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Correr en zapatillas nuevas y usadas: una comparación de tres tipos de calzado de amortiguación

Kong, Pui Wah, Norma G. Candelaria, and Darla R. Smith. “Running in new and worn shoes: a comparison of three types of cushioning footwear.” British journal of sports medicine 43.10 (2009): 745-749.

http://dx.doi.org/10.1136/bjsm.2008.047761

En este estudio, se investigó el efecto de la degradación del calzado en la biomecánica del correr al comparar la cinética y la cinemática del correr en zapatillas nuevas y usadas. Se compararon tres tipos de zapatillas con diferentes tecnologías de amortiguación.

Correr es una actividad competitiva y recreativa popular con un estimado de 30 millones de participantes estadounidenses. Aunque hay muchos beneficios positivos para la salud asociados con la carrera, se ha informado que la tasa de incidencia de lesiones relacionadas con la carrera es tan alta como 59 por 1000 h de running. A pesar de la alta tasa de incidencia de lesiones, la causa de las lesiones relacionadas al running sigue sin estar clara, probablemente debido a que hay múltiples factores involucrados. Un factor que se ha asociado con las lesiones relacionadas al running es el calzado.

El calzado puede jugar un papel importante en la prevención de lesiones al absorber el impacto externo debido al impacto en el suelo. Sin embargo, la evidencia está dividida. Una revisión informó que las plantillas amortiguadoras de choque atenuaron la cantidad de lesiones por fractura por estrés, pero otras mostraron que el material viscoelástico de las zapatillas no era efectivo para reducir la incidencia de lesiones por uso excesivo y de tejidos blandos. Correr con calzado inapropiado se ha asociado con fracturas óseas y faciitis plantar. Con base en las propiedades mecánicas del calzado, un estudio concluyó que las altas cargas externas pueden causar lesiones, aunque no se midieron las cargas reales que actúan sobre el cuerpo durante la carrera. Por lo tanto, no está claro si el calzado causa lesiones debido a la alta carga externa, ya que la adaptación de la marcha ocurre para adaptarse a diferentes calzados.

La edad del calzado puede desempeñar un papel en la influencia del calzado en las lesiones de carrera. Un copolímero de espuma de etileno y acetato de vinilo (EVA) se usa comúnmente en las medias suelas de las zapatillas para absorber la energía del impacto en el suelo. Más recientemente, también se han utilizado aire embebido, gel, caucho, EVA alterado y resortes en la entresuela. Independientemente de la tecnología, la capacidad de amortiguación del calzado disminuye con el kilometraje. Un estudio prospectivo mostró que la lesión estaba asociada con la edad del calzado para correr. Sin embargo, no está claro cuánto kilometraje se acumuló durante cada período de entrenamiento, lo que hace que los resultados sean difíciles de interpretar y la determinación del efecto de la edad del calzado en el riesgo de lesión no sea concluyente. Además, se desconoce si el tipo de tecnología utilizada en la entresuela de la zapatilla jugó un papel en el deterioro de las zapatillas.

La mecánica de la carrera puede verse influenciada por la rigidez / geometría de la entresuela de la zapatilla, como se demostró en estudios donde los sujetos usaban varios pares de zapatillas, cada uno con una rigidez / geometría específica. Sin embargo, los cambios en la mecánica de la carrera cuando se usan diferentes pares de zapatillas pueden diferir de aquellos cuando usar el mismo par de zapatillas con el tiempo. También se ha demostrado que la degradación de las zapatillas / plantillas del running simulado de la máquina es diferente de la que se produce durante la carga in vivo. Hasta la fecha, no se dispone de información sobre cómo los cambios en las propiedades del calzado con el tiempo influyen en el patrón de carrera, aunque se han investigado los cambios longitudinales en las propiedades mecánicas del calzado y los parámetros cinéticos con degradación del calzado. Sin embargo, es bien sabido que las pruebas mecánicas no predicen el impacto durante la carrera real debido a la adaptación neuromuscular, y hay una falta de datos cinemáticos en estudios longitudinales previos.

Así, el propósito del presente estudio fue (1) comparar la cinética y la cinemática de correr en zapatillas nuevos y usados ​​usando un diseño de estudio longitudinal y (2) investigar si la tecnología de amortiguación (aire / gel / resorte) juega un papel en influyendo en la biomecánica del correr a lo largo del tiempo. Se planteó la hipótesis de que correr con zapatillas gastadas no causaría cambios en las cargas externas debido a la adaptación neuromuscular de los corredores y que dicha adaptación se reflejaría en cambios en la cinemática.

MÉTODOS

Participantes

Treinta participantes (15 hombres y 15 mujeres) fueron reclutados para el estudio, que fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Texas. Todos los participantes corrieron al menos 20 millas / semana durante los 2 años anteriores al estudio y no habían experimentado ninguna lesión en las extremidades inferiores durante este período. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito antes de la recopilación de datos. Cinco hombres y cinco mujeres fueron asignados aleatoriamente a uno de los tres grupos de calzado: aire (Nike Pegasus 2005), gel (ASICS GT-2100) o resorte (Spira Volare II). Cada participante recibió un par de zapatillas para correr asignados, que se distribuyeron el día previo de la prueba. Los participantes recibieron instrucciones de usar las zapatillas solo durante la recolección de datos y para completar 200 millas de running en calle. De los 30 participantes, 24 completaron el kilometraje requerido y regresaron al laboratorio para la prueba posterior. De los seis participantes que no completaron el estudio, uno resultó lesionado, una quedó embarazada y los otros no especificaron una razón. Las características descriptivas de los 24 participantes que completaron el estudio se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1

Protocolo

  • Pruebas previas y posteriores

En el día previo a la prueba, los participantes informaron al laboratorio donde se midió su masa y altura. Los participantes completaron una sesión estandarizada de calentamiento de 10 minutos que incluyó estiramientos de cuádriceps, isquiotibiales y tríceps surae junto con una carrera en la cinta en las zapatillas de deporte asignadas. Se alentó a los participantes a practicar correr a una velocidad de 4.5 m/s durante el calentamiento de la cinta de correr en preparación para la recopilación de datos. Esta velocidad representa 6 min / milla, lo que daría como resultado una maratón de 2 h 37 min y se considera un ritmo de entrenamiento promedio para los corredores de distancia competitivos. Después del calentamiento, se les pidió a los participantes que corrieran por una pista de 20 m a 4.5 m/s, mientras se registraron datos cinéticos y cinemáticos sincronizados. Cada participante hizo cinco contactos a la derecha seguidos de cinco pies izquierdos con una plataforma de fuerza (Advanced Mechanical Technology, Modelo OR6-6-2000, Watertown, Massachusetts, EE. UU.), ubicada en el medio de la pista. Un contacto exitoso se definió como el pie del participante golpeando la plataforma de fuerza mientras corría a una velocidad de 4.5 m/s (+/-1%) sin alterar su técnica de carrera. La velocidad se midió con una pistola de radar (Radar Sales, Plymouth, Minnesota, EE. UU.). Al final de la prueba previa, los participantes recibieron instrucciones de completar 200 millas de running en calle en sus zapatillas asignadas. Correr en cinta no estaba permitido. No se dieron instrucciones con respecto a la intensidad del ejercicio, la frecuencia de los entrenamientos o la duración para completar las 200 millas. Se dejó a los participantes autodeterminar su propio horario de entrenamiento. Sin embargo, a todos los participantes se les proporcionó un libro de registro en el que se les indicó que registraran todo el kilometraje mientras corrían en las zapatillas asignadas. El tiempo en que los participantes regresaron al laboratorio para la prueba posterior varió de 3 a 22 semanas (media (DE) = 16,5 (5,0 semanas)). Una razón de la gran variación en el tiempo de finalización fue que muchos participantes alternaron las zapatillas con zapatillas personales durante su entrenamiento. La prueba posterior fue idéntica a los procedimientos de prueba previa.

  • Datos cinéticos y cinemáticos

La fuerza de reacción vertical del suelo (VGRF) se recolectó a 1200 Hz y se filtró a paso bajo a 100 Hz16 usando un filtro Butterworth de cuarto orden en Matlab (The MathWorks, Natick, Massachusetts, EE. UU.). Para obtener datos cinemáticos, se colocaron marcadores reflectantes a ambos lados del cuerpo en los siguientes lugares: proceso de acromion de la escápula, trocánter mayor del fémur, epicóndilo lateral del fémur, maléolo lateral del peroné, porción lateral del calcáneo (sobre las zapatillas) y la ubicación del quinto metatarsiano (sobre las zapatillas). Las pruebas de carrera se grabaron a 60 Hz utilizando una cámara de video (JVC-TK C1380) colocada perpendicular al plano de movimiento. Las posiciones de los marcadores se digitalizaron y se filtraron en paso bajo de 13 a 16 Hz utilizando un filtro Butterworth antes de calcular los ángulos del plano sagital (Tabla 2) con el software Motus (V.8.5, Vicon, Centennial, Colorado, EE. UU.). Se ha demostrado que este software produce mediciones angulares precisas y confiables. Todos los ángulos se corrigieron a una posición de pie vertical de referencia en las zapatillas de prueba (zerou) registradas antes de cada recolección de datos para eliminar los errores de colocación de marcadores entre los días previos y posteriores a la prueba. Los datos de ángulo se interpolaron y se volvieron a muestrear a 1200 Hz para que coincidan con los datos de VGRF.

Tabla 2
  • Variables de interes

A partir de los datos de VGRF, se identificaron la toma de contacto y el despegue, y se calculó el tiempo de apoyo (Fig. 1). La tasa de carga instantánea del VGRF desde la toma de contacto hasta el primer valor máximo se calculó diferenciando el historial de fuerza-tiempo. Las variables cinéticas incluyeron la fuerza activa vertical máxima (Fmáx) y la tasa de carga instantánea máxima de la fuerza vertical (Gmáx), ambas normalizadas al peso corporal (BW) del sujeto individual (Fig. 1). Estas variables se han usado comúnmente para indicar un impacto externo. Las variables cinemáticas analizadas incluyeron cada ángulo articular en el momento de la toma de contacto y el despegue, junto con la inclinación máxima hacia adelante, flexión de la cadera, flexión de la rodilla y dorsiflexión del tobillo. Para cada sujeto, se utilizó un valor medio de 10 ensayos de los lados izquierdo y derecho para el análisis estadístico.

Fig. 1 – Tres variables temporales y cinéticas de interés obtenidas de los datos de la fuerza de reacción vertical del suelo (VGRF): (a) tiempo de postura desde el contacto hasta el despegue, (b) fuerza activa vertical máxima (Fmax) y (c) instantánea máxima velocidad de carga desde la toma de contacto hasta la primera fuerza vertical máxima (Gmax). (Nota: La fuerza de impacto vertical máxima no se analizó debido a la alta inconsistencia entre y dentro de los sujetos).

Análisis estadístico

Las diferencias entre los resultados se analizaron mediante software estadístico (SPSS V.15.0, SPSS, Chicago, Illinois, EE. UU.). Se utilizó un análisis de varianza unidireccional (ANOVA) para determinar las diferencias en los datos antropométricos, temporales, cinéticos y cinemáticos entre los participantes en los tres grupos de calzado al inicio del estudio. Se usó un ANOVA de medidas repetidas para analizar las diferencias en cada variable de interés: factor dentro del grupo: condición del zapato (nuevo / usado); factor entre grupos: tipo de calzado (aire / gel / primavera). Se adoptó un nivel de significación del 5% en todas partes, y todos los datos se expresaron como media (DE).

RESULTADOS

Al inicio del estudio, no se observaron diferencias en las características físicas o la mecánica de carrera entre los participantes en los tres grupos de calzado al correr con zapatillas nuevas. La Tabla 3 muestra las variables temporales, cinéticas y cinemáticas en ambas condiciones del calzado con datos de todos los grupos de calzado combinados. No se encontraron diferencias entre los tres tipos de calzado o condición por tipo de interacción en ninguna variable.

Tabla 3

Con los tres grupos de calzado combinados, el tiempo de postura aumentó (p = 0.035) al correr con el calzado usado en comparación con las zapatillas nuevas. No se observó diferencia en la Fmax o Gmax entre zapatillas nuevas y usadas. El torso mostró menos inclinación hacia adelante máxima (p, 0.001) y menos inclinación hacia adelante al despegar (p, 0.001), mientras que el tobillo mostró una flexión dorsal máxima reducida (p = 0.013) y una mayor flexión plantar al despegar (p, 0.001) ) en zapatillas gastadas. En la Fig. 2 se comparan los historiales de tiempo típicos del ángulo del torso y el tobillo de un ensayo en zapatillas nuevas y usadas. No se encontraron diferencias en los ángulos de cadera o rodilla.

Fig. 2 – Historias de tiempo típicas del ángulo del torso y el tobillo de una prueba durante la fase de postura de correr en zapatos nuevos (línea continua) y desgastados (línea punteada). Los ángulos positivos se refieren a la inclinación del torso delantero y la flexión plantar del tobillo desde la posición de referencia de pie.

DISCUSIÓN

Este es el primer estudio longitudinal que describe la cinética y la cinemática de correr con zapatillas nuevas y gastadas y el primero en comparar cómo la degradación de las diferentes tecnologías de amortiguación influye en la biomecánica de la carrera. Los tres hallazgos principales son (1) las zapatillas usadas ​​aumentan el tiempo de la fase de apoyo; (2) las zapatillas usadas ​​causan cambios cinemáticos pero no influyen en las variables de fuerza y ​​(3) los cambios cinemáticos en respuesta a la degradación del calzado son similares en diferentes tecnologías de amortiguación de la zapatilla (aire / gel / resorte).

Tiempo de apoyo

En el presente estudio, se encontró que el tiempo de apoyo era más largo en zapatillas usadas ​​independientemente del tipo de tecnología de amortiguación. El tiempo de apoyo se ha relacionado con un cambio en las propiedades de amortiguación del calzado. Las pruebas mecánicas de los cambios en las propiedades del calzado no se examinaron en el presente estudio. Sin embargo, es razonable esperar algún daño estructural después de 200 millas de running en calle, ya que estudios previos han demostrado una reducción en la capacidad de absorción de impactos de las zapatillas después de 150 millas y 330 millas. Por lo tanto, los zapatillas en el presente estudio pueden haber disminuido su “elásticidad” con el kilometraje, lo que resulta en una pérdida en la capacidad de atenuación de impacto. La literatura está dividida con respecto al efecto de las propiedades de amortiguación en el tiempo de apoyo. Un estudio encontró un tiempo de apoyo más largo en las zapatillas duras en comparación con las zapatillas blandas, aunque la diferencia no fue estadísticamente significativa. En contraste, otro estudio informó que el tiempo de apoyo fue más largo en las zapatillas ”especiales suaves” en comparación con las zapatillas normales. También se ha observado un tiempo de apoyo más largo en el calzado con calce (suave) en comparación con el correr descalzo (duro). Puede haber una relación no lineal entre tiempo de apoyo y dureza del calzado con la dureza óptima que queda por determinar. Si bien no se puede establecer una relación entre la dureza del calzado y el tiempo de apoyo del presente estudio, se cree que un cambio en el tiempo de apoyo podría ser un indicador de la degradación del calzado. Se ha demostrado que la dureza del calzado puede influir en el gasto de energía en la carrera y que el tiempo de apoyo más corto está relacionado con una economía de carrera más alta, típicamente medida por la tasa de consumo de oxígeno submáximo a una velocidad dada. Nuestro estudio mostró que a la misma velocidad de carrera, el tiempo de apoyo aumentó en zapatillas gastadas en comparación con zapatillas nuevas. Esto puede indicar una reducción en la economía de carrera cuando se usan zapatillas desgastadas, lo que es perjudicial para el rendimiento y podría influir en la fatiga. Se necesitará más investigación sobre la economía del running y la edad del calzado para verificar esta especulación. A pesar de la diferencia estadística detectada en el tiempo de apoyo, la diferencia media de 4 ms entre las zapatillas nuevas y las usadas ​​es pequeña y, por lo tanto, es poco probable que sea funcionalmente significativa.

Adaptaciones de la marcha

  • Cargas externas constantes

Para mantener una ”condición de carrera óptima”, se ha sugerido que los corredores adapten su marcha en respuesta a los cambios en la rigidez de la interfaz pie-suelo. Tales adaptaciones pueden ser una estrategia para mantener un impulso vertical constante y tiempo de apoyo, limitan la presión local debajo del talón, minimizan el costo metabólico, mantienen o atenúan fuerzas de impacto externas, y operan dentro de un “ancho de banda cinético”. El concepto de mantener el tiempo de apoyo constante está en contradicción con el presente estudio. Dado que Fmax o Gmax no cambiaron a medida que el kilometraje aumentó en el presente estudio, nuestros resultados respaldan la hipótesis de que una ligera modificación en las características mecánicas del calzado no conduce a cambios en las variables de fuerza externa porque se produjeron cambios cinemáticos para mantener cargas externas constantes. Esto está de acuerdo con los hallazgos previos de que el tipo de calzado no causa cambios en el impacto externo medido por amplitudes de fuerza, tasa de carga, aceleración tibial y tiempo de aceleración máxima. Nuestro estudio no midió el consumo de oxígeno o la presión plantar y, por lo tanto, no puede abordar problemas relacionados con el costo metabólico o la presión localizada del talón.

  • Adaptación cinemática

Los principales cambios cinemáticos en respuesta al kilometraje se observaron en el tobillo, que mostró una reducción de la dorsiflexión máxima y una mayor flexión plantar en el despegue. Al menos un estudio previo ha demostrado que los cambios en la dureza de la entresuela del calzado influyen en la cinemática del tobillo. Las estrategias de coordinación del tobillo en respuesta a la rigidez de la interfaz pie-suelo también se observan en los estudios de pies descalzos y calzados. La falta de diferencias en el ángulo del tobillo en la toma de contacto entre zapatillas nuevas y usadas ​​se debió principalmente a la alta inconsistencia en los estilos de carrera entre y dentro de los corredores. Otra posible explicación podría ser que el cuerpo humano regula la fuerza de impacto pasivamente durante la fase de postura inicial sin cambios en el patrón de activación muscular y, por lo tanto, no son necesarios cambios cinemáticos en o antes del aterrizaje en respuesta a la diferente dureza de la suela del calzado.

Tipo de zapatilla

El cambio en el tiempo de la apoyo, un reflejo de la degradación del calzado, no difirió entre los tres tipos de calzado probados. Aunque la tasa de degradación puede diferir entre los tipos de calzado, la diferencia es demasiado pequeña para tener una gran influencia ya que los corredores mostraron adaptaciones cinemáticas similares en las zapatillas usadas, independientemente del tipo de calzado. Esto implica que no hay una ventaja clara de incorporar una tecnología particular (aire / gel / resorte) en el calzado con respecto a la degradación del calzado, aunque es posible que se hayan observado diferencias con kilometrajes más largos. Esto es importante ya que la vida útil del calzado es de interés para los corredores y fabricantes de calzado. Las recomendaciones generales de la vida útil del calzado oscilan entre 350 millas y 600 millas. Si bien está fuera del alcance del presente estudio determinar una vida apropiada del calzado, nuestros resultados demuestran que los cambios en las propiedades del calzado después de 200 millas de carrera en carretera conducen a adaptaciones cinemáticas. Todavía no se ha explorado si tales adaptaciones son beneficiosas o perjudiciales en relación con el rendimiento y / o la prevención de lesiones.

Variabilidad intra-sujeto e intersubjeto

Una limitación del presente estudio es que no todos los participantes apoyaban de talón. Dado que los que apoyan de mediopié / antepié no muestran un patrón VGRF de doble pico, no analizamos la fuerza de impacto máxima que se usa comúnmente para indicar un impacto externo. Más sorprendente fue la observación de que existía inconsistencia en el estilo de carrera no solo entre los corredores sino también dentro de un individuo. Entre los 24 participantes, 11 apoyaban consistentemente en el retropié, y uno apoyaba consistentemente en el antepié. Dos participantes mostraron un patrón de apoyo consistente en la parte media del pie / talón durante la prueba previa, pero patrón de talón durante la prueba posterior; uno mostró exactamente la tendencia opuesta. Los nueve participantes restantes mostraron patrones de apoyo inconsistentes entre las piernas y / o dentro de la misma pierna. La variabilidad intra-sujeto en el patrón de carrera no ha sido bien documentada en la literatura. Un estudio examinó seis apoyos de 20 corredores masculinos y descubrió que 17 apoyaba consistentemente en el talón, mientras que 3 mostraban patrones de apoyo tanto en el talón como en la parte media del pie. Esto corresponde al 15% del tamaño total de la muestra que apoyan inconsistentemente en el talón, en comparación con el 50% en nuestro estudio. No está claro si el cambio en el estilo de carrera dentro de las personas en el presente estudio se relacionó con el calzado, el kilometraje, “apuntar” a la plataforma de fuerza y ​​/ o ritmo desconocido. Es posible que la variabilidad sea necesaria para evitar lesiones por uso excesivo mediante la difusión de fuerzas a través de diversos tejidos. Alternativamente, se ha sugerido que la variabilidad humana dentro del sujeto excede la variabilidad introducida por diferentes calzados. Independientemente de la razón de los diferentes patrones llamativos, tales diferencias pueden haber confundido el efecto de otras variables independientes como el calzado y el kilometraje. Si bien analizar solo los apoyos consistentes puede eliminar este factor de confusión, los resultados obtenidos de tales estudios no pueden generalizarse a los que apoyan de no talón y que apoyan de talón no consistentemente, que componen el 54% de los participantes en el presente estudio. La alta variabilidad intra-sujeto en el patrón de carrerajustifica una mayor investigación.

CONCLUSIÓN

Este estudio demostró que correr con zapatillas gastadas causó un mayor tiempo de apoyo y adaptaciones cinemáticas, pero no cambió las variables de fuerza, lo que sugiere que a medida que disminuye la amortiguación del calzado, los corredores modifican sus patrones para mantener cargas externas constantes. Además, no hubo diferencia en ninguna variable medida entre las tres tecnologías de amortiguación del calzado (aire / gel / resorte) probadas. Los corredores pueden optar por comprar zapatillas por razones distintas a la tecnología de amortiguación.

  • Qué es lo que ya se sabe sobre este tema

La mecánica de la carrera está influenciada por la rigidez / geometría de la entresuela del calzado. La amortiguación del calzado se degrada con el tiempo, lo que lleva a cambios en las propiedades mecánicas, aunque las pruebas mecánicas no predicen el impacto durante el running real. También se sabe que la degradación del calzado de la carrera simulada por la máquina difiere de la que se produce durante la carga real de los corredores.

  • Lo que agrega este estudio

Este es el primer estudio longitudinal que describe la cinética y la cinemática de correr con zapatillas nuevas y gastadas. Este estudio muestra que a medida que disminuye la capacidad de amortiguación del calzado, los corredores modifican sus patrones para mantener cargas externas constantes. Las diferentes tecnologías de amortiguación no afectaron las estrategias de adaptación debido a la degradación del calzado.