13 de febrero de 2015

A mayor amortiguación... ¡¡Mayor impacto vertical!!


El sentido común nos dice que cualquier superficie blanda ayuda a absorber el impacto. Un simple experimento lo confirma: si dejamos caer un jarrón sobre un colchón, probablemente no se haga añicos, a diferencia de lo que ocurriría en el suelo. Por tanto, podemos concluir, sin riesgo a equivocarnos, que las superficies blandas atenúan las fuerzas de impacto de cualquier objeto que caiga sobre ellas y las protegen de posibles fracturas.

Si esto lo extrapolamos a la carrera a pie, podríamos pensar que el correr sobre una superficie más blanda (ya sea terreno o calzado) disminuiría la fuerza de impacto y, por tanto el riesgo de lesión. De hecho, este es tal vez el argumento principal de todas las compañías de calzado deportivo para incluir diferentes tipos de tecnología destinados a la absorción de impactos. Pero, ¿qué sucede en realidad? ¿El comportamiento de un cuerpo vivo es igual al de un cuerpo inerte? ¿Cómo reaccionamos cuando caemos sobre diferentes tipos de superficies? ¿Realmente nos protege el calzado de running actual contra esas fuerzas de impacto vertical?

Hay varios estudios que apuntan a que esa lógica aplastante (en el ejemplo del jarrón) podría no cumplirse en el caso del ser humano. En esta entrada vamos a comentar un estudio que, aunque es de hace algunos años, cuestiona la efectividad de los mecanismos de absorción de impactos habitualmente utilizados en el calzado de correr. Veamos.

Es habitual encontrar índices de lesión elevados entre participantes habituales de disciplinas deportivas que implican una repetición de saltos (p.e. carrera) y se cree que es debido al efecto acumulativo de traumas por unas fuerzas de impacto vertical excesivas. Por este motivo, el uso de materiales blandos que amortigüen estas fuerzas son considerados como protectores frente al riesgo de lesión, pese a que no hay estudios que lo demuestren. Más bien al contrario: algunos estudios muestran fuerzas de impacto vertical un 20% más elevadas en gimnastas al aterrizar sobre una colchoneta blanda de 10 cm de espesor (Mcnitt-Gray JL, Yokoi T.) o cómo las zapatillas más caras con suelas más blandas y mayor absorción de impactos tenían asociadas tasas de lesión algo más del doble que zapatillas más económicas, normalmente con suelas más rígidas y peor sistema de absorción de impactos (Marti B.). El problema es que esta lógica respecto a la absorción de impactos de los materiales no tienen en cuenta el comportamiento del cuerpo humano. 

"When these materials are heavily loaded, such as when humans land on them impulsively, they compress momentarily to become thinner and stiffer. Humans balance better when they bear weight on thin, stiff interfaces.‘6*‘7 We propose that humans sense relative stability when they first land on support surfaces impulsively. Subsequently they plan their landing strategy to optimize stability. Specifically, when humans land impulsively on surfaces covered by soft interfaces such as mats and athletic footwear, they increase impact through reduced flexion at the hip and knee so as to momentarily achieve improved stability by compressing the interface material". 

"Cuando estos materiales reciben una carga elevada, como cuando los humanos aterrizan sobre ellos de forma impulsiva, se comprimen momentáneamente para volverse más finos y rígidos. Los humanos mantienen mejor el equilibrio sobre superficies finas y rígidas. Proponemos que los humanos sienten esa estabilidad relativa al aterrizar sobre estas superficies, modificando la estrategia de caída para optimizar la estabilidad. Concretamente, cuando caemos de forma impulsiva sobre una superficie cubierta por un material blando, como una colchoneta o el calzado deportivo, aumentamos el impacto mediante un reducción de la flexión en la cadera y rodilla con la intención de mejorar momentáneamente la estabilidad al comprimir el material de la superficie de apoyo".

Según la hipótesis de los investigadores, sobre superficies blandas las fuerzas de impacto verticales son mayores, con el objetivo de buscar una mayor estabilidad en aquellas y poder mantener el equilibrio.

En el estudio, realizado sobre 12 hombres, se realizaron dos pruebas:

Test de impacto: dejándose caer desde una altura de 4,5 cm a una superficie blanda de material EVA de 2'5 cm de grosor (idéntico al utilizado en las zapatillas de correr) y manteniendo el equilibrio sobre un pie durante 5 segundos. Se utilizaron tres superficies EVA de tres rigideces distintas. 

Test de equilibrio: mantener el equilibrio durante 30 segundos sobre un pie, y con el otro apoyado sobre el primero. 

Bajo la superficie de foam se colocó una plataforma de presión. Se realizaron varias mediciones con cada persona para valorar la consistencia de estas, y se tomaron las cinco últimas caídas para el análisis estadístico ya que mostraban una condición estable que mejor representa la amplitud del impacto durante acciones repetitivas como en la carrera.



Según los resultados obtenidos y el posterior análisis de las diversas lecturas, se aprecia una relación directa entre el impacto vertical y la estabilidad, resultando en niveles mayores de impacto vertical en las superficies más blandas (inestables) y menores fuerzas de impacto vertical en la más rígida (estable). Ninguno de los participantes en el estudio tenía conocimiento de que el uso de un calzado más blando, con mayor amortiguación, podría ser más inseguro que uno más rígido, si no más bien todo lo contrario, creían que el calzado de running protege frente a las lesiones por impactos de repetición. Es la forma que tiene el cuerpo de asegurarse el mantener el equilibrio y evitar caídas. Curiosamente, también se vió que la primera medición en una nueva superficie mostraba impactos de fuerza vertical mayores que las siguientes. El cuerpo humano, al contactar por primera vez con una superficie distinta, aumenta la compresión de esta para asegurar la estabilidad (como por precaución y para evitar una posibles caídas de una supuesta superficie inestable).

"Barefoot humans landing on natural (firm and irregular) support surfaces limit impact force to safe levels through plantar sensory feedback  Whereas humans wearing shoes underestimate plantar loads, when barefoot they sense it precisely. When barefoot, as load approaches levels chat are associated with injury, intense stimulation of plantar mechanoreceptors is perceived by humans as uncomfortable, and they use mechanisms such as flexion to lower impact and discomfort. This protective mechanism is neutralized by interfaces such as athletic footwear and mats, because the yielding smooth surface of these interfaces attenuate localized vertical load and shear stress,which is required to induce discomfort. Devoid of this protective sensation, humans wearing shoes unknowingly reach higher levels of impact than they are aware of. The instability that modern footwear produces further contributes to augmenting impact because humans alter their behavior to optimize stability. Whereas mats protect against injuries when the user does not land on the feet, such as in tumbling, it may increase risk of injury when landing on the feet. Barefoot activity is a solution to injuries caused by repetitive impulsive loading of feet, but is impractical. Application of science to interface design is the best alternative. One possibility is to increase plantar sensory feedback through the use of thin and firm interfaces, perhaps with surface irregularity to increase shear stress". 

"Los humanos descalzos aterrizando sobre una superficie de apoyo natural (firme e irregular) limitan las fuerzas de impacto de forma segura a través del feedback sensorial de la planta del pie. A diferencia de los humanos con calzado que menos valoran esas fuerzas de impacto, al estar descalzo se sienten de forma precisa. Estando descalzo, conforme la carga alcanza niveles que puedan considerarse lesivos, la estimulación intensa de los mecanoreceptores plantares es percibida por el ser humano como desagradable, y utiliza mecanismos como la flexión para reducir el impacto y las molestias. Este mecanismo de protección es neutralizado por materiales como el calzado deportivo o las colchonetas, ya que las superficies suaves atenúan la carga vertical localizada y el estrés, necesarios para provocar unas ciertas molestias. A pesar de esta sensación de protección, los humanos con calzado alcanzan niveles de impacto vertical mayores de los que son conscientes. La inestabilidad que el calzado moderno provoca un aumento de esas fuerzas de impacto porque los humanos alteran su comportamiento para optimizar la estabilidad. Mientras que las colchonetas pueden ofrecer una protección contra los impactos cuando se cae sobre ellas con otra parte del cuerpo (por ejemplo en una voltereta) podrían incrementar el riesgo de lesión si se cae sobre los pies. Actividades descalzas es una solución para lesiones causadas por el impacto repetitivo sobre los pies, pero suelen ser difíciles de llevar a la práctica. La aplicación de la ciencia para diseñar esas superficies es la mejor alternativa. Una posibilidad es aumentar el feedback sensorial de la planta del pie mediante el uso de suelas finas y firmes, quizás con irregularidades en la superficie para aumentar el estrés"


"Conclusions: This experiment supports the notion that humans develop a strategy when landing on a compliant support surface interface, so as to transform it into a thinner stiffer interface through material compression. In so doing, the interface at least momentarily provides more optimal stability for the user. This explains why modern athletic shoes and mats, which are designed to ease impact by incorporating sole materials that are identical to the ones examined in this experiment, fail to accomplish this objective when they are used by humans. This offers a plausible explanation of the higher incidence of injuries associated with the most expensive running shoes"

"Conclusiones: este experimento soporta la noción de que los humanos desarrollan estrategias cuando aterrizan sobre superficies blandas, para convertirlas en más finas y rígidas mediante la compresión. Al hacer esto, la superficie, al menos de forma momentánea, ofrece una estabilidad óptima para el usuario. Esto explicaría porqué el calzado deportivo moderno y las colchonetas, que están diseñados para reducir ese impacto incorporando materiales en la suela que son idénticos a los estudiados en este experimento, no consiguen el objetivo deseado cuando son usados en humanos. También podría explicar el mayor índice de lesiones asociadas al calzado de correr más caro". 

Por tanto, y en la línea de lo que proponemos desde Born to Run (www.BornToRunSpain.com), es mejor no alterar demasiado los mecanismos naturales de protección del cuerpo humano y, al contrario, estimularlos y potenciarlos. ¡Ningún elemento pasivo y externo cuidará de nosotros como nuestro propio cuerpo!

Robbins S, Waked E. "Balance and vertical impact in sports: role of shoe sole materials". Arch Phys Med Rehabil 1997;78:463-7.