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XXXIII Documento: Sociedad Española de Fisioterapia en

Pediatría. SEFIP

ANÁLISIS DE LA MARCHA. REVISIÓN DE LOS SISTEMA DE A NÁLISIS UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD

Alicia Manzanas García. Fisioterapeuta Pediátrica. Profesora Postgrado de Fisioterapia en Pediatría de la Universidad Internacional de Cataluña. Las alteraciones en la marcha son una de las más habituales alteraciones a tratar por los fisioterapeutas pediátricos. Por su parte, el análisis de la marcha es la base para la identificación de alteraciones en el patrón de marcha, facilitando su diagnóstico, tratamiento y seguimiento. El análisis de la marcha, resulta por tanto, un área de conocimiento muy importante para nuestro trabajo como fisioterapeutas pediátricos, dado que es durante la infancia cuando se desarrolla y adquiere la capacidad para la marcha autónoma y funcional. El correcto tratamiento ofrecido durante los primeros años de vida puede ser vital para el grado de independencia que llegue adquirir un niño. Por este motivo, el objetivo de este artículo es realizar una revisión de los sistemas de análisis de la marcha utilizados en la actualidad para que desde nuestro papel como fisioterapeutas podamos colaborar en el análisis y tratamiento de las alteraciones de la marcha. INTRODUCCIÓN La marcha es una actividad compleja que requiere de un sistema de control, una fuente de energía, palancas que proporcionen movimiento y fuerzas que muevan estas palancas. (Gage) El sistema de control de la marcha implica un la compleja participación de diferentes partes del sistema nervioso como son (1) córtex motor, (2) ganglios basales, (3) tálamo e hipotálamo, (4) mesencéfalo, (5) cerebelo y (6) tronco cerebral y médula espinal. El sistema musculo-esquelético forma los sistemas de palanca (Fig. 1), con (1) los huesos como brazo de palanca, (2) las articulaciones como fulcros y (3) los músculos. La gravedad, la fuerza de reacción y las fuerzas internas actúan como generadores de las diferentes fuerzas que se ejercen a lo largo del ciclo de la marcha.

Fig. 1. Sistema de palanca del tobillo

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Actualmente se dispone de una amplia información sobre los mecanismos biomecánicos que rigen la marcha normal y patológica. Estos datos han sido aportados por una herramienta conocida como laboratorio de marcha, que nos permite obtener una serie de datos y medidas en forma objetiva y precisa. ANÁLISIS DE LA MARCHA Cuando nos planteamos realizar el estudio de la marcha de un paciente debemos tener en cuenta que debemos obtener información desde diferentes puntos de vista, para poder realizar un análisis de la marcha en su totalidad. El estudio de la marcha de una paciente se inicia por la revisión de su historia clínica y una detallada exploración física. Conocer la historia del nacimiento y otros problemas médicos son piezas importantes dentro del estudio de la marcha. Seguidamente se debe proceder a realizar una exhaustiva valoración musculo-esquelética (Fig. 2 a y b). Este tipo de exploración ofrece información básica sobre el grado de acortamiento, espasticidad y/o debilidad que presenta un músculo o grupo muscular. Conocer el control motor que presenta el paciente sobre los diferentes segmentos. La alteración de las palancas en forma de torsión ósea, aumento o disminución del ángulo. Así como la presencia de mala alineación o inestabilidad articular, entre otras, dado son muchas alteraciones que se pueden producir en el sistema musculo-esquelético. Esta valoración musculo-esquelética, en muchas ocasiones se debe acompañar de análisis radiológicos. Por otro lado, y dado que la marcha es una actividad dinámica, se requiere un estudio de la dinámica que interviene en la misma. Para ello se puede llevar a cabo la simple observación visual de la misma o complementar con un complejo análisis computerizado. ANÁLISIS VISUAL DE LA MARCHA El análisis visual de la marcha supone la realización de un análisis cualitativo de la marcha que nos permite observar que ocurre en los diferentes segmentos corporales en los diferentes momentos del ciclo de la marcha.

Fig. 2. a. Valoración de la extensibilidad del psoas

Fig. 2. b. Medición de la rotación interna de cadera.

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Es importante observar el patrón de marcha que realiza el paciente pudiendo observarlo de perfil y de frente, puesto que esto ofrece información de los eventos que tienen lugar en el plano frontal y sagital. (Fig. 3 ) Cabe destacar que el análisis visual de la marcha mediante vídeo es más fiable que la simple observación de la marcha, ya que cuando un individuo camina a un ritmo normal ocurren diferentes eventos en cada una de las articulaciones de forma simultánea que resultan muy difícil de ser evaluados por el ojo humano, ya que para el ojo humano cualquier evento que ocurra más rápido de 1/16 de un segundo, es invisible. Un sistema de registro de vídeo permite captar imágenes de frente y de perfil y realizar una observación y estudio a cámara lenta y de forma repetida tantas veces como sea preciso. Así mismo al obtener un registro objetivo facilita poder valorar y comparar a un mismo paciente en diferentes situaciones (p.ej. con o sin ortesis, con o sin uso de ayudas externas) o entre diferentes momentos (p. ej. pre y post intervención o seguimientos periódicos) Hay que comentar que, con este tipo de análisis no se pueden evaluar muchas de las alteraciones que ocurren en el plano transverso, y que para ello se requiere un análisis más complejo como es el sistema computerizado de la marcha. ANÁLISIS COMPUTERIZADO DE LA MARCHA El análisis computerizado de la marcha permite integrar las informaciones obtenidas en las valoraciones anteriormente comentadas (revisión de la historia clínica, exploración física y análisis visual de la marcha) junto a un análisis cuantitativo de la misma. El análisis cuantitativo permite obtener una descripción de la cinemática y de la cinética del movimiento; pudiendo ser completado por un registro de la actividad muscular (EMG) durante la marcha. Este tipo de análisis se lleva a cabo en los denominados laboratorios de marcha o laboratorios de análisis del movimiento. Un laboratorio de marcha y análisis del movimiento se trata de una herramienta de medición que permite cuantificar lo que vemos en un gesto motor, permite comprenderlo y poder así describir las posibles causas de comportamientos disfuncionales en el movimiento. Indicaciones Clínicas Hoy en día el uso del laboratorio de marcha se extiende a las enfermedades neuromusculares (Parálisis Cerebral, Mielomeningocele, Distrofias musculares), a la

Fig. 3. Análisis visual de la marcha desde el plano sagital.

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adaptación y selección de prótesis de pacientes con amputaciones congénitas o adquiridas de los miembros inferiores, al diseño de férulas, a la medicina del deporte e investigación de métodos de rehabilitación. Profesionales Los laboratorios de la marcha requieren de la participación de un equipo multidisciplinar compuesto principalmente por médicos neuro-ortopédicos, fisioterapeutas y bio-ingenieros. El éxito de una indicación terapéutica depende de la formación y de la experiencia de los profesionales que interpretan el conjunto de datos. Estructura e instrumentos de medición Los laboratorios de marcha suelen disponer de una sala rectangular, en la que instala un pasillo de marcha de una longitud de al menos 10 metros (Fig.4). Los principales componentes de un laboratorio son: * Un sistema de captura de movimiento, para evaluar la Cinemática * Plataformas para la medición de fuerzas, para el cálculo de la Cinética * Un sistema de electromiografía, para medir la actividad muscular durante la marcha Entre los componentes secundarios que pueden agregarse para obtener un estudio más completo encontramos:

• un sistema de medida del consumo energético • diferentes sistemas de registro de presiones como pista de marcha portátil

(para la realización de análisis cuantitativos de marcha simplificados, en el caso en que las condiciones de marcha del paciente no permitan la realización de un examen completo) o Interruptores para los pies (colocados en la superficie plantar del paciente para registrar cuando diferentes partes del pie están en contacto con el suelo y se usan para identificar la sincronización del ciclo de la marcha)

Tipos de análisis y datos obtenidos Análisis de la Cinemática El análisis de la cinemática se ocupa del estudio del movimiento sin atender a quien lo produce. El objetivo de un estudio cinemático es proporcionar valores angulares que permitan conocer la posición del tronco, de la pelvis y de cada una de las tres

Fig. 4. Laboratorio de marcha

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principales articulaciones de los miembros inferiores (cadera, rodilla y tobillo) de forma bilateral y en los tres planos del espacio (sagital, coronal y transverso) a lo largo del ciclo de la marcha. Este tipo de análisis aporta por tanto la posibilidad de evaluar rotaciones dinámicas, difíciles de analizar con el análisis visual de la marcha. Para poder cuantificar estos valores, se utiliza un sistema de captura de movimiento conformado por un conjunto de cámaras infrarrojas de alta velocidad y marcadores reflectivos adheridos a la piel del paciente (Figura 5). El análisis cinemático se logra colocando marcadores reflectivos en las articulaciones de los miembros inferiores, pelvis y tronco sobre los cuales rebota un haz de luz infrarroja que disparan las 5 o 6 cámaras colocadas en la sala alrededor del paciente. El movimiento de los segmentos óseos es calculado de forma indirecta a partir del desplazamiento de estos marcadores con respecto a un sistema de coordenadas (laboratorio). Tras la obtención de estos valores se puede reconstruir un modelo tridimensional de los segmentos del cuerpo (Fig. 6), y como resultado de este modelo, obtener las curvas de movimiento (Fig. 7). Para hacer un análisis cinemático de las alteraciones de la marcha, previamente se requiere de unos patrones “normales” sobre los cuales compararlos.

Con los valores obtenidos se puede igualmente analizar otros parámetros temporo-espaciales de la marcha como la velocidad, cadencia, largo y ancho de paso. Por su carácter cuantitativo, la información obtenida puede ser fácilmente comparada con patrones normales de edades específicas, o bajo diferentes condiciones de marcha (descalzo, con ortesis, con muletas, etc.). También puede compararse con evaluaciones anteriores de un mismo paciente para evaluar los resultados de un tratamiento o hacer un seguimiento de la evolución a largo plazo.

Fig. 7: Curvas de cinemática del tobillo en el plano sagital, frontal y transversal

Fig. 5 Colocación de los marcadores.

Fig. 6. Modelo tridimensional.

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Análisis Cinético La cinética estudia las causas que producen el movimiento. Para llevar a cabo el estudio de la cinética del movimiento debemos tener presente que partimos de que los músculos son los generadores internos del movimiento que interactúan durante la marcha con fuerzas externas como la inercia, gravedad, pares de fuerzas, fuerza de reacción del suelo, etc. Siendo los parámetros calculados en el estudio cinético las fuerzas, los momentos externos (que las estructuras miofasciales, tendinosas, ligamentarias y capsulares deben contrarrestar), y las potencias articulares. Los datos cinéticos se obtienen a partir de las fuerzas de reacción al suelo, junto con los parámetros cinemáticas y antropométricos capturados simultáneamente. Para la obtención de estos datos se precisa contar con una o varias plataformas de fuerzas insertadas en el suelo dentro de la pista de marcha. Cuando el paciente apoya el pie en una de las plataformas (Fig. 8) ésta registra la información de la fuerza de reacción y el punto de aplicación de la misma. La combinación matemática de estas variables con los parámetros obtenidos de la cinemática y la antropometría del sujeto evaluado, permiten calcular las curvas que representan los momentos, las potencias articulares y las fuerzas de reacción al suelo (Fig. 9)

Con la obtención de la información cinética, ante la ejecución de un movimiento es posible determinar cual es el efecto de las fuerzas musculares y de tejidos blandos cuando actúan sobre los centros de rotación de las articulaciones a través de brazos de palanca. Por lo tanto, mediante estos parámetros se puede discriminar, entre otras cosas, si los valores del momento de fuerza son debidos a fuerzas ineficientes o a disfunciones de los brazos de palanca y si los desvíos en los patrones de generación y absorción de potencia derivan de momentos de fuerza deficientes o rango de movimiento inadecuado de las articulaciones.

Fig. 9. Representación grafica de la cinética (Momentos internos y Fuerzas) junto con la cinemática de la marcha normal en el plano sagital del tobillo. Las dos líneas superpuestas a la curva de normalidad representan el lado derecho (azul) y el lado izquierdo (rojo).

Fig. 8 Paciente pisando sobre las plataformas de fuerza

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Electromiografía Dinámica Aunque la acción muscular puede deducirse desde la observación visual de un paciente cuando camina o atribuyendo la actividad muscular a los datos cinéticos, a menudo es difícil determinar que músculos están activos o inactivos durante un movimiento particular. Para obtener los datos electromiográficos se requiere de la colocación de electrodos que registren los potenciales de acción musculares mientras que el paciente camina a lo largo de la pista de marcha (Fig. 10). La colocación de los electrodos puede realizarse insertándolo intramuscularmente con finas agujas (Fig. 11) o en la superficie de la piel (Fig.12).

Las señales captadas por los electrodos informan sobre la activación o desactivación muscular y sobre la duración de la contracción muscular, por lo que la EMG dinámica proporciona información sobre los músculos que están activos en cada momento del ciclo de marcha (Fig. 13).

Fig.10. Colocación de los electrodos sobre los vientres musculares a analizar

Fig.11. Colocación de los electrodos intramuscular

Fig.12. Electrodos de superficie.

Fig.13. Registro electromiográfico de los flexores plantares del tobillo durante el ciclo de la marcha.

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Dado que actualmente se disponen de los patrones normales de EMG para la extremidad inferior durante la marcha (Fig.15), al comparar los datos obtenidos en el estudio de marcha con los datos normalizados se puede saber si el patrón de actividad es normal. Estos patrones normales han sido determinados para niños pequeños, niños con el patrón de marcha madura y adultos (Sutherland et al 1988).

La cinemática, cinética y electromiografía proporcionan diferentes perspectivas de un mismo evento de la macha. Por lo que, idealmente, su interpretación simultánea permite una mejor comprensión de los fenómenos observados, siendo útil para entender si las fuerzas actúan de forma favorable al movimiento o si, por el contrario, representan una oposición al mismo, siendo de gran ayuda a la hora de la toma de decisiones terapéuticas. Tal y como hemos comentado, algunos laboratorios incluyen otros estudios secundarios que pueden agregarse a los citados para obtener un estudio más completo. Medición del Consumo de Energía Dado que la marcha humana es la forma en la que una persona mueve su cuerpo de una localización a otra, ésta supone una transformación y relación constante entre energía cinética y energía potencial. El ahorro de energía es uno de los cinco requisitos descritos para la marcha normal por Gage, dado que las personas tienden a caminar realizando el menor gasto energético. Pero cuando una persona compensa una marcha anormal, la transferencia de energía es ineficiente y el gasto energético mayor. Por este motivo, la medida del consumo energético constituye un parámetro funcional y objetivo en relación a la calidad de la marcha en la vida cotidiana. Los métodos más utilizados son la calorimetría indirecta y el cálculo de los índices basados en la frecuencia cardiaca (PCI, EEI). El consumo energético suele expresarse como “consumo de oxígeno” en función de la masa corporal o como “coste de oxígeno” en función de la distancia recorrida. El

Fig.15. Patrón normal de EMG de la extremidad inferior durante el ciclo de la marcha.

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consumo de oxígeno indica el esfuerzo realizado durante el ejercicio, es independiente del tiempo y mide la eficacia de la marcha. La frecuencia cardiaca es un parámetro fácil de medir y preciso para estimar el gasto metabólico durante un trabajo de marcha fijo, estable y mantenido, tanto en individuos normales como en aquellos con trastornos de la marcha. (Energy Expenditure Index. EEI). Medida de las presiones plantares El estudio de las presiones plantares constituye un valioso complemento al análisis cinemático, ya que la complejidad de la cinemática a nivel del pie dificulta su estudio. Algunas plataformas de presión permite evaluar las presiones plantares durante varios ciclos de marcha (Fig. 16)

Conclusiones Vemos por tanto que para poder llevar a cabo el correcto tratamiento de las alteraciones en el patrón de marcha se precisa un exhaustivo análisis que debe incluir desde la clásica exploración física hasta las novedosas tecnologías que ofrecen la posibilidad de cuantificar el movimiento, realizar comparaciones pre y post tratamiento y evaluaciones de evolución utilizando la misma metodología de medición, aportar objetividad al seguimiento del paciente y permitir planificar su tratamiento con objetivos reales. El papel del fisioterapeuta es importante dentro de los grupos de trabajo necesarios para el análisis de la marcha, dado que nuestra formación nos permite participar en la exploración física, así como colaborar con los otros profesionales a realizar la adecuada interpretación de los resultados obtenidos en los estudios y en determinar las posteriores orientaciones terapéuticas.

Fig. 16. Registro de presiones plantares a lo largo de varios ciclos de marcha.

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Bibliografía -Gage, J.R: Gait Analysis in Cerebral Palsy. 2ª Ed. London, MacKeith Press, 2004. -Presedo A. Introducción al Análisis Cuantitativo de la Marcha. Apuntes del Seminario Fisiología y Tratamiento de los problemas ortopédicos en pacientes con Parálisis Cerebral. Postgrado de Fisioterapia en Pediatría. Universidad Internacional de Cataluña. Febrero 2012. -Villa Moreno, A.; Gutiérrez Gutiérrez, E., Pérez Moreno, J.C. Consideraciones para el análisis de la marcha humana. Técnicas de videogrametría, electromiografía y dinamometría. Revista Ingeniería Biomédica. volumen 2, número 3, enero-junio 2008, págs. 16-26. -Cifuentes, C; Martínez, F.; Romero, E. Análisis teórico y computacional de la marcha normal y patológica: Una revisión. Revista Med, vol. 18, núm. 2, julio-diciembre, 2010, pp. 182-196 Bogotá, Colombia -Crespo M - Laboratorio de marcha y análisis de movimiento Principios básicos y aplicaciones clínicas laboratorio de marcha y análisis de movimiento 2009 18 (2) 49-55.