Biomecánica. Bases del movimiento humano

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Biomecánica Bases del movimiento humano 4 . a Edi c ión AMPLE

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Biomecánica Bases del movimiento humano 4 . a Edi c ión

Joseph Hamill, PhD Professor, Department of Kinesiology University of Massachusetts at Amherst Amherst, Massachusetts Kathleen M. Knutzen, PhD Professor, Department of Physical Education and Kinesiology Dean, School of Social Sciences and Education California State University Bakersfield, California Timothy R. Derrick, PhD Professor, Department of Kinesiology Iowa State University Ames, Iowa AMPLE

Av. Carrilet, 3, 9. a planta, Edificio D - Ciutat de la Justícia 08902 L’Hospitalet de Llobregat

Barcelona (España) Tel.: 93 344 47 18 Fax: 93 344 47 16 e-mail: consultas@wolterskluwer.com

Revisión científica MFKD. Lic. Ft. TO. Jaime Rebollo Vázquez Coordinador del Programa de Licenciatura en Fisioterapia Facultad de Medicina Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Traducción Dr. Israel Luna Dra. Diana Vanegas Farfano

Dirección editorial : Carlos Mendoza Editora de desarrollo : Cristina Segura Flores Gerente de mercadotecnia : Juan Carlos García Cuidado de la edición : Olga Sánchez Navarrete Adecuación de portada : Jesús Mendoza M. Maquetación: Carácter Tipográfico/ Eric Aguirre • Aarón León • Ernesto A. Sánchez Impresión : R.R. Donnelley Shenzen Impreso en China

Se han adoptado las medidas oportunas para confirmar la exactitud de la información presentada y describir la práctica más aceptada. No obstante, los autores, los redactores y el editor no son responsables de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicación de la información que incluye, y no dan ninguna garantía, explícita o implícita, sobre la actualidad, integridad o exactitud del contenido de la publicación. Esta publicación contiene información general relacionada con tratamientos y asistencia médica que no debería uti- lizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional médico, ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y universales. El editor ha hecho todo lo posible para confirmar y respetar la procedencia del material que se reproduce en este libro y su copyright. En caso de error u omisión, se enmendará en cuanto sea posible. Algunos fármacos y produc- tos sanitarios que se presentan en esta publicación sólo tienen la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA) para uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario averiguar la situación de cada fármaco o producto sanitario que pretenda utilizar en su práctica clínica, por lo que aconsejamos consultar con las autoridades sanitarias competentes. Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270) Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar públicamente, en todo o en parte, con ánimo de lucro y en perjuicio de terceros, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. Reservados todos los derechos. Copyright de la edición en español © 2017 Wolters Kluwer ISBN de la edición en español: 978-84-16781-17-1 Depósito legal: M-35253-2016 Edición en español de la obra original en lengua inglesa Biomechanical basis of human movement , Joseph Hamill, Kathleen M. Knutzen, Timothy R. Derrick. — Fourth edition, publicada por Wolters Kluwer Two Commerce Square 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103 AMPLE Copyright © 2015, Wolters Kluwer ISBN edición original: 978-1-4511-7730-5

A nuestro amigo y maestro B.T. B ates , y a nuestras familias .

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Prefacio

La biomecánica es un campo de estudio cuantitativo den- tro de la disciplina de ciencias del ejercicio. Esta obra pre- tende ser un libro de texto de introducción que enfatice en dicha naturaleza cuantitativa (en lugar de cualitativa) de la biomecánica. Se pretende que, mientras se enfatiza en la cuantificación del movimiento humano, esta cuarta edi- ción de Biomecánica. Bases del movimiento humano tam- bién sea de utilidad para aquellos con un conocimiento basal limitado en matemáticas. Los ejemplos cuantitativos son presentados en una manera detallada y lógica que subraya los puntos de interés. El objetivo de esta obra es, por tanto, conformar un libro de texto que introduzca al estudiante a la biomecánica e integre conceptos básicos de anatomía, física, cálculo y fisiología para el estudio del movimiento humano. Decidimos utilizar este enfoque ya que los ejemplos numéricos son significativos y ejemplifi- can con claridad los conceptos a veces erróneos sobre la mecánica del movimiento humano. Organización Este libro se encuentra organizado en tres secciones prin- cipales: Sección 1: Principios del movimiento humano; Sección 2: Anatomía funcional; y Sección 3: Análisis mecá- nico del movimiento humano. Los capítulos se encuentran ordenados para brindar una progresión lógica del material esencial que permita la comprensión de la biomecánica y el estudio del movimiento humano. La Sección 1, Principios del movimiento humano, incluye los capítulos 1 a 4. El capítulo 1, “Terminología básica”, presenta la terminología y nomenclatura generalmente utilizada en biomecánica. El capítulo 2, “Consideracio- nes esqueléticas para el movimiento”, comprende el sis- tema esquelético con especial énfasis en las articulaciones. El capítulo 3, “Consideraciones musculares para el movi- miento,” analiza la organización del sistema muscular. Por último, en el capítulo 4, “Consideraciones neurológicas para el movimiento”, se presentan los sistemas de control y activación para el movimiento humano. En esta edición, parte del material básico fue reorganizado y se añadió nuevo material en áreas como actividad física y formación

de hueso, osteoartritis, osteoporosis, factores que influyen en el desarrollo de fuerza y velocidad muscular, y el efec- to del entrenamiento sobre la activación muscular. La Sección 2, Anatomía funcional, abarca los Capítulos 5 a 7 y discute regiones específicas del cuerpo: extremidad superior, extremidad inferior y tronco, respectivamente. Cada capítulo integra la información general presentada en la Sección 1 respecto a cada región. En esta edi- ción, se quitó información sobre músculos y ligamentos del apéndice y se integró al texto en cada capítulo para facilitar la revisión de la localización y las acciones de músculos y ligamentos. La sección de ejercicio fue reor- ganizada para brindar ejemplos de ejercicios comunes utilizados para cada región. Por último, el análisis de acti- vidades seleccionadas al final de cada capítulo incluye un análisis muscular más completo basado en los resultados de estudios electromiográficos. La Sección 3, Análisis mecánico del movimiento humano, incluye los capítulos 8 a 11, en los cuales se presentan técnicas mecánicas cuantitativas para el análisis del movimiento humano. Los capítulos 8 y 9 presentan los conceptos de cinemática lineal y angular. En estos dos capítulos también se detallan las formas convencionales de estudio de movimiento lineal y angular del análi- sis del movimiento humano. Una parte de cada capítulo se dedica a revisar la literatura en investigación del movi- miento humano, movimiento en silla de ruedas y golf. Estas actividades son empleadas a lo largo de la Sección 3 para ilustrar las técnicas cuantitativas presentadas. Los capítulos 10 y 11 presentan los conceptos de cinética lineal y angular, incluyendo discusiones sobre las fuerzas y torques que actúan sobre el cuerpo humano durante las actividades cotidianas. Se señalan y explican las leyes del movimiento. Asimismo se incluye un análisis acerca de las fuerzas y torques aplicada a los segmentos del cuerpo durante el movimiento.

Aunque el libro sigue un orden progresivo, las seccio- nes principales por lo general se encuentran contenidas. Así, los instructores pueden omitir o restar énfasis a ciertas secciones. Por ejemplo las Secciones 1 y 2 pueden ser empleadas en un curso tradicional de kinesiología, y la Sección 3 puede ser utilizada en un curso de biomecánica. AMPLE

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Prefacio

Características Cada capítulo contiene una lista de Objetivos del capítulo para permitir al estudiante concentrarse en puntos clave del material, y el Esquema del capítulo brinda una guía sobre el contenido que se estudia. Se incluyen Recuadros en todo el libro para subrayar información importante, y se presentan Preguntas relevantes para ayudar al estu- diante a revisar brevemente un concepto. El Resumen al final de cada capítulo recoge los conceptos principales que fueron presentados. Cada capítulo contiene Preguntas de repaso , tanto de Verdadero o falso , como de Opción múlti- ple para retar al estudiante y ayudarle a comprender e inte- grar el material presentado. Al final del libro se presenta un Glosario en el cual se definen términos utilizados en cada capítulo y que puede ser utilizado como una fuerza de refuerzo y referencia. Por último, los cuatro apéndices presentan información sobre las unidades de medición, funciones trigonométricas e información práctica. Si bien en la mayoría de los deportes es fácil ilustrar los principios del movimiento humano, en esta edición de Biomecánica. Bases del movimiento humano se incluyen nuevas y actualizadas ilustraciones con aplicaciones en ergonomía, ortopedia y ejercicio. É stas se complementan con referencias de la literatura actual en biomecánica. Con é stos y el contenido, así como las características antes mencionadas, toda la secuencia del movimiento humano potencial está considerado.

Recursos adicionales Biomecánica. Bases del movimiento humano, cuarta edición incluye recursos adicionales en inglés tanto para instruc- tores como estudiantes que se encuentran disponibles en http://thepoint.lww.com/espanol-Hamill_4e. INSTRUCTORES Los instructores autorizados podrán acceder a los siguien-

tes recursos adicionales en inglés: • Presentaciones en PowerPoint. • Banco de imágenes. • WebCT y Blackboard Ready Cartridges

ESTUDIANTES Los estudiantes que han adquirido el texto tienen acceso a los siguientes recursos adicionales en inglés: • Respuesta a las preguntas de repaso del texto. • Exámenes de práctica para estudiantes.

Vea el interior de la portada del libro para conocer más detalles, incluyendo la clave que requerirá para acceder al sitio en internet. AMPLE

Agradecimientos

A aquellos que revisaron esta edición del libro e hicieron una contribución sustancial a su desarrollo, les expresamos nuestro sincero agradecimiento. También queremos agradecer a Kristin Royer (gerente del producto), Emily Lupash (editora de adquisiciones) y Shauna Kelley (gerente de mercadeo) de Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins por su consejo durante el proceso de publicación. Extendemos un agradecimiento especial a Nic Castona y Nike, Inc., por las fotografías empleadas en el texto.

AMPLE

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Contenido

Prefacio  vii Agradecimientos  ix

SECCIÓN I

Principios del movimiento humano

1 3

1 2 3 4

Terminología básica

Consideraciones esqueléticas para el movimiento 25 Consideraciones musculares para el movimiento 59 Consideraciones neurológicas para el movimiento 99

SECCIÓN II

Anatomía funcional

129 131 172 241

5 6 7

Anatomía funcional de la extremidad superior Anatomía funcional de la extremidad inferior

Anatomía funcional del tronco

SECCIÓN III Análisis mecánico del movimiento humano 281 8 Cinemática lineal 283 9 Cinemática angular 318 10 Cinética lineal 346 11 Cinética angular 391 APÉNDICE A El sistema métrico y las unidades del SI 441 APÉNDICE B Funciones trigonométricas 445 APÉNDICE C Ejemplos de datos cinemáticos y cinéticos 449 APÉNDICE D Ejemplo numérico para calcular el movimiento de proyectil 457 AMPLE Glosario  459 Índice alfabético de materias  473

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Prefacio

Características Cada capítulo contiene una lista de Objetivos del capítulo para permitir al estudiante concentrarse en puntos clave del material, y el Esquema del capítulo brinda una guía sobre el contenido que se estudia. Se incluyen Recuadros en todo el libro para subrayar información importante, y se presentan Preguntas relevantes para ayudar al estu- diante a revisar brevemente un concepto. El Resumen al final de cada capítulo recoge los conceptos principales que fueron presentados. Cada capítulo contiene Preguntas de repaso , tanto de Verdadero o falso , como de Opción múlti- ple para retar al estudiante y ayudarle a comprender e inte- grar el material presentado. Al final del libro se presenta un Glosario en el cual se definen términos utilizados en cada capítulo y que puede ser utilizado como una fuerza de refuerzo y referencia. Por último, los cuatro apéndices presentan información sobre las unidades de medición, funciones trigonométricas e información práctica. Si bien en la mayoría de los deportes es fácil ilustrar los principios del movimiento humano, en esta edición de Biomecánica. Bases del movimiento humano se incluyen nuevas y actualizadas ilustraciones con aplicaciones en ergonomía, ortopedia y ejercicio. É stas se complementan con referencias de la literatura actual en biomecánica. Con é stos y el contenido, así como las características antes mencionadas, toda la secuencia del movimiento humano potencial está considerado.

Recursos adicionales Biomecánica. Bases del movimiento humano, cuarta edición incluye recursos adicionales en inglés tanto para instruc- tores como estudiantes que se encuentran disponibles en http://thepoint.lww.com/espanol-Hamill_4e. INSTRUCTORES Los instructores autorizados podrán acceder a los siguien-

tes recursos adicionales en inglés: • Presentaciones en PowerPoint. • Banco de imágenes. • WebCT y Blackboard Ready Cartridges

ESTUDIANTES Los estudiantes que han adquirido el texto tienen acceso a los siguientes recursos adicionales en inglés: • Respuesta a las preguntas de repaso del texto. • Exámenes de práctica para estudiantes.

Vea el interior de la portada del libro para conocer más detalles, incluyendo la clave que requerirá para acceder al sitio en internet. AMPLE

CAPÍTULO 5

ANATOMÍA FUNCIONAL DE LA EXTREMIDAD SUPERIOR

OBJETIVOS

Después de leer este capítulo, el estudiante será capaz de: 1. Describir la estructura, soporte y movimientos de las articulaciones de la cintura esca- pular, la articulación del hombro, codo, muñeca y mano. 2. Describir el ritmo escapulohumeral en un movimiento de brazo. 3. Identificar las acciones musculares que contribuyen a los movimientos de la cintura escapular, codo, muñeca y mano. 4. Explicar las diferencias en la fuerza muscular entre diferentes movimientos del brazo. 5. Identificar lesiones comunes en el hombro, codo, muñeca y mano. 6. Desarrollar un set de ejercicios de fuerza y flexibilidad para la extremidad superior. 7. Describir algunas posiciones comunes de la muñeca y la mano utilizadas en precisión o en poder. 8. Identificar las contribuciones musculares de la extremidad superior a las actividades de la vida cotidiana (p. ej., levantarse de una silla, lanzar, nadar y hacer un swing con un palo de golf).

ESQUEMA

El complejo del hombro Características anatómicas y funcionales  de las articulaciones del hombro Características de los movimientos  combinados del complejo del hombro Acciones musculares Fuerza de los músculos del hombro Acondicionamiento Potencial de lesión del complejo del  hombro El codo y las articulaciones radiocubitales Características anatómicas y funcionales  de las articulaciones del codo Acciones musculares Fuerza de los músculos del antebrazo Acondicionamiento Potencial de lesión del antebrazo La muñeca y los dedos Características anatómicas y funcionales  de las articulaciones de la muñeca  y la mano AMPLE Movimientos combinados de la muñeca  y la mano Acciones musculares Fuerza de la mano y los dedos Acondicionamiento Potencial de lesión de la la mano  y los dedos Contribución de la musculatura de la extremidad superior a las habilidades o movimientos en el deporte Lanzamiento El swing de golf Fuerzas externas y momentos que actúan sobre las articulaciones en la extremidad superior Resumen Preguntas de repaso

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Espina de la escápula

La extremidad superior es interesante desde una perspectiva funcional debido a la interacción entre las diversas articu- laciones y segmentos necesaria para el movimiento fluido y eficiente. Los movimientos de la mano se vuelven más efec- tivos mediante el posicionamiento adecuado de la mano por el codo, la articulación del hombro y la cintura escapular. Además, los movimientos del antebrazo se dan en concierto tanto con movimientos de la mano como del hombro (47). Estos movimientos no serían ni la mitad de efectivos si se die- ran de manera aislada. Debido al constante uso de las manos y los brazos, el hombro requiere un alto grado de protección estructural y un alto grado de control funcional (4). El complejo del hombro El complejo del hombro tiene muchas articulaciones, cada una contribuyendo al movimiento del brazo a través de acciones articulares coordinadas. El movimiento en la articulación del hombro involucra una compleja integración de estabilizadores estáticos y dinámicos. Debe haber movimiento libre y accio- nes coordinadas entre las cuatro articulaciones: las articu­ laciones escapulotorácica , esternoclavicular , acromiocla­ vicular (AC) , y glenohumeral (63, 75). Aunque es posible crear una pequeña cantidad de movimiento en cualquiera de estas articulaciones de forma aislada, el movimiento por lo regular se genera de forma concomitante en todas ellas a medida que el brazo se eleva o se baja, o si se produce alguna otra acción significativa del brazo (88). CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS Y FUNCIONALES DE LAS ARTICULACIONES DEL HOMBRO Articulación esternoclavicular El único punto de unión ósea de la extremidad superior al tronco se da en la articulación esternoclavicular. En esta arti- culación, la clavícula está unida al manubrio del esternón. La clavícula desempeña cuatro papeles, actuando como sitio de inserción muscular, proporcionando una barrera para proteger a las estructuras subyacentes, actuando como pilar para esta- bilizar al hombro y prevenir el desplazamiento medial cuando los músculos se contraen, y previniendo la migración inferior de la cintura escapular (75). El extremo grande de la clavícula que se articula con una superficie pequeña en el esternón en la articulación esternoclavicular requiere una estabilidad sig- nificativa de los ligamentos (75). En la figura 5-1 se muestra una revisión cercana de la clavícula y la articulación esterno- clavicular. Esta articulación sinovial deslizante tiene un disco fibrocartilaginoso (89). La articulación está reforzada por tres ligamentos: el ligamento interclavicular, el costoclavicular, y el esternoclavicular, de los cuales el ligamento costoclavicular es el principal soporte para la articulación (73) (Fig. 5-2). La articulación también está reforzada por músculos, como el corto y poderoso subclavio. Adicionalmente, una cápsula articular fuerte contribuye a hacer a la articulación resistente a la dislocación o disrupción. Los movimientos de la clavícula en la articulación ester- noclavicular ocurren en tres direcciones, proporcionándole

Fosa del supraespinoso

Acromion

Apófisis coracoides

Cuerpo

Extremo acromial de la clavícula

Articulación acromioclavicular

A

Impresión para el ligamento costoclavicular

Extremo esternal de la clavícula

Extremo acromial de la clavícula

Surco para el músculo subclavio

Para el primer cartílago costal

Tubérculo

Línea trapezoide

B

Ligamento esternoclavicular anterior

Ligamento interclavicular

C tres grados de libertad. La clavícula puede moverse en forma superior e inferior, lo que se conoce como elevación y depre­ sión , respectivamente. Estos movimientos tienen lugar entre la clavícula y el menisco en la articulación esternoclavicular, y tienen un rango de movimiento de aproximadamente 30 a 40° (75, 89). AMPLE Clavícula Primera costilla Ligamento costoclavicular Segunda costilla Cápsula articular esternoclavicular y ligamento anterior Disco intraarticular FIGURA 5-1  La clavícula se articula con la apófisis acromial en la escápula para formar la articulación acromioclavicular (A) . La clavícula, un hueso en forma de “S” (B) , también se articula con el esternón para formar la articulación esternoclavicular (C) .

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CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Ligamento coracoclavicular (conoide) Ligamento coracoclavicular (trapezoide)

Clavícula

Ligamento coracoacromial

Ligamento acromioclavicular

Acromion

Ligamento glenohumeral Ligamento coracohumeral

Bursa subescapular

Ligamento costoclavicular

Ligamento esternoclavicular anterior Disco

Clavícula

Ligamento humeral transverso Tendón del subescapular

Esternón

1ra. costilla

Bíceps braquial

Cartílago costal

A

B

La clavícula también se puede mover en forma anterior y posterior a través de movimientos en el plano transverso de­ nominados protracción y retracción , respectivamente. Estos movimientos se dan entre el esternón y el menisco en la articu­ lación a través de un rango de movimiento de aproximada- mente 30 a 35° en cada dirección (75). Por último, la clavícula puede rotar en forma anterior y posterior a lo largo de su eje largo a través de aproximadamente 40 a 50° (75, 89). Articulación acromioclavicular La clavícula está conectada a la escápula en su extremo dis- tal por medio de la articulación AC (Fig. 5-1). Ésta es una articulación sinovial deslizante pequeña que en adultos mide 9 3 19 mm (75), y con frecuencia tiene un disco fibrocar- tilaginoso similar al de la articulación esternoclavicular (73). En esta articulación se dan la mayoría de los movimientos de la escápula sobre la clavícula, y la articulación maneja grandes estreses de contacto como resultado de altas cargas axia- les que se transmiten a través de la articulación (75). La articulación AC yace sobre la parte superior de la cabeza humeral y puede actuar como restricción ósea a los mo- vimientos de los brazos por encima de la cabeza. La articu- lación está reforzada por una cápsula articular densa y un set de ligamentos AC que yacen por encima y por debajo de la articulación (Fig. 5-2). Los ligamentos AC principalmente dan soporte a la articulación en las situaciones de carga baja y movimientos pequeños. Cerca de la articulación AC está el importante ligamento coracoclavicular , que ayuda a los movimientos escapulares actuando como eje de rotación y proporcionando un soporte considerable en los movimientos que requieren un mayor rango de movimiento y desplaza- miento. La cintura escapular está suspendida de la clavícula por este ligamento, y actúa como la principal restricción para el desplazamiento vertical (75). Otro ligamento en la región que no cruza una articulación es el ligamento coracoacromial . Este ligamento protege a FIGURA 5-2  Ligamentos de la región del hombro. Se muestran las caras anteriores del esternón (A) y el hombro (B) . AMPLE las estructuras subyacentes en el hombro, y puede limitar el movimiento superior excesivo de la cabeza humeral. Articulación escapulotorácica La escápula interactúa con el tórax a través de la articulación escapulotorácica. Ésta no es una articulación típica, conectando hueso con hueso. En lugar de ello, es una articulación fisioló- gica (89) que contiene estructuras neurovasculares, musculares y bursales que permiten el movimiento fluido de la escápula sobre el tórax (75). La escápula en realidad descansa sobre dos músculos, el serrato anterior y el subescapular, ambos conec- tados a la escápula y que se mueven uno sobre otro a medida que la escápula se mueve. Por debajo de estos dos músculos yace el tórax. Hay 17 músculos que se unen o se originan en la escá- pula (75). Como se muestra en la figura 5-3, la escápula es un hueso triangular, grande y plano, con cinco crestas gruesas (glenoides, espina, borde medial y lateral y apófisis coracoides), y dos superficies laminadas delgadas y duras (las fosas del infraespinoso y el supraespinoso) (27). Desempeña dos funciones principales con relación al movimiento del hombro. Primero, la articulación escapulotorácica ofrece otra articulación de modo que la rotación total del húmero con respecto al tórax se incrementa (27). Esto aumenta el rango de movimiento más allá de los 120° generados úni- camente en la articulación glenohumeral. A medida que el brazo se eleva en la articulación glenohumeral, existe 1° de elevación escapulotorácica por cada 2° de elevación gleno- humeral (75). La segunda función de la escápula es facilitar una palanca grande para los músculos que se unen a la escápula. Debido a su tamaño y forma, la escápula proporciona movimientos grandes alrededor de las articulaciones AC y esternoclavicu- lar. Los músculos pequeños en la región pueden proporcio- nar una cantidad suficiente de torque para ser efectivo en la articulación del hombro (27).

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SECCIÓN 2 Anatomía funcional

clavicular, y 35% se da como resultado de movimiento de la articulación AC (89). La clavícula actúa como cigüeñal para la escápula, elevándose y rotando para elevar la escápula. El movimiento de la escápula puede realizarse en tres direcciones, como se muestra en la figura 5-4. La escápula puede moverse en forma anterior y posterior en torno a un eje vertical; estos movimientos se conocen como protracción o abducción y retracción o aducción , respectivamente. La protracción y la retracción ocurren a medida que el proceso acromial se mueve sobre el menisco en la articulación y a medida que la escápula rota en torno al ligamento coraco- clavicular. Estos movimientos pueden ser de 30 a 50° de protracción y retracción de la escápula (73). El segundo movimiento escapular se da cuando la base de la escápula se balancea en forma lateral y medial en el plano frontal. Estas acciones se denominan rotación superior y rota- ción inferior . Este movimiento ocurre cuando la clavícula se mueve sobre el menisco en la articulación y a medida que la escápula rota en torno a la porción trapezoidal del ligamento coracoclavicular lateral. Este movimiento puede ir a través de un rango de movimiento de aproximadamente 60° (89). El tercer y último movimiento potencial, o grado de liber- tad, es el movimiento escapular hacia arriba y hacia abajo, deno- minado elevación y depresión . Este movimiento ocurre en la articulación AC y no es asistido por rotaciones en torno al liga-

Apófisis coracoides

Fosa del supraespinoso

Escotadura superior o supraescapular

Acromion

Borde superior

Ángulo superior

Cavidad glenoidea Ángulo acromial

Escotadura inferior o espinoglenoidea

Espina

Fosa del supraespinoso

Borde lateral o axilar

Borde medial o vertebral

A

Ángulo inferior

Apófisis coracoides

Borde superior

Faceta articular

Ángulo superior

Acromion

Escotadura supraescapular

Cuello

Ángulo acromial

Elevación

Tubérculo supraglenoideo

Fosa glenoidea Hacia abajo FIGURA 5-4  Los movimientos escapulares se llevan a cabo en tres direcciones. (A) La elevación y depresión de la escápula ocurren al elevar los hombros o al levantar los brazos. (B) La abducción (protrac- ción) y aducción (retracción) se dan cuando las escápulas se alejan o se acercan a las vértebras, de manera respectiva, o al llevar el brazo hacia adelante o hacia atrás del cuerpo, de igual manera. (C) La escápula también rota hacia arriba y hacia abajo cuando el brazo se eleva o se baja, respectivamente. AMPLE Fosa subescapular Borde lateral o axilar Borde medial o vertebral Cuerpo Ángulo inferior B Tubérculo infraglenoideo FIGURA 5-3  La escápula es un hueso plano que actúa como sitio de unión muscular para muchos músculos. Se muestran las superficies dorsal ( A ) y ventral ( B ) de la escápula del lado derecho. La escápula se mueve sobre el tórax como consecuencia de acciones en las articulaciones AC y esternoclavicular, dándole un rango total de movimiento a la articulación esca- pulotorácica de aproximadamente 60° de movimiento y 180° de abducción o flexión del brazo. Aproximadamente 65% de este rango de movimiento se da en la articulación esterno- Depresión Aducción Abducción Rotación hacia arriba

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CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

mento coracoclavicular. El rango de movimiento en la AC para elevación y depresión es de aproximadamente 30° (73, 89). Los movimientos escapulares también dependen del movi- miento y la posición de la clavícula. Los movimientos en la articulación esternoclavicular son opuestos a los movimientos en la articulación AC para elevación, depresión, protracción y retracción. Por ejemplo, mientras ocurre elevación en la articulación AC, ocurre depresión en la articulación ester- noclavicular y viceversa. Esto no ocurre en la rotación, dado que la clavícula rota en la misma dirección a lo largo de su longitud. La clavícula rota en diferentes direcciones para ajustarse a los movimientos de la escápula: en forma anterior con la protracción y elevación, y en forma posterior con la retracción y la depresión. Articulación glenohumeral La última articulación del complejo del hombro es la articu­ lación del hombro, o articulación glenohumeral, ilustrada en la figura 5-5. Los movimientos en la articulación del hom- bro están representados por los movimientos del brazo. Ésta es una articulación sinovial de esfera y cavidad que ofrece el mayor rango de movimiento y potencial de movimiento de cualquier articulación en el cuerpo. La articulación contiene una pequeña cavidad poco pro- funda llamada fosa glenoidea . Esta cavidad es sólo de la cuarta parte del tamaño de la cabeza humeral con la que debe embonarse. Una de las razones por la cual la articulación del hombro está adaptada para movilidad extrema es debido a la diferencia de tamaño entre la cabeza humeral y la pequeña fosa glenoidea de la escápula (4). En cualquier momento determinado, sólo 25 a 30% de la cabeza humeral está en con- tacto con la fosa glenoidea, pero esto no necesariamente con- duce a un movimiento excesivo debido a que, en el hombro normal, la cabeza del húmero está restringida dentro de 1 a 2 mm del centro de la cavidad glenoidea por los músculos (75). Estabilidad de la articulación del hombro Debido a que hay mínimo contacto entre la fosa glenoidea y la cabeza del húmero, la articulación del hombro depende en gran medida de las estructuras musculares y ligamentosas para su estabilidad. La estabilidad está dada tanto por com- ponentes estáticos como dinámicos, los cuales proporcionan restricción y guían y mantienen a la cabeza del húmero en la fosa glenoidea (4, 75). Los estabilizadores pasivos estáticos incluyen la superficie articular, el labrum glenoideo, la cápsula articular y los liga- mentos (15, 75). La superficie articular de la fosa glenoidea está ligeramente aplanada y tiene cartílago articular más grueso en la periferia, creando una superficie para la interface con la cabeza humeral. La articulación también está comple- tamente sellada, lo que proporciona succión y resiste la fuerza dislocante con cargas bajas (75). La cavidad articular está profundizada por un borde de fibrocartílago denominado labrum glenoideo . Esta estruc- tura recibe reforzamiento complementario de los ligamentos y tendones que la rodean. El labrum varía de individuo a individuo, e incluso está ausente en algunos casos (68). El labrum glenoideo incrementa el área de contacto a 75% y profundiza la concavidad de la articulación en 5 a 9 mm (75).

La cápsula articular tiene aproximadamente el doble del volumen de la cabeza humeral, permitiendo que el brazo sea elevado a través de un rango de movimiento considerable (29). La cápsula se tensa en varias posiciones extremas y se afloja en el rango medio de movimiento (75). Por ejemplo, la cápsula inferior se tensa en la abducción y rotación externa extremas que se observan al lanzar (32), de igual forma, la cápsula anterosuperior trabaja con los músculos para limitar la traslación inferior y posterior de la cabeza humeral y la cáp- sula posterior limita la traslación humeral posterior cuando el brazo está flexionado y rotado hacia adentro (15). El último grupo de estabilizadores pasivos consiste en los ligamentos (Fig. 5-2). El ligamento coracohumeral se tensa cuando el brazo se aduce, y restringe a la cabeza humeral en su posición en la cavidad glenoidea (75) al restringir la traslación inferior. También previene la traslación posterior del húmero durante los movimientos del brazo y da soporte al peso del brazo. Los tres ligamentos glenohumerales refuerzan la cáp- sula, previenen el desplazamiento anterior de la cabeza hume- ral, y se tensan cuando el hombro rota hacia afuera. El soporte dinámico de la articulación del hombro se da principalmente en la parte media del rango de movimiento, y es proporcionado por los músculos a medida que se con- traen en un patrón coordinado para comprimir la cabeza humeral en la cavidad glenoidea (15). Los músculos del manguito rotador posterior dan una estabilidad posterior significativa, el músculo subescapular proporciona estabili­ dad anterior, la cabeza larga del bíceps braquial previene la traslación anterior y superior de la cabeza humeral, y el deltoides y los otros músculos escapulotorácicos posicionan a la escápula de forma que proporcione la máxima estabilidad glenohumeral (15). Cuando todos los músculos del man- guito rotador se contraen, la cabeza humeral es comprimida hacia la articulación, y con la contracción asimétrica del man- guito rotador, la cabeza humeral es guiada hacia su posición correcta (75). Este grupo muscular también rota y deprime la cabeza humeral durante la elevación del brazo para man- tener a la cabeza humeral en posición. Estos músculos se examinarán más a detalle en una sección posterior. En la parte anterior de la articulación, el apoyo lo da la cápsula, el labrum glenoideo, los ligamentos glenohumerales, tres reforzamientos en la cápsula, el ligamento coracohumeral, fibras del subescapular y el pectoral mayor (78). Estos múscu- los se fusionan en la cápsula articular (29). Tanto el ligamento coracohumeral como el glenohumeral medio dan soporte y sostienen al brazo relajado. También ofrecen soporte funcio- nal a través de la abducción, rotación externa y extensión (43, 73). En forma posterior, la articulación está reforzada por la cápsula, el labrum glenoideo y fibras del redondo menor y del infraespinoso, que también se fusiona con la cápsula.

La cara superior de la articulación del hombro a menudo se denomina zona de atrapamiento. El labrum glenoideo, el ligamento coracohumeral y los músculos, dan soporte en la porción superior de la articulación del hombro, y el supra- espinoso y la cabeza larga del bíceps braquial refuerzan a la cápsula. Por encima del músculo supraespinoso yacen la bursa subacromial y el ligamento coracoacromial. Éstas forman un arco por debajo de la articulación AC. En la figura 5-6 se presenta esta área en una posición típica de atrapamiento. AMPLE

136

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Apófisis coracoides

Supraespinoso

Acromion

Tendón del supraespinoso

Bursa subacromial

Tubérculo glenoideo

Tubérculo menor

Tendón de la cabeza larga del bíceps

A

Cabeza

Tubérculo mayor

Tubérculo mayor

Surco intertubercular

Cabeza Cuello anatómico Cuello quirúrgico

Cuello anatómico

Tubérculo menor

Cuello quirúrgico

Tuberosidad deltoidea C FIGURA 5-5  La cabeza del húmero se articula con la fosa glenoidea en la escápula para formar la articulación glenohumeral. En la figura se muestran las referencias anatómicas del complejo del hombro ( A ) y las superficies anterior ( B ) y posterior ( C ) del húmero. AMPLE Cresta supracondilar lateral Fosa radial Epicóndilo lateral Capitulum Cresta supracondilar medial Fosa coronoidea Epicóndilo medial Tróclea Cóndilo B Tuberosidad deltoidea Cresta epicondilar medial Localización del nervio cubital Fosa del olécranon Epicóndilo medial Cresta supracondilar lateral Tróclea Epicóndilo lateral Surco para el nervio radial (canal radial)

CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior 137 para alcanzar los 180°. A medida que el brazo se aduce hacia la posición anatómica o neutral, puede continuar más allá de la posición neutral por aproximadamente 75° de hiper­ aducción hacia el otro lado del cuerpo. El brazo puede rotar tanto interna como externamente entre 60 y 90° para un total de 120 a 180° de rotación (29). La rotación está limitada por la abducción del brazo. En la posición anatómica, el brazo puede rotar los 180° completos, pero en 90° de abducción, sólo puede rotar 90° (11). Por último, el brazo puede moverse hacia el otro lado del cuerpo en una posición elevada por 135° de flexión horizontal o aducción y 45° de extensión horizontal o abducción (89). CARACTERÍSTICAS DE LOS MOVIMIENTOS COMBINADOS DEL COMPLEJO DEL HOMBRO En la sección previa se revisó el potencial de movimiento de cada articulación. Esta sección explora el movimiento del complejo del hombro como una sola unidad, lo que algunas veces se denomina ritmo escapulohumeral. Como se mencionó antes, las cuatro articulaciones del complejo del hombro deben trabajar en conjunto en una acción coordinada para crear movimientos en el brazo. Siempre que el brazo está levantado en flexión o abducción, hay movimientos escapulares y claviculares acompañantes. La escápula debe rotar hacia arriba para permitir la flexión y abducción completas en la articulación del hombro, y la clavícula debe elevarse y rotar hacia arriba para permitir el movimiento escapular. En la figura 5-8 se muestra una vista posterior de la relación entre el brazo y los movimientos escapulares. En los primeros 30° de abducción o en los primeros 45 a 60° de flexión, la escápula se mueve ya sea hacia la columna vertebral o se aleja de ella para buscar una posición de esta- bilidad sobre el tórax (73). Después de que se ha logrado la estabilización, la escápula se mueve en forma lateral, anterior y superior en los movimientos descritos como rotación hacia arriba, protracción o abducción, y elevación. La clavícula tam- bién rota en forma posterior, se eleva y se protrae mientras el brazo se mueve a través de flexión o abducción (20). En las etapas tempranas de la abducción o flexión, los movimientos ocurren principalmente en la articulación gle- nohumeral excepto por los movimientos de estabilización de la escápula. Después de 30° de abducción o 45 a 60° de flexión, el índice de movimientos glenohumerales respecto a los movimientos escapulares se vuelve 5:4. Esto es, hay 5° de

Apófisis acromial

Músculo supraespinoso

Área de atrapamiento

Clavícula

Tendón del bíceps

Músculo subescapular

FIGURA 5-6  El área de atrapamiento del hombro contiene estructuras que pueden dañarse con el sobreuso repetitivo. El atrapamiento real ocurre en la posición abducida con el brazo rotado.

Una bursa es un saco lleno de líquido que se encuentra en sitios estratégicos alrededor de las articulaciones sinoviales que reduce la fricción en la articulación. El músculo supraes- pinoso y las bursas en esta área se comprimen cuando el brazo se eleva por encima de la cabeza, y pueden irritarse si la com- presión es de una magnitud o duración suficientes. La por- ción inferior de la articulación del hombro está mínimamente reforzada por la cápsula y la cabeza larga del tríceps braquial. Características de movimiento El rango de movimiento en la articulación del hombro es con- siderable debido a las razones estructurales antes mencionadas (Fig. 5-7). El brazo puede moverse a través de un promedio de 165 a 180° de flexión hasta casi 30 a 60° de hiperextensión en el plano sagital (11, 89). La cantidad de flexión puede estar limitada si la articulación del hombro también es rotada hacia afuera. Con la articulación en rotación externa máxima, el brazo puede ser flexionado sólo hasta 30° (11). Además, durante la flexión y extensión pasivas, existe una traslación acompañante anterior y posterior, de manera respectiva, de la cabeza del húmero sobre la glenoides (30). El brazo también puede abducirse hasta 150 a 180°. El movimiento de abducción puede estar limitado por la canti- dad de rotación interna que ocurre en forma simultánea con la abducción. Si la articulación se rota máximamente hacia adentro, el brazo puede producir sólo alrededor de 60° de abducción (11), pero se requiere cierta cantidad de rotación

Rango de movimiento necesario en el hombro y el codo AMPLE Actividad Rango de movimiento del hombro 20 a 100° de elevación con 37.7° de rotación Rango de movimiento del codo Peinarse 115° de flexión Comer con cuchara 36° de elevación 116° de flexión con 33° de pronación 20° de flexión con 102° de pronación Leer 57.5° de elevación con 5° de rotación

Fuente: Magermans, D. J., et al. (2005). Requirements for upper extremity motions during activities of daily living. Clinical Biomechanics , 20:591-599.

138

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Flexión horizontal 135°

Flexión 180°

Extensión horizontal 45°

135°

Abducción 180°

Rotación externa 90°

45°

VISTA SUPERIOR

Rotación interna 90°

Hiperaducción 75°

Hiperextensión 60°

FIGURA 5-7  El hombro tiene un rango de movimiento considerable. El brazo puede moverse a través de 180° de flexión o abducción, 60° de hiperextensión, 75° de hiperaducción, 90° de rotación interna y externa, 135° de flexión horizontal y 45° de extensión horizontal.

FIGURA 5-8  El movimiento del brazo se acompaña de movimien- tos de la cintura escapular. La relación de trabajo entre ambos se conoce como ritmo escápulohumeral. El brazo puede moverse hasta sólo 30° de abducción y 45 a 60° de flexión con mínimos movimien- tos escapulares. Después de estos puntos, los movimientos del brazo se dan de forma concomitante con movimientos de la escápula. Para llegar a 180° de flexión o abducción, aproximadamente 120° de movi- miento se dan en la articulación glenohumeral y 60° de movimiento como resultado del movimiento de la escápula sobre el tórax. movimiento humeral por cada 4° de movimiento escapular sobre el tórax (67, 73). Para el rango de movimiento total a través de 180° de abducción o flexión, el índice de movi- miento glenohumeral respecto al escapular es 2:1; por tanto, el rango de movimiento de 180° es producido por 120° de movimiento glenohumeral y 60° de movimiento escapular (29). Las acciones articulares que contribuyen al movimiento Cuando el brazo se eleva, el manguito rotador (redondo menor, subescapular, infraespinoso y supraespinoso) también tiene un importante papel debido a que el deltoides no puede abducir o flexionar el brazo sin estabilización de la cabeza humeral (89). El manguito rotador en conjunto es también capaz de generar flexión o abducción con cerca de 50% de la fuerza normalmente generada en estos movimientos (29). AMPLE escapular son 20° producidos en la articulación AC, 40° pro- ducidos en la articulación esternoclavicular y 40° de rotación clavicular posterior (20). A medida que el brazo se abduce a 90°, la tuberosidad mayor de la cabeza humeral se acerca al arco coracoacromial, la compresión del tejido blando comienza a limitar más abducción, y la tuberosidad hace contacto con la apófisis acromial (20). Si el brazo se rota hacia afuera, pueden haber otros 30° adicionales de abducción a medida que la tubero- sidad mayor sale de debajo del arco. La abducción se limita aún más y sólo puede ser de alrededor de 60° con el brazo en rotación interna debido a que la tuberosidad mayor se mantiene bajo el arco (20). La rotación externa acompaña a la abducción hasta aproximadamente 160° de movimiento. Además, no puede lograrse la abducción completa sin algo de extensión de la parte superior del tronco para ayudar en el movimiento. ACCIONES MUSCULARES En la figura 5-9 se muestran la inserción, acción e inervación de cada músculo individual de la articulación del hombro y la cintura escapular. La mayoría de los músculos en la región del hombro estabilizan y ejecutan movimientos. En esta sección se presentan interacciones especiales entre los músculos. Los músculos que contribuyen a la abducción y flexión del hombro son similares. El deltoides genera cerca de 50% de la fuerza muscular de elevación del brazo en abducción o flexión. La contribución del deltoides se incrementa con el aumento de la abducción. El músculo está más activo de los 90 a los 180° (66). Sin embargo, el deltoides ha demostrado ser más resistente a la fatiga en el rango de movimiento de 45 a 90° de abducción, lo que hace que este rango de movimiento sea el más popular para los ejercicios de elevación del brazo.

139

CAPÍTULO 5 Anatomía funcional de la extremidad superior

Esternocleidomastoideo

Clavícula

Subclavia

Pectoral menor Apófisis coracoides

Deltoides

Coracobraquial Subescapular

Cabeza corta Cabeza larga Bíceps:

Pectoral mayor

Braquial

CARA ANTERIOR

Supraespinoso Romboides menor Elevador de la escápula

Trapecio

Infraespinoso Romboides mayor Espina de la escápula

Deltoides

Olécranon del cúbito Húmero Serrato anterior Cabeza larga Cabeza lateral Tríceps braquial: Redondo mayor Redondo menor

Dorsal ancho y el subescapular estabilizan al húmero en elevación aplicando una fuerza hacia abajo. El músculo dorsal ancho también se contrae de forma excéntrica para ayudar con la estabilización de la cabeza humeral e incrementa su actividad a medida que el ángulo aumenta (42). La interacción entre el deltoides y el manguito rotador en la abducción y flexión se muestran en la figura 5-10. La fuerza inferior y medial del manguito rotador le permite al deltoides elevar el brazo. AMPLE CARA POSTERIOR FIGURA 5-9  Caras anterior ( arriba ) y posterior ( abajo ) de los músculos que actúan sobre la articulación del hombro y la cintura escapular. Los músculos responsables de los movimientos principales (MP) y los músculos que asisten (Ast) se incluyen junto con la inserción e inervación en el cuadro en la siguiente página. En las etapas tempranas de flexión o abducción del brazo, la línea de tiro del deltoides es vertical, de modo que es asistido por el supraespinoso, que produce abducción mientras que al mismo tiempo comprime la cabeza humeral y resiste el movi- miento superior de la cabeza humeral por el deltoides. Los músculos del manguito rotador se contraen como grupo para comprimir la cabeza humeral y mantener su posición en la fosa glenoidea (65). El músculo redondo menor, el infraespinoso

140

SECCIÓN 2 Anatomía funcional

Trapecio

Elevador de

la escápula

Serrato anterior (superior)

Deltoides

Romboides

Deltoides

Manguito rotador

Manguito rotador

Trapecio

Por encima de los 90° de flexión o abducción, la fuerza del manguito rotador disminuye, dejando a la articulación del hom- bro más vulnerable a la lesión (29). Sin embargo, uno de los músculos del manguito rotador, el supraespinoso, sigue siendo un importante contribuyente más allá de los 90° de flexión o abducción. En el rango superior de movimiento, el deltoides comienza a jalar la cabeza humeral hacia abajo y hacia afuera de la cavidad articular, creando por tanto una fuerza de sublu- xación (73). El movimiento a través de 90 a 180° de flexión o abducción requiere rotación externa en la articulación. Si el húmero rota hacia afuera 20° o más, el bíceps braquial también puede abducir al brazo (29). Cuando el brazo se abduce o se flexiona, la cintura esca- pular debe protraerse o abducirse, elevarse y rotar hacia arriba con rotación clavicular posterior para mantener a la fosa glenoidea en posición óptima. Como se muestra en la figura 5-1, el serrato anterior y el trapecio trabajan en conjunto para crear los movimientos lateral, superior y de rotación de la escápula (29). Estas acciones musculares tienen lugar des- pués de que el deltoides y el redondo menor han iniciado la elevación del brazo y continúan hasta los 180°, con la mayor actividad muscular en el rango de 90 a 180° (66). El serrato anterior también es responsable de mantener la escápula sobre la pared del tórax y prevenir cualquier movimiento del borde medial de la escápula fuera del tórax. Si el brazo se baja lentamente, produciendo aducción o extensión del brazo con las acompañantes retracción, depre- sión y rotación hacia abajo de la cintura escapular con rotación clavicular hacia adelante, las acciones musculares son excéntri- cas. Por tanto, el movimiento está controlado por los músculos previamente descritos en la sección de abducción y flexión del brazo. Si el brazo se baja de forma forzada, o si se baja en con- tra de una resistencia externa, como una máquina de pesas, la acción muscular es concéntrica. FIGURA 5-10  Para la flexión o abducción eficiente del brazo, el músculo deltoides y el manguito rotador trabajan en conjunto. En las etapas tempranas de la abducción y flexión hasta los 90°, el manguito rotador aplica una fuerza sobre la cabeza humeral que la mantiene deprimida y estabilizada en la articulación mientras que el deltoides aplica una fuerza para elevar el brazo. FIGURA 5-11  Dirección de tiro de varios músculos de la cintura escapular, el deltoides y el manguito rotador en el brazo en reposo. Nótese la línea de tiro del trapecio y del serrato anterior, que trabajan en conjunto para producir la abducción, elevación y rotación hacia arriba de la escápula necesarias en la flexión o abducción del brazo. De igual forma, nótese el tiro del elevador de la escápula y del rom- boides, que también ayudan en la elevación de la escápula. AMPLE En una aducción o extensión concéntricas en contra de una resistencia externa, como el bracear mientras se nada, los músculos responsables de crear estas acciones articulares son el dorsal ancho, el redondo mayor y la porción esternal del pectoral mayor. El redondo mayor sólo está activo cuando hay una resistencia, pero el dorsal ancho ha demostrado estar activo en estos movimientos aun cuando no se ofrece una resistencia (13). A medida que el brazo se aduce o extiende, la cintura escapular se retrae, deprime y rota hacia abajo con rotación clavicular hacia adelante. El músculo romboides rota la escápula hacia abajo y trabaja en conjunto con el redondo mayor y el dorsal ancho en un acoplamiento de fuerza para controlar los movimientos del brazo y la escápula durante el descenso. Otros músculos que contribuyen de forma activa al movimiento de la escápula de nuevo hacia su posición en reposo mientras trabajan contra una resistencia son el pecto- ral menor (deprime y rota la escápula hacia abajo) y las por- ciones media e inferior del trapecio (retraen la escápula junto con el romboides). Estas interacciones musculares se ilustran en la figura 5-12. Otros dos movimientos del brazo, las rotaciones interna y externa, son muy importantes en muchas habilidades depor- tivas y en el movimiento eficiente del brazo por encima de los 90° (medidos desde el brazo a un costado). En la figura 5-13 se muestra un ejemplo tanto de rotación externa como interna. La rotación externa es un componente importante de la fase de preparación de un lanzamiento, y la rotación interna es importante en la aplicación de fuerza y en la fase de seguimiento del lanzamiento. Serrato anterior (inferior)