Cinemática del Hombro durante los ejercicios de Wall Push-up Plus

Jason B Lunden, DPT, SCS, Jonathan P Braman, MD, Robert F LaPrade, MD, PhD, Paula M Ludewing, PhD, PT

Respaldo e Hipótesis: los ejercicios push-up plus son un ejercicio terapéutico común para mejorar la función del hombro y tratar patologías de este. A la fecha, la cinemática de los ejercicios push-up plus no ha sido estudiada. Nuestra hipótesis fue que los ejercicios de push-up plus pueden demostrar un aumento de la rotación interna escapular e incrementar la traslación anterior durante la fase de plus del ejercicio, de este modo impactar potencialmente el espacio subacromial.

Método: astillas de hueso fueron insertadas en el húmero y la escápula en 12 voluntarios sanos sin historia de patología de hombro. El movimiento in vivo durante los ejercicios de wall push-up plus fueron seguidos usando un sistema de seguimiento electromagnético.

Resultados: durante los ejercicios de wall push-up plus, desde una posición de inicio a la posición de push-up plus, hubo un aumento significativo en la rotación hacia abajo (p< .05) y rotación interna (p< .05). los patrones de los movimiento glenohumerales fueron la elevación humeral (p< .05) y movimiento anterior en el plano escapular (p< .05), con la rotación humeral relativamente constante.

Conclusión: encontramos que durante los ejercicios de wall push-up plus en voluntarios sanos, la escápula fue ubicada en una posición potencialmente asociada a pinzamiento de hombro. Porque la cinemática del hombro en los ejercicios de wall push-up plus, la utilización de este ejercicio sin modificaciones desde el principio en la rehabilitación del hombro, especialmente en pacientes con pinzamiento subacromial, debe considerarse con cautela.

El dolor de hombro es uno de los más comunes componentes músculo esqueléticos de pacientes en la búsqueda de cuidados médicos. Las patologías del hombro como los pinzamientos, inestabilidad, y desgarros del manguito rotados han sido asociados con una cinemática anormal, especialmente una cinemática anormal de la escápula. Los movimientos normales de la escápula durante la elevación humeral consiste de una rotación hacia arriba, rotación interna de alguno planos y ángulos de elevación y rotación externa para otros planos y ángulos de elevación, como también una inclinación posterior de la escápula sobre el tórax. Se

cree que la cinemática escapular normal es esencial para maximizar el tamaño del espacio subacromial durante la elevación y evitar el pinzamiento del manguito rotador ya sea interna o externamente.

La musculatura escápulo-torácica es crítica para proveer tanto movilidad y estabilidad para el complejo de hombro para permitir una apropiada función de la articulación glenohumeral. En particular, el músculo serrato anterior puede contribuir en la rotación escapular superior, rotación externa e inclinación posterior durante la elevación del hombro. Además, el serrato anterior actúa para estabilizar el borde

media y el ángulo inferior de la escápula en contra el tórax para prevenir el “aleteo” escapular durante la elevación del brazo. La disminución de la función del serrato anterior ha sido observada en pacientes con patologías de hombro.

En consecuencia, ejercicios enfocados en restaurar la movilidad y estabilidad escapular son una parte importante de la rehabilitación no operatoria y postoperatoria en pacientes con patologías de hombro. Porque este tiene un rol funcional crítico, el músculo serrato anterior es un componente de protocolos de ejercicios terapéuticos.

Los ejercicios de push-up plus son una modificación de un ejercicio estándar de push-up, donde el sujeto desarrolla una protracción escapular máxima una vez que los codos son extendidos. Los ejercicios de push-up plus han sido avocados para el uso de programas de rehabilitación de hombro, porque este ejercicio ha demostrado tener una elevada actividad del músculo serrato anterior en combinación con una relativa baja actividad del trapecio superior. Una baja actividad del trapecio superior con la actividad del serrato anterior puede ser deseable porque una incrementada actividad del trapecio superior combinada con una disminución de la actividad del serrato anterior ha sido reportada en sujetos con dolor de hombro.

Además, desbalances en la actividad del serrato anterior y el trapecio superior pueden resultar en una disminución de la rotación hacia superior y de la inclinación posterior durante la elevación humeral. Así, los ejercicios de push-up plus pueden considerarse en la planificación de ejercicios terapéuticos encaminados a corregir la cinemática escapular en los pacientes con patología del hombro.

Alternativamente, la protracción escapular que está ocurriendo a través de la

protracción clavicular durante la fase plus de los ejercicios de push-up plus puede ser desventajosa para el espacio subacromial, así impactar negativamente los tendones del manguito rotador. El incremento de la protracción escapular ha demostrado reducir la distancia acromio-clavicular. Además, si la traslación anterior de la cabeza humeral ocurre durante esta fase de plus, esto puede resultar en incrementar el riesgo para pinzamiento del manguito rotador por debajo del ligamento coracoacromial. A pesar que estudios demostraron que la elevada activación del serrato es importante para considerar en seleccionar ejercicios, es también importante conocer cómo la cinemática del ejercicio impacta en la articulación glenohumeral.

El ejercicio push.-up plus es a veces modificado desde un push-up plus estándar para desarrollar en contra de una pared en etapas tempranos de rehabilitación del hombro para limitar la acumulación de soporte de peso durante el ejercicio. El wall push-up plus ha demostrado obtener actividades del serrato anterior de moderado a altos niveles comparable con otros ejercicios enfocados a fortalecer el serrato anterior en 90º de elevación humeral. Sin embargo, para nuestro conocimiento, la cinemática del hombro durante los ejercicios de push-up plus aún no han sido investigados. Por lo tanto, el propósito de este estudio fue describir la cinemática del hombro durante los ejercicios de wall push-up plus. Nuestra hipótesis fue que los ejercicios de wall push-up plus pueden demostrar incrementar la rotación interna escapular e incrementar la traslación anterior del humero durante la fase de plus del ejercicio en comparación con la posición de inicio, potencialmente impactante del espacio subacromial.

Materiales y métodos

Sujetos

Este estudio fue aprobado por la Institutional Review Board de la Universidad de Minnesota. doce sujetos (7 hombres, 5 mujeres) participaron en este estudio y fueron parte de una largo estudio de seguimiento. Sus edades promedios fueron 29,3 años (+/- 6.8 años), estatura promedio fue 173,6 cm (+/- 8.12 cm) y sus pesos promedio fueron 77,5 Kg (+/- 13.8 Kg). Once de los sujetos tenían la mano derecha dominante y los hombros no dominantes fueron evaluados en todos, pero dos sujetos, eligieron evaluar su hombro dominante. Como resultado 3 hombros derechos y 9 hombros izquierdos fueron evaluados.

Instrumentación

Un test de evaluación del movimiento fue conducido usando el Flock of Birds mini-bird sensor de movimiento electromagnético (Ascension Technology Corporation, Burlington, VT) y asociado a un software Monitor de Movimiento (Innovative Sports Training, Chicago, IL) que permitió el seguimiento simultáneo de 7 sensores a una rango de sampleo de 100 HZ por sensor. Precisión estática para el sensor mini-bird ha sido reportada a 1.8 mm y 0.5º (Ascencion Technology Corporation, Burlington, VT) Milne et al reportaron un rango óptimo de oeración de 22.5-64.0 cm, un error rotacional promedio de 1.6% de incremento rotacional y precisión de < 1º para similares dispositivos de seguimiento. Un sensor fue unido a un puntero digitalizado y un salida donde determinaron en el laboratotio no tener precisión cuadrada (RMS) de menos que 1 mm usando una malla de calibración.

Procedimiento

Alfileres enroscados de 2,5 mm fueron unidos a la corteza externa donde fueron

ubicados en condiciones estériles por un cirujano ortopédico (RFL) para un seguimiento in vivo de cada escápula y humero de los sujetos. Se le dio a los sujetos antibióticos orales profilácticos y anestésicos locales antes del procedimiento quirúrgico. Para tener en cuenta el movimiento de la piel durante las pruebas, incisiones en la piel eran de longitud adecuada (1-2 cm) para permitir el movimiento sin trabas del húmero y la escápula durante el movimiento del brazo. La ubicación de los alfileres su en la espina lateral de la escápula a la base del acromion y justo distal a la unión del deltoides en el humero. Un alfiler fue ubicado por segmento y la localización de la inserción permitió ubicar directamente dentro del hueso sin pasar a través de algún tejido muscular o tendinoso. La ubicación del alfiler fue verificada usando fluoroscopía. Los sensores fueron asegurados rígidamente a los alfileres por medio de sensores, con un sensor adicional en el tórax debajo de la escotadura esternal para grabar la posición torácica.

Fue identificado para cada segmento un sistema local de coordenadas a través de la digitalización de marcadores anatómicos para alinear ejes siguiendo los protocolos y marcadores recomendados por la Sociedad Internacional de Biomecánica (ISB). Esos marcadores incluyeron la escotadura esternal, el proceso xifoide, proceso espinoso de C7 a T8 para el tórax, la raíz de la espina de la escápula, ángulo inferior y acromion postero-lateral de la escápula y epicóndilos medial y lateral del humero. La estimación del centro de la cabeza humeral fue determinado por la rotación pasiva del brazo para 10 posiciones diferentes.

El test de movimiento cinemático fue completado por cada sujeto realizando el ejercicio de push-up plus en contra de una pared. Los sujetos permanecieron aproximadamente a 1,5 veces la longitud de sus brazos de la pared, con la palmas en

contra de la pared a nivel del hombro para estandarizar la posición inicial, a partir del ejercicio inclinado hacia adelante con su pecho cerca de la pared (figura 1, A). Se les pidió a los sujetos desarrollar el ejercicio de push-up plus extendiendo sus codos y empujando fuera de la pared (Figura 1, B). Cuando los brazos estaban completamente extendidos, se le indicó realizar una protracción anterior del hombro haciendo el “plus”, y entonces devolverse a la posición inicial. Los sujetos desarrollaron 1 a 2 intentos de los ejercicios a la velocidad que ellos encontraran cómoda. Los rangos de dolor en una escala de 0-10 fue monitorizada durante la prueba. Alfileres y sensores fueron monitoreados para la rigidez antes de la retirada al final de la sesión de pruebas.

Se le dio a los sujetos acetaminofeno y hielo para controlar el dolor post-procedimiento. Los sitios de las incisiones fueron cerrados usando suturas de nylon o bandas adhesivas. El seguimiento del nivel de función de cada sujeto y el dolo para los siguientes 2 días se realizó por teléfono con una examinación en persona a los 7-10 días post prueba.

Análisis de Datos

Los ejercicios de wall push-up plus fueron divididos en cuatro eventos. El evento I fue la posición de inicio con el tronco cercano a la pared (Figura 1, A). el evento 2 fue al final del tradicional push-up y el comienzo de la fase de plus (figura 1, B), manualmente identificada como el punto en el gráfico donde la pendiente del plano de elevación humero-torácico cambió (figura 2). El evento 3 fue el final del evento plus comenzando en el punto de máxima protracción escapular, identificada en el punto del gráfico de la punta del plano de elvación del humero (figura 2). El evento 4 fue la posición final con el tronco volviéndose a aproximar a la pared (figura 1, A). Los eventos fueron diferenciados en

el programa Monitor de Movimiento usando puntos de corte en el grafico de elevación del plano humeral (figura 2). La estadística descriptiva se promediaron durante el ejercicio de push-up plus (promedio, desviación estándar, error estándar) para las 8 variables dependientes (Rotación superior e inferior escapular, rotación interna/ externa, e inclinación anterior/posterior; elevación en el plano humeral, ángulo de elevación, y rotación axial; traslación glenohumeral anterior/posterior y superior-inferior) (Figura 3). Para una interpretación clínica fácil los datos a la izquierda fueron convertidos a la equivalencia del lado derecho y valores promedio fueron multiplicados por – 1 para la rotación superior escapular y elevación glenohumeral y rotación externa. Traslación glenohumeral fue descrita relativa a la posición de inicio (evento 1). La normalidad fue verificada por test de skewness y kurtosis en cada variable dependiente para cada fase del ejercicio del wall push-up plus. La normalidad fue aceptada para toda las variables dependientes, como parámetros estadísticos fueron apropiados para futuros análisis.

Para determinar si las diferencias en las rotaciones escapulares y humerales ocurrieron eventos cruzados, medidas ANOVA repetidas fueron desarrolladas con los factores de los eventos (1,2,3 y 4) en el wall push-up plus.

Resultados

Los sujetos reportaron rangos promedios de dolor de 1.1/10 en una escala numérica durante los ejercicios de wall push-up plus. No hubo complicaciones siguientes relacionadas con la ubicación de los alfileres. El promedio de la cinemática escapular (en grados) para la rotación interna, rotación hacia superior e inclinación posterior con valores de desviación estándar son presentados en la

Tabla I. la información descriptiva durante el evento del ejercicio del wall push-up plus son presentados en las Figuras 4 y 5.

La posición inicial de la escápula fue rotación interna, rotación hacia superior e inclinación anterior (evento 1, Tabla I) convirtiéndose significativamente más rotada internamente (p< .05) y menor rotación hacia superior (p< .05) durante el push-up (evento 2) y push-up plus (evento 3). Al completar el ejercicio (evento 4), la posición escapular regresa a una posición similar a la posición inicial. No hubo cambio significativo en la posición angular para la inclinación escapular durante el ejercicio de wall push-up plus (Tabla I).

La posición inicial glenohumeral fue elevación y rotación interna, posterior al plano escapular, conviertiéndose significativamente más elevada (P< 0.5 Figura 4, A) y mas anterior en el plano escapular (P< 0.5 Figura 4, B) durante los eventos push-up y push-up plus. Al completar el ejercicio (evento 4), la posición glenohumeral retornó a la posición similar a la posición de inicio. No hubo cambios significativos en la rotación externa angular posicionado durante el ejercicio de wall push-up (Figura 4, C).

Los patrones de la traslación glenohumeral desde la posición inicial al final del evento del plus apareció a traslación anteriormente con un retorno a la posición similar a la posición de inicio y final. Sin embargo, no hubo diferencias significativas entre eventos durante el ejercicio de wall push-up plus para las traslaciones anteriores/posteriores o superiores/inferiores (Figura 5).

Discusión

Cuando las patologías del hombro llevan a un pobre control escapular, los ejercicios de push-up plus pueden frecuentemente adicionarse a un programa de

rehabilitación. La razón para esta elección se basa en la alta activación de este músculo durante el ejercicio, combinado con una menor actividad del trapecio superior, sin ningún conocimiento de cómo el ejercicio afecta la cinemática escapular o glenohumeral.

Usando seguidores electromagnéticos fijados al hueso, encontramos que durante el ejercicio de wall push-up plus, hubo una significativa rotación interna y rotación hacia inferior de la escápula. Adicionalmente, encontramos que incrementó el plano de elevación e incrementó la elevación glenohumeral, con rotación externa glenohumeral permaneciendo relativamente constante desde la posición de inicio al evento de push-up plus. Los patrones escápulo-torácicos y glenohumerales durante el ejercicio de wall push-up plus llevó a una posición que puede resultar en una disminución del espacio subacromial o pinzamiento interno bajo las superficies del manguito rotador.

El objetivo de los ejercicios de push-up plus es fortalecer el músculo serrato anterior, mientras se minimiza la actividad del trapecio superior. El serrato anterior es un importante estabilizador escapular, que mantiene el borde medial y el ángulo inferior de la escápula contra el tórax durante la elevación del brazo. El serrato anterior además actúa contribuyendo a los movimientos “normales” de la escápula durante la elevación del brazo. La cinemática escapular normal se cree que aumenta el espacio subacromial durante la elevación del brazo y permite la limpieza de la cabeza humeral y de los tendones del manguito rotador.

Nuestros datos demostraron un mayor pequeño grado de rotación hacia superior escapular y menor inclinación posterior que en estudios previos con similares ángulos de elevación humero-torácia (Tabla II). Además, ocurrieron relativas rotaciones hacia inferior con incremento de la elevación humeral durante el wall push-up. El importe de la disminución de la rotación escapular hacia superior y la inclinación al final de la porción plus (vento 3) de los ejercicios push-up (10º o más diferencia en rotación hacia arriba comparada con estudios previos; Tabla II), merece atención porque puede conducir a una disminución

significativa en el volumen del espacio subacromial por lo que el acromion anterolateral acerque a la inserción del tendón del supraespinoso. Como resultado, el ejercicio de wall push-up plus puede llevar a irritar el espacio subacromial llevando a injuria, en lugar de reducir la irritación tal como estaba previsto. Cabe señalar, sin embargo, que las diferencias en los sistemas de coordenadas entre los estudios magnifica las diferencias observadas, y que el efecto de los cambios de orientación escapular en el espacio subacromial ha sido cuestionada en un estudio reciente.

Las diferencias en la rotación escapular hacia arriba para el push-up plus comparado con estudios previos alternativamente puede ser atribuido a la diferencia natural del soporte de peso en la extremidad superior como en la literatura examinada en cadena cinemática abierta. In contraste, nosotros describimos la cinemática del hombro del soporte de peso en el ejercicio de push-up plus, que ha sido clasificado como un ejercicio de cadena cinemática abierta, donde el segmento distal está fijo. En teoría, ejercicios en cadena cinemática abierta o cerrada resultan en diferentes acciones musculares.

Nawoczenski et al reportó la cinemática del hombro durante dos pruebas de cadenas cinemáticas, elevación de peso y traslado en silla de ruedas, en sujetos sanos sin lesiones de la médula espinal. Aunque el ángulo de elevación del húmero para las tareas en el estudio Nawoczenski fueron menos que en el estudio actual, la posición de la escápula fue similar con respecto a la rotación hacia arriba tanto en la elevación de peso y tareas de transferencia, en comparación con los eventos 2 y 3 del push-up de los diferentes sistemas eje se tienen en cuenta.

Basado en la cinemática escapular de los ejercicios de wall push-up plus reportados en este estudio, se debe prestar especial atención en seleccionar el wall push-up plus tempranamente durante la rehabilitación del hombro para paciente con pinzamiento subacromial. Por otra parte, modificar el ejercicio haciendo que el paciente intente activamente la rotación hacia arriba de la escápula mientras realiza este ejercicio puede mejorar la posición de la escápula y disminuir la irritación potencial de la tendones del manguito rotador. La disminución de la rotación hacia arriba notada en la posición elevada del brazo asociada con la ubicación del brazo en contra de la pared. Cuando se eleva pasivamente el brazo, ocurre menos rotación hacia superior de la escápula por lo

que puede ser un mecanismo por el cual ocurre una reducción de la rotación hacia superior escapular. Adicionalmente, la protracción escapular que está ocurriendo a través de la protracción clavicular durante la fase plus de los ejercicios push-up plus

puede se desventajoso para el espacio subacromial. Históricamente, la selección de ejercicios ha sido basada principalmente en investigaciones de la activación muscular. Aunque la activación muscular es importante, los datos de la cinemática del hombro también son necesarios antes de recomendar un ejercicio en particular además de proteger los tendones del manguito rotador.

A la fecha, la información de la cinemática del hombro durante los ejercicios comunes de rehabilitación no está disponible en la literatura. Po ello, es difícil recomendar una alternativa al push-up plus para el fortalecimiento del serrato anterior. Sin embargo otros ejercicios que han demostrado alta activación del serrato anterior incluyen deslizamiento en la pared,

abrazo dinámico y puñetazo del serrato. El abrazo dinámico y el puñetazo del serrato son realizados en aproximadamente el mismo plano de movimiento como el wall push-up plus, y ellos incorporan visulamente movimientos similares de

protracción de hombro. Sin embargo, estos son ejercicios en cadena cinemática abierta lo que puede resultar cinematicamente diferente. El deslizamiento en pared es un ejercicio en cadena cinemática cerrada pero sin énfasis en la protracción del hombro y es desarrollado con un alto ángulo de elevación y así, teroricamente, puede incrementar la rotación hacia superior relativo a el wall push-up plus. Kibler et al demostró actividad moderada del serrato en mucho ejercicios enfatizados en la retracción escapular, incluyendo una fila de baja. Eligiendo uno de esos otros ejercicios en la base de presumida cinemática puede ser puramente especulativo. Aunque ello solo pueden ser recomendados como alternativos al wall push-up plus, debido a sus niveles de activación del serrato.

Futuras investigaciones son necesarias para examinar la cinemática del hombro durante los ejercicios de rehabilitación y permitir más asignación científica de apropiados ejercicios para patologías específicas del

hombro. Un ejercicio óptimo para el serrato anterior puede incorporar tanto la activación serrato y la cinemática escapular coherente con el funcionamiento normal y minimizando los riesgos pinzamiento externo o interno.

Existen algunas limitaciones del presente estudio. Nuestros sujetos son relativamente jóvenes y saludables sin historial de patología de hombro. Como resultado, hay que ser prudente con la generalización de los resultados de este estudio a pacientes con dolor de hombro y personas mayores.

El uso de sujetos jóvenes sanos in este estudio fue necesario para investigar la cinemática en individuos “normales” para determinar la base para la cinemática en el wall push-up plus. La influencia de los alfileres en el hueso en la cinemática debido a la tensión de la pies y/ al dolor es otra limitación potencial de este estudio. En orden de minimizar los efectos de la tensión de la piel en la cinemática del hombro, la piel fue liberada alrededor de la inserción de los alfileres. La influencia del dolor en la cinemática de los hombros testeados fue mínima, los sujetos relataron en promedio rangos de dolor de 1.1/10 en un escala numérica durante el ejercicio. Finalmente, la traslación del centro de la cabeza humeral son descriptores comunes de la cinemática de la articulación glenohumeral. Sin embargo, estos descriptores no tienen en cuenta las diferencias en el ángulo de retroversión humeral que pueden estar presentes en varios sujetos, ni describir la cinemática que se producen directamente en las superficies articulares.

Conclusión

El ejercicio de push-up plus es a veces modificado para ser desarrollado en contra de una pared para disminuir el acumulo de soporte de fuerza a través de la articulación glenohumeral y para evitar una compresión y futuras irritaciones de los músculos del manguito rotador. Los hallazgos de este estudio de la disminución de la rotación

hacia arriba y el incremento de la rotación interna durante los ejercicios de wall push-up plus indican que este ejercicio puede poner la articulación glenohumeral en un posición que disminuye el espacio subacromial disponible y crear riesgo para pinzamientos. Tomando en cuenta estos resultados, los clínicos pueden querer reconsiderar implementar los ejercicios de wall push-up plus o modificar ese ejercicio para incrementar la rotación superior de la escápula tempranamente en la rehabilitación de los pinzamientos subacromiales. Estos es especialmente cierto si los ejercicios causan incomodidad porque este puede futuramente exacerbar los síntomas y retardar el proceso de curación.

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