LOS DESAFÍOS DEL TÍPICO ANÁLISIS BIOMECÁNICO DE PITCHEO

February 18, 2015

Este es un post realizado por un colega, el Dr. James H. Buffi, Ph.D. en Bioingeniería Mecánica.

Es imposible exagerar cuan contento estoy de que el Dr Buffi contribuya con nuestro blog en lo que será el primer artículo de una serie de tres sobre la biomecánica del pitcheo. En 2014 el Dr. Buffi publicó un artículo titulado Computing Muscle, Ligament, and Osseous Contributions to the Elbow Varus Moment During Baseball Pitching (Cálculo de las contribuciones musculares, de ligamentos y óseas al momento varo del codo durante el lanzamiento de béisbol (pubmed) el cual realmente me sorprendió con la nueva metodología que implementó. Anteriormente, el Dr. Buffi había presentado en una conferencia un artículo titulado Effect of Forearm Posture on the Elbow Varus Torque Generated by the Flexor Pronator Muscles: Implications for the Ulnar Collateral Ligament (Efecto de la postura del antebrazo sobre el la torsión varus en el codo generado por los músculos pronadores flexores: implicaciones para el ligamento colateral cubital )(pdf) el cual ha sido citado en este blog y en mi Twitter feed muchas veces.

El Dr. Buffi me contactó hace poco y tuvimos una gran conversación donde discutimos a donde creíamos que iba el futuro del entrenamiento de béisbol y donde necesita mejorar para hacer grandes cambios en la epidemia de lesiones de codo que todos los pitchers sufren, desde Pequeñas Ligas hasta MLB. Es mi placer proveer una plataforma para el Dr. Buffi para presentar su visión y anunciar que va a estar trabajando con Driveline Baseball en el futuro en alguna capacidad!

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Desafíos en el típico análisis biomecánico del pitcheo

¿Hemos encontrado la solución  para la Tommy John?

¿Es esta la manga que podría salvar al béisbol?

Estas son preguntas que se hacen los entusiastas del béisbol mientras que la compañía Motus Global pone en venta una manga de compresion que los lanzadores pueden usar para monitorear y manejar las cargas en sus codos.

He jugado béisbol desde que aprendí a caminar. Soy un fanático del deporte en todos los sentidos de la palabra. Tambien tengo un PhD (doctorado) en ingeniería biomédica y puedo decirles que la manga Motus probablemente no salve al béisbol de la epidemia de roturas de ligamentos cubital colaterales que devienen en cirugías de Tommy John.

Para ser claro, no estoy diciendo que la manga Motus no tiene valor alguno. Por lo que sé, realmente creo que es un sólido primer paso. La manga Motus lleva el análisis biomecánico del béisbol fuera del laboratorio y al campo de juego en situaciones de competencia, y provee un método para monitorear tus entrenamientos y tu mecánica. Estas son cosas definitivamente buenas.

Sin embargo, tengo algunas serias dudas acerca de la afirmación que la manga Motus monitorea la carga de tu ligamento colateral cubital. Además, hay desafíos sistemáticos en los análisis biomecánicos que están utilizando en la mayoría de las instituciones, incluyendo American Sports Medicine Institute (ASMI), que intentan prevenir las lesiones de ligamento colateral cubital (UCL según sus siglas en inglés) monitoreando la carga total del codo o el estrés total del codo.

Todos los análisis biomecánicos de pitcheo comienzan de la misma manera. Primero, el movimiento de pitcheo, y específicamente la aceleración del codo son grabadas en tres dimensiones. Esto es frecuentemente realizado utilizando marcadores y cámaras, o es realizado utilizando pequeñas unidades de medición de inercia similares a los componentes que permiten que los teléfonos inteligentes detecten el modo horizontal o vertical. La manga Motus utiliza este mismo enfoque.

Luego de grabar el movimiento del codo del lanzador, muchas instituciones (incluyendo Motus y ASMI) utilizan un proceso de inversión dinámica para calcular la carga total del codo (o estrés) en la forma de torsión articular. Torsión (o torque) es simplemente fuerza que causa rotación. Calcular esta carga total es bastante simple, ya que Sir Isaac Newton nos enseñó que fuerza es igual masa por aceleración. Ahorrando algunos detalles, esto significa que la carga total del codo es igual a la masa del antebrazo y la mano multiplicada por su aceleración rotacional.

Ahora hemos llegado al vacío en este proceso… ¿cómo calculamos la carga específica en el ligamento colateral cubital partiendo de la carga total del codo?

El ligamento colateral cubital es una pequeña banda que conecta el húmero al cúbito, y hasta donde yo sé, es realmente imposible con la metodología actual determinar con efectividad la carga al ligamento cuando se considera la carga total del codo. El ligamento tiene solo unos centímetros de largo y está próximo a muchos músculos y otros tejidos blandos. Se carga (es decir, siente una fuerza) cuando es estirado, similar a una banda elástica. La imagen debajo muestra la musculatura del brazo izquierdo. El ligamento colateral cubital está escondido debajo los músculos resaltados cerca del codo.

Hay más de 10 músculos que cruzan el codo [1], y cuando consideramos sólo la carga total del codo, realmente no tenemos forma de calcular como estos músculos están afectando individualmente la carga en el ligamento colateral cubital durante un lanzamiento. Científicos han experimentado en cadáveres para mostrar que los músculos en el interior del codo (el lado medial) pueden aliviar la carga en el ligamento [2-4]. El problema es que estos experimentos todavía no pueden ser replicados en personas vivas.

Adicionalmente, los huesos del codo también proveen estabilidad sustancial. En 1983, el Dr. Morrey y el Dr. An reportaron que sólo los huesos y la cápsula articular pueden soportar hasta el 40% de la carga aplicada al codo [5]. Sin embargo, este estudio también fue realizado en cadáveres y los músculos no fueron considerados porque los cadáveres fueron disecados.

Además, publiqué un artículo académico en 2014 que mostraba por vía de la simulación que la carga en el ligamento colateral cubital puede variar de catastrófica a inexistente dependiendo de las contribuciones de los músculos y los huesos [6].

Por lo tanto, no está claro como la carga total del codo se relaciona a la carga específica del ligamento. Para un codo en particular, la carga al ligamento podría ser realmente alta si los músculos y los huesos son débiles, o podría ser realmente baja si los músculos y los huesos son realmente fuertes.

Consideremos el siguiente experimento mental. Si tienes dos equipos de 15 personas jugando cinchadas y lo único que puedes medir es la carga total de la cuerda, ¿puedes determinar cual es la carga específica que está soportando individualmente cada persona en cada equipo?

Esta es una tarea imposible.

Ahora la pregunta que debemos hacernos es: ¿podemos desarrollar planes de entrenamiento efectivos utilizando las mediciones de carga del codo provistas por la manga Motus y otros análisis biomecánicos típicos?

Sin más información, la respuesta es probablemente no.

Si un pitcher tiene una carga total del codo superior, pero también músculos y huesos capaces que protejan su ligamento colateral cubital, él podría exigirse más a sí mismo en su programa de tiro cuando tal vez el consejo típico sería reducir su carga. Los músculos se vuelven más fuertes sobrecargándolos, no aplicando menores cargas. Si un pitcher tiene una carga menor del codo, pero también tiene huesos y músculos menos capaces, el podría tener un riesgo más alto de lesión del ligamento que lo que esperaríamos. En este caso, el lanzador podría necesitar reducir su carga hasta que fortalezca sus músculos, mientras que el consejo típico podría ser hacer lo opuesto y aumentar su volumen de lanzamientos.

La conclusión es que la carga total del codo o el estrés total del codo es un predictor muy pobre del riesgo de lesión del ligamento colateral cubital. De hecho, monitorear excesivamente la carga total del codo de un lanzador podría potencialmente incrementar su riesgo de lesión. Si un lanzador recortará su carga demasiado en respuesta a una carga elevada en el codo, podría estar debilitando sus músculos y por lo tanto incrementando su riesgo de ruptura del ligamento colateral cubital y de cirugía de Tommy John. Esto significa que el uso impropio de la manga Motus podría potencialmente ser peligroso para el béisbol.

En mis propios análisis biomecánicos de lanzamiento, evito las trampas mencionadas anteriormente, monitoreando las cargas en los músculos y ligamentos individualmente. Puedo hacer esto utilizando métodos numéricos avanzados y un modelo anatómico computarizado del cuerpo humano. Este enfoque nos va a permitir tener entrenamiento específico de los músculos y un análisis más efectivo de las vulnerabilidades del ligamento colateral cubital.

Puede que no haya una solución para la epidemia de Tommy John aún, pero estoy confiado en que podemos cambiar esto pronto, con el enfoque científico apropiado.

Dr. James H. Buffi tiene un título en ingeniería mecánica de la Universidad de Notre Dame y un doctorado en ingeniería biomédica de la Universidad de Northwestern. Su tesis doctoral se llamó “Uso de simulación y modelado biomecánico para calcular las posibles contribuciones musculares al momento del varo del codo durante el lanzamiento de béisbol”. También ha sido investigador visitante en el National Center for Simulation in Rehabilitation Research en Stanford University así como un investigador visitante en Massachusetts General Hospital. Puedes seguirlo en twitter @jameshbuffi.

Referencias:

1. Holzbaur, K.R.S., et al., Moment-generating capacity of upper limb muscles in healthy adults. Journal of Biomechanics, 2007. 40(11): p. 2442-2449.
2. Lin, F., et al., Muscle contribution to elbow joint valgus stability. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 2007. 16(6): p. 795-802.
3. Seiber, K., et al., The role of the elbow musculature, forearm rotation, and elbow flexion in elbow stability: an in vitro study. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 2009. 18(2): p. 260-8.
4. Udall, J.H., et al., Effects of flexor-pronator muscle loading on valgus stability of the elbow with an intact, stretched, and resected medial ulnar collateral ligament. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 2009. 18(5): p. 773-778.
5. Morrey, B.F. and K.N. An, Articular and Ligamentous Contributions to the Stability of the Elbow Joint. American Journal of Sports Medicine, 1983. 11(5): p. 315-319.
6. Buffi, J.H., et al., Computing Muscle, Ligament, and Osseous Contributions to the Elbow Varus Moment During Baseball Pitching. Ann Biomed Eng, 2014.

Hemos publicado otros artículos resumiendo nuestra investigación, ¡leelos aquí!

ARTICULOS DE INVESTIGACION