Biomecánica
Prof. Lic. Francisco C. Fornabay
Biomecánica de la Cintura Escapular
Introducción
La cintura escapular es el complejo articular de más movilidad del organismo, con sus tres ejes
de trabajo y sus tres grados de movilidad. Se compone de tres articulaciones verdaderas:
esternocostoclavicular (10% de participación, acromioclavicular (40 % de participación),
escapulohumeral (50% de participación), y de un espacio de deslizamiento escapulotorácico.
Es curioso el hecho de que la porción de esfera en la que pueden desplazarse las dos manos
corresponde casi exactamente a la que es visible con el simple movimiento de los ojos con la
cabeza inmóvil.
El complejo articular de la cintura escapular necesita para su funcionamiento 19 músculos sobre
un total de 54 músculos en el miembro superior. Estos 19 músculos actúan bajo la forma de 25
pares de rotaciones que aseguran el movimiento y la estabilidad en los planos del espacio. Los
músculos periarticulares tienen un papel preponderante.
Según Bonnel, podemos considerar a la cintura escapular como un verdadero "músculo", y no
como una articulación propiamente dicha.
Anatomía funcional
Complejo óseo
Los tres elementos óseos, húmero, clavícula y escápula, en sí mismos, son inestables por su
discordancia con las superficies articulares de contacto y su tamaño reducido como son la cavidad
glenoidea de 6 cm
2
, la acromioclavicular de 3 cm
2
y la esternoclavicular de 4 cm
2
. Todo ello
favorece la inestabilidad rotatoria tridimensional.
La clavícula es un hueso de unión con el esqueleto axial, muy delgado, que mantiene la distancia
entre las superficies articulares más límites.
El omoplato está incorporado al esqueleto axial a través del ángulo superoexterno con las
articulaciones acromioclavicular y escapulohumeral. La terminología anatómica sólo distingue los
desplazamientos articulares con el movimiento de flexión-extensión, abducción-aducción,
e!evación-descenso (depresión) y rotación externa (superior) e interna (inferior). De hecho,
sobre el plano puramente mecánico todos movimientos tienen como sustrato mecánico el de la
rotación.
Articulación esternocostoclavicular
Esta articulación es el único elemento de unión articular del miembro superior al esqueleto axial.
La superficie articular de la clavícula, por su parte inferior se prolonga con el primer cartílago
costal, constituyendo la articulación esternocostoclavicular.
Un fibrocartílago intraarticular se interpone aumentando la estabilidad.
La cápsula articular es gruesa y está formada por los ligamentos esternoclavicular anterior,
posterior e interclavicular. El ligamento costoclavicular, extrínseco a la cápsula, es el medio de
contención más eficaz.
Los movimientos articulares son de elevación-descenso (depresión) con una amplitud de 8 a 10
cm, y por otra parte de retropulsión (hacia atrás)-antepulsión (hacia delante).
La asociación de estos movimientos conduce a una rotación combinada por los músculos
trapecio, deltoides, pectoral mayor, subclavicular, y en una mínima proporción, el
esternodeidomastoideo.
El ligamento costoclavicular es el freno de la elevación y a su vez, el ligamento interclavicular
frena el descenso.
Articulación acromioclavicular
Es una articulación flexible, donde las carillas articulares en contacto por la mitad inferior, están
separadas de la mitad superior por un croissant prismático o por un menisco completo. Este
menisco, está sólidamente anclado al acromion y más débilmente a la clavícula. La forma, y sobre
todo la orientación, de las superficies articulares están destinadas a impedir el desplazamiento
hacia abajo de la clavícula (frecuencia de luxaciones superiores). La continuidad entre la
articulación esternoclavicular y escapulohumeral se realiza en un ángulo de 90°. La presencia de
la articulación acromioclavicular permite una transmisión flexible de las solicitudes y evita que el
omoplato sea propulsado lejos de la caja torácica en el plano horizontal.
La estabilidad está asegurada accesoriamente por la cápsula y reforzada por el ligamento
acromioclavicular.
Los ligamentos principales son extrínsecos:
1. Ligamento trapezoide: grueso v cuadrado, situado en el plano frontal, se inserta sobre la
mitad o el tercio posterior de la apófisis coracoide. Se dirige hacia arriba y afuera para
terminar en el extremo externo de la clavícula.
2. Ligamento conoideo: triangular, menos poderoso, pero más vertical que el anterior, se
dirige hacia dentro en el plano sagital y se inserta en el borde interno de la apófisis
coracoide, detrás del ligamento trapezoide y en la cara inferior de la clavícula.
Los ligamentos trapezoide y conoideo limitan los movimientos del omoplato que aseguran
el acoplamiento mecánico. Estos ligamentos coracciclaviculares internos y externos no son
un engrosamiento de la aponeurosis claviculopectoral con la que en ocasiones se confunde.
La articulación acromioclavicular desempeña un papel importante en la elevación anterior
y posterior del brazo, en cambio, en la abducción su participación disminuye siendo las
variaciones angulares diferentes.
Los diferentes estudios dinámicos han demostrado dos hechos importantes:
1. La activación de la articulación acromioclavicular, se acompaña de un movimiento de
apertura y cierre del ángulo omoclavicular, durante la propulsión o retropulsión del
hombro: Éstos son los movimientos de pequeña extensión que limitan los ligamentos
conoideo y trapezoide.
2. La articulación acromioclavicular es la sede de los movimientos de rotación axial de la
clavícula en el pliegue articular meniscoclavicular. Inman, explica la posibilidad de
rotación axial gracias a la forma en "S". Así, los movimientos de elevación y descenso
están controlados por la tensión del ligamento acromioclavicular, y los movimientos de
rotación axial de la clavícula por los ligamentos coracoclaviculares. A esta articulación
acromioclavicular se ancla la unión sindesmótica coracoide-clavicular. La cara interior de
la clavícula entra en contacto con la apófisis coracoide, en el curso de ciertos movimientos
de la cintura escapular, deslizándose una sobre la otra.
Articulación escapulohumeral
Es una articulación enartrósica con una superficie esférica humeral y una cavidad
glenoidea recubierta de cartílago que la vuelve plana, participa en un 50% en la movilidad
total del hombro. La cabeza humeral representa el tercio de una esfera en la cual, sobre
el plano mecánico, los tres ejes de trabajo responderán a tres grados de libertad articular.
La superficie cartilaginosa de la cabeza humeral presenta un ángulo entre 150° y 160°, y
el valor angular glenoideo es de 60°. La orientación en retroversión de 30° a 40°; asegura
un mínimo de estabilidad anteroposterior, limitando los riesgos de luxación.
La cavidad glenoidea del omoplato presenta una inclinación hacia arriba y adentro de
unos 5° y una retroversión de 7°. Dicha cavidad al ser casi plana favorece la amplitud de
los movimientos. Las superficies articulares son discordantes y existe un fibrocartílago de
ensanchamiento o rodete glenoideo en el perímetro de la cavidad glenoidea que aumenta
la congruencia articular Los ligamentos glenohumerales están formados por tres
fascículos:
1. Ligamento glenohumeral superior. Se extiende desde el rodete glenoideo en la parte
interna, hasta el cuello anatómico por fuera (foseta de Welter).
2. Ligamento glerohumeral medio. Se extiende desde la parte media del reborde y del
rodete glenoideo hasta el borde interno del troquÍn. Entre el ligamento superior y el
medio se sitúa el foramen de Weitbrecct, que comunica la bolsa del subescapular con
la cavidad articular apófisis coracoides.
Cinética
La articulación escapulohumeral carece de una estabilidad intrínseca propia, por lo
que necesita el concurso de las partes blandas como la cápsula articular, el labrum
glenoideo, los ligamentos glenohumerales y los músculos. Un mismo músculo durante
su trayecto puede tener diferentes acciones, por lo que es difícil calcular las fuerzas
generales e individual de cada músculo. Por ello, es preciso simplificar el efecto de las
fuerzas presentes y extrapolarlo al cuerpo humano.
Una lesión del supraespinoso causa una alteración de las fuerzas de compresión y un
aumento de las fuerzas de deslizamiento, con un vector resultante que obliga a la
cabeza humeral a desplazarse próximamente. Este hecho es importante en las
artroplastias de hombro, en relación con el aflojamiento del componente glenoideo.
Se ha calculado que la máxima fuerza de compresión en abducción a 90° es 10 veces
el peso de la extremidad, y que la máxima fuerza de la cofia de los rotadores a 60° de
abducción es igual a nueve veces el peso de la extremidad.
En cuanto a la rotación interna y externa, se ha demostrado que la eficacia muscular
y la estabilidad articular es superior, con el brazo en rotación externa que en rotación
interna. Las fuerzas en rotación externa son similares a las generadas en posición
neutral, pero con una resultante más centrada en la cavidad glenoidea, por la acción
predominante de compresión del deltoides.
Las fuerzas en rotación interna son mayores que en posición neutral y rotación,
externa, la resultante se desplaza más proximalmente por el predominio de la acción
deslizante del deltoides. La fuerza resultante articular a 90° de abducción es el doble
que en rotación externa, lo cual puede demostrarse si se solicita al sujeto que ponga
los dos brazos en abducción a 90°, pero uno en rotación interna y el otro en rotación
externa. El brazo en rotación interna se cansará más rápidamente y dolerá antes.
La dirección de la fuerza de reacción varía sucesivamente cuando cambia la posición
del hombro.
A 0° de abducción la cabeza humeral es empujada hacia abajo con tendencia a
subluxarse inferiormente.
De 30° a 60°, la fuerza resultante se sitúa cerca del reborde glenoideo superior, con
tendencia a subluxarse proximalmente. y por encima de 60°, la cabeza humeral se
encuentra perfectamente centrada dentro de la cavidad glenoidea.
Cinemática
El movimiento global del hombro en el espacio describe según Gonon, un cono
irregular de base distal y vértice proximal, en el que participan las articulaciones
esternoclavicularvicular, escapulotorácica, acromioclavicular, y la bóveda
subacromiodeltoidea.
Para Bonnel, la apófisis coracoides es un núcleo central esencial de estabilización de
carácter mixto, estático y dinámico, del complejo o articular de la cintura escapular.
En ella se insertan 4 uniones ligamentosas (ligamentos conoideos, trapezoide,
acromiocoracoideo, coracohumeral) y 3 inserciones musculares (pectoral menor,
coracobraquial y la porción corva del bíceps).
Los elementos estáticos serian: clavícula, la cual está limitada en su amplitud por los
ligamentos trapezoide y conoideo que se insertan en el borde superior de la apófisis
coracoides. Hacia dentro se encuentra el ligamento coracoclavicular, que completa de
forma pasiva la estabilidad de la clavícula, y el ligamento acromiocoracoideo, el cual
tiene una doble función: por una parte, participa en la estabilización de la cabeza
humeral durante la abducción en forma de tope elástico; y por otra, neutraliza las
solicitudes de tracción a que se encuentran sometidos la espina del omoplato y el
acromion, por parte del músculo trapecio. El húmero es el tercer elemento unido a la
apófisis coracoides mediante el ligamento coracohumeral, el cual suspende el húmero
y limita el movimiento de rotación externa.
Los elementos dinámicos están formados por el único músculo anterior del omoplato,
el pectoral menor, que se inserta en la apófisis coracoides, y evita la apertura del
ángulo escapulotorácico. Por detrás, le ayuda el serrato anterior.
La apófisis coracoides suspende de forma activa al húmero con el músculo
coracobraquial y la porción corta del bíceps.
Análisis del movimiento
Abducción
El movimiento de abducción, cuya conservación es fundamental en la función de todo
el miembro superior, consiste en la separación del brazo del tronco hasta los 90°; a
partir de 90° el brazo se acerca de nuevo al eje del cuerpo. El arco de movimiento es
de 180°. Si nos referimos a la abducción estricta, debe considerarse a aquélla realizada
con una orientación del brazo hacia delante de alrededor de 30°, debido a la
orientación de la glena.
En la abducción del brazo intervienen todos los componentes de la cintura escapular.
La articulación escapulohumeral participa sobre todo de 0° a 90° (incluso hasta 110°
si el movimiento es en el plano de la escápula), de 50° a 60° corresponde al espacio
de deslizamiento escapulotorácico, de 20° a 30° corresponde a la columna vertebral.
También participan en el movimiento de abducción, las articulaciones
acromioclavicular y esternoclavicular.
Articulación escapulohumeral
La abducción de 0° a 90° del húmero es un movimiento complejo en el que participan
todas las estructuras de estabilidad y movilidad. La amplitud del movimiento de la
articulación glenohumeral es de 90° y puede alcanzar los 120° al producirse una
rotación externa del húmero de 90°, lo que permite que el troquiter pase por debajo
del acromion y pueda aproximarse el brazo a la cabeza. Por el contrario, cuando se
eleva el brazo en la rotación interna, el troquiter choca con el ligamento
acromiocoracoideo, de forma que el movimiento de abducción queda limitado a 60°.
El movimiento de rotación escapular proporciona los 60° restantes de abducción.
Estructuras musculoligamentosa
Es necesaria la acción combinada de varios músculos, para conseguir la movilidad
armónica articular. La mayoría de veces, la acción muscular es motora y de
estabilidad. La acción motora suele deberse a la acción combinada de parejas
musculares. La estabilidad articular depende de formaciones capsuloligamentosas y
sobre todo de los músculos periarticulares. Durante la abducción, se tensan los
ligamentos glenohumeral medio e inferior, los cuales limitan la rotación del húmero
sobre el omoplato a 90°. Esta limitación desaparece al colocar el brazo en el plano de
la escápula, debido a la relajación de los ligamentos mencionados, y el resultado es
una amplitud de movimiento de 120°.
La abducción activa no es una contracción aislada del deltoides (en la parálisis del
nervio circunflejo existe abducción), pero sí que es el músculo abductor más
importante del húmero. El supraespinoso y el deltoides inician el movimiento. Desde
el punto de vista funcional, pueden distinguirse siete porciones:
1. Fascículo anterior, representa las porciones I y II.
2. Fascículo medio, representa la porción III.
3. Fascículo posterior, representa las porciones IV a VII.
Al realizar la abducción, las porciones inmediatamente abductoras son la parte
externa de la porción II y las porciones III y IV. Cuando se inicia el movimiento, las
porciones I y V son aductoras y se transforman en abductoras cuando la abducción
alcanza una cierta amplitud. Las porciones VI y VII permanecen como aductoras
durante todo el movimiento. Todo ello, se debe a que las fibras musculares que
durante el movimiento se sitúan por fuera del eje del movimiento son abductoras, y
las situadas por dentro son aductoras. Debe tenerse en cuenta que si sólo actuase el
deltoides provocaría un ascenso de la cabeza humeral debido a la desproporción
entre cabeza y glena.
Para oponerse a este ascenso, intervienen dos elementos: uno activo, el músculo
supraespinoso (provoca coaptación de la cabeza humeral, frenando su ascenso), y
otro pasivo, la bóveda osteoligamentosa acromiocoracoidea, considerada por algunos
autores, como una articulación subacromial.
El deltoides actúa desde el inicio del movimiento sinérgicamente con los músculos de
la cofia de los rotadores, ya que sin la fuerza de descenso de la cabeza humeral
realizada por los rotadores cortos (subescapular, infraespinoso y redondo menor), no
podría realizarse la abducción. De esta forma, se permite a la cabeza humeral elevarse
sin pivotar y no tropezar con la bóveda acromioclavicular.
Ritmo escapulohumeral
El movimiento de la articulación glenohumeral se acompaña de un movimiento
sincrónico de las articulaciones adyacentes, en especial de la escapulotorácica, a la
cual está estrechamente unida por una continuidad muscular que transmite las
solicitaciones mecánicas. Los músculos coracobraquiales y la porción corta del bíceps
están en continuidad con el pectoral menor; el músculo redondo menor está en
continuidad con el romboides, y la unión muscular deltoides-supraespinoso-angular
(elevador) del omóplato, forman todos ellos el rombo estatodinámico del omoplato.
El deltoides por su fascículo anterior se continúa con el pectoral mayor, y por su
fascículo posterior con el trapecio. La finalidad de estas disposiciones musculares es
la de asegurar la unión mecánica entre el órgano efector del miembro superior y el
esqueleto axial, mediante huesos intermediarios inestables como el omoplato y la
clavícula.
Aducción
El movimiento de aducción no puede realizarse ni en el plano de la escápula ni en el
plano frontal estricto. Si tenemos en cuenta los 30° de orientación de la glena, es
posible realizar una aducción del húmero de 45°, pero asociada a una antepulsión.
Estructuras musculoligamentosas
Intervienen varios músculos: el redondo mayor, el dorsal ancho, el pectoral mayor
(porción esternal), el romboide, el tríceps braquial y el subescapular. Pero parece ser
que dos pares de grupos musculares son los más importantes. Redondo mayor-
romboide.
El ángulo inferior de la escápula es elevado y dirigido hacia dentro por el romboide,
produciendo un pivote de la escápula, que orienta hacia abajo la cavidad glenoidea.
El redondo mayor se comporta como aductor si se considera su anclaje sobre el
omoplato, pero si su anclaje es considerado sobre el húmero, eleva la escápula y
orienta así la glena hacia lo alto.
Partiendo de una posición de abducción, la capacidad de aducción del hombro
depende del dorsal ancho, redondo mayor y porción esternal del pectoral mayor. Si
la abducción es mayor de 90°, intervienen también el deltoides posterior,
coracobraquial, subescapular y porción corta del bíceps. Según Bonnel, el movimiento
de aducción verdadero se produce en la acción de trepar, donde se necesita a la vez
fuerza y desplazamiento de gran amplitud, lo cual realiza el dorsal ancho, con la ayuda
de la porción larga del tríceps evitando la luxación de la cabeza humeral. En esta
acción participan músculos largos y potentes como el pectoral mayor y dorsal ancho.
La fijación del omoplato es el primer tiempo de la aducción, a través de la contracción
simultánea del trapecio, romboides, angular del omoplato, pectoral menor y
subclavicular. Una vez el omoplato está fijado, el brazo puede dirigirse hacia el tórax
gracias a la acción de los músculos: redondo menor, pectoral mayor, infraespinoso y
subescapular. Para evitar una luxación inferior de la cabeza humeral, los músculos
superiores del húmero, deltoides, porción corta del bíceps, coracobraquial y porción
larga del tríceps, actúan como pares musculares de rotación para volver a centrar la
cabeza humeral.
Plano sagital
Retropulsión (extensión) y Antepulsión (flexión)
La elevación del húmero en un plano perpendicular a la escápula, se llama flexión o
antepulsión. La retropulsión o extensión se produce al llevar hacia atrás el húmero en
un plano perpendicular a la escápula. Estos movimientos se realizan básicamente a
dos niveles: escapulohumeral, y en el conjunto acromioclavicular, esternoclavicular y
espacio de deslizamiento escapulo torácico.
Antepulsión
Articulación escapulohumeral espacio de deslizamiento escapulotorácico-articulación
esternocostoclavicular.
Si la amplitud global del movimiento alcanza 180°, los grados de participación en el
movimiento de flexión del hombro corresponden de 80° a 100° a la articulación
escapulohumeral, 60° a la escapulotorácica, y alrededor de 40° a la columna vertebral.
La participación de estas articulaciones no es sucesiva, sino simultánea y de forma
armoniosa. Hasta los 60° de flexión, el omoplato busca una posición de equilibrio.
Retropulsión
Cintura escapular-articulación escapulohumeral.
Durante el movimiento de retropulsión, se constata esencialmente una aducción de
la escápula en el plano frontal, pivotando ligeramente hacia abajo, pero sobre todo
hacia dentro. En la extensión la amplitud del movimiento se reparte entre 25° a 30°
en la escapulohumeral, de 10° a 15°en la escapulotorácica, y 10° en la columna
vertebral. Estas etapas se superponen al realizar el movimiento.
Estructuras musculoligamentosas
Los músculos motores a nivel escapulohumeral son, básicamente, redondo mayor,
fascículo posterior del deltoides (de la porción IV a la VII) y el gran dorsal. También
actúa el redondo menor. En la cintura escapular intervienen los músculos aductores
de la escápula en el curso de la retropulsión: romboides, fascículo medio del trapecio
y dorsal ancho.
Plano horizontal
Rotación externa
Articulación escapulohumeral cintura escapular.
En la cintura escapular, durante la rotación externa se observa una aducción de la
escápula. Si consideramos la posición de referencia (abducción de 0°), la amplitud de
movimiento es de 80° para la rotación externa. La amplitud global de la rotación
externa puede incrementarse hasta 85°, gracias a una rotación homolateral de la
columna vertebral. El movimiento se reparte entre 25° a 35° en la articulación
escapulohumeral, de 20° a 35° en la escapulotorácica, y unos 25° en la inclinación de
la columna vertebral. En el plano frontal hay 70° de rotación externa. A los 90°, en el
plano sagital (flexión- antepulsión) la rotación externa se reduce a 15°-20°.
Estructuras musculoligamentosas
La rotación externa está realizada básicamente por dos grupos musculares: el
infraespinoso y el redondo menor. El infraespinoso es activo durante toda la rotación
externa, en cambio el redondo menor sólo lo es a partir de 30° de rotación externa.
El deltoides también es rotador externo entre 30°. Al mismo tiempo que se realiza el
movimiento de rotación externa, los músculos rotadores internos se tensan frenando
el movimiento, y lo mismo ocurre con las formaciones ligamentosas: ligamentos
glenohumerales y coracohumerales (cuando el brazo cuelga al lado del tronco).
Debido a la discordancia articular, existe un riesgo de luxación posterior o
inestabilidad posterior.
Para evitar esta eventualidad, los músculos anteriores, subescapular y pectoral
mayor, favorecen el recentrado de la cabeza humeral.
Los estabilizadores escapulares durante la rotación externa son el supraespinoso, la
porción superior del trapecio, el serrato anterior, el bíceps y el deltoides a partir de
30°.
Rotación interna
Cintura escapular-articulación escapulohumeral.
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