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Artículo de método

Cuantificación de la recuperación tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior utilizando la relación par-velocidad

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DOI:

10.3791/72088

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24 de julio de 2026

 ,  ,  , 
1School of Kinesiology, Louisiana State University, 2Department of Orthopedics, University of North Carolina at Chapel Hill, 3Department of Physical Therapy, Louisiana State University Health Sciences Center

En este artículo

Resumen

Este protocolo pretende demostrar cómo los clínicos pueden evaluar la relación par y velocidad tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior.

Resumen

Tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (ACLR), los pacientes suelen mostrar déficits persistentes en la fuerza muscular del cuádriceps que reducen la calidad de vida y conducen a un deterioro funcional a largo plazo. Históricamente, las evaluaciones postoperatorias de la función muscular se han centrado en el par máximo isométrico o el par máximo a una sola velocidad isocinética, descuidando la variedad de exigencias que se imponen a un grupo muscular entre actividades y la precisión necesaria para guiar la toma de decisiones clínicas. El objetivo de esta demostración es ilustrar cómo las pruebas isocinéticas a diferentes velocidades angulares pueden utilizarse para caracterizar la relación par-velocidad tras el ACLR. El protocolo incluye la preparación del participante, la configuración del dinamómetro, la configuración del rango de movimiento y la alineación de componentes clave de prueba, incluyendo la posición de la silla y la longitud del brazo del dinamómetro. La evaluación de fuerza consiste en pruebas isométricas de extensión de rodilla y pruebas concéntricas isocinéticas de extensión y flexión de rodilla a 60°/s, 180°/s y 240°/s. Para el método de dos puntos, la velocidad de par se calcula como la diferencia en la producción de par normalizada entre una velocidad de prueba lenta y una rápida (por ejemplo, 60°/s y 180°/s). Para una caracterización completa de múltiples velocidades, los valores máximos de par obtenidos a cada velocidad se exportan a una hoja de cálculo o software estadístico y se analizan mediante técnicas de regresión. Resultados previos han demostrado que los pacientes tras ACLR presentan relaciones de torque-velocidad del extensor de rodilla del miembro afectado de aproximadamente la mitad de la magnitud del miembro contralateral, utilizando el método de dos puntos, y una pendiente menor que el miembro contralateral mediante caracterización de múltiples velocidades. La relación par-velocidad puede identificar déficits persistentes no detectados por pruebas de velocidad simple y puede utilizarse para monitorizar la recuperación a lo largo del tiempo.

Introducción

Las lesiones del ligamento cruzado anterior son de las más comunes en el deporte, lo que resulta en miles de millones de dólares en costes sanitarios en EE. UU.anualmente. A pesar de los avances en la técnica quirúrgica y el cuidado clínico, tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (ACLR), los pacientes desarrollan regularmente debilidad muscular crónicadel cuádriceps 2,3. Los déficits en la función muscular del cuádriceps se asocian con una disminución de la calidad de vida, una menor capacidad para realizar actividades diarias y una disminución de la función general 4,5,6,7. Dada la importancia de la función del cuádriceps, las baterías de prueba, incluida la evaluación objetiva del cuádriceps, son una pieza clave de las baterías de prueba multidimensionales utilizadas durante la toma de decisiones de vuelta al deporte.

Las evaluaciones clínicas actuales de la función muscular evalúan la fuerza máxima como medida de la capacidad muscular, pero el rendimiento muscular también está influido por principios fisiológicosadicionales 8,9,10. La relación fuerza-velocidad es un principio fisiológico básico definido por la relación inversa entre la velocidad de contracción y la producciónde fuerza 11,12. Este modelo se ha demostrado en varios estudios in vitro e in vivo, así como en músculo humano completo, mediante la relaciónpar-velocidad 12,13. La relación par-velocidad se ha caracterizado previamente mediante dinamometría isocinética y se ha demostrado alterada en pacientes con antecedentes de ACLR, así como debido a inmovilización, envejecimiento y otraspatologías 14,15,16,17,18. Dado el uso generalizado de pruebas a una o dos velocidades para uso clínico, este método se desarrolló para monitorizar cambios en un principio fisiológico subyacente del músculo.

El uso de pruebas isométricas e isocinéticas tras ACLR es generalizado y ampliamenteaceptado 19,20. Centrarse únicamente en la producción de par a una sola velocidad mediante pruebas isométricas o isocinéticas a una sola velocidad puede no representar el rango de demandas musculares durante las actividades de la vida diaria y el deportede alto nivel 14,21,22. El método de dos puntos para caracterizar la relación par-velocidad ha demostrado ser fiable y puede ser clínicamente útil siempre que las velocidades elegidas tengan una diferencia de velocidad angular de al menos 90°/s 15,23. Este protocolo demuestra dos pruebas isocinéticas de velocidad para uso clínico y el uso de múltiples velocidades para caracterizar la relación par-velocidad con mayor detalle. Aunque este protocolo se centra en el análisis de la producción máxima de par, el dinamómetro también permitirá la exportación completa de datos de series temporales para análisis de series temporales. El par máximo es una medida de fuerza máxima o generación de potencia, pero variables como la velocidad de desarrollo del par, el tiempo hasta el par máximo y el ángulo de par máximo demuestran métodos adicionales para determinar la capacidad de los participantes para generar fuerza rápidamente y responder a demandas potencialesvariables 24,25,26,27.

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Protocolo

Todos los datos representativos se recopilaron tras la aprobación del comité de revisión institucional y se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. El protocolo a continuación se ha realizado en participantes de al menos 12 años y 4 meses después de la ACLR, sin restricciones basadas en el tipo de injerto. Los criterios de exclusión fueron embarazo, infección grave cerca de la extremidad inferior, anomalías musculares conocidas y antecedentes de trastorno cardiopulmonar.

1. Método 1: Preparación de los participantes y configuración del dinamómetro

NOTA: Un sistema de dinamómetros consistente es fundamental para garantizar una evaluación válida y reproducible del par entre sesiones y participantes. Según lo recomendado por el fabricante, el dinamómetro debe calibrarse mensualmente. Los datos de par motor, velocidad y posición en este protocolo se exportaban a 100 Hz, y no se aplicaba suavizado ni filtrado adicional más allá del procesamiento de señal del fabricante. Este protocolo no debe completarse antes de que el paciente haya completado la extensión de rodilla de cadena abierta durante la rehabilitación.

  1. Comienza todos los procedimientos con el miembro no afectado.
  2. Que el participante realice un calentamiento estandarizado que consiste en aproximadamente 5 minutos caminando en cinta a un ritmo estandarizado de 3,0 mph.
  3. Enciende el dinamómetro y conecta el brazo del dinamómetro.
  4. Coloca la silla en un ángulo trasero de 85° y ajusta la rotación del dinamómetro a 40°, conforme a los estándares del fabricante.
  5. Sienta al participante con las caderas flexionadas aproximadamente a 85° e indícale que mantenga una postura erguida y evite agarrar las empuñaduras del dinamómetro durante la prueba.
  6. Ajusta la traducción posterior para que la fosa poplítea quede aproximadamente 3–4 cm por delante del borde del asiento.
  7. Ajusta la posición de la silla y la orientación del brazo del dinamómetro hasta que el eje mecánico se alinee con el cóndilo femoral lateral.
  8. Colocar la almohadilla de resistencia del brazo del dinamómetro aproximadamente 5 cm proximal al malleolo lateral en la porción anterior de la piernainferior 28,29.
  9. Asegura la rama de prueba al brazo del dinamómetro. Asegúrate de que el vástago permanezca neutro para evitar rotaciones al fijarlo al brazo del dinamómetro con una correa. Estabiliza al participante usando correas en el torso y la pelvis.
  10. Asegura el muslo de prueba con una correa para evitar la flexión de la cadera y asegura el miembro contralateral usando la sujeción disponible. Además de las sujeciones, se debe indicar a los pacientes que solo intenten extender y flexionar la extremidad examinada durante la duración de la prueba.
  11. Mueve pasivamente la extremidad a través de un arco de movimiento completo para asegurarte de que no sean necesarios ajustes adicionales. Registrar la posición de la silla, la posición del dinamómetro y la longitud del brazo para futuras evaluaciones.

2. Método 2: Establecer el rango de movimiento

NOTA: Utiliza registros y registros manuales basados en software.

  1. Ajusta el cero anatómico a 180°/extensión total de rodilla. Si el participante carece de extensión total de la rodilla, utiliza la función de desplazamiento del dinamómetro para compensar la limitación. Introduce la diferencia desde la posición actual de la extremidad hasta los grados cero anatómicos en el desplazamiento del dinamómetro. Las limitaciones en el rango de movimiento pueden alterar el análisis de la forma de onda y el ángulo máximo de par.
  2. Fija el límite de extensión del dinamómetro en 175° (5° de flexión de rodilla desde cero anatómico o extensión máxima disponible).
  3. Fija el límite de flexión del dinamómetro a 70° (110° de flexión de rodilla desde cero anatómico o máxima de flexión disponible si no se alcanzan 110°).
  4. Ajusta los topes manuales en consecuencia.
  5. El peso de las extremidades debe medirse lo más cerca posible de la máxima extensión de la rodilla sin comprometer la comodidad del participante y sin excederlo. Indica al paciente que se relaje y pese la extremidad 3–4 veces en rápida sucesión hasta que el peso se establezca.
    NOTA: Si el peso de las extremidades fluctúa menos de 1,5 Nm, considera el peso estable. Una vez aceptado el peso, el software aplicará automáticamente la corrección de gravedad. Se deben utilizar valores corregidos para todos los análisis.

3. Método 3: Evaluación de la fuerza

NOTA: La coherencia en las señales e instrucciones es fundamental. Instruye a los pacientes a patear con la mayor fuerza y rapidez posible. Ofrece ánimo verbal.

  1. Comienza la prueba con la extremidad no afectada
  2. Proporciona instrucciones verbales estandarizadas como: "Patea tan fuerte y rápido como puedas", "Tira de la pierna hacia abajo tan fuerte y rápido como puedas" y "Siempre estás moviendo la máquina, y ella no te mueve a ti."
  3. Proporciona un fuerte ánimo verbal durante todas las pruebas.

4. Método 4: Pruebas isométricas

  1. Realiza pruebas isométricas de extensión de rodilla con un ángulo articular de 90 grados de flexión de la rodilla.
  2. Comienza con tres repeticiones de familiarización. Instruye al participante a que se expulse y mantenga una contracción al 25% de su máximo percibido, seguido del 50% y 75%, con 30 segundos de descanso entre contracciones. Este intervalo de reposo es coherente con otras investigaciones que utilizan dinamometría isocinética eisométrica 24,26.
  3. Indica al participante que patee con la mayor fuerza y rapidez posible y que mantenga la contracción durante 3–5 segundos.
  4. Realiza 2–3 ensayos máximos con 30 segundos de descanso entre pruebas.

5. Método 5: Ensayo isocinético

  1. Realizar pruebas concéntricas isocinéticas de extensión y flexión de rodilla a las siguientes velocidades: 60°/s, 180°/s, 240°/s.
    NOTA: Los ajustes del dinamómetro emparejan por defecto los movimientos del agonista y del antagonista durante las pruebas isocinéticas concéntricas, pero estos resultados se centrarán en los extensores de la rodilla, ya que ahí es donde se han identificado déficits previos.
  2. A cada velocidad,
    1. Realiza 4 repeticiones submáximas consecutivas de práctica, progresando de bajo a casi máximo esfuerzo (25–75%).
    2. Realiza 8 repeticiones de esfuerzo máximo.
    3. Proporciona retroalimentación visual en tiempo real mostrando las curvas de par frente frente a tiempo o de par frente a posición y un ánimo verbal constante.
    4. Permite entre 30 y 60 segundos de descanso entre pruebas a cada nueva velocidad. Este intervalo de reposo es coherente con otras investigaciones que utilizan dinamometría isocinética eisométrica 24,26. Las pruebas de velocidad única suelen utilizar intervalos de reposo de 30 segundos, pero investigaciones que utilizan pruebas de velocidad múltiple han demostrado que intervalos de reposo de 60 segundos parecen suficientes para reducir los posibles efectos de lafatiga 24,30,31. Si los participantes muestran signos de fatiga excesiva, considera aumentos específicos del tiempo de descanso por sitio.
  3. Repite todo el protocolo en la rama ACLR.
  4. Instruye a los participantes a suspender las pruebas si experimentan dolor agudo o molestias.

6. Método 6: Procesamiento de datos y medidas de resultados

NOTA: Para uso clínico, evalúe la simetría en la producción máxima de par a lo largo de todas las velocidades y confirme disminuciones de par a medida que aumenta la velocidad de contracción. Si el coeficiente de variación entre ensayos para cualquier velocidad isocinética supera el 10%, vuelve a hacer la prueba si el tiempo lo permite, salvo que el paciente reporte dolor.

  1. Identifica el par máximo (el valor instantáneo más alto) para cada velocidad y tipo de contracción a partir de la repetición que produjo el par máximo más alto.
  2. Normaliza los valores de par a la masa corporal (Nm/kg).
  3. Identificar un conjunto principal de dos velocidades para el cálculo de par-velocidad usando el método de dos puntos (por ejemplo, 60°/s y 180°/s). Para cálculos de dos puntos, calcula la velocidad de par como la diferencia en la producción de par normalizada a velocidades lenta y rápida.

7. Método 7: Caracterización de par y velocidad a múltiples velocidades (opcional)

  1. Valores máximos de par de exportación para cada condición probada, incluyendo isométricos (0°/s) y todas las velocidades isocinéticas (60°/s, 180°/s, 240°/s).
  2. Introduce los datos en el software de hojas de cálculo de Microsoft Excel:
    1. Columna A: Velocidad angular
    2. Columna B: Par máximo involucrado (Nm)
    3. Columna C: Par máximo no implicado (Nm)
      NOTA: Los valores de par brutos y normalizados producen pendientes proporcionales dentro de un participante individual. Para la comparación entre participantes, la masa corporal y otros factores individualizados pueden incluirse como covariables en los modelos estadísticos.
  3. Crea una fila adicional usando la función SLOPE en el software de hoja de cálculo usando =SLOPE(torque_values, velocity_values)
  4. Crea una fila adicional para analizar la simetría usando =(involved_limb_slope/uninvolved_limb_slope)*100 (Figura 1).
  5. Registrar el valor resultante de la pendiente
  6. Si se desea, exporta los datos completos de par, posición, velocidad y series temporales para su análisis posterior. Los datos exportados pueden utilizarse para calcular variables adicionales, como la velocidad de desarrollo del par (cambio de par a lo largo del tiempo) y otras características de tiempo de par26,32.

figure-protocol-1
Figura 1. Conjunto de datos representativos simplificados de par y velocidad y flujo de trabajo de análisis rápido. Los valores máximos de par se exportaban al software de hojas de cálculo y se representaban en función de la velocidad angular mediante una línea de regresión lineal. Esto representa una entrada de datos simplificada para un solo participante y debe ampliarse con columnas adicionales para cada participante y sesión de evaluación longitudinal. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

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Resultados

La finalización exitosa de este protocolo debería resultar en el mayor par a velocidad cero (isométrico) y en una disminución progresiva del par con el aumento de las velocidades de contracciónisocinéticas 12. En una cohorte anterior, al examinar pacientes con antecedentes de ACLR, este descenso progresivo fue mayor en extremidades no afectadas que en las extremidades14 de ACLR. Los gráficos individuales de tiempo de par o posición de par d...

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Discusión

Este protocolo describe un método clínicamente factible para evaluar la relación torque-velocidad del cuádriceps utilizando dinamometría multimodal siguiendo ACLR. La debilidad persistente del cuádriceps es común en todos los grupos de edad y tipos de injertosACLR 36,37. Las baterías de prueba tradicionales para pacientes que regresan al deporte tras la cirugía se centran en la máxima fuerza, pero pueden no evaluar completamente ...

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Divulgaciones

Los autores no tienen conflictos de interés ni revelaciones que reportar.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Computer workstationAny commercial manufacturerN/ASe utiliza para operar el software del dinamómetro y exportar datos
Digital InclinometerAny commercial manufacturerN/ASe utiliza para verificar la posición cero anatómica si se desea
HUMAC NORM Testing and Rehabilitation SystemCSMi Solutionshttps://csmisolutions.com/Dinamómetro multimodo computarizado utilizado para pruebas de fuerza isométrica e isocinética de la rodilla
Spreadsheet softwareMicrosoftExcel (versión dependiente)Utilizado para la entrada de datos y el procesamiento de datos de torque
TreadmillAny commercial manufacturerN/ASe utiliza para el calentamiento estandarizado antes de la prueba

Referencias

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