RESUMEN.
En anatomía, medicina, fisioterapia, cinesiología y ciencias del deporte son habituales expresiones como “flexión de hombro”, “flexión de codo” o “extensión de rodilla”. Estas denominaciones constituyen convenciones clínicas válidas; sin embargo, desde una perspectiva biomecánica resulta necesario diferenciar el movimiento angular macroscópico de los segmentos corporales de los movimientos relativos que ocurren entre las superficies articulares. El presente artículo desarrolla una delimitación conceptual entre segmento corporal, articulación, osteocinemática y artrocinemática, para posteriormente integrar dichos conceptos con los sistemas de palancas, el momento de fuerza o torque, el brazo de momento, el momento de inercia, el momento angular y la dinámica rotacional. Se propone interpretar la flexión y la extensión como cambios angulares relativos entre segmentos corporales, mientras que las articulaciones constituyen complejos anatómicos que conectan y restringen dichos segmentos y en cuyo interior se producen movimientos artrocinemáticos de rodamiento, deslizamiento y giro. Esta perspectiva se aplica al movimiento deportivo mediante ejemplos del lanzamiento de un pitcher de béisbol y del Forehand Topspin en tenis de mesa, mostrando que los gestos de alto rendimiento deben comprenderse como sistemas multisegmentarios sometidos a fuerzas, momentos y transferencias de movimiento.
Palabras clave: biomecánica, flexión, extensión, segmento corporal, articulación, osteocinemática, artrocinemática, torque, brazo de momento, palancas, momento angular.
Cuando un deportista aproxima el antebrazo al brazo solemos decir que realizó una “flexión del codo”. Cuando modifica la posición de la pierna respecto al muslo hablamos de “flexión” o “extensión de rodilla”. Estas expresiones son aceptadas en la nomenclatura anatómica y clínica y facilitan la comunicación entre profesionales. Sin embargo, al pasar de una descripción anatómica a un análisis biomecánico surge una pregunta más precisa: ¿qué estructura está cambiando realmente su orientación angular?
La cuestión no consiste en prohibir el lenguaje clínico, sino en distinguir qué describe cada nivel de análisis: la relación angular entre segmentos, la interacción entre superficies articulares y las fuerzas y momentos que causan el movimiento.
Figura 1. Niveles complementarios del análisis biomecánico del movimiento humano. Elaboración propia.
En biomecánica, una porción corporal puede representarse mediante la aproximación de cuerpo rígido: un modelo en el que las distancias entre sus puntos permanecen prácticamente constantes durante el intervalo analizado. El organismo real no es perfectamente rígido, pues músculos, tendones, cartílagos, fascia y otros tejidos se deforman; aun así, el modelo rígido permite estudiar con gran utilidad la cinemática y la dinámica segmentaria [1,2].
Pueden modelarse como segmentos el brazo, antebrazo, mano, muslo, pierna, pie, tronco o cabeza. Cada segmento posee propiedades mecánicas que condicionan su respuesta ante las fuerzas:
Cuando el antebrazo cambia su orientación respecto al brazo, el fenómeno observable es una rotación relativa entre segmentos. Por ello, una formulación biomecánica precisa sería: “flexión del antebrazo respecto al brazo alrededor del eje asociado al complejo articular del codo”.
Una articulación sinovial es un complejo anatómico formado por superficies articulares, cartílago, cápsula, membrana sinovial, ligamentos y, según la región, estructuras accesorias. Desde el punto de vista mecánico puede interpretarse como un par cinemático biológico que conecta cuerpos y condiciona sus grados de libertad [2,3].
La articulación permite determinados desplazamientos, restringe otros, transmite cargas y mantiene la congruencia. No obstante, una articulación humana real no debe imaginarse como una bisagra metálica de eje absolutamente fijo. Durante el movimiento pueden variar el centro instantáneo de rotación, el eje instantáneo, los puntos de contacto y la relación espacial entre las superficies. Por tanto, representar el “fulcro articular” como un punto fijo es una idealización útil, pero no una descripción completa de la anatomía funcional.
La osteocinemática describe el movimiento macroscópico de los huesos o segmentos corporales respecto a otros segmentos y a un sistema de referencia [2]. Incluye flexión, extensión, abducción, aducción y rotaciones, entre otros movimientos.
Biomecánicamente puede definirse como un cambio angular relativo entre dos segmentos que, en muchas regiones corporales, ocurre predominantemente en el plano sagital alrededor de un eje mediolateral. La expresión “predominantemente” es importante: el movimiento humano real es tridimensional y suele incluir componentes secundarios en otros planos.
Corresponde al movimiento angular en sentido opuesto a la flexión, aumentando el ángulo relativo entre los segmentos o retornando hacia la posición de referencia.
FLEXIÓN / EXTENSIÓN = CAMBIO ANGULAR RELATIVO ENTRE SEGMENTOS
Mientras externamente observamos un cambio angular segmentario, internamente ocurren desplazamientos relativos más pequeños entre las superficies articulares. La artrocinemática describe tradicionalmente tres mecanismos principales [4]:
Figura 2. Modelo conceptual de rodamiento, deslizamiento y giro. Elaboración propia.
Flexión ≠ rodamiento | Extensión ≠ deslizamiento
En el modelo clínico clásico, cuando una superficie convexa móvil se desplaza sobre una superficie cóncava relativamente fija, rodamiento y deslizamiento se describen en sentidos opuestos; cuando la superficie cóncava es la móvil, ambos se describen en el mismo sentido [4]. Esta regla debe presentarse como un modelo clínico simplificado y no como una ley universal capaz de predecir toda la cinemática tridimensional de las articulaciones. La evidencia sobre la glenohumeral, por ejemplo, ha mostrado limitaciones en su capacidad predictiva [5].
La flexión y la extensión pertenecen al nivel osteocinemático; roll, glide y spin pertenecen al nivel artrocinemático. Son descripciones diferentes de un mismo sistema en movimiento.
Una vez identificados el segmento y el eje de referencia, podemos estudiar cómo las fuerzas producen efectos rotacionales. Una palanca es un sistema mecánico en el que una estructura relativamente rígida gira alrededor de un apoyo o eje bajo la acción de fuerzas.
En una representación musculoesquelética simplificada: el segmento óseo funciona como barra, el eje articular como fulcro, la fuerza musculotendinosa como potencia y la carga externa o la inercia como resistencia.
Figura 3. Clasificación de los tres géneros de palancas. A = apoyo; P = potencia; R = resistencia. Elaboración propia.
Su organización simplificada es P–A–R: el apoyo se encuentra entre la potencia y la resistencia. Un ejemplo corporal clásico se describe en el sistema cabeza-cuello. Determinadas acciones de extensión del antebrazo producidas por el tríceps también pueden modelarse localmente mediante esta configuración, siempre recordando que el eje articular real puede desplazarse durante el movimiento.
Su organización es A–R–P: la resistencia se ubica entre el apoyo y la potencia. El ejemplo clásico es la elevación del cuerpo sobre el antepié. Este tipo de configuración puede ofrecer una ventaja mecánica de fuerza cuando el brazo de potencia supera al brazo de resistencia.
Su organización es A–P–R: la potencia se ubica entre el apoyo y la resistencia. Es frecuente en el aparato locomotor, como en la flexión del antebrazo por los flexores del codo. Aunque suele implicar desventaja mecánica para producir fuerza externa, favorece grandes desplazamientos y velocidades en el extremo distal.
Con base en la mecánica de palancas, la rotación del segmento puede formalizarse mediante la mecánica del cuerpo rígido. El torque o momento de fuerza cuantifica la tendencia de una fuerza para modificar el estado de rotación de un cuerpo alrededor de un punto o eje de referencia [1].
τ = r × F
En forma escalar, para el módulo del momento:
τ = r · F · sin(θ)
donde r es la distancia desde el punto de referencia hasta el punto de aplicación de la fuerza, F es la magnitud de la fuerza y θ es el ángulo entre ambos vectores.
Figura 4. Geometría del torque y del brazo de momento perpendicular. Elaboración propia.
d⊥ = r · sin(θ) ⇒ τ = F · d⊥
El brazo de momento es la distancia perpendicular entre el eje de referencia y la línea de acción de la fuerza. Una misma fuerza puede producir torques diferentes si cambia esta distancia. En biomecánica musculoesquelética, el brazo de momento puede variar con el ángulo articular y con la trayectoria de músculos y tendones [6,7].
F⊥ = F · sin(θ) | F∥ = F · cos(θ)
La componente perpendicular contribuye directamente al efecto rotacional en un modelo planar. Si θ = 90°, la capacidad geométrica para producir momento es máxima para un r dado. Si la línea de acción de la fuerza pasa exactamente por el centro considerado, el momento respecto a ese punto es cero. No obstante, torque cero no implica necesariamente compresión articular pura: la componente longitudinal puede ser coaptante o distractiva según su orientación.
El momento de inercia expresa la resistencia de un cuerpo a modificar su movimiento angular y depende no solo de la masa, sino de cómo esta se distribuye respecto al eje de rotación [1].
I = ∫ r² dm
Cuando una fracción mayor de la masa se localiza lejos del eje, el momento de inercia aumenta. En deporte, modificar la configuración corporal altera continuamente la resistencia rotacional de los segmentos y, con ello, las demandas de momento necesarias para acelerar o desacelerar.
I_O = I_CM + m d²
Esta relación permite calcular el momento de inercia respecto a un eje paralelo al que pasa por el centro de masa. La condición de paralelismo debe respetarse; por ello no es correcto aplicar automáticamente la ecuación a cualquier centro instantáneo de rotación sin verificar la geometría del problema.
El momento angular o momento cinético cuantifica el estado de movimiento rotacional. En un análisis rígido respecto al centro de masa puede expresarse, en forma vectorial, como:
H_CM = I_CM · ω
En un problema planar, la expresión se simplifica a H = Iω. Sin embargo, respecto a un punto arbitrario O, el momento angular del segmento incluye además una contribución asociada al desplazamiento de su centro de masa:
H_O = I_CM · ω + r_CM/O × m v_CM
Esta distinción es relevante en el movimiento humano, donde los centros articulares y los centros de masa segmentarios se trasladan continuamente.
ΣM_O = dH_O / dt
En condiciones simplificadas de rotación planar alrededor de un eje fijo y con momento de inercia constante, se obtiene:
Στ = I α
Esta forma es extraordinariamente útil para la enseñanza, pero no debe confundirse con la formulación completa de la dinámica tridimensional de un cuerpo rígido.
No es científicamente correcto afirmar que “la articulación no puede tener torque”. La biomecánica utiliza formalmente conceptos como momento articular neto o net joint moment. La dinámica inversa calcula los momentos netos requeridos para explicar un movimiento observado a partir de la cinemática segmentaria, las propiedades inerciales y las fuerzas externas [8].
Debe diferenciarse el “momento respecto a una articulación” de las propiedades inerciales de los segmentos. Masa, centro de masa y momento de inercia se asignan a los cuerpos; la articulación establece la relación cinemática entre ellos y sirve de referencia para definir coordenadas, fuerzas, momentos y reacciones articulares.
Asimismo, un momento articular neto no es equivalente a una fuerza de reacción articular. Son magnitudes diferentes y responden a preguntas mecánicas distintas.
El lanzamiento de un pitcher constituye un ejemplo útil para comprender simultáneamente el valor y las limitaciones del modelo de palancas. El gesto completo no es una sola palanca de primer género: es una acción tridimensional, balística y multisegmentaria, con transferencia secuencial de movimiento desde el apoyo y los miembros inferiores hacia pelvis, tronco, brazo, antebrazo, mano y pelota [9].
Figura 5. Representación de las cadenas multisegmentarias del pitcher y del Forehand Topspin. Elaboración propia.
Si se aísla localmente la acción extensora del antebrazo respecto al brazo, puede emplearse un modelo de primer género: el eje del codo se sitúa entre el efecto de la fuerza extensora del tríceps y las resistencias distales. Esta representación ayuda a comprender el momento extensor, pero no explica por sí sola la velocidad final del lanzamiento, que depende también de interacciones dinámicas entre los segmentos.
El Forehand Topspin constituye un ejemplo particularmente ilustrativo para superar el análisis de una articulación aislada. El golpe no puede reducirse a una “flexión del codo”, una “rotación del hombro” ni a una única palanca. Es una acción multisegmentaria en la que interactúan miembros inferiores, pelvis, tronco, brazo, antebrazo, mano, raqueta y pelota [10,11].
En configuraciones locales pueden aparecer sistemas de tercer género, pero la explicación del golpe exige integrar la secuencia temporal de los segmentos, las velocidades angulares, los momentos, la inercia y el control del implemento. Este enfoque coincide con la propuesta de análisis biomecánico aplicada al tenis de mesa desarrollada por Gómez Escalante [12–14].
v = ω · r
La velocidad lineal de un punto de la raqueta depende de su velocidad angular y de su distancia al eje instantáneo. Sin embargo, el rendimiento no se reduce a maximizar ω. El golpe debe organizarse para producir condiciones apropiadas de trayectoria, velocidad lineal y velocidad angular de la pelota, compatibles con el objetivo táctico y mecánico de la acción.
Un dibujo de líneas y ángulos no constituye, por sí solo, un análisis biomecánico. El análisis exige relacionar posición y movimiento con fuerzas, momentos, tiempos, interacción multisegmentaria y resultado mecánico.
Los elementos desarrollados pueden integrarse en una secuencia causal y descriptiva que conecta las fuerzas con el resultado deportivo, sin confundir los niveles de análisis.
Figura 6. Modelo biomecánico integrado: desde las fuerzas hasta el resultado deportivo. Elaboración propia.
FUERZA → BRAZO DE MOMENTO → TORQUE → dH/dt → θ, ω, α → CADENA MULTISEGMENTARIA → RESULTADO
En paralelo, las superficies articulares presentan artrocinemática, mientras la osteocinemática describe los cambios macroscópicos entre los segmentos. El modelo evita atribuir a una sola estructura toda la explicación del movimiento.
Una limitación del rango de movimiento no debería interpretarse automáticamente como pérdida de una supuesta “capacidad de flexionarse” de la articulación. El segmento no alcanza el rango esperado y la causa puede involucrar restricción capsular, alteración artrocinemática, dolor, edema, cambios estructurales, contractura muscular, lesión ligamentaria o alteraciones del control motor. Una alteración artrocinemática puede limitar la osteocinemática, pero no es la única causa posible.
En sistemas multibody como OpenSim, las articulaciones se representan mediante relaciones cinemáticas y grados de libertad. Una coordenada denominada “knee flexion” o “elbow flexion” describe la configuración relativa entre cuerpos, no la deformación material de la articulación. Los segmentos poseen propiedades de masa e inercia y la dinámica inversa puede estimar momentos netos articulares asociados a las coordenadas de movimiento [8].
La diferencia entre “flexión de rodilla” y “flexión de la pierna respecto al muslo” no es una disputa terminológica simple; representa dos niveles de resolución. El lenguaje clínico convencional es útil y legítimo, mientras que el lenguaje biomecánico explicita qué segmento cambia su orientación y respecto a qué referencia. La artrocinemática profundiza en la interacción de las superficies y la cinética analiza las causas mecánicas.
| Nivel | Ejemplo | Pregunta principal |
| Lenguaje clínico | “Flexión de rodilla” | Comunicación funcional y anatómica. |
| Osteocinemática | Flexión de la pierna respecto al muslo | Describe el cambio angular segmentario. |
| Artrocinemática | Rodamiento, deslizamiento y giro | Describe la interacción entre superficies. |
| Cinética | Fuerzas y momentos | Explica las causas mecánicas del movimiento. |
En deporte de alto rendimiento, el salto desde la descripción a la explicación es aún más importante. Conocer un ángulo aislado no informa por sí mismo el momento que lo produjo, la velocidad con que se alcanzó, su interacción con otros segmentos ni su contribución al resultado mecánico. Pitching y Forehand Topspin muestran que la coordinación multisegmentaria es el nivel adecuado para interpretar acciones rápidas y complejas.
1. La flexión y la extensión pueden comprenderse biomecánicamente como cambios angulares relativos entre segmentos corporales. La nomenclatura clínica “flexión de una articulación” sigue siendo funcional, pero no describe por sí sola toda la mecánica subyacente.
2. El segmento corporal puede modelarse como un cuerpo rígido con masa, centro de masa y momento de inercia; la articulación establece y restringe la relación cinemática entre los cuerpos.
3. La osteocinemática describe el movimiento macroscópico de los segmentos, mientras que la artrocinemática describe el movimiento relativo de las superficies mediante rodamiento, deslizamiento y giro.
4. Las fuerzas producen momentos respecto a ejes de referencia. El efecto rotacional depende tanto de la magnitud de la fuerza como de su brazo de momento.
5. Los momentos articulares netos son magnitudes biomecánicas válidas. Deben distinguirse de las propiedades inerciales de los segmentos y de las fuerzas de reacción articular.
6. Los sistemas de palancas son modelos locales útiles, pero un gesto deportivo complejo no debe reducirse a una única palanca.
7. El lanzamiento del pitcher y el Forehand Topspin son sistemas multisegmentarios en los que fuerzas, momentos, inercias y velocidades interactúan para producir el resultado final.
PRINCIPIO INTEGRADOR
EL SEGMENTO SE MUEVE; LA ARTICULACIÓN CONECTA Y RESTRINGE; LAS SUPERFICIES ARTICULARES INTERACTÚAN; LAS FUERZAS PRODUCEN MOMENTOS; Y EL SISTEMA CORPORAL ORGANIZA EL RESULTADO.
1. Winter DA. Biomechanics and Motor Control of Human Movement. 4th ed. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2009.
2. Neumann DA. Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation. 3rd ed. St. Louis: Elsevier; 2017.
3. Kapandji IA. Fisiología articular: esquemas comentados de mecánica humana. 6.ª ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2007.
4. Kaltenborn FM. Manual Mobilization of the Joints: The Kaltenborn Method of Joint Examination and Treatment. Oslo: Norli; 2011.
5. Brandt C, Sole G, Krause MW, Nel M. An evidence-based review on the validity of the Kaltenborn rule as applied to the glenohumeral joint. Man Ther. 2007;12(1):3-11.
6. Sherman MA, Seth A, Delp SL. What is a moment arm? Calculating muscle effectiveness in biomechanical models using generalized coordinates. Proc ASME Des Eng Tech Conf. 2013.
7. Ackland DC, et al. The moment arms of the muscles spanning the glenohumeral joint: a systematic review. J Anat. 2018.
8. OpenSim Documentation. Inverse Dynamics and Joint Moment Analysis. Stanford University / Simbios; documentación técnica consultada para conceptos de momentos articulares y modelos multibody.
9. Fleisig GS, et al. The Clinician’s Guide to Baseball Pitching Biomechanics. Sports Health. 2023.
10. He Y, Fekete G, Sun D, Baker JS, Shao S, Gu Y. Lower Limb Biomechanics during the Topspin Forehand in Table Tennis: A Systematic Review. Bioengineering. 2022;9(8):336.
11. Bańkosz Z, Winiarski S. Kinematic Parameters of Topspin Forehand in Table Tennis and Their Inter- and Intra-Individual Variability. J Sports Sci Med. 2020;19(1):138-148.
12. Gómez Escalante MT. Biomecánica del Forehand Topspin en Tenis de Mesa. Editorial Académica Española; 2011. ISBN: 978-3-8454-9286-5.
13. Gómez Escalante MT. Biomecánica clásica aplicada al tenis de mesa: Adaptación del modelo determinista. 2025. ISBN: 979-8292606079.
14. Gómez Escalante MT. ¿El Golpe Perfecto?: Principios biomecánicos para el alto rendimiento en tenis de mesa. 2025. ISBN: 979-8293507405.
¿Qué miden realmente las pruebas de salto vertical? ¿Qué miden realmente las pruebas de salto…
El lenguaje también influye en cómo aprendemos el tenis de mesa Durante décadas, en muchos…
La raqueta toca la pelota, pero el golpe empieza mucho antes. En cada acción eficiente,…
Durante más de dos décadas, el tenis de mesa moderno ha vivido bajo una realidad…
Resumen La recuperación entre series en deportes de alta precisión como el tenis de mesa…
Resumen El tenis de mesa moderno ya no puede analizarse con los mismos supuestos mecánicos…