Establecer las variables físicas que se relacionan con un incremento en la actividad de la musculatura lumbar durante la realización del ejercicio de sentadillas.
Material y métodosFueron evaluados 24 sujetos sanos. Se midieron variables antropométricas de longitudes, alturas, diámetros óseos y perímetros, realizándose también un análisis de proporcionalidad corporal (z-phantom). Se realizaron, además, mediciones de dinámica vertebral, flexibilidad muscular y movilidad articular de tobillo. Los ejercicios de sentadillas se realizaron bajo condiciones con y sin carga de peso. Se midió la actividad eléctrica de la musculatura lumbar con electromiografía de superficie. Se realizó un análisis estadístico de regresión lineal bivariado y múltiple tomando como variable dependiente el cambio en la actividad electromiográfica (EMG) de los músculos espinales entre la condición sin carga y las condiciones con carga de peso.
ResultadosNo se encontró una única variable que pudiera explicar completamente el incremento en la actividad EMG al incrementar las cargas de trabajo durante la realización del ejercicio de sentadillas. El análisis multivariado del cambio de actividad EMG de los músculos lumbares superiores incluyó las variables de longitud de fémur, perímetro onfálico y Z-sentado (R2=0,57). En los músculos lumbares inferiores, el análisis multivariado incluyó las variables de Z-tórax y Z-onfálico (R2=0,3).
ConclusiónBasados en los resultados de esta investigación, no pudimos establecer una ecuación de fuerte predicción de actividad EMG de la musculatura paravertebral, aunque las variables de Z-sentado, longitud de fémur y perímetro onfálico deben ser tenidas en cuenta en investigaciones futuras.
To identify the relationship between physical variables and the increase of the activity of the lumbar muscles during the performance of squat exercises.
Materials and methodsTwenty-four normal subjects were evaluated. Anthropometric heights, lengths, breadths and girths were measured and an analysis of body proportionality of these variables was made with the Z-phantom model. Measurements were also obtained of back kinematics, muscle flexibility and ankle motion. The squat exercises were performed with and without weight load conditions. Electrical activity of lumbar extensors muscles was measured with superficial electromyography. A statistical analysis was performed by bivariate and multiple linear regression, using the change in the electromyographic activity of the spinal muscles between the no load condition and the loaded weight as the dependent variable.
ResultsDuring squat exercise, no single predictor adequately explained the change of electromyographic activity with load increment. The multiple regression analysis of the change in electromyographic activity of the upper lumbar extensor muscles included femur length, umbilicus girth and z-sitting height (R2=0.57). Z thorax and Z-umbilicus girth in the analysis of the lower back extensors (R2=0.3).
ConclusionBased on the results of this research, we could not establish a prediction equation of strong electromyographic activity of the paravertebral muscles, although the Z set of variables, femur length and umbilicus perimeter should be considered in future research.
El ejercicio de sentadillas es uno de los principales ejercicios utilizados para el fortalecimiento del cuádriceps, tanto en el campo de la preparación física1–3 como en el de la rehabilitación4–7. No sólo se utiliza para trabajar dicho músculo, sino que es considerado uno de los ejercicios más importantes para fortalecer la musculatura de los miembros inferiores2–3. Su uso en rehabilitación incluye tanto a pacientes deportistas4–6 como así también a pacientes adultos mayores y laborales debido a su gran similitud con el movimiento de sentarse y pararse de una silla7,8 y otros movimientos usados en la vida diaria9,10.
El ejercicio de sentadillas genera grandes tensiones sobre las articulaciones de la rodilla y la columna lumbar, sin embargo, la mayoría de los trabajos de investigación sobre cinemática y cinética se centran en la articulación de la rodilla11–16. Si bien sin carga este ejercicio forma parte de los programas de rehabilitación de sujetos con dolor lumbar crónico17, se ha propuesto que al realizarlo con peso incrementa la carga sobre la columna lumbar, sobre todo al realizarse bajo condiciones de mayor inestabilidad en la superficie de apoyo18.
Se han propuesto varios modelos para evaluar las fuerzas generadas en la columna lumbar durante la realización de diferentes posturas o movimientos. Entre ellos encontramos modelos biomecánicos, matemáticos19,20 y electromiográficos21. La medición de la actividad muscular de los músculos extensores de la columna lumbar posee una alta correlación con las cargas de las estructuras pasivas de la columna22,23. Takahashi et al22 realizaron una medición directa de la presión discal simultáneamente con la medición de la actividad electromiográfica (EMG) y encontraron un incremento correlativo de ambas. Según sus resultados, la evaluación de la actividad EMG puede usarse como sustituto de las cargas sobre las estructuras pasivas de la columna lumbar. No todos los sujetos incrementan la actividad EMG durante la realización de los movimientos en la misma magnitud24. Esto podría ser debido en parte a diferencias en las características físicas de los sujetos. Identificar sujetos con mayor riesgo de sobrecargar la columna lumbar durante la realización del ejercicio de sentadillas permitiría disminuir el potencial riesgo de lesión de la columna vertebral al realizar dicho movimiento. Hasta la actualidad no se conoce cuál es la relación de las características físicas del sujeto (longitudes óseas, curvaturas de la columna vertebral, movilidad lumbar y pélvica, flexibilidad de la musculatura posterior del tronco y los miembros inferiores) y la actividad EMG de los músculos lumbares.
El objetivo del trabajo es establecer si existen variables físicas relacionadas con el incremento de la actividad muscular de los extensores lumbares durante la realización del ejercicio de sentadillas.
Material y métodosSe reclutaron para el estudio 24 sujetos del sexo masculino, sanos, sin desviaciones laterales de columna vertebral y con experiencia previa en la realización del ejercicio de sentadillas. Del total, 15 se desempeñaban al momento del estudio como jugadores de rugby y 9 eran atletas de levantamiento olímpico. Los procedimientos se realizaron bajo la aprobación de la Secretaría de Investigación y Desarrollo de la Universidad Abierta Interamericana, conforme a la Declaración de Helsinki y previo consentimiento informado de los sujetos.
Se midieron las siguientes variables antropométricas: peso, altura, altura sentado (indicador de la longitud de tronco), longitud trocánter tibial lateral (indicador de longitud femoral), longitud tibial medial maleolar medial (indicador de la longitud de tibia), y longitud de pie. Perímetros de cintura mínima, onfálico, y diámetros de tórax anteroposterior (AP). Se siguieron los procedimientos de medición descritos por la International Society for the Advancement of Kinanthropometry (ISAK) 25. La longitud trocánter tibial lateral se utilizó como indicador de la longitud de fémur y la longitud tibial medial maleolar medial como indicador de la longitud de tibia. Se utilizaron herramientas antropométricas Rosscraft del kit Gaucho Pro.
Las variables antropométricas fueron también convertidas para su análisis estadístico a valores de proporcionalidad phantom. Ross y Marfell Jones utilizaron dichas variables para comparar sujetos de elite de diferentes deportes, observando que algunas de ellas son excluyentes debido a ventajas biomecánicas en los sujetos26.
La evaluación de la movilidad lumbar y pélvica se realizó con el método de tres inclinómetros27. También se midió la movilidad de tobillo en flexión dorsal bajo condiciones de carga. Para ello, se colocó el inclinómetro en la parte anterior y proximal de la tibia, midiendo el rango de movimiento de flexión dorsal a partir de la posición de pie habitual como posición inicial y manteniendo el talón con apoyo completo hasta el final del movimiento. Se pidió a los sujetos que flexionen la rodilla durante la ejecución del movimiento para lograr la máxima movilidad del tobillo.
Para la evaluación de la flexibilidad de la musculatura posterior del muslo se utilizaron los test de extensión activa de rodilla y elevación de pierna extendida para aquellos sujetos que superaron los 90° del test de extensión activa de la rodilla28.
Para las mediciones de movilidad lumbopélvica, movilidad de tobillo y flexibilidad posterior de muslo, se utilizó un inclinómetro pendular con 1° de precisión.
Se realizaron ejercicios de sentadillas con pesos libres a diferentes cargas de trabajo (fig. 1). Estas cargas fueron con barra libre (20kg), con el 50 y el 100% del peso corporal realizando entre 6 y 10 repeticiones en cada uno de los casos.
Para captar la actividad EMG de los músculos lumbares se utilizó un equipo electromiográfico Myotrac 2 de dos canales con electrodos de superficie autoadhesivos.
Previo a la colocación de los electrodos, se limpió la zona lumbar con toalla y alcohol hasta que la piel quedó rubefacta y seca para favorecer la adhesión de los electrodos. Los electrodos se colocaron en forma paralela a la orientación de las fibras musculares utilizándose el hemicuerpo derecho en todos los sujetos. Los músculos evaluados fueron las porciones superior e inferior de los estabilizadores globales (spinalis, longissimus, iliocostalis), según la clasificación de Berkmark29. Éstos pueden ser examinados con electrodos de superficie por su disposición anatómica más superficial que el multífido.
Los electrodos fueron colocados en los siguientes sitios de la zona lumbar: extensores lumbares superiores 6cm laterales a L1-L2, extensores lumbosacros 2cm laterales a L5-S110. Luego de la colocación de los electrodos, se realizó la lectura de la actividad EMG en microvolts de la actividad lumbar en condiciones de pie habitual sin carga de peso (sin barra).
Técnica de ejecución: el ejercicio de sentadillas fue realizado con la barra colocada posteriormente sobre el trapecio superior. Los sujetos descendieron hasta lograr la posición de flexión de rodillas de 90°. La parte posterior del calzado contactó en todo momento el piso.
Se midió como variable dependiente el cambio en la actividad EMG de los músculos extensores lumbares: extensores lumbares superiores (lumbar superior) y extensores lumbosacros (lumbar inferior). Se tomó el cambio entre la actividad EMG con carga del 100% del peso corporal comparado con la actividad EMG en condiciones sin carga (sólo con barra libre).
Para el análisis estadístico de los datos se utilizó el análisis de regresión lineal bivariado y múltiple, tomando como variable dependiente el cambio en la actividad EMG de los músculos espinales.
ResultadosEn la tabla 1 se observan las características antropométricas de los 24 sujetos evaluados. Las variables antropométricas de altura sentado, longitud femoral, longitud de tibia, longitud de pie, diámetro de tórax AP y perímetro onfálico fueron, además, transformadas a valores Z-phantom.
Características antropométricas de los sujetos
| Promedio | Desvío | Mínimo | Máximo | |
| Edad, años | 25,5 | 4,5 | 21 | 38 |
| Peso, kg | 89 | 9,7 | 69,9 | 105 |
| Altura, cm | 176,3 | 7,3 | 166,5 | 189,5 |
| Altura sentado, cm | 93,8 | 3,9 | 87,4 | 101,3 |
| Longitud femoral, cm | 44,5 | 2,6 | 39,5 | 48,3 |
| Longitud de tibia, cm | 39,5 | 2,6 | 35,4 | 46 |
| Longitud de pie, cm | 27,2 | 1,1 | 23,9 | 29,3 |
| Tórax AP, cm | 21,7 | 1,5 | 18 | 25,5 |
| Onfálico, cm | 89,9 | 5,8 | 77,2 | 101,6 |
| Z sentado | 0,14 | 0,54 | −0,74 | 1,17 |
| Z fémur | 0,62 | 0,71 | −1,41 | 1,48 |
| Z tibia | 0,64 | 0,67 | −0,31 | 2,64 |
| Z pie | 0,69 | 0,76 | −1,17 | 1,68 |
| Z tórax AP | 2,48 | 1,11 | −0,30 | 5,39 |
| Z onfálico | 1,15 | 0,76 | −0,06 | 2,85 |
AP: anteroposterior.
La muestra tuvo amplia variabilidad en flexibilidad y movilidad pélvica. No encontramos en la muestra sujetos con muy baja movilidad lumbar ni tampoco muy baja movilidad de tobillo (tabla 2).
La actividad EMG se incrementó al incrementar las cargas de trabajo tanto en la zona lumbar superior como lumbar inferior, observándose mayor registro de actividad EMG en la zona lumbar inferior (tabla 3).
En la tabla 4 observamos el porcentaje de cambio entre la actividad EMG con barra libre y con carga total sobre sus hombros equivalente al 100% del peso corporal.
Como observamos en la tabla 5, no hubo una única variable que pudiera explicar el incremento de actividad EMG al incrementar las cargas de trabajo, obteniendo correlaciones entre moderadas y bajas. En la zona lumbar superior alcanzaron significación estadística el peso, la longitud de fémur, longitud de tibia, longitud de pie y perímetro onfálico. En la zona lumbar inferior, el diámetro de tórax AP y el perímetro onfálico alcanzaron la significación estadística.
Correlación de variables con análisis bivariado
| Lumbar superior | Lumbar inferior | |||
| r | p | r | p | |
| Peso | 0,47 | 0,018 | 0,28 | 0,18 |
| Altura | 0,34 | 0,08 | 0,03 | 0,89 |
| Altura sentado | 0,01 | 0,95 | 0,13 | 0,53 |
| Longitud de fémur | 0,54 | 0,007 | 0,1 | 0,63 |
| Longitud de tibia | 0,47 | 0,02 | 0,06 | 0,77 |
| Longitud de pie | 0,45 | 0,02 | 0,08 | 0,69 |
| Tórax AP | 0,25 | 0,22 | 0,55 | 0,004 |
| Onfálico | 0,58 | 0,003 | 0,43 | 0,03 |
| Movilidad lumbar | 0,04 | 0,81 | 0,17 | 0,39 |
| Movilidad pélvica | 0,08 | 0,69 | 0,24 | 0,25 |
| Movilidad del tobillo | 0,04 | 0,84 | 0,03 | 0,88 |
| Flexibilidad | 0,03 | 0,89 | 0,26 | 0,2 |
AP: anteroposterior; r: Pearson.
En la tabla 6 observamos hallazgos similares con las variables de proporcionalidad, donde en la zona lumbar superior alcanzaron significación estadística Z sentado y Z tibia. En la zona lumbar inferior lograron significación estadística Z tórax AP y Z onfálico.
Análisis bivariado, variables antropométricas de proporcionalidad
| Lumbar superior | Lumbar inferior | |||
| r | p | r | p | |
| Z sentado | −0,56 | 0,003 | 0,17 | 0,4 |
| Z fémur | 0,4 | 0,058 | 0,17 | 0,42 |
| Z tibia | 0,41 | 0,04 | 0,08 | 0,72 |
| Z pie | 0,12 | 0,56 | 0,14 | 0,51 |
| Z tórax AP | 0,05 | 0,79 | 0,55 | 0,004 |
| Z onfálico | 0,4 | 0,057 | 0,45 | 0,02 |
AP: anteroposterior; r: Pearson.
Se observó colinealidad en la zona lumbar superior entre las variables peso y perímetro onfálico, longitud de tibia y Z tibia, por lo que se descartaron del análisis multivariado las variables peso y Z tibia. Las variables longitud de tibia y longitud de pie realizaron sobreajuste al seleccionar la ecuación múltiple, por lo que fueron eliminadas del modelo.
La combinación de las variables longitud de fémur, perímetro onfálico y Z sentado fueron incluidas en el análisis multivariado obteniendo un R2 ajustado de 0,57, explicando poco más de la mitad de la variabilidad total del cambio en la actividad EMG de los músculos lumbares superiores.
En la zona lumbar inferior se observó colinealidad entre las variables de tórax AP y Z tórax AP, onfálico y Z onfálico. Entonces, sólo se incorporaron al análisis multivariado Z tórax AP y Z onfálico, con un análisis multivariado que aportó un R2 ajustado de sólo 0,3.
DiscusiónLa interpretación de los análisis electromiográficos varía según la duración de los períodos de carga, observando una mayor actividad EMG en períodos más breves30. Esto se cumple para movimientos que no desencadenen el fenómeno de relajación a la flexión anterior del tronco31.
Durante la ejecución del movimiento de sentadillas, desde un análisis en el plano sagital se puede observar cómo a medida que el sujeto desciende, se flexiona la articulación de la cadera, la rodilla y el tobillo, todo ello acompañado de una flexión del tronco. Es en este plano en el que actúan los músculos evaluados.
La inclinación del tronco hacia delante varía al realizar el ejercicio entre los distintos sujetos32: mientras algunos de ellos logran descender con una pequeña angulación, otros inclinan demasiado el tronco hacia delante. A mayor inclinación realizada por el sujeto, se espera que sean mayores las cargas generadas en su columna lumbar22,33. Anderson y Behm18 evaluaron el ejercicio de sentadillas en multifuerza y pesos libres, y la actividad EMG fue mayor con cargas libres, probablemente debido a un mayor ángulo de flexión del tronco al realizar el movimiento con barra libre. Esta angulación se asocia con una mayor actividad EMG, lo cual podría alterar la importancia de las variables antropométricas por una mala técnica de ejecución. Debido a esto, sólo se midieron sujetos con experiencia previa en la realización del ejercicio de sentadillas, evitando así un sesgo de los resultados por mala técnica de ejecución. Si los sujetos variaron su inclinación anterior, nosotros esperamos que ese incremento haya sido dado por diferencias en las variables antropométricas de los sujetos.
Dándonos una idea de las grandes cargas generadas en la columna lumbar al realizar el ejercicio de sentadillas, un reciente trabajo realizado por Hamlyn et al34 indicó que la actividad EMG de los músculos extensores lumbares superiores con el 80% de 1RM (repetición máxima) superó en promedio en un 34,5% la actividad EMG de los mismos músculos al realizar el ejercicio de peso muerto con la misma intensidad de la carga.
En este trabajo, nosotros observamos que la utilización de variables de proporcionalidad de longitudes de la extremidad inferior aporta menor explicación que las variables antropométricas puras en la zona lumbar superior, aunque ello haya sido de escasa magnitud. Dentro de los hallazgos del estudio encontramos un incremento en la actividad EMG de los músculos extensores lumbares superiores en sujetos con menor Z sentado. Aquí destacamos el trabajo de Ferguson et al35, quienes encontraron como hallazgo una menor longitud de tronco en sujetos con dolor lumbar crónico comparados con controles asintomáticos.
Deseamos resaltar que, para tener una comprensión más exacta de la influencia de cada una de las variables, se necesitaría mayor cantidad de sujetos evaluados debido a que faltan casos en el extremo superior de longitud femoral, inferior de longitud de tibia, inferior de tórax AP, inferior de movilidad pélvica y poca movilidad de tobillo. En general, tuvimos pocos sujetos con un cambio de actividad EMG de gran magnitud. La muestra tuvo amplia variabilidad en flexibilidad posterior de muslo. No encontramos en la muestra sujetos con muy baja movilidad lumbar ni tampoco muy baja movilidad de tobillo (sujetos que no logren realizar la flexión dorsal).
Además, es necesario incrementar la cantidad de sujetos en el grupo de poca movilidad de tobillo en flexión dorsal (entre 0° y 10°). Destacamos aquí que el grupo de levantadores tuvo una buena movilidad de tobillo, esto debido quizás a un criterio de selección natural o a una adaptación de los sujetos para poder realizar con mayor efectividad los gestos motores.
ConclusionesCon los resultados del estudio no pudimos desarrollar una ecuación de predicción con un nivel alto de correlación para el incremento de la actividad EMG y las variables físicas estudiadas.
Si bien no podemos sacar conclusiones definitivas con respecto a la importancia de las variables en estudio y su relación con la actividad EMG de la musculatura paravertebral, observamos que las variables de proporcionalidad Z sentado, longitud femoral y perímetro onfálico deben ser tenidas en cuenta para investigaciones futuras.
Conflicto de interesesDeclaramos no tener ningún conflicto de intereses.
FinanciaciónEl presente trabajo pudo ser realizado gracias al apoyo financiero de la Universidad Abierta Interamericana.
Agradecemos la colaboración de Claudio Henschke en la recolección de sujetos para realizar el trabajo y a María Laura Ferrari por su colaboración en la traducción del resumen.