¿Flexiones en el suelo o en suspensión?

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flexiones de brazos

La cuantificación de la carga es uno de los parámetros que más interesa a los entrenadores y preparadores físicos, porque por un lado permite un control mas preciso del entrenamiento y por otro lado da la posibilidad de modificar la programación del entrenamiento. Básicamente, durante una sesión de entrenamiento se cuantifican los diferentes ejercicios que se realizan.

Para poder medir los ejercicios planteados que se llevan a cabo en el gimnasio o en el terreno de juego, los entrenadores y preparadores físicos necesitan de instrumentos de medida y control (sensores de fuerza, encoders, plataformas de contacto), o de otros que indiquen la carga interna para cuantificar el efecto del estímulo de entrenamiento (pulsómetros, lactatos, marcadores hormonales). Asimismo, los diferentes ejercicios propuestos para una tarea, ya sea en el gimnasio o en el terreno de juego, pueden presentar distintas propuestas modificando diferentes parámetros como la naturaleza de el ejercicio (analítico o global), la velocidad de ejecución, el rango de movimiento, utilizando sobrecarga, con materiales desestabilizadores, entre otros.

Lo que se observa es que hay multitud de posibilidades para un mismo ejercicio. Por lo tanto, debemos objetivar si el ejercicio diseñado implica los grupos musculares que realmente se  quieren entrenar. Por consiguiente, a nivel muscular se utiliza la electromiografía para poder identificar con exactitud cuales son las demandas musculares en un ejercicio, y de ésta manera conocer y cuantificar la carga. Por este motivo, el objetivo principal de este trabajo es describir la metodología a seguir cuando se utiliza la electromiografía de superficie (sEMG) y de este modo indagar en el conocimiento de la actividad muscular, concretamente en las flexiones de brazos (en el suelo y en suspensión) a partir del nivel de activación registrado por el pectoral mayor.

figura 1
Figura 1. Instrumentos de medida y control del entrenamiento: plataforma de contactos (a), fotocélula (b) y sensor de fuerza (c)

Electromiografía de superficie (sEMG): conceptualización y metodología

La sEMG es un registro de la señal eléctrica producida por la actividad muscular, durante las acciones dinámicas y estáticas, que permiten un registro global del músculo, de forma no invasiva, pero con el inconveniente de no poder analizar la musculatura profunda (13). Para poder registrar la señal electromiográfica (EMG) se debe seguir un protocolo. La literatura científica muestra distintos protocolos que indican el conjunto de pasos que se deben hacer para un registro fiable de la EMG. El protocolo que se utiliza a nivel europeo es la sEMG para la evaluación no invasiva de los músculos (SENIAM) (10). Las recomendaciones SENIAM establecen que:

1) La distancia entre electrodos debe de ser de 2 cm.

2) Los electrodos deben de ser de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl).

3) Rasurar la zona de ubicación del electrodo si está cubierta de pelo, limpiar con alcohol y dejar que se evapore, y comprobar que esté seco antes de colocar el electrodo.

4) Orientar los electrodos en la dirección de las fibras musculares.

5) Fijar los electrodos con bandas elásticas.

6) Colocar un electrodo de referencia en superficie ósea.

7) Comprobar la conexión del EMG.

Cuando se quiere determinar la ubicación del electrodo en el músculo, SENIAM lo describe, a modo de ejemplo el electrodo del recto femoral debe de ubicarse a la mitad de la distancia entre la espina ilíaca antero-superior y la parte superior de la rótula. La Figura 2 muestra la ubicación del electrodo de referencia y de los electrodos en el recto femoral.

figura 2
Figura 2. Ubicación de los electrodos en el recto femoral y del electrodo de referencia

Una vez ubicados los electrodos, la siguiente fase a realizar es la de registro, que consta de la obtención de la contracción isométrica voluntaria máxima (MVIC) y del registro de la EMG correspondiente a el gesto o acción deportiva que se quiere analizar. La MVIC es un método de normalización de la EMG que nos permite obtener un valor de referencia y así poder comparar la activación muscular entre distintos músculos, entre condiciones de ejercicios y entre deportistas (9).

Los test de MVIC se basan en realizar MVIC contra una resistencia invencible siguiendo distintos protocolos según la musculatura implicada. En la literatura científica existen numerosas recomendaciones de protocolos de MVIC como las de Rutherford, Hubley-Kozey, & Stanish (16) para la extremidad inferior, Vera-Garcia, Moreside, & McGill (19) para la musculatura abdominal o Konrad (12) para extremidad superior e inferior. Según Konrad (2006), para obtener la MVIC del recto femoral el deportista debe de hacer una extensión unilateral del la rodilla, manteniendo la flexión de la rodilla a 90º y en posición sentado (Fig. 3). Los deportistas deben de estar instruidos para incrementar la contracción muscular durante 2 segundos, mantener la MVIC durante 3 segundos y relajar progresivamente. Además, se recomienda realizar 3 repeticiones MVIC con 2 minutos de pausa entre intentos par reducir el efecto fatiga, el valor máximo obtenido durante las 3 repeticiones de la MVIC se utilizará como valor de referencia para normalizar la EMG (11).

figura 3
Figura 3. Detalle de la posición para obtener la contracción isométrica voluntaria máxima (MVIC) en el recto femoral.

Obtenidos los valores de MVIC se procede a la fase de registro del gesto o de la acción deportiva. Los datos EMG que se obtienen corresponden a la señal raw (señal sucia) y dependiendo del tipo de análisis que se lleve a cabo se aplica un tratamiento en concreto (amplitud para acciones dinámicas o frecuencias para acciones isométricas). Siguiendo las recomendaciones de Massó et al. (2010) (13), a continuación se describe el análisis de la amplitud EMG para acciones dinámicas y el análisis de frecuencias para acciones isométricas. La Figura 4 ejemplifica un análisis de la amplitud EMG en la acción de la extensión plantar del tobillo.

El análisis de la amplitud consiste en:

1) Filtrado de la señal.

2) Rectificación del señal.

3) Aplicación del suavizado.

4) Normalización respecto a la MVIC.

El análisis de frecuencias consta de:

1) Filtrado de la señal

2) Aplicación de la Fast Fourier Transform (FFT) o sistema de descomposición de la señal en la diferentes frecuencias que lo componen. Permite analizar las acciones isométricas porque se supone que el espectro de frecuencias no varia en el tiempo.

figura 4
Figura 4. Señal registrada durante la flexión plantar del tobillo: Señal raw (sucia) y señal normalizada (% MVIC)

Flexiones de brazos en el suelo vs en suspensión: comparación del nivel de activación del pectoral mayor

La primera parte del trabajo nos ha descrito como realizar un registro de EMG en acciones dinámicas o isométricas para cuantificar la activación muscular en un gesto deportivo o en un ejercicio de condicionamiento físico. Esta segunda parte del trabajo se focaliza en la utilidad de la sEMG para poder comparar la activación muscular de diferentes métodos de entrenamiento en un mismo ejercicio, concretamente la activación del pectoral mayor cuando se hacen flexiones de brazos en el suelo y utilizando dos dispositivos de suspensión [TRX® y Aerosling® (con polea)].

Las flexiones de brazos son uno de los ejercicios para fortalecer el tren superior mas estudiados para examinar la implicación que tienen la musculatura analizada cuando se modifican distintos parámetros, como el efecto del porcentaje del peso corporal cuando se varían la altura y los apoyos (7), la utilización de materiales desestabilizadores como el swiss ball, wobble board (Anderson, Gaetz, Holzmann, & Twist, 2013) o pelotas de baloncesto (8).

Según Anderson et al. (2013) la activación de la musculatura analizada, cuando se hacían flexiones en el suelo con inestabilidad simple y dual, incrementaba linealmente cuando aumentaba el grado de inestabilidad. Además, Freeman et al. (2006) hallaron un incremento del 25% en la actividad del pectoral mayor cuando se realizaban flexiones de brazos apoyando las manos sobre pelotas de baloncesto en comparación con las flexiones de brazos realizadas en el suelo. Estas evidencias parece que indiquen que a mayor grado de inestabilidad se produce una activación mas elevada de la musculatura implicada, por este motivo y con la finalidad de aumentar el grado de inestabilidad se introdujeron los dispositivos de suspensión en el entrenamiento deportivo. La inclusión de los dispositivos de suspensión ha originado numerosas investigaciones que comparan la actividad muscular haciendo flexiones de brazos en el suelo con las flexiones de brazos en suspensión (2). Cuando se hacen flexiones de brazos a una distancia de 10 cm del suelo, las activaciones del pectoral mayor registradas oscilan entre 63,62% MVIC y 29,60% MVIC (5). Estos valores de activación son superiores (69,54% MVIC y 31,68% MVIC) cuando las flexiones de brazos se hacen con un dispositivo de suspensión a 10 cm del suelo (5, 17). Contrariamente, cuando el dispositivo de suspensión presenta una polea, aumenta el grado de inestabilidad, la activación del pectoral mayor decrece ligeramente al rededor del 15% en comparación con la actividad registrada durante las flexiones de brazos con dispositivo de suspensión a 10 cm del suelo (5).

Asimismo, cuando se aumenta la distancia con el suelo (65 cm) y se disminuye el ángulo de inclinación del conjunto tronco-piernas, la activación del pectoral mayor es muy similar durante las flexiones de brazos en suspensión (20,97% MVIC) (3) y las flexiones de brazos en suspensión con polea (20,09 % MVIC) (4), no obstante, las flexiones de brazos en el suelo presentan una activación ligeramente superior (25,39% MVIC) (3, 5). Los distintos niveles de activación registrados, cuando se hacen flexiones de brazos en el suelo y en suspensión, sugieren que el pectoral mayor no presenta un incremento lineal en su activación cuando se aumenta el grado de inestabilidad. Por este motivo, la Figura 5 muestra una progresión del nivel de activación del pectoral mayor (flexiones de brazos en el suelo y en suspensión) a partir de los datos recogidos en las investigaciones citadas anteriormente (3, 4, 5, 6, 17). El objetivo de esta propuesta es poder transmitir a los entrenadores y preparadores físicos una pauta para poder escoger la variante del ejercicio (flexiones de brazos en el suelo o en suspensión) en función del intervalo de activación de la musculatura (pectoral mayor en flexiones de brazos) y no del grado de inestabilidad del ejercicio.

figura 5
Figura 5. Propuesta de progresión a partir de los niveles de activación del pectoral mayor: Flexiones en el suelo vs Flexiones en suspensión. Les datos se muestran en % MVIC y corresponden a la media total de cada una de las activaciones registradas en los distintos estudios.
Fuente: Elaboración propia a partir de los datos obtenidos por Borreani et al. (2015); Calatayud, Borreani, Colado, Martin, Batalha, et al. (2014); Calatayud, Borreani, Colado, Martin, Rogers, et al. (2014); Calatayud, Borreani, Colado, Martin, & Rogers (2014); Snarr & Esco (2013) 

Conclusiones

En relación a sEMG debemos recordar que:

  • Es un método no invasivo.
  • Permite cuantificar la activación muscular en ejercicios dinámicos y isométricos.
  • Es imprescindible seguir los protocolos de preparación y ubicación de los electrodos para un registro fiable.
  • La MVIC nos permite normalizar la EMG y poder comparar los niveles de activación entre grupos musculares, ejercicios y sujetos.
  • No permite registrar la activación en musculatura profunda.

Por último, cuantificar la activación del pectoral mayor en diferentes condiciones cuando se hacen flexiones de brazos nos muestra que:

  • La sEMG permite observar las demandas musculares en diferentes variantes de un mismo ejercicio.
  • El nivel de activación transmite al preparador físico y/o entrenador una información muy válida para diseñar ejercicios que progresan de menor a mayor especificidad.
  • No todos los músculos aumentan su activación en incrementar el grado de inestabilidad, se sugiere progresar en el nivel de activación del músculo porque como se observa con el pectoral mayor, la activación y el grado de inestabilidad no siempre aumentan de forma lineal.

Referencias bibliográficas

  1. Anderson, G., Gaetz, M., Holzmann, M., & Twist, P. (2013). Comparison of EMG activity during stable and unstable push-up protocols. European Journal of Sport Science, 13(1), 42–48. http://doi.org/10.1080/17461391.2011.577240
  2. Beach, T. A. C., Howarth, S. J., & Callaghan, J. P. (2008). Muscular contribution to low-back loading and stiffness during standard and suspended push-ups. Human Movement Science, 27(3), 457–472. http://doi.org/10.1016/j.humov.2007.12.002
  3. Borreani, S., Calatayud, J., Colado, J., Tella, V., Moya-Nájera, D., Martin, F., & Rogers, M. (2015). Shoulder muscle activation during stable and suspended push-ups at different heights in healthy subjects. Physical Therapy in Sport, 16(3), 248–254. http://doi.org/10.1016/j.ptsp.2014.12.004
  4. Calatayud, J., Borreani, S., Colado, J., Martin, F., Batalha, N., & Silva, A. (2014). Muscle activation differences between stable push-ups and push-ups with a unilateral v-shaped suspension system at different heights. Motricidade, 10(4), 84–93. http://doi.org/10.6063/motricidade.10(4).3395
  5. Calatayud, J., Borreani, S., Colado, J., Martin, F., & Rogers, M. (2014). Muscle Activity Levels in Upper-Body Push Exercises With Different Loads and Stability Conditions. The Physician and Sportsmedicine, 42(4), 106–119. http://doi.org/10.3810/psm.2014.11.2097
  6. Calatayud, J., Borreani, S., Colado, J., Martin, F., Rogers, M., Behm, D., & Andersen, L. (2014). Muscle activation during push-ups with different suspension training systems. Journal of Sports Science and Medicine, (13), 502–510.
  7. Ebben, W. P., Wurm, B., VanderZanden, T. L., Spadavecchia, M. L., Durocher, J. J., Bickham, C. T., & Petushek, E. J. (2011). Kinetic Analysis of Several Variations of Push-Ups. Journal of Strength and Conditioning Research, 25(10), 2891–2894. http://doi.org/10.1519/JSC.0b013e31820c8587
  8. Freeman, S., Karpowicz, A., Gray, J., & McGill, S. (2006). Quantifying Muscle Patterns and Spine Load during Various Forms of the Push-Up. Medicine & Science in Sports & Exercise, 38(3), 570–577. http://doi.org/10.1249/01.mss.0000189317.08635.1b
  9. Halaki, M., & Ginn, K. a. (2012). Normalization of EMG Signals: To Normalize or Not to Normalize and What to Normalize to? Computational Intelligence in Electromyography Analysis – A Perspective on Current Applications and Future Challenges, 175–194. http://doi.org/40113
  10. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., & Rau, G. (2000). Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology : Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology, 10(5), 361–74.
  11. Jakobsen, M. D., Sundstrup, E., Andersen, C. H., Aagaard, P., & Andersen, L. L. (2013). Muscle activity during leg strengthening exercise using free weights and elastic resistance: Effects of ballistic vs controlled contractions. Human Movement Science, 32(1), 65–78. http://doi.org/10.1016/j.humov.2012.07.002
  12. Konrad, P. (2006). The ABC of EMG: A practical introduction of kinesiological electromyography (Version 1.). USA: Noraxon INC.
  13. Massó, N., Rey, F., Romero, D., Gual, G., Costa, L., & Germán, A. (2010). Aplicacions de l’electromiografia de superfície a l’esport. Apunts. Medicina de l’Esport, 45(166), 127–136. http://doi.org/10.1016/j.apunts.2010.02.005
  14. McGill, S., Cannon, J., & Andersen, J. (2014). Analysis of Pushing Exercises: muscle activity and spine load while contrasting techniques on stable surfaces with a labile suspension strap training system. Journal of Strength and Conditioning Research, 28(1), 105–116. http://doi.org/10.1519/JSC.0b013e3182a99459
  15. Mok, N. W., Yeung, E. W., Cho, J. C., Hui, S. C., Liu, K. C., & Pang, C. H. (2014). Core muscle activity during suspension exercises. Journal of Science and Medicine in Sport, 18(2), 189–194. http://doi.org/10.1016/j.jsams.2014.01.002
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  17. Snarr, R., & Esco, M. (2013). Electromyographic Comparison of Traditional and Suspension Push-Ups. Journal of Human Kinetics, 39(1), 75–83. http://doi.org/10.2478/hukin-2013-0070
  18. Suprak, D. N., Dawes, J., & Stephenson, M. D. (2011). The Effect of Position on the Percentage of Body Mass Supported During Traditional and Modified Push-up Variants. Journal of Strength and Conditioning Research, 25(2), 497–503. http://doi.org/10.1519/JSC.0b013e3181bde2cf
  19. Vera-Garcia, F. J., Moreside, J. M., & McGill, S. M. (2010). MVC techniques to normalize trunk muscle EMG in healthy women. Journal of Electromyography and Kinesiology, 20(1), 10–16. http://doi.org/10.1016/j.jelekin.2009.03.010

JOAN AGUILERA CASTELLS.  Estudiante del Máster en Entrenamiento Deportivo, Actividad Física y Salud. Facultad de Psicología, Ciencias de la Educación y del Deporte Blanquerna-Universitat Ramon Llull. 

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