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¿Cuán correlacionadas están las longitudes de los tendones en diferentes partes del cuerpo humano?

¿Cuán correlacionadas están las longitudes de los tendones en diferentes partes del cuerpo humano?


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¿Cuán correlacionadas están las longitudes de los tendones en diferentes partes del cuerpo humano?

Por ejemplo, si consideramos dos humanos, A y B. El humano A tiene un tendón rotuliano de 2 cm de longitud y el humano B tiene un tendón rotuliano de 1 cm de longitud, es decir, dos veces más corto. ¿Deberíamos esperar que todos los tendones del ser humano A sean aproximadamente dos veces más grandes que los del ser humano B?


No pude encontrar estudios que analicen con suficiente claridad el tamaño de los tendones, pero un par de fuentes muestran que probablemente estén correlacionados:

  • Un estudio encontró correlación entre las dimensiones del tendón de Aquiles y otros tendones del tobillo (ver tabla 2).
  • Otro estudio encontró correlación entre la altura y las dimensiones de algunos tendones (ver tabla 2).

De todos modos, dado que la correlación no es muy fuerte, dudo que el efecto encontrado sea solo la correlación obvia de la dimensión de todas las partes del cuerpo con la dimensión general del cuerpo, es decir, las personas más grandes tienden a tener tendones más grandes, huesos más grandes, hígados más grandes, y entonces. Sería interesante hacer un análisis de regresión de las dimensiones de los tendones teniendo en cuenta las dimensiones del cuerpo y otras dimensiones de los tendones. De esta manera, podríamos ver si las personas con un tendón más grande (en comparación con personas del mismo tamaño corporal) tienden a tener otros tendones más grandes.


Las propiedades elásticas del tendón de Aquiles humano se correlacionan con la fuerza muscular

El propósito de este estudio fue investigar si las propiedades mecánicas del tendón de Aquiles estaban correlacionadas con la fuerza muscular en el tríceps sural en humanos. Veinticuatro hombres y doce mujeres ejercieron el torque máximo en flexión plantar isométrica voluntaria (MVIP). El alargamiento (ΔX) y la distensión del tendón de Aquiles (ε), cuya parte proximal es el compuesto del tendón del gastrocnemio y la aponeurosis del sóleo, en MVIP se determinaron a partir del desplazamiento de la unión miotendinosa distal del gastrocnemio medial mediante ecografía. . La fuerza del tendón de Aquiles en MVIP (F) se calculó a partir del torque MVIP y el brazo de momento del tendón de Aquiles. No hubo diferencias significativas en las relaciones F-ΔX o F-ε entre hombres y mujeres. ΔX y ε fueron 9,8 ± 2,6 mm y 5,3 ± 1,6%, respectivamente, y se correlacionaron positivamente con F (r = 0.39, PAG & lt 0.05 r = 0.39, PAG & lt 0,05), lo que significaba que los sujetos con mayor fuerza muscular podían almacenar más energía elástica en el tendón. La regresión y-intercepciones para el F-ΔX (PAG & lt 0.01) y F-ε (PAG & lt 0.05) fueron significativamente positivas. Estos resultados podrían indicar que el tendón de Aquiles era más rígido en sujetos con mayor fuerza muscular, lo que puede desempeñar un papel en la reducción de la probabilidad de lesiones por distensión del tendón. Se sugirió que el tendón de Aquiles de los sujetos con mayor fuerza muscular no afectó el potencial de almacenamiento de energía elástica en los tendones y podría ser capaz de entregar la mayor fuerza suministrada por un músculo más fuerte de manera más eficiente. Además, la diferencia en las propiedades mecánicas del tendón de Aquiles entre hombres y mujeres parecía estar correlacionada con la diferencia en la fuerza muscular en lugar del género.

la elasticidad del tendón de Aquiles proporciona un mecanismo importante: a saber, el almacenamiento y liberación de energía de deformación elástica, lo que mejora la economía y el rendimiento del movimiento (1, 2, 6, 25). Una menor rigidez del tendón da como resultado un mayor alargamiento del tendón y un mayor almacenamiento de energía de deformación elástica bajo un grado dado de fuerza muscular. Bobbert (2) mostró en un estudio de simulación que la altura máxima del salto aumentaba a medida que aumentaba la tensión del tendón del tríceps sural dentro de un rango de tensión entre 1 y 15%. Sin embargo, el alargamiento excesivo del tendón conduce a una rotura parcial o total del tendón (4), y el tendón de Aquiles es uno de los tendones lesionados con mayor frecuencia en el cuerpo humano (11). La rigidez del tendón, por lo tanto, puede aumentar con la fuerza muscular y, por lo tanto, reducir la probabilidad de lesiones por distensión del tendón. Scott y Loeb (27) informaron de un experimento animal in vitro en el que la rigidez de los tejidos tendinosos (aponeurosis) se correlacionó positivamente con la fuerza muscular. Debe observarse aquí que el exceso de rigidez del tendón reduce el alargamiento del tendón en la contracción muscular y perjudica el almacenamiento y liberación de energía de deformación elástica en los tendones. Scott y Loeb informaron que los músculos con mayor fuerza muscular tenían menos elongación del tendón en la contracción máxima, lo que era una desventaja para almacenar energía de tensión elástica en los tendones (3). Hasta ahora, se sabe poco sobre la relación entre las propiedades mecánicas del tendón de Aquiles y la fuerza muscular en los seres humanos.

El propósito de este estudio fue, por lo tanto, investigar si las propiedades mecánicas del tendón de Aquiles estaban correlacionadas con la fuerza muscular en el tríceps en humanos. Nosotros hipotetizamos 1) que los sujetos con mayor fuerza muscular tenían tendones más rígidos y, por lo tanto, experimentaron el mismo o menos elongación y tensión en la contracción voluntaria máxima y 2) que no hubo diferencias relacionadas con el género en estas relaciones porque Kubo et al. (16) demostraron que tanto la rigidez de los tejidos tendinosos del gastrocnemio medial (MG) como la fuerza muscular eran menores en las mujeres que en los hombres.


Flexionar y extender: modelar una mano humana

Shana McAlexander
Desarrollador de producto

Guíe a los estudiantes en un proyecto atractivo y creativo en el que construyan un modelo que demuestre la acción flexible de la mano humana. Los estudiantes usan materiales de manualidades y siguen el procedimiento a continuación para armar un modelo de la mano. A medida que los estudiantes aprenden sobre los tendones y músculos de sus propias manos, se preparan para una discusión sobre las similitudes y diferencias entre una mano biológica y su modelo. Los estudiantes pueden realizar esta actividad individualmente o en parejas. La actividad requiere aproximadamente 1 hora de clase para completarse.

Correlación con los estándares científicos de la próxima generación

  • Prácticas de ciencia e ingeniería
    • Desarrollar y usar modelos
    • Construyendo explicaciones y diseñando soluciones
    • Causa y efecto
    • Sistemas y modelos de sistemas
    • Estructura y función

    Fondo

    Movimiento musculoesquelético

    Los seres humanos son organismos grandes y complejos que requieren sistemas musculares y esqueléticos para soporte y locomoción. Un tipo especializado de tejido, el músculo esquelético, está unido a los huesos del esqueleto, y la contracción de este tejido muscular permite el movimiento de los huesos. El músculo esquelético está bajo el control voluntario del sistema nervioso somático, lo que significa que existe un control consciente sobre la contracción y relajación muscular.

    La unión de 2 huesos se llama articulación. Los huesos están conectados en las articulaciones mediante tejidos llamados ligamentos. Otro tipo de tejido conectivo, los tendones, sirve para unir los músculos esqueléticos a los huesos de una articulación. Los músculos son necesarios para mover los huesos. El punto de unión de un músculo medialmente (cerca de la línea media del cuerpo) se llama origen. El punto de unión de un músculo distalmente (más lejos de la línea media del cuerpo), generalmente en el hueso más móvil, se llama inserción.

    Cuando los músculos esqueléticos se contraen, el punto de inserción se tira hacia el origen estacionario, lo que hace que los huesos se muevan en una articulación. Es importante recordar que los músculos actúan ejerciendo una fuerza de tracción, nunca una fuerza de empuje. Los músculos contraídos son más cortos y más gruesos que cuando están relajados. Los músculos funcionan como pares antagónicos cuando un músculo se contrae y el otro se relaja.

    Huesos de la mano y la muñeca

    La mano humana está compuesta por una muñeca, una palma y cinco dedos. La muñeca está formada por 8 huesos apretados llamados carpos. Medialmente, los carpos se conectan a los huesos del antebrazo, el radio y el cúbito. Distalmente, los carpianos están conectados a los metacarpianos y músculos de la mano. Cinco huesos metacarpianos forman los huesos de la palma, y ​​cada uno está alineado con un dedo. El metacarpiano que se conecta al pulgar tiene el rango de movimiento más amplio, lo que le permite oponerse a los otros dedos. Las falanges son los huesos que forman los dedos. Hay 3 en cada dedo y 2 en el pulgar. La unión de cada hueso en el dedo es visible como el nudillo.

    Músculos de la mano y la muñeca.

    Hay muchos músculos responsables del movimiento de la muñeca, la mano y los dedos. Se originan en el húmero, el radio y el cúbito. Los músculos se pueden dividir en 2 grupos: los flexores y los extensores. Los flexores de la mano y la muñeca están en el lado anterior del antebrazo y los extensores en el lado posterior. Los músculos flexores se acortan (flexionan), lo que hace que los dedos se cierren o atraigan la palma de la mano hacia la muñeca. Los extensores se acortan (flexionan), lo que hace que los dedos se abran o alejen la palma de la mano de la muñeca.

    Materiales (por alumno o pareja)

    • Cartón, cartulina o tablero de espuma, 8 & # xBD x 5 & # xBD & quot
    • 5 pajitas o tubos
    • Marcador
    • Cuerda, 5 y apos
    • 5 cuentas
    • Par de tijeras
    • Cutter
    • Rollo de cinta (transparente o eléctrica)
    • Regla métrica

    Preparación

    1. Reúna todos los materiales.
    2. Discuta cualquier problema de seguridad relevante con la clase. Revise los métodos seguros de manipulación de cuchillos y tijeras para manualidades.
    3. Revise la información de antecedentes proporcionada y comparta la información pertinente con su clase.

    Procedimiento

    1. Traza tu mano y muñeca sobre cartón, cartulina o tablero de espuma para crear la plantilla de la mano.
    2. Marque las articulaciones de su mano y muñeca en la plantilla. Haga líneas que representen las articulaciones de los nudillos y el pliegue en la almohadilla del pulgar que se crea cuando toca el pulgar y el meñique (consulte la Figura 1).



    Figura 1 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Manos trazadas con las articulaciones marcadas.



    Figura 2 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Las pajitas se extienden desde la punta del pulgar y cada dedo hasta la muñeca.



    Figura 3 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Pequeña muesca cortada en la pajilla en cada línea de unión marcada.



    Figura 4 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Cuerda enhebrada a través de la punta del pulgar y cada dedo y el segundo nudillo.
    La longitud restante de cuerda se enhebra a través de la pajita para que el exceso quede libre en la muñeca.



    Figura 5 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Cuenta atada al extremo de cada hilo a unos 5 cm de la muñeca.



    Figura 6 & # xA0 & # xA0 & # xA0 Nudillos marcados en el dorso de la mano.

    Discusión

    Involucre a los estudiantes en una conversación sobre músculos y tendones. ¿En qué se parece este modelo a una mano humana y cuáles son sus limitaciones como modelo? Los estudiantes deben reconocer que el cartón representa los huesos de la mano y la muñeca. Las cuerdas son como tendones que conectan los huesos con los músculos. La flexión de los músculos se representa tirando de las cuerdas. No hay músculos extensores ni tendones extensores demostrados en el modelo. Los dedos vuelven a su posición cuando los músculos flexores están relajados (cuerdas sueltas), pero en la mano humana, el músculo antagonista llevaría los dedos a la posición neutral. Puede hacer que los estudiantes discutan o amplíen la actividad para crear tendones y músculos extensores para agregarlos a su modelo.

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    Epidemiología

    Las roturas de AT se han vuelto más frecuentes en las dos últimas décadas con una incidencia anual de 18 por 100.000 [6]. La proporción entre hombres y mujeres es de aproximadamente 1,7: 1–30: 1 [7], lo que quizás refleja una mayor prevalencia de hombres en los deportes. La mayoría de los estudios demuestran una distribución de edad bimodal con picos en la cuarta década y un segundo pico menor entre la sexta y la octava décadas, probablemente representando dos etiologías diferentes [8]. En los pacientes más jóvenes, los deportes están implicados con mayor frecuencia, más comúnmente el fútbol (en Europa) [9] y los deportes de raqueta (en Escandinavia) [6].


    Correlación en adultos

    Un estudio en el "American Journal of Anatomy" publicado en 1973 contiene datos útiles para determinar la correlación entre la longitud del brazo y la longitud de la pierna. Se midieron los caucásicos que vivían cerca de Birmingham, Inglaterra, y los inmigrantes al Reino Unido desde África y Hong Kong. El estudio mostró que la correlación entre la longitud del brazo y la pierna para los caucásicos era de 1,2 milímetros de longitud de la pierna por cada milímetro de longitud del brazo. Los inmigrantes africanos en el Reino Unido tenían 3,4 milímetros de longitud de pierna por cada milímetro de longitud de brazo, y los inmigrantes de Hong Kong tenían 0,77 milímetros de longitud de pierna por cada milímetro de longitud de brazo. Los sujetos del estudio no fueron seleccionados al azar, sino pacientes que fueron evaluados en clínicas de salud.


    INTRODUCCIÓN

    El músculo esquelético es un tejido altamente maleable que puede adaptarse tanto morfológica como funcionalmente a las alteraciones crónicas de la carga mecánica. Los experimentos con animales realizados a principios de la década de 1970 (Tabary et al., 1972 Williams y Goldspink, 1973) y posteriormente (Ohira et al., 2000) mostraron una pérdida de sarcómeros en serie cuando los músculos se inmovilizan en una posición acortada. En los seres humanos, una condición común que coloca las unidades músculo-tendinosas (MTU) en una posición acortada es el uso de tacones altos (HH). En esta condición, la longitud de la MTU de la pantorrilla se reduce por la flexión plantar del tobillo causada por la elevación del talón impuesta por el HH. Sin embargo, contrariamente a las condiciones experimentales utilizadas para los músculos de los animales, la MTU de la pantorrilla no está inmovilizada en mujeres que usan HH, sino que está obligada a operar temporalmente a una longitud reducida. Pero, ¿esta demanda funcional específica puede resultar en respuestas adaptativas MTU? Herzog y sus colegas (Herzog et al., 1991) compararon la relación entre el tiempo y la duración del recto femoral de los atletas de alto rendimiento que participan en diferentes disciplinas, que usan este músculo de manera crónica en longitudes claramente diferentes, y encontraron que los corredores eran relativamente más fuertes en longitudes musculares más largas. y ciclistas más fuertes con longitudes musculares más cortas. Aunque es difícil sacar conclusiones sobre la presencia o falta de adaptaciones funcionales de un estudio comparativo entre diferentes sujetos, el hallazgo de Herzog y colegas (Herzog et al., 1991) apoya la hipótesis de que las adaptaciones dependientes de la longitud pueden ser provocadas no solo por inmovilización sino también por la actividad habitual y las exigencias funcionales que impone. La plasticidad a los cambios en las demandas funcionales se muestra no solo por los músculos esqueléticos sino también por los tendones. Al ser tejidos mecanosensibles (Reeves et al., 2005 Rosager et al., 2002), los tendones pueden ajustar tanto su tamaño como sus propiedades materiales (Wren et al., 1998) para mantener una tensión constante cuando las fuerzas que actúan sobre ellos aumentan o disminuyen. En consecuencia, cualquier cambio en el comportamiento contráctil de los músculos flexores plantares inducido por el uso prolongado de HH también podría afectar indirectamente a las propiedades mecánicas del tendón. Además, una cantidad cada vez mayor de evidencia muestra que el uso de HH se asocia con fuerzas de reacción del suelo más altas (Ebbeling et al., 1994 Hong et al., 2005 Snow y Williams, 1994), lo que indica mayores fuerzas musculares y tendinosas, que pueden desencadenar la hipertrofia del tendón. o mejorar sus propiedades materiales. A la luz de las consideraciones anteriores, el presente estudio tuvo como objetivo investigar si los parámetros de la MTU de la pantorrilla relevantes para la producción de fuerza contráctil serían modificados por el uso prolongado de zapatos de tacón alto. Específicamente, planteamos la hipótesis de que el uso regular de tacones de aguja conduciría a un acortamiento de los fascículos del músculo gastrocnemio junto con cambios en las propiedades mecánicas del tendón de Aquiles (AT), dando lugar a alteraciones funcionales, como se observa en el ángulo de torsión y relaciones par-velocidad.


    Contenido

    Si bien los resultados varían ligeramente entre estudios de buena reputación, el consenso es que el pene humano medio, cuando está erecto, tiene una longitud de 12,9 a 15 cm (5,1 a 5,9 pulgadas). [3] [4] [5]

    Una revisión sistemática de 2015 publicada por Veale et al. de la investigación médica sobre el tema durante los últimos 30 años publicado en BJU Internacional mostraron resultados similares, dando longitudes medias flácidas, estiradas no erectas y erectas de 9,16 cm, 13,24 cm y 13,12 cm respectivamente, y circunferencias medias flácidas y erectas de 9,31 cm y 11,66 cm respectivamente. La longitud de la erección en los estudios incluidos se midió empujando la almohadilla de grasa prepúbica hacia el hueso, y se midió la circunferencia (circunferencia) flácida o erecta en la base o la diáfisis media del pene. [1]

    Largo

    Flácido

    Un estudio (publicado en 1996) encontró que la longitud media del pene flácido era de 3,5 pulgadas (8,9 cm) (medida por el personal). [3] Una revisión de varios estudios encontró que la longitud flácida promedio era de 9 a 10 cm (3,5 a 3,9 pulgadas). [6] La longitud del pene flácido no se corresponde necesariamente con la longitud del pene erecto, algunos penes flácidos más pequeños crecen mucho más, mientras que algunos penes flácidos más grandes crecen comparativamente menos. [7]

    El pene y el escroto pueden contraerse involuntariamente como reacción a las bajas temperaturas, el nivel de ansiedad o nerviosismo y la participación en deportes. [8] Esta disminución del tamaño del pene flácido se conoce con el término argot "encogimiento", debido a la acción del músculo cremaster. El mismo fenómeno afecta a ciclistas y usuarios de bicicletas estáticas, con una presión prolongada sobre el perineo desde el sillín de la bicicleta y el esfuerzo del ejercicio provocando que el pene y el escroto se contraigan involuntariamente. Una silla de montar incorrecta puede, en última instancia, causar disfunción eréctil (consulte la presión de la entrepierna para obtener más información).

    Estirado

    Ni la edad ni el tamaño del pene flácido predijeron con precisión la longitud eréctil. La longitud estirada se ha correlacionado con la longitud erecta en algunos casos. [3] Sin embargo, los estudios también han mostrado diferencias drásticas entre la longitud estirada y erecta. [9] Un estudio encontró que se requería una fuerza de tensión mínima de aproximadamente 450 g durante el estiramiento del pene para alcanzar una longitud de erección potencial completa. Este estudio también encontró que las fuerzas de tensión ejercidas en este estudio por el urólogo fueron significativamente (P & lt0.01) inferiores a 450g. [10] Esto puede explicar las diferencias entre la longitud estirada y erecta.

    • El estudio de 2015 de 15,521 hombres encontró que la longitud promedio de un pene flácido estirado era de 13,24 cm (5,21 pulgadas) de largo, que es casi idéntica a la longitud media de un pene humano erecto que mide 13,12 cm (5,17 pulgadas) de largo. [11]
    • Un estudio de 2001 de unos 3.300 hombres publicado en Urología europea concluyó que la longitud estirada flácida se midió en promedio a aproximadamente 12,5 cm (4,9 pulgadas). Además, comprobaron las correlaciones en un subconjunto aleatorio de la muestra que consta de 325 hombres. Encontraron algunas correlaciones de Spearman estadísticamente significativas: entre longitud y altura flácidas de 0,208, −0,140 con peso y −0,238 con IMC, circunferencia flácida y talla 0,156, longitud y talla estirada 0,221, peso −0,136, IMC −0,169. También informaron algunas correlaciones no significativas. [12]

    Erguido

    Se han realizado estudios científicos sobre la longitud erecta del pene adulto. Los estudios que se han basado en la auto-medición, incluidos los de encuestas de Internet, informaron constantemente una longitud promedio más alta que los que utilizaron métodos médicos o científicos para obtener mediciones. [5] [13]

    Los siguientes estudios evaluados por el personal están compuestos por diferentes subgrupos de la población humana (en otras palabras, rango de edad específico o selección de raza de aquellos con preocupaciones médicas sexuales o autoselección) que podrían causar un sesgo en la muestra. [13] [14]

    • En un estudio de 80 hombres sanos publicado en septiembre de 1996 Revista de Urología Se midió una longitud media del pene erecto de 12,9 cm (5,1 pulgadas). [3] El propósito del estudio fue "proporcionar pautas de longitud y circunferencia del pene para ayudar a asesorar a los pacientes que estén considerando el aumento de pene". La erección fue inducida farmacológicamente en 80 hombres estadounidenses físicamente normales (diferentes etnias, edad promedio de 54 años). Se concluyó: "Ni la edad del paciente ni el tamaño del pene flácido predijeron con precisión la longitud eréctil".
    • Un estudio publicado en diciembre de 2000 Revista internacional de investigación sobre la impotencia encontraron que la longitud promedio del pene erecto en 50 hombres judíos caucásicos era de 13,6 cm (5,4 pulgadas) (medido por el personal). [4] El estudio tenía como objetivo "identificar parámetros clínicos y de ingeniería del pene flácido para predecir el tamaño del pene durante la erección". [4] La erección fue inducida farmacológicamente en 50 pacientes judíos caucásicos que habían sido evaluados por disfunción eréctil (DE) (edad promedio 47 ± 14 años). Los pacientes con anomalías en el pene o cuya DE podría atribuirse a más de un origen psicológico fueron excluidos del estudio.
    • Una revisión publicada en la edición de 2007 de BJU Internacional mostró que la longitud promedio del pene erecto era de 14 a 16 cm (5,5 a 6,3 pulgadas) y la circunferencia de 12 a 13 cm (4,7 a 5,1 pulgadas). El documento comparó los resultados de doce estudios realizados en diferentes poblaciones en varios países. En la revisión se incluyeron varios métodos de medición. [6]
    • Un estudio de 2015 de BJU Internacional concluyó que la longitud promedio del pene erecto es de 13,12 cm (5,16 pulgadas). [15]
    • Un estudio indio (publicado en 2007) de 301 hombres de 18 a 60 años publicado en el Revista internacional de investigación sobre la impotencia encontraron que la longitud flácida, estirada y erecta era de 8,21 cm (3,23 pulgadas), 10,88 cm (4,28 pulgadas) y 13,01 cm (5,12 pulgadas), respectivamente. [9]
    • Un estudio coreano (publicado en 1971) de 702 hombres de entre 21 y 31 años identificó que la longitud promedio del pene erecto era de 12,70 cm (5,00 pulgadas). [16] Otro estudio (de 1998) de 150 coreanos encontró que la longitud promedio del pene erecto era de 13,42 cm (5,28 pulgadas). [17] El estudio más reciente (publicado en 2016) de 248 hombres coreanos identificó que la longitud promedio del pene erecto era de 13,53 cm (5,33 pulgadas). [18]
    • Una revisión de 2020 en el Revista de terapia sexual y marital encontró que la mayoría de los hombres creía que la longitud promedio del pene erecto es de más de 15,24 cm (6 pulgadas). Esta creencia inexacta probablemente se haya alimentado de datos inexactos y exagerados presentados en estudios en los que el tamaño del pene erecto de los participantes es autoinformado. Los participantes pueden informar sobreestimaciones del tamaño de su pene en la creencia de que un pene más grande es más deseable socialmente. [19] La misma revisión analizó los resultados de diez estudios anteriores en los que los investigadores midieron el tamaño del pene erecto. Informaron que un pene erecto tenía entre 12,95 y 13,92 cm (5,1 y 5,5 pulgadas, respectivamente) de longitud, un resultado significativamente por debajo del promedio obtenido en estudios autoinformados. Los autores comentaron que los resultados de tales estudios de medición realizados aún están inflados debido al sesgo de los voluntarios: la posibilidad de que los hombres con penes más grandes sean más propensos a optar por participar en tales estudios. [19]

    Circunferencia erecta

    Existen resultados similares con respecto a los estudios de la circunferencia del pene adulto completamente erecto, con la medición generalmente tomada en la mitad del eje. [6] Al igual que con la duración, los estudios que se basaron en la auto-medición informaron consistentemente un promedio significativamente más alto que aquellos con personal midiendo. En un estudio del tamaño del pene en el que se tomaron medidas en un laboratorio, la circunferencia promedio del pene cuando estaba erecto fue de 11,66 cm (4,59 pulgadas). [1]

    Tamaño al nacer

    La longitud media del pene estirado al nacer es de unos 4 cm (1,6 pulgadas), y el 90% de los niños recién nacidos tendrá entre 2,4 y 5,5 cm (0,94 y 2,17 pulgadas). El crecimiento limitado del pene ocurre entre el nacimiento y los 5 años de edad, pero muy poco ocurre entre los 5 años y el inicio de la pubertad. El tamaño promedio al comienzo de la pubertad es de 6 cm (2,4 pulgadas) y el tamaño adulto se alcanza unos 5 años después. W.A. Schonfeld publicó una curva de crecimiento del pene en 1943. [20]

    Tamaño con envejecimiento

    Los autores de un artículo que revisa la investigación sobre el área del tamaño del pene concluyen que "la longitud del pene flácido es un poco menos de 4 cm (1,6 pulgadas) al nacer y cambia muy poco hasta la pubertad, cuando hay un crecimiento marcado". [2] [6]

    No se cree que la edad se correlacione negativamente con el tamaño del pene. "Los estudios de investigación individuales han sugerido que el tamaño del pene es más pequeño en los estudios que se centran en hombres mayores, pero Wylie y Eardley no encontraron diferencias generales cuando cotejaron los resultados de varios estudios [durante un período de 60 años]". [6]

    Tamaño y altura

    Una revisión de la literatura de 2015 encontró dos estudios que encontraron que la altura y la longitud estirada o flácida tenían una correlación moderada, siete estudios que encontraron una correlación débil para la longitud flácida, estirada o erecta, y dos estudios que no encontraron correlación entre la longitud flácida y la altura. [1]

    Tamaño y manos

    Un estudio investigó la relación con la proporción de los dedos y encontró que los hombres con dedos anulares más largos que dedos índices tenían penes un poco más largos. [21] [22] Sin embargo, la idea errónea de que el tamaño de la mano predice el tamaño del pene ha sido ampliamente desacreditada. [23] [24]

    Tamaño y otras partes del cuerpo.

    No se ha encontrado en la investigación una correlación estadísticamente significativa entre el tamaño del pene y el tamaño de otras partes del cuerpo. Un estudio, Siminoski y Bain (1988), encontró una correlación débil entre el tamaño del pene estirado y el tamaño y la altura del pie, sin embargo, era demasiado débil para ser utilizado como un estimador práctico. [25] Otra investigación, Shah y Christopher (2002), que citó a Siminoski y Bain (1988), no pudo encontrar ninguna evidencia de un vínculo entre el tamaño del zapato y el tamaño del pene estirado, afirmando que "la supuesta asociación de la longitud del pene y el tamaño del zapato ha sin base científica ". [26] [27]

    Puede haber un vínculo entre la malformación de los genitales y las extremidades humanas. El desarrollo del pene en un embrión está controlado por algunos de los mismos genes Hox (en particular HOXA13 y HOXD13) [28] que controlan el desarrollo de las extremidades. Las mutaciones de algunos genes Hox que controlan el crecimiento de las extremidades causan malformaciones genitales (síndrome mano-pie-genital). [29]

    Tamaño y raza

    La creencia de que el tamaño del pene varía según la raza no está respaldada por evidencia científica. [6] [30] Un estudio de 2005 informó que "no hay antecedentes científicos para respaldar el supuesto pene 'sobredimensionado' en las personas de raza negra". [31]

    Un estudio de 253 hombres de Tanzania encontró que la longitud promedio del pene flácido estirado de los hombres tanzanos es de 11 cm (4.53 pulgadas) de largo, más pequeña que el promedio mundial, la longitud del pene flácido estirado de 13.24 cm (5.21 pulgadas) y la longitud promedio del pene erecto de 13,12 cm (5,17 pulgadas). [32]

    Un estudio reciente de 2016 de 248 hombres coreanos identificó que la longitud promedio del pene erecto era de 13,53 cm (5,33 pulgadas). [18] Un estudio de 115 hombres de Nigeria encontró que la longitud promedio del pene flácido estirado de los hombres nigerianos es de 13,37 cm (5,26 pulgadas) de largo, que es casi idéntica a la longitud media mundial del pene flácido estirado de 13,24 cm (5,21 pulgadas). y una longitud media del pene erecto de 13,12 cm (5,17 pulgadas). [33] Una revisión sistemática de 2015 de 15.521 hombres no encontró "indicios de diferencias en la variabilidad racial", y afirmó que no era posible sacar conclusiones sobre el tamaño y la raza de la literatura disponible y que era necesario realizar más investigaciones. [1]

    Según Aaron Spitz, un urólogo, muchos sitios web y estudios que promueven la variación del tamaño del pene entre razas utilizan métodos no científicos para recopilar información y, a menudo, ignoran las pruebas contradictorias. Concluye que "cuando realmente miras bien los datos desnudos, no hay mucho allí [que muestre una variación racial en el tamaño del pene]". [34]

    Preferencias de tamaño entre parejas sexuales

    En un pequeño estudio realizado por la Universidad de Texas – Pan American y publicado en Salud de la mujer BMC, 50 mujeres de pregrado fueron encuestadas por dos atletas masculinos populares en el campus sobre sus percepciones de satisfacción sexual y se concluyó que el ancho de un pene se siente mejor que la longitud de un pene, cuando se les pide a los sujetos que elijan entre los dos (el tamaño fue dejado sin especificar). También se concluyó que esto puede mostrar que el tamaño del pene en general afecta la satisfacción sexual, ya que las mujeres eligieron entre las dos opciones que se les dieron. [35]

    En una historia de portada de Psicología Hoy, [36] [37] Se encuestó a 1.500 lectores (aproximadamente dos tercios de mujeres) sobre la imagen corporal masculina. Muchas de las mujeres no estaban particularmente preocupadas por el tamaño del pene, y más del 71% pensaba que los hombres exageraban la importancia del tamaño y la forma del pene. En general, las mujeres encuestadas se preocuparon más por el ancho de lo que pensaban los hombres, y menos por el largo de lo que pensaban los hombres, aunque la fuerza de cuidar de cualquiera de las mujeres mostró un patrón similar.

    Otro estudio, realizado en el Hospital Universitario de Groningen, preguntó a 375 mujeres sexualmente activas (que habían dado a luz recientemente) la importancia del tamaño del pene, cuyos resultados mostraron que el 21% de las mujeres consideraba que la longitud era importante y el 32% sentía que la circunferencia era importante. [38]

    Sin embargo, las zonas erógenas más sensibles en las mujeres son la vulva, el clítoris incluido el punto G, que no requiere una penetración profunda para tocar. [39] [40]

    Un estudio realizado en la Universidad Nacional de Australia, publicado a principios de 2013, mostró que el tamaño del pene influye en el atractivo sexual de un hombre, y cuanto más alto es el hombre, mayor es el efecto. [41] El estudio mostró imágenes en 3D generadas por computadora a tamaño real, que alteraron la altura y otros atributos físicos, y las mujeres típicamente registraron preferencias en menos de 3 segundos. Fue notable la preferencia por el tamaño del pene más grande de los hombres más altos.

    Un estudio de EE. UU. Publicado en 2015 sobre las preferencias declaradas de un panel de 75 mujeres que usaban modelos impresos en 3D como referencias de escala mostró una longitud preferida del pene de 16 cm (6,3 pulgadas) y una circunferencia preferida de 12,2 cm para parejas sexuales a largo plazo. con tamaños preferidos ligeramente más grandes de una longitud de 16,3 cm (6,4 pulgadas) y una circunferencia de 12,7 cm para encuentros sexuales únicos. [42]

    Según los estudios, cuando se les pide que estimen la longitud del pene de su pareja, la mayoría diría que un tamaño significativamente más pequeño de lo que se registró que era su pareja. Sugerir que la percepción del tamaño no es del todo exacto. [42]

    Uso de condones

    Un estudio australiano de 184 hombres analizó la longitud y la circunferencia del pene en relación con la rotura o el deslizamiento del condón. Se utilizaron 3.658 condones. El estudio encontró que cuando se usa correctamente, los condones tienen una tasa de rotura del 1.34% y una tasa de deslizamiento del 2.05%, para una tasa total de fallas del 3.39%. Las dimensiones del pene no influyeron en el deslizamiento, aunque la circunferencia del pene y los condones rotos se correlacionaron fuertemente, y los tamaños más grandes aumentaron la tasa de rotura. [43]

    Los andrógenos como la testosterona son responsables del agrandamiento y elongación del pene durante la pubertad. [44] El tamaño del pene se correlaciona positivamente con el aumento de los niveles de testosterona durante la pubertad. [45] Pero después de la pubertad, la administración de testosterona no afecta el tamaño del pene, y la deficiencia de andrógenos en hombres adultos solo resulta en una pequeña disminución en el tamaño. [45] La hormona del crecimiento (GH) y el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1) también están involucrados en el tamaño del pene, con una deficiencia (como la observada en la deficiencia de la hormona del crecimiento o síndrome de Laron) en etapas críticas del desarrollo que tienen el potencial de resultar en micropene. [46]

    Genética

    Hay ciertos genes, como los genes homeobox (Hox ayd), que pueden tener un papel en la regulación del tamaño del pene. En los seres humanos, el gen AR, ubicado en el cromosoma X en Xq11-12, puede afectar el tamaño del pene. El gen SRY ubicado en el cromosoma Y puede desempeñar un papel. La variación de tamaño a menudo se puede atribuir a de novo mutaciones. La deficiencia de hormona de crecimiento hipofisaria o gonadotropinas o grados leves de insensibilidad a los andrógenos pueden causar un tamaño pequeño del pene en los hombres y pueden tratarse con hormonas de crecimiento o tratamiento con testosterona en la primera infancia.

    Condiciones

    En un contexto médico, un pene adulto con una longitud erecta de menos de 7 cm o 2,76 pulgadas, pero formado de otra manera normalmente, se refiere a la condición de micropene. [47] La ​​afección afecta al 0,6% de los hombres. [7] Some of the identifiable causes are deficiency of pituitary growth hormone or gonadotropins, mild degrees of androgen insensitivity, a variety of genetic syndromes and variations in certain homeobox genes. Some types of micropenis can be addressed with growth hormone or testosterone treatment in early childhood. Operations are also available to increase penis size in cases of micropenis in adults. [48]

    Environmental influence

    It has been suggested that differences in penis size between individuals are caused not only by genetics, but also by environmental factors such as culture, diet and chemical or pollution exposure. [49] [50] [51] [52] Endocrine disruption resulting from chemical exposure has been linked to genital deformation in both sexes (among many other problems). Chemicals from both synthetic (e.g., pesticides, anti-bacterial triclosan, plasticizers for plastics) and natural (e.g., chemicals found in tea tree oil and lavender oil) [53] [54] sources have been linked to various degrees of endocrine disruption.

    Both PCBs and the plasticizer DEHP have been associated with smaller penis size. [55] DEHP metabolites measured from the urine of pregnant women have been significantly associated with the decreased penis width, shorter anogenital distance and the incomplete descent of testicles of their newborn sons, replicating effects identified in animals. [56] According to a 2008 study published by the US National Library of Medicine, approximately 25% of US women have phthalate levels similar to those observed in animals. [56]

    A 2007 study by the University of Ankara, Faculty of Medicine found that penile size may decrease as a result of some hormonal therapy combined with external beam radiation therapy. [57] In addition, some estrogen-based fertility drugs like diethylstilbestrol (DES) have been linked to genital abnormalities or a smaller than normal penis (microphallus). [58]

    A 2016 Korean study found that newborn male circumcision is associated with shorter penile length. [18]

    Prehistory and early civilizations

    Perceptions of penis size are culture-specific. [59] Some prehistoric sculptures and petroglyphs depict male figures with exaggerated erect penises. [60] Ancient Egyptian cultural and artistic conventions generally prevented large penises from being shown in art, as they were considered obscene, [61] but the scruffy, balding male figures in the Turin Erotic Papyrus are shown with exaggeratedly large genitals. [61] [62] The Egyptian god Geb is sometimes shown with a massive erect penis and the god Min is almost always shown with an erection. [60]

    Antiquity

    The ancient Greeks believed that small penises were ideal. [59] Scholars believe that most ancient Greeks probably had roughly the same size penises as most other Europeans, [59] but Greek artistic portrayals of handsome youths show them with inordinately small, uncircumcised penises with disproportionately large foreskins, [59] indicating that these were seen as ideal. [59] Large penises in Greek art are reserved exclusively for comically grotesque figures, [59] [60] such as satyrs, a class of hideous, horse-like woodland spirits, who are shown in Greek art with absurdly massive penises. [59] Actors portraying male characters in ancient Greek comedy wore enormous, fake, red penises, which dangled underneath their costumes [64] these were intended as ridiculous and were meant to be laughed at. [64]

    In Aristophanes's comedy The Clouds, "Mr. Good Reason" gives the character Pheidippides a description of the ideal youth: "A glistening chest and glowing skin / Broad shoulders, a small tongue /A mighty bottom and a tiny prong." [65] In Greek mythology, Priapus, the god of fertility, had an impossibly large penis that was always permanently erect. [66] [60] Priapus was widely seen as hideous and unattractive. [66] A scholion on Apollonius of Rhodes's Argonautica states that, when Priapus's mother Aphrodite, the goddess of love and beauty, gave birth to him, she was so horrified by the size of his penis, his massive potbelly, and his huge tongue that she abandoned him to die in the wilderness. [66] A herdsman found him and raised him as his son, [66] later discovering that Priapus could use his massive penis to aid in the growth of plants. [66]

    Nonetheless, there are indications that the Greeks had an open mind about large penises. [60] A statue of the god Hermes with an exaggerated penis stood outside the main gate of Athens [60] and in Alexandria in 275 BC, a procession in honor of Dionysus hauled a 180-foot phallus through the city and people venerated it by singing hymns and reciting poems. [60] The Romans, in contrast to the Greeks, seem to have admired large penises [60] [63] and large numbers of large phalli have been recovered from the ruins of Pompeii. [60] Depictions of Priapus were very popular in Roman erotic art and literature. [60] [63] Over eighty obscene poems dedicated to him have survived. [60]

    Penis size is alluded to in the Bible: [60]

    18 When she carried on her whoring so openly and flaunted her nakedness, I turned in disgust from her, as I had turned in disgust from her sister. 19 Yet she increased her whoring, remembering the days of her youth, when she played the whore in the land of Egypt 20 and lusted after her lovers there, whose members were like those of donkeys, and whose issue was like that of horses. Ezekiel 23:18–20, English Standard Version.

    Ancient Chinese legend holds that a man named Lao Ai had the largest penis in history and that he had an affair with Queen Dowager Zhao (c. 280–228 BC), the mother of Qin Shi Huang, by pretending to be a eunuch. [60] Ancient Koreans admired large penises and King Jijeung (437–514 AD) of the Silla Dynasty is said to have had a forty-five-centimeter penis that was so large his subordinates had to search for a woman that fit him. [60] Traditional Japanese erotic paintings usually show genitals as exaggeratedly large. [60] The oldest known painting of this type, found in the Hōryū-ji Temple in Ikaruga, dates to the eighth century AD and depicts a fairly large penis. [60]

    The ancient Indian sexual treatise Kama Sutra, originally written in Sanskrit, probably between the second and fourth centuries AD, divides men into three classes based on penis size: "hare" size (5–7 cm when erect), "bull" size (10–15 cm), and "horse" size (18–20 cm). [60] The treatise also divides women's vaginas into three sizes ("deer", "mare", and "elephant") [60] and advises that a man match the size of the vagina of the woman he is having sex with to the size of his own penis. [60] It also gives medically dubious advice on how to enlarge one's penis using wasp stings. [60]

    Middle Ages and Renaissance

    In medieval Arabic literature, a longer penis was preferred, as described in an Noches árabes tale called "Ali with the Large Member". As a witty satire of this fantasy, the 9th-century Afro-Arab author Al-Jahiz wrote: "If the length of the penis were a sign of honor, then the mule would belong to the Quraysh" (the tribe to which Muhammad belonged and from which he descended). [67] [60]

    The medieval Norsemen considered the size of a man's penis as the measure of his manliness, [68] and a thirteenth-century Norse magic talisman from Bergen, a wooden stave inscribed with writing in runic script, promises its wearer: "You will fuck Rannveig the Red. It will be bigger than a man's prick and smaller than a horse's prick." [68] A late fourteenth century account of the life of Saint Óláfr from the Flateyjarbók describes a pagan ritual which centered around a preserved horse's penis used as a cult artifact [68] which members of the cult would pass around in a circle, [68] making up verses in praise of it, [68] encouraging it and the other members of the group to behave in sexually suggestive ways. [68]

    During the Renaissance, some men in Europe began to wear codpieces, which accentuated their genitals. [60] There is no direct evidence that it was necessarily worn to enhance the apparent size of the wearer's penis, [60] but larger codpieces were seen as more fashionable. [60]

    Male self-perception

    Males may quite easily underestimate the size of their own penis relative to those of others. A survey by sexologists showed that many men who believed that their penis was of inadequate size had average-sized penises. [69] Another study found sex education of standard penile measurements to be helpful and relieving for patients concerned about small penis size, most of whom had incorrect beliefs of what is considered medically normal. [70] The study found that almost all of their patients that were concerned about their penis size overestimated the average penis size. The perception of having a large penis is often linked to higher self-esteem. [71] Fears of shrinking of the penis in folklore have led to a type of mass hysteria called penis panic, though the penis legitimately can shrink in size due to scar tissue formation in the penis from a medical condition called Peyronie's disease. [72] [73] Marketers of penis enlargement products exploit fears of inadequacy, but there is no consensus in the scientific community of any non-surgical technique that permanently increases either the thickness or length of the erect penis that already falls into the normal range.

    Shrinking and enlarging

    Widespread private concerns related to penis size have led to a number of folklore sayings and popular culture reflections related to penis size. Penis panic is a form of mass hysteria involving the believed removal or shrinking of the penis, known as genital retraction syndrome. The penis can significantly shrink due to scar tissue formation from a condition called Peyronie's disease which affects up to 10% of men. [74] Products such as penis pumps, pills, and other dubious means of penis enlargement are some of the most marketed products in email spam. At present there is no consensus in the scientific community of any non-surgical technique that permanently increases either the thickness or length of the erect penis that already falls into the normal range (4.5" to 7"). [75]

    Among male homosexuals

    A study undertaken at Utrecht University found that the majority of gay men in the study regarded a large penis as ideal, and having one was linked to self-esteem. [76] One study analysing the self-reported Kinsey data set found that the average penis of a homosexual man was larger than the average penis of their heterosexual counterparts (6.32 inches [16.05 cm] in length amongst gay men versus 5.99 in [15.21 cm] in heterosexuals, and 4.95 inches [12.57 cm] circumference amongst gay men versus 4.80 in [12.19 cm] in heterosexual men). [77] [78]

    The human penis is thicker than that of any other primate, both in absolute terms and relative to the rest of the body. [79] Early research, based on inaccurate measurements, concluded that the human penis was also longer. In fact, the penis of the common chimpanzee is no shorter than in humans, averaging 14.4 cm (5.7 inches), and some other primates have comparable penis sizes relative to their body weight. [80]

    The evolutionary reasons for the increased thickness have not been established. [81] One explanation is that thicker penises are an adaptation to a corresponding increase in vaginal size. The vaginal canal is believed to have expanded in humans to accommodate the larger size of a newborn's skull. Women may then have sexually selected men with penises large enough to fit their vagina, to provide sexual stimulation and ensure ejaculation. [81]

    Other evolutionary hypotheses to explain humans' relatively large penis length and girth include a sperm competition hypothesis and a mate competition hypothesis. The sperm competition hypothesis does not have much support as in other mammals where sperm competition is present, larger testes evolve, not larger penises. The mate competition hypothesis involves the prediction that a human with a larger penis would be able to displace the sperm of another. Studies have found that larger penises do not displace other sperm more effectively than smaller penises, but rather longer penises may ejaculate sperm inside the vagina in places that would be harder for a following penis to displace. The depth of pelvic thrusting was correlated to the displacement of competing sperm. [82]


    Discusión

    Our results demonstrate that the mechanical behaviour of the Achilles tendon is highly complex and affected by a combination of factors including different sub-tendon mechanical properties, individual tendon morphology, and age-related changes in sub-tendon sliding. We suggest that radical changes are needed to the way in which Achilles tendon mechanics are studied, and also in the way in which we think about factors leading to the development of tendon injuries and rehabilitation.

    Different mechanical properties between sub-tendons are due to differences in CSA and most likely relate to the different properties of their connected muscle bellies. As a result of high mass and relatively short muscle fibre length, the soleus muscle has the greatest force-generating capacity and can produce over half of the total ankle plantar flexion torque (Dayton, 2017). Reflecting this large difference in force-generating capacity between gastrocnemii and soleus, the soleus sub-tendon had the greatest CSA and highest failure force and stiffness among the three sub-tendons. Stiffness could therefore scale with muscular force and CSA among different sub-tendons. It is generally agreed that gender differences exist when comparing tendon mechanical properties, and although not designed to test this, our study showed similar trend with male specimens having higher averaged combined CSA (M: 62.1 mm 2 , F: 51.2 mm 2 ) and tendon failure force (M: 2478.1 N, F: 2383.5 N). Future studies including a larger sample size with detailed exercise history could provide further insight into gender differences in sub-tendon mechanics. Our measured Young’s modulus of sub-tendons was approximately two-thirds of that previously reported for the whole Achilles tendon (Wren et al., 2001). This lower value for material stiffness of the sub-units compared to the whole structure may be an artefact of dissection and mechanical testing in isolation, as has been seen previously when testing tendon fascicles isolated from whole tendons (Thorpe et al., 2012), or due to differences in specimen fixation methods and loading protocols. The inconsistency may also be a result of differences in the age groups studied, as the study of whole Achilles tendons (Wren et al., 2001) found a negative correlation between material properties and age and had significantly more younger specimens comparing to our relatively old samples. It is generally agreed, but inconclusive, that the in vivo modulus and strength of Achilles tendon decreases with age (Svensson et al., 2016) however, studies have yet to measure the interface property and sub-tendon morphology when studying individual mechanical properties, ignoring two important confounding factors as our modelling result demonstrated.

    Our modelling results provide insight into the impact of different sub-tendon shapes and orientations on sub-tendon sliding. Furthermore, our results highlight the importance of understanding sub-tendon sliding when considering the non-uniform displacement of Achilles tendon during movements (Handsfield et al., 2017). We were able to study this by assigning frictional contacts and varying the friction coefficient in our FEA to represent more closely the physiological sub-tendon behaviour and changes across the lifespan, instead of the dichotomy between frictionless sliding and completely bound conditions as has been applied previously (Handsfield et al., 2017). We arbitrarily assigned identical coefficient across three interfaces, but the true sliding ability between sub-tendons and the rate of age-related decline could be different. An increase in friction in our model, mimicking the age-related reduction in sliding under physiological loads (Thorpe et al., 2013), greatly affected the sub-tendon displacement and stress distribution. This was highly dependent on geometry and varied between the three models, suggesting the rotation and twist angle of the whole Achilles and sub-tendons affect how they interact (Figure 2—figure supplement 1). When increasing the friction between sub-tendons, we would expect to see an increase in the influence of individual muscle belly contractions on adjacent sub-tendons. In keeping with this, the degree of soleus displacement due to gastrocnemius applied load mainly increased, but this was much more evident in the longest model with the greatest sub-tendon twist (Model 1) and least in the shorter model with the smallest CSA (Model 3). A greater transfer of load between the gastrocnemius and soleus would be expected to result in reduced soleus displacement when the soleus muscle alone applies force. All three morphologies studied showed reduced soleus displacement with simulated soleus contraction as the coefficient of friction was increased. However, contrary to the above, our studies showed the least reduction in Model 1 and the greatest reduction in Model 3. These results highlight the complexity of the tendon and suggest that sub-tendon shape, twist, and rotation results in unequal distribution of strain along the length of the tendon.

    Similarly, when friction increased, the effect on peak stress intensity differed between the models. In the most twisted model (Model 1), an increase in friction reduced the peak stress intensity, while in the other models, peak stress intensity fluctuated under different muscle loading conditions. These results strongly suggest that the impact of age-related changes to the stiffness of the interface depends on individual Achilles tendon morphology and balance of muscle strength. Load sharing, such as between adjacent muscle-tendon units (Maas and Finni, 2018) and between fascicles (Thorpe et al., 2013), has been proposed as a strategy to minimise stress and lower the risk of injury. As we demonstrate here however, the reduction of the whole tendon stress does not necessarily translate to a reduction in the peak stress (Figure 4), which is more important when considering the strength and integrity of a material under load. The high-stress region during loading could represent a mechanical weak point that may later develop pathological changes. It has been demonstrated that stress distribution within the Achilles tendon is geometry dependent and, interestingly, changing the material properties had minimal effect on tendon stress distribution (Hansen et al., 2017). In addition, our results further imply that certain types of tendon shape or twist have a higher injury risk factor and may predispose to age-related injury. Our study is limited to three different morphologies, but it is likely that the range of morphologies is far greater than that modelled here, and this would result in an even more disparate strain and stress distributions between individuals.

    The results of our study suggest that using the traditional anatomical landmark (soleus musculotendinous junction, the start of the free Achilles tendon) to measure in vivo tendon mechanical properties (Kongsgaard et al., 2011) is problematic, especially when studying aged or repaired Achilles tendons. The displacement of the soleus musculotendinous junction is used in in vivo studies to calculate tendon strain and stiffness however, our study has shown that displacement is not equivalent or proportional to whole tendon strain when comparing tendons with different morphologies and sub-tendon arrangements. In low-friction conditions, simulating a young person’s tendon, the displacement of the soleus junction is predominately from the soleus muscle-(sub-)tendon unit displacement in high-friction conditions, mimicking aged tendons, the displacement of the soleus junction is the combination of both the decreasing trend from soleus and the increasing influence from gastrocnemii muscle-tendon units. Moreover, the exact geometry and mechanical properties of each sub-tendon among individuals are unknown, and each associated muscle exhibits different age- and injury-related compositional (Csapo et al., 2014) and structural (Stenroth et al., 2012) changes. Together, we suggest that measuring ‘whole’ tendon properties is insufficient when investigating such tendons. Previous studies have shown that repaired Achilles tendons show higher displacements when loaded compared to healthy tendons, despite being thicker and transmitting lower forces (Geremia et al., 2015 Wang et al., 2013). Considering that those sub-tendons are surgically bound together and show uniformed displacements (Beyer et al., 2018 Fröberg et al., 2017), the actual decline in material properties post-surgery may be even greater than reported since sub-tendons exhibit much lower displacement when bound, given the same force and material properties.

    In our in vivo studies, we found a negative relationship between participant age and the electrical-induced soleus junction displacements, and this relationship supported our FEA results when assigning frictional contacts, reinforcing the belief that the matrix between sub-tendons stiffens with age. No statistically significant difference was detected between young and old groups in both gastrocnemii stimulation trials. Our modelling results suggested that gastrocnemii-induced soleus displacement is generally low and, importantly, depends on the shape and twist of the tendon, which we were unable to measure in our in vivo studies. Furthermore, the gastrocnemii have longer tendinous parts that have complex interactions with the underlying soleus muscle and aponeurosis (Finni et al., 2003 Magnusson et al., 2003), and the CSA of gastrocnemii sub-tendons are smaller and may have less influence on the larger soleus sub-tendon. The simplification of our in vivo study may therefore overlook certain age-related features in muscle-tendon units and surrounding structures that may potentially affect our results. To the best of our knowledge, no study has investigated whether material properties of sub-tendons reduce with age or whether the reduction is similar among three sub-tendons thus, we cannot conclude that the measured age-related decline in displacement is solely from the reduction of interface sliding ability without the influence from altered tendon material properties. Our use of minimal electrical intensity during stimulation prevented co-contraction of other muscles, but the expected contraction force was low and less than most physiological loading scenarios. Overall, our in vivo method provides a relatively simple, low-cost setup that is able to detect in vivo sub-tendon sliding ability. In future studies combining this method with other techniques such as ultrasound speckle tracking, shear-wave elastography (Lima et al., 2018), skin advance-glycation end-product measurements (Couppé et al., 2014), or Raman spectroscopy (Yin et al., 2020) may enable non-invasive measurement of ‘tendon age’, which is a valuable but currently unobtainable clinical parameter in studying tendon injuries.

    Conclusiones

    In conclusion, our study provides novel concepts and improved understanding of Achilles tendon mechanical behaviour. The different mechanical properties of Achilles sub-tendons could originate from various structural or compositional adaptations (Birch, 2007) to different functional demands. Our results suggest that using the musculotendinous junction displacement to measure Achilles tendon strain in vivo should be done with caution and should not be used to compare tendons from different individuals without regard for tendon morphological variations such as CSA, shape, and twist. Differences in the transfer of force between sub-tendons with different geometrical arrangements suggest that some tendon morphology types have a higher risk of injury and that sites within the tendon most prone to injury will vary between individuals. Our study has provided new insights into tendon mechanics and could inspire new, potentially personalised, treatment and prevention strategies to revolutionise current management of Achilles tendon health, injury prevention, and rehabilitation.


    MATERIALS AND METHODS

    Achilles Tendons

    Nine Achilles tendons were harvested from nine cadavers (seven males and two females) with the approval of our Institutional Review Board. The cadavers' age were in the range of 41–67 years old with a mean of 58 ± 7.7 years, at the time of death. The causes of death of the donors were cancer (seven), end stage respiratory failure (one), and organic brain syndrome (one). No clinical evidence of tendinopathy was noted in the medical records of the subjects.

    Lubricin Extraction

    The tendon sections at different distances from the calcaneal insertion were harvested. Due to the diversity of tendon lengths, a sampling method was developed (Fig. 1). The level at the middle of the narrowest frontal plane of Achilles tendon was identified first. The distance between this level and the calcaneal insertion was measured and divided by 2 to produce a normalized distance unit, (L0–L1 and L1–L2 in Fig. 1) with the zero point at the calcaneal insertion. Tendon segments at levels L1, L2, L3, L4, and L5, respectively, 1, 2, 3, 4, and 5 unit(s) proximal to the calcaneal insertion, were dissected and mounted on a cryostat. Ten continuous 50-μm cross-sectional sections at each selected levels were cut and stored in glass bottles at −20 °C. In order to calculate the volume of above tendon sections, from which were used to extract lubricin, the pictures of tendon cross-section were taken with a ruler. The area of cross-section was calculated with Image J (NIH). The volumes of samples (∼30–55 mm 3 ) were calculated based on the area and the thickness of samples collected for lubricin extraction. After collecting sections from all tendons, lubricin was extracted with the treatment of hyaluronidase and sodium chloride, which has been used successfully to extract lubricin from cartilage and tendon. 18, 19 Briefly, the tendon sections were thawed and immersed in 250 μl 100 units/ml hyaluronidase from bovine testes (H3631, Sigma–Aldrich, St. Louis, MO) in PBS pH 5.2 at room temperature for 6 h. Then 250 μl of 4 M NaCl in PBS pH 5.8 was added to each specimen to extract lubricin at 4 °C for 24 h. The supernatants were collected in glass bottles for lubricin quantification and stored at −20 °C.

    Lubricin Quantification

    A method of sandwich ELISA was used to quantify Lubricin. 18 Lubricin extracts were first incubated overnight in the high binding 96-well plates, which had been coated with PNA (PNA, Sigma–Aldrich) in sodium bicarbonate buffer. Non-specific binding was blocked by adding casein solution (Vector Laboratories, Inc., Burlingame, CA). Lubricin monoclonal antibody S6.79 was subsequently added at a concentration of 0.1 μg/ml and incubated for 1 h at room temperature. Anti-mouse IgG linked with horseradish peroxidase (GE Healthcare, Little Chalfont Buckinghamshire, United Kingdom) was added at 1:2,000 dilution to the plate and incubated for 1 h at room temperature. Finally, 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine (TMB Substrate Kit, Pierce Biotechnology Inc., Rockford, IL) was added. The reactions were quenched with the addition of the equal volume of 2 M sulfuric acid. The absorbance was measured at 450 nm. Serial dilutions of purified bovine lubricin were used as the standard. Four repeated measurements were performed for each sample. The concentration of lubricin in Achilles tendons was calculated by dividing the amount of extracted lubricin by the volume of tendon segments, which was the combination of 10 continuous 50-μm cross-sectional sections described above.

    Immunohistochemistry

    The segments of calcaneal insertion and the mid-portion of Achilles tendons (near L2 in Fig. 1) were dissected from patients' Achilles tendons, fixed in 10% neutral buffered formalin, dehydrated, and embedded in paraffin. Sections of 5 µm thickness were cut along the long axis of the tendon either in the frontal or sagittal planes. The immunostaining of lubricin was performed following published procedure. 15, 18 Monoclonal antibody S6.79 was used as the primary antibody. Negative control staining followed the above protocol, with the use of mouse IgG control antibody instead of the lubricin antibody S6.79. Nuclear counterstaining was performed with Hematoxylin QS (Vector Laboratories Inc.).

    Estadísticas

    Means and standard deviations for lubricin concentrations at different locations proximal to the calcaneal insertion were calculated. The comparisons between different locations were analyzed by multiple paired t-tests. A pag-value of less than 0.05 was considered to indicate statistical significance. All statistical analyses were performed with SPSS 16.0.


    Expresiones de gratitud

    The authors would like to acknowledge the following funding sources: NIH/NIDCR 5T90DE021989 (NAD), NIH/NICHD 5R00HD069533 (JLG), and a seed grant from the Harvard Stem Cell Institute (JLG).

    Compliance with Ethics Guidelines

    Conflicto de intereses

    Nathaniel A. Dyment and Jenna L. Galloway declare that they have no conflict of interest.

    Human and Animal Rights and Informed Consent

    This article does not contain any studies with human subjects performed by any of the authors. With regard to the authors’ research cited in this paper, all institutional and national guidelines for the care and use of laboratory animals were followed.



Comentarios:

  1. Rangford

    Bravo, que palabras..., una excelente idea

  2. Tristan

    Sí ... lo suficientemente discutible, discutiría con el autor ...

  3. Stearc

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  4. Raedwolf

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  5. Voodookinos

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  6. Acel

    ¡Es vergonzoso!



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