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Biomecánica del tendón
INTRODUCCIÓN
Tanto las actividades de la vida diaria como la práctica deportiva implican movimientos de mayor o menor intensidad que someten al tejido conectivo, especialmente ligamentos y tendones, a un determinado grado de estrés, por lo que la respuesta mecánica ha de ser adecuada a cada situación. El comportamiento mecánico de los tejidos blandos es ciertamente complejo, por lo que este capítulo se dedica al estudio de la respuesta del tendón sometido a estrés funcional.
El tendón está diseñado para transmitir fuerzas con deformación y pérdida de energía mínimas. Su función por excelencia es transmitir la fuerza generada en el músculo al hueso para generar movimiento. En esta misión el tendón es sometido a distintas fuerzas de tensión, por lo que se alargará o contraerá para trabajar con el menor coste energético. Si el tendón fuera totalmente inextensible, la fuerza muscular sería transmitida íntegra y directamente al hueso, el cual estaría obligado a responder adecuadamente a esa fuerza. La presencia del tendón entre el hueso y el vientre muscular, como adaptador y disipador de esa fuerza, juega un papel fundamental en la unidad músculo-tendón-hueso (UMTH)12 36 38. El componente elástico de dicha UMTH es estirado pasivamente por una fuerza externa e interactúa con el componente contráctil. El componente elástico también realiza funciones de almacenamiento de energía y de regulación mecánica. Kubo et al. afirman que el ciclo estiramiento-acortamiento (CEA) es un componente natural de la función muscular en muchas de las actividades de la vida diaria, como pueden ser la carrera, el salto o el lanzamiento. Definen el CEA como una secuencia de acciones musculares excéntricas sucedidas por una acción muscular concéntrica. El éxito del CEA se debe a la fuerza debida al músculo y también a las propiedades elásticas del tendón37.
Durante la contracción concéntrica o isométrica el tendón se estira, mientras que el músculo se acorta o mantiene su tamaño24 61. Distintos estudios han concluido que la tensión elástica del tendón y la aponeurosis es distinta, soportando la aponeurosis mayor grado de tensión que el tendón17 42. Otros autores, en cambio, afirman que la aportación de aponeurosis y tendón es similar45 50.
CARACTERÍSTICAS DEL TENDÓN
En primer lugar, los tendones están diseñados para resistir grandes fuerzas de tensión. Para este propósito el colágeno dispone de una estructura muy particular tanto al nivel primario como supramolecular. En segundo lugar, los tendones muestran un punto concreto de extensibilidad, lo cual se debe a la configuración del colágeno y a la presencia en su composición de fibras elásticas. En tercer lugar, los tendones son muy resistentes a la elongación y poseen gran capacidad elástica, por lo que pueden asumir el cambio de dirección de la tracción47.
En los tendones en que las fuerzas son ejercidas en todas direcciones, los haces de fibras de colágeno se disponen entrecruzados, con una disposición aparentemente aleatoria. Por el contrario, en los tendones en que las fuerzas aplicadas son unidireccionales, las fibras de colágeno muestran una disposición paralela y ordenada en el sentido de la aplicación de dichas fuerzas. Los tendones se someten a la acción del músculo al que corresponden a través de la unidad musculotendinosa correspondiente, por lo que la disposición del tendón respecto al músculo dependerá de la función de este último. Si la tensión muscular es ejercida en una sola dirección, la disposición de las fibras tendinosas será más paralela y en el sentido del eje de tracción. Por ello, los músculos fusiformes aplican mayores fuerzas sobre el tendón que los músculos penniformes, ya que en los primeros la fuerza se aplica en el sentido del eje longitudinal del tendón20 29 47.
Algunos tendones sufren una torsión previa a su inserción que determina un incremento de su fuerza de tracción. Los tendones sometidos a rotación poseen zonas de máxima concentración de estrés –por ejemplo, el de Aquiles, cuya rotación origina una zona de máximo estrés entre los 2-7 cm previos a su inserción en el calcáneo–. Estas zonas de máximo estrés son las peor vascularizadas debido a las fuerzas de compresión intrínsecas generadas por el efecto torsión1 13 14 41, lo que las convierte en la porción tendinosa más proclive a la lesión.
TABLA 2-1. Características del tendón.
| Características | Justificación |
| Resistencia a la tensión | Estructura del colágeno |
| Capacidad de estiramiento | Estructura molecular colágeno y presencia de elastina |
| Resistencia a la extensión | Estructura molecular colágeno y presenciade elastina |
| Aplicación de fuerza multidireccional | Fibras de colágeno en disposición aleatoria |
| Aplicación de fuerza unidireccional | Fibras de colágeno paralelas y en sentido de aplicación de fuerzas |
| Disposición espacial del tendón | Depende del músculo al que va unido |
| Cantidad fuerza aplicada/morfología muscular | Músculo fusiforme → fuerza mayor sobre el tendón (aplicada en el eje longitudinal)Músculo penniforme → fuerza menor sobre el tendón (varios ejes de aplicación de la fuerza) |
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL TENDÓN
Como ocurre en todos los tejidos biológicos, la estructura jerárquica de los tendones define su comportamiento mecánico. Los trabajos sobre tendones se deben a experimentos in vitro, por lo que a menudo el conocimiento que tenemos de la mecánica tendinosa va unido a experimentos muy analíticos.
El tendón posee dos propiedades mecánicas fundamentales: fuerza y deformación. La fuerza depende del grosor del tendón y de su contenido de colágeno, independientemente de la tensión máxima que pueda ejercer el músculo18. Por otro lado, las fuerzas externas aplicadas al tendón son resistidas internamente por medio de sus enlaces moleculares. Las fuerzas de estiramiento que siguen el eje longitudinal del tendón y lo alargan son las fuerzas tensiles. Las fuerzas aplicadas en el eje longitudinal en el sentido del acortamiento del tendón son las fuerzas compresivas; por último, las fuerzas perpendiculares al eje longitudinal del tendón son las fuerzas de torsión o cizallamiento. In vivo, el tendón nunca es sometido a una tensión superior al 25% de su fuerza máxima18.