva en ángulos de flexión bajos (<20° a 30°), lo cual es crítico porque las lesiones del LCA a menudo ocurren en estos ángulos. En contraste, el sóleo puede generar fuerzas protectoras independientemente del ángulo de flexión de la rodilla, destacando su importancia en la prevención de lesiones.

Implicaciones prácticas:

• Las intervenciones preventivas deben centrarse en fortalecer los isquiotibiales, el sóleo y el glúteo medio, y en mejorar la técnica de movimiento para reducir la activación excesiva de los cuádriceps y el gastrocnemio durante actividades de alto riesgo.
• La implementación de programas de entrenamiento que aborden estos aspectos puede reducir significativamente el riesgo de lesiones del LCA en atletas, mejorando tanto la seguridad como el rendimiento deportivo.

Referencia del artículo:

Maniar N, Cole MH, Bryant AL, Opar DA. Muscle force contributions to anterior cruciate ligament loading. Sports Med. 2022;52:1737-1750. doi: 10.1007/s40279-022-01674-3.