El efecto de la fatiga y Biofreeze® en la biomecánica de correr

El dolor muscular de aparición tardía (DOMS) es una queja común de muchos corredores, desde principiantes hasta expertos. DOMS puede afectar a los principales motores de la locomoción, incluidos, entre otros, los flexores y extensores de la cadera, los flexores y extensores de la rodilla y los flexores plantares del tobillo. Al correr con DOMS, la mecánica de la cadera, la rodilla y el tobillo puede verse afectada de tal manera que puede causar una compensación protectora para evitar daños mayores o atenuar el dolor en la musculatura afectada. Una ocurrencia común es DOMS en los extensores de la rodilla después de una carrera prolongada. Los DOMS que ocurren en los extensores de la rodilla pueden afectar en gran medida la biomecánica de la articulación sagital de la rodilla (Dutto y Braun 2004; Paquette et al., 2017). Más específicamente, estos cambios en la mecánica de la rodilla pueden aumentar la rigidez de la rodilla en la postura inicial, lo que resulta en un aumento de la rigidez vertical de la pierna. Este cambio en la rigidez de la rodilla sirve potencialmente como un mecanismo de compensación de protección contra el alargamiento de los extensores de la rodilla (Paschalis et al., 2007; Tsatalas et al., 2010). Cambiar la mecánica de carrera (como resultado de DOMS o fatiga) puede conducir potencialmente a un mayor riesgo de lesiones relacionadas con la carrera.

Una forma potencial de reducir o aliviar la influencia del dolor muscular en la biomecánica de la carrera es a través de analgésicos tópicos (Ellis et al., 2005). Los analgésicos tópicos, como Biofreeze®, funcionan uniéndose a los receptores del dolor que transmiten una señal al cerebro y transmiten una señal al músculo para proteger el músculo al permanecer en una posición más corta, afectando tanto la producción de fuerza como la biomecánica de carrera (Johar et al. al., 2012). El bloqueo de esta señal debería permitir al individuo aliviar el dolor muscular y devolver la función muscular y la mecánica articular a los niveles previos al DOMS. Sin embargo, aún se desconoce el efecto interactivo del dolor muscular y un analgésico tópico sobre la biomecánica de la carrera. Una reducción del dolor muscular relacionado con DOMS puede conducir a un mejor rendimiento al correr, o al menos a una mayor comodidad en la vida diaria cuando se trata de DOMS. Hasta la fecha, ha habido poca investigación sobre el efecto interactivo del DOMS tratado con un analgésico tópico sobre la biomecánica de carrera.

Protocolo de experimento

Sujetos: Veinte sujetos de 17 a 40 años de edad serán reclutados para el estudio. Los participantes serán considerados corredores recreativos (mínimo 17 años, corriendo 20 km por semana sin lesiones recientes o actuales). Se obtendrá el consentimiento informado por escrito de todos los sujetos.

Procedimientos experimentales: antes de cualquier procedimiento experimental, los participantes tendrán una breve sesión de familiarización y se tomarán las medidas antropométricas necesarias para el análisis de captura de movimiento. A continuación, los participantes podrán calentar con su rutina habitual de caminar/correr/estiramiento. Una vez finalizado, los participantes serán equipados con nuestro equipo de biomecánica (ver más abajo). A continuación, los participantes correrán en una cinta rodante. Cada sesión de carrera tendrá una duración de 5 a 10 minutos y los participantes correrán a dos velocidades diferentes (2 y 3 m/s) porque los efectos del ejercicio excéntrico de los extensores y flexores de la rodilla en parámetros tempo-espaciales particulares y la cinemática de la rodilla de la carrera son dependiente de la velocidad. Después de la sesión de carrera a ambas velocidades, los participantes realizarán nuestro protocolo DOMS (ver más abajo). A las 48 horas posteriores al protocolo DOMS, los participantes volverán al laboratorio para seguir exactamente el mismo protocolo de ejecución descrito anteriormente. A continuación, a los participantes se les aplicará Biofreeze® (o placebo) (ver más abajo) y 15 minutos después de la aplicación, los participantes volverán a realizar el protocolo de carrera (ver el cronograma a continuación)

Día 1:

• Familiarización con el protocolo y área de laboratorio.
• Medidas Antropométricas
• Ejecución de análisis cinemático - BASELINE (EMG y Motion Capture)
• Protocolo DOMS (Rechazar la carrera en cinta rodante) Día 2: (48 horas después del protocolo DOMS)
• Medición de DOMS (Pressure Pain Threshold - ver apéndice, Análisis Subjetivo)
• Análisis cinemático de funcionamiento inducido por DOMS
• Aplicación de biocongelación/aplicación de control (placebo)
• Intervención ejecutando análisis cinemático
• EMG y Motion Capture durante ambas sesiones

Protocolo DOMS para inducir el dolor: el protocolo DOMS consistirá en que los participantes realicen un protocolo de carrera en cinta rodante descendente de 30 minutos. El participante primero calentará durante 5 minutos a un ritmo de caminata suave con una pendiente de 0%. Una vez que el participante esté familiarizado con la máquina para correr y esté preparado, la máquina para correr se configurará en un grado de -10 % (disminución) y los participantes trabajarán hasta el 85 % de su frecuencia cardíaca máxima prevista (PHRM). Una vez que se alcance el 85 % de PHRM, comenzará un cronómetro de 30 minutos y el participante tratará de mantener ese nivel de intensidad con la supervisión de un observador que permanecerá al lado de los participantes. El participante estará enganchado a la llave de seguridad en la caminadora en todo momento cuando esté en la caminadora.

Cinemática: la cinemática tridimensional de la parte inferior del cuerpo se rastreará utilizando un sistema de captura de movimiento Vicon de 10 cámaras (Vicon, Oxford, Reino Unido). Se colocarán marcadores individuales sobre puntos de referencia anatómicos, incluidos maléolos medial y lateral, pie (talón, metatarsianos distales), cóndilos medial y lateral de la rodilla, trocánteres mayores de la cadera, pelvis (espinas ilíacas anterosuperiores, espinas ilíacas posterosuperiores), y torso (apófisis xifoides, muesca supraesternal, vértebras T10, vértebras C7 y un punto de referencia escapular medio-inferior para la identificación posicional). Además, los cuerpos rígidos moldeados a medida que consisten en marcadores reflectantes livianos se asegurarán a la superficie dorsal del pie, a la mitad de la pierna lateralmente, a la mitad del muslo lateralmente y a la pelvis posterior (región sacro-ilíaca). Los cuerpos rígidos se utilizarán para rastrear el movimiento de los segmentos durante las pruebas experimentales. Una calibración estática determinará la relación entre los cuerpos rígidos y los marcadores de calibración sobre los puntos de referencia anatómicos y, posteriormente, los centros de las articulaciones y los sistemas de coordenadas de los segmentos. Los marcadores se sujetarán con una correa de velcro-nylon, cinta médica o cinta adhesiva de doble cara, dependiendo de cada ubicación individual.

Electromiografía (EMG): la actividad muscular se registrará mediante electromiografía de superficie (SEMG) y, antes de la colocación de los electrodos, se realizarán preparaciones estándar, incluido el afeitado de la superficie y la limpieza de la piel con alcohol (SOP 07 - EMG de superficie). Los investigadores requerirán un afeitado localizado en las ubicaciones especificadas a continuación antes de la colocación de los electrodos para mejorar la calidad de nuestros sitios de registro. Se utilizará una maquinilla de afeitar desechable de un solo uso y si se produce sangrado o quemadura por maquinilla de afeitar, esta se convertirá en la prioridad, en lugar de continuar con el protocolo. SEMG se registrará a partir de 8 músculos de las extremidades inferiores (bilateralmente). Los grupos musculares seleccionados incluirán:

1. Extensores de la rodilla: vasto medial, vasto lateral, recto femoral, vasto intermedio
2. Flexores de rodilla: bíceps femoral, semimembranoso, semitendinoso
3. Flexores plantares de tobillo: gastrocnemio lateral

Después de la preparación de los electrodos, que incluyó rasurar y frotar con alcohol, se colocarán electrodos de superficie bipolares desechables de Ag-AgCl (MediTrace 130, Kendall, Mansfield, MA, EE. distancia de 2,5 cm. La EMG se filtrará con paso de banda (10-1000 Hz) y se amplificará diferencialmente (CMRR > 115 dB a 60 Hz; impedancia de entrada -10 GQ; modelo AMT-8, Bortec Biomedical Ltd., Calgary, AB, Canadá).

Después de la preparación, los participantes realizarán una serie de contracciones voluntarias máximas para normalizar las señales EMG. Los participantes realizarán contracciones isométricas máximas de flexión y extensión de la rodilla para normalizar las señales EMG. Todos los datos de EMG se registrarán digitalmente a una frecuencia de 2048 Hz.

Umbral de dolor por presión: el umbral de dolor por presión se utilizará para evaluar la sensibilidad muscular y se define como la cantidad mínima de presión que causa dolor. Un umbral de dolor de presión más alto indica una menor cantidad de sensibilidad muscular. El umbral de dolor por presión se medirá para el cuádriceps derecho de cada participante al comienzo de cada sesión de ejercicio antes de cualquier otra prueba. Se indicará a los participantes que digan "sí" en el instante en que sientan dolor en lugar de presión. Con el participante en una posición de pie relajada, el investigador colocará la sonda del algómetro en la línea media del cuádriceps derecho a medio camino entre la cresta ilíaca y el borde superior de la rótula. El investigador aplicará fuerza gradualmente a una velocidad constante de 50-60 kPa s-1 hasta que el participante indique dolor. Se medirán tres pruebas, con un intervalo de 30 segundos entre las mediciones, con un algómetro con un área de estimulación de 1,0 cm2 (Lafayette Instrument Company, Manual Muscle Tester, Modelo 01163, Lafayette, Indiana, EE. UU.) y los datos se registrarán en kilogramos/ cm2 con una conversión a kilopascales (1kg/cm2=98,1 kPa). El promedio de tres intentos se utilizará para el análisis.

Dolor percibido (Análisis de dolor subjetivo): El dolor muscular también se medirá utilizando la Escala de calificación numérica (NRS) BS-11. El NRS permitirá a los participantes expresar la cantidad de dolor, en referencia al dolor muscular que experimentaron. El NRS es una escala de 11 puntos que va de 0 a 10, con 0 definido como "absolutamente ningún dolor muscular" y 10 definido como "el peor dolor muscular jamás sentido".

Tasa de esfuerzo percibido: Se utilizará una escala simplificada para medir la tasa de esfuerzo percibido (1-10, siendo 1 el esfuerzo mínimo y 10 el esfuerzo máximo sostenible durante solo unos segundos). Esto se recopilará y promediará durante cada parte del estudio (Línea base, DOMS, Biofreeze/Control).

Aplicación de Biofreeze® (o placebo): Se aplicará una crema tópica sobre los cuádriceps. Si se trata de Biofreeze, se aplicarán 8ml del analgésico tópico sobre el vientre muscular del cuádriceps. El modo de aplicación no implicará ninguna fuerza, presión o fricción sustanciales y, por lo tanto, no se esperará ninguna activación refleja. Esta dosis de Biofreeze® se basa en la estimación de que el área superficial promedio de la piel sobre el cuádriceps es de aproximadamente 1600 cm2 y la dosis recomendada de Biofreeze® de 1 ml por 200 cm. El mismo proceso ocurrirá para la crema de placebo. Los investigadores estarán ciegos a la aplicación de Biofreeze® o un placebo. Los grupos se aleatorizarán en la condición de control o experimental.