¿Se puede medir la fatiga neuromuscular con la termografía en atletas?

¿Se puede medir la fatiga neuromuscular con la termografía en atletas?

04/26/2022 By : Alejandro del Estal y Víctor Escamilla Home


Parece que la termografía tiene un interesante rol en la valoración de la fatiga neuromuscular, tanto durante como tras el ejercicio. En un estudio de la Universidad de Ljubljana, en Eslovenia, demuestran la utilidad del seguimiento termográfico por la relación de la temperatura de la piel con la fatiga neuromuscular.

Qué es la fatiga muscular

El término fatiga muscular se utiliza para denotar una disminución transitoria en la capacidad de realizar acciones físicas (Enoka et al. 2008), así como en la capacidad de una persona para ejercer la fuerza (Lorist et al. 2002). Estas definiciones se aplican solo a entornos deportivos y de alto rendimiento, como se puede ver en la figura 1 (Baudry et al. 2007). Por otro lado, la fatiga muscular que se encuentra en entornos clínicos está más relacionada con una patología o con sus consecuencias, como la pérdida de una función, el dolor crónico o el encamamiento  (Bailey et al. 2007).

fatiga y termografía

Figura 1. Torque promedio ejercido por adultos jóvenes y mayores durante cinco series de 30 repeticiones. Véase la pérdida del rendimiento cuando aparece la fatiga y el aumento de este tras el descanso interseries. Adaptado de Baudry et al. (2007).

Grosso modo, en un momento de fatiga muscular, se deteriora uno o varios de los procesos fisiológicos que permiten que las proteínas contráctiles generen fuerza. Más específicamente, la deficiencia mecánica producida por la fatiga depende directamente de la tarea que se esté realizando. Este efecto, conocido como dependencia de la tarea es uno de los principios más estudiados en este campo en los últimos 70 años (Scherrer, 1953; Asmussen, 1979; Enoka & Stuart, 1992). Por definición, no existe una causa única de fatiga muscular y el mecanismo dominante es específico de aquellos procesos que se estresan durante el ejercicio extenuante (Cairns et al. 2005). Por ello en este artículo se tratará sobre la fatiga “local” neuromuscular para en próximos artículos tratar la fatiga “global” más dependiente del sistema cardiovascular.

Fatiga neuromuscular (local) y pérdida de rendimiento

Podemos considerar que un músculo está fatigado cuando no consigue mantener el rendimiento tras una tarea, que puede ser de resistencia o de fuerza. Sin embargo, el motivo puede ser muy diferente:

  1. en la primera, tendemos a pensar que se ha agotado el aporte de combustible por las vías oxidativas;
  2. en la segunda, nos inclinamos a buscar una explicación más relacionada con el sistema nervioso central.

Pero en cualquier caso, la consecuencia es una pérdida del rendimiento máximo.

Esto depende de numerosos factores, como la intensidad, el tipo de ejercicio, el tipo de contracción muscular, si se realiza compresión o no, etc.

Existen algunas pruebas que nos permiten medir o estimar la fatiga muscular.

La electromiografía (EMG) nos aporta una visión objetiva de la pérdida de rendimiento asociada a la fatiga neuromuscular. Se sabe que la fatiga se refleja en la señal EMG como un aumento de su amplitud y una disminución de las frecuencias (Kallenberg et al. 2007). En la figura 2, podemos observar la disminución del rendimiento de la contracción de un músculo durante un periodo de fatiga neuromuscular (Fernández et al. 2007).

fatiga y termografía

Figura 2. Periodogramas promediados de la onda M al comienzo (línea punteada) y durante el periodo de fatiga del protocolo de estimulación del estudio de Fernández et al. (2007).

¿Existen otras tecnologías que ayuden a comprender este complejo proceso? 

Estudios sobre termografía y fatiga neuromuscular

Los resultados del estudio de Bartuzi y colaboradores (2012) sugieren que la termografía infrarroja puede ser un método complementario para valorar la fatiga neuromuscular en contracciones musculares de baja intensidad, siendo una tecnología rápida, no invasiva y con niveles aceptables de precisión. De manera similar, en el estudio de Priego-Quesada y colaboradores (2015), se observó una relación inversa significativa entre los cambios en la temperatura de la piel y los cambios en la activación neuromuscular general del vasto lateral (r<-0,5 y p<0,04). Se observó una relación positiva significativa entre la temperatura de la piel y los componentes de baja frecuencia de la activación neuromuscular del vasto lateral (r>0,7 y p<0,01).

Parece que la termografía puede diferenciar los cambios de temperatura de la piel asociados también con el ejercicio intenso de una sola pierna, lo que arroja quizá algo de luz sobre la relación entre la capacidad de valoración de la termografía cuando el sistema nervioso central no está muy estresado (Stewart et al. 2020). Esa parece ser la conclusión tras el reciente estudio de Shakhi et al. (2021), que nos muestra evidencia de que la temperatura de la superficie de la piel se puede utilizar para monitorear y predecir la fatiga neuromuscular en el ejercicio dinámico de baja intensidad.

Se pueden identificar diferentes patrones térmicos post-ejercicio dependiendo del tipo de estímulo y de la fatiga muscular producida. En una revisión de (Hillen, B et 2020) los autores señalan que dependiendo del tipo de ejercicio realizado la respuesta de la piel va a ser diferente. 

Mientras que, en ejercicios predominantemente aeróbicos va a existir una respuesta de perfusión tisular, donde lo más común es ver un patrón en “dalmata” o “hot spot” durante la prueba y post-ejercicio, este tipo de demandas van a disminuir la temperatura corporal, con el objetivo de termorregular al cuerpo durante la actividad. (Vease la figura x la temperatura durante un test incremental). 

fatiga y termografía

Figura 3. Test incremental en bicicleta y medición de la temperatura de la piel del muslo, línea gris y del antebrazo línea negra.

Los ejercicios que demandan una resistencia a la fuerza a baja o moderada intensidad como se veía en apartados anteriores van a aumentar la temperatura de la región ejercitada con dos tipos de patrones, el primero más relacionado con los grupos musculares grandes donde la respuesta va a tener un patrón venoso al fatigar grandes grupos musculares de manera local, estos grupos musculares con un aporte sanguíneo mayor van a demandar un aumento de la luz del sistema circulatorio provocando una vasodilatación, y por ende un aumento de la temperatura de la región si llegamos a su extenuación. 

Por último, cuando fatigamos de manera local a grupos musculares pequeños la propia activación muscular por termodinámica va a aumentar la temperatura de la región, en este caso la respuesta va a ser un aumento homogéneo de la temperatura por la solicitación energética de la región.

Estos patrones térmicos se pueden ver en la figura 4 extraída del artículo de (Hillen, B et 2020)

fatiga y termografía

Figura 4. Patrones térmicos de la piel en respuesta a un tipo diferente de ejercicio. Perfusión: debido a una ejercicio predominantemente aeróbico. Venoso: debido a un ejercicio de resistencia a la fuerza en grupos musculares grandes. Homogéneo: debido a un ejercicio de fuerza en grupos musculares pequeños.

Sin embargo, cuando el estímulo produce dolor muscular de aparición tardía (DOMS), la termografía no aporta mucha información extra (Stewart et al. 2020), incluso se ha demostrado inefectiva en la predicción de las DOMS 24h después del ejercicio (Priego-Quesada et al. 2020).

Un interesante caso de estudio sobre la relación entre la temperatura de la piel y la fatiga neuromuscular es el publicado por Hadzic y colaboradores (2019), de la Universidad de Ljubljana, en Eslovenia. Analizaron la relación entre la potencia producida y el cambio de temperatura de la piel del cuádriceps durante un ejercicio de extensión de rodilla (figura 3). Tras un análisis correlacional, demostraron que existe una correlación negativa significativa entre el aumento de la temperatura de la piel y la disminución de la potencia (r = -0,543, p = 0,036). Gracias a estos hallazgos, en un modelo de regresión lineal, la potencia que el cuádriceps sería capaz de producir, podría predecirse a partir de la temperatura de la piel. Al analizar la extremidad que sirvió de control, no se hallaron tales relaciones.

fatiga y termografía

Figura 5. Región de interés en la piel del cuádriceps en un sujeto que realiza un ejercicio de extensión de rodilla hasta fatiga. (Hadzic et al. 2019)

fatiga y termografía

Resultados similares fueron hallados en Escamilla y colaboradores (2017), donde, además de corroborar el aumento térmico relacionado con la fatiga neuromuscular, sí evidenciaron un aumento aproximadamente un 50% menor, en la extremidad de control. Además, al tener una muestra mayor (n=17), se pudieron dividir en dos grupos (high-trained, n=8 y low-trained, n=9), demostrando así aumento térmico menor en entrenados, a pesar de mantener la misma intensidad (70% 1RM).

fatiga y termografía

Figura 6. Secuencia de imágenes del estudio de Escamilla y colaboradores (2017) Primera imágen antes del entrenamiento, segunda imagen justo después de terminar el protocolo de entrenamiento, tercera imagen 30 minutos después del entrenamiento y última imagen 60 minutos después del entrenamiento.

Conclusión

A pesar de que queda mucho por investigar, parece que existe una clara correlación entre el nivel de fatiga neuromuscular y el aumento de la temperatura de la piel de la región muscular que se ejercita de forma local. A día de hoy, carecemos de suficiente evidencia que explique los mecanismos que producen un aumento de la temperatura de la región en presencia de una fatiga neuromuscular acentuada, a intensidades bajas, medias y altas. Sin embargo, recientes estudios parecen demostrar la utilidad de la termografía en la estimación de la fatiga neuromuscular, lo que abre un campo de estudio muy interesante en la monitorización no invasiva de las cargas de entrenamiento.

En próximos artículos se trata sobre la fatiga “global” donde se expondrán los mecanismo contrarios por los cuales la temperatura corporal desciende después de este tipo de entrenamientos. 

REFERENCIAS:

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Bartuzi P, Roman-Liu D, Wiśniewski T. The influence of fatigue on muscle temperature. Int J Occup Saf Ergon. 2012;18(2):233-43.

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Hillen, B., Pfirrmann, D., Nägele, M., & Simon, P. (2019). Infrared Thermography in Exercise Physiology: The Dawning of Exercise Radiomics. Sports Medicine.

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