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Análisis de la locomoción humana
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Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Apoyo Sencillo
Se refiere al período cuando sólo una pierna está en contacto con el suelo.
Apoyo Doble
El período de doble apoyo ocurre cuando ambos pies están en contacto con el suelo
simultáneamente.
4.2 Características del Cuadro de la Marcha Normal
4.2.1 División de la Fase de Apoyo
a) Contacto del talón: La fase de apoyo
comienza en el instante en que el talón
de la pierna de referencia toca el suelo.
b) Apoyo plantar: Se refiere al contacto de la parte anterior del pie con el suelo.
c) Apoyo medio: Ocurre cuando el trocánter mayor está alineado verticalmente con el
centro del pie, visto desde un plano
sagital.
d) Elevación del talón: Ocurre cuando el
talón se eleva del suelo.
e) Despegue del pie: Ocurre cuando los
dedos se elevan del suelo.
La elevación del talón sucede después del apoyo medio, cuando el talón de la pierna de
apoyo abandona el suelo, a pesar que el
talón ya no tiene contacto con el suelo, sí lo
tienen el antepie.
Gráfico 9 La Fase de Apoyo
A = Contacto del talón. D = Elevación del talón.
B = Apoyo plantar. E = Despegue del pie.
C = Apoyo medio.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Inmediatamente después de que el talón de la pierna de apoyo abandona el suelo, el
cuerpo se acelera por medio de una acción vigorosa de los músculos de la pantorrilla.
La fase de apoyo termina con el despegue del antepie, cuando todo el pie se separa del
suelo y la extremidad penetra en la fase de
balanceo.
La fase de apoyo puede también dividirse en tres intervalos:
1) Aceptación del peso: Este intervalo empieza en el contacto del talón y
termina con el apoyo plantar.
2) Apoyo medio: Este intervalo empieza con el apoyo plantar y termina con la
elevación del talón.
3) Despegue: Se extiende desde la elevación del talón al despegue de los dedos.
4.2.2 División de la Fase de Balanceo
La fase de balanceo puede dividirse en tres
intervalos. Cada una de estas subdivisiones constituyen aproximadamente un tercio de la
fase de balanceo.
a) Aceleración: La fase de balanceo comienza en el momento en que el
antepie abandona el suelo. En ese punto
el pie es acelerado para impulsarlo y
adelantarlo al cuerpo.
b) Fase media de balanceo: Sucede cuando el pie hace un movimiento pendular bajo
el cuerpo. La pierna balanceada pasa a
la otra pierna, moviéndose hacia delante
de la misma, ya que está en fase de apoyo En este punto debe elevarse
suficientemente la extremidad para no
tocar el suelo.
c) Fase de frenado: Ocurre después de la fase media de balanceo, cuando se
desacelera el movimiento hacia adelante
de la pierna, para controlar la posición del pie, poco antes del choque del talón.
4.2.3 Apoyo Doble
Durante la marcha normal hay una fase de
doble apoyo, cuando ambas extremidades tienen contacto con el suelo al mismo
tiempo. Esto ocurre entre el despegue del
talón y del antepie (de la pierna posterior) y
entre el choque de talón y el contacto plantar
total (de la pierna anterior). La duración del
apoyo doble está en relación directa con la velocidad de locomoción. Cuando ésta
disminuye aumenta el tiempo del apoyo
doble. Cuando la velocidad aumenta,
disminuye el tiempo de apoyo doble. La
ausencia de un período de doble apoyo distingue el correr del caminar.
Gráfico 10 Fase de Balanceo
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.2.4 Distribución del Tiempo dentro del Ciclo de la Marcha
Los intervalos de tiempo relativos que se necesitan durante cada fase de la marcha, a
una velocidad normal, se representan en el
gráfico 8, y pueden resumirse de la manera
siguiente:
Fase de apoyo 60% del ciclo
Fase de balanceo 40% del ciclo
Apoyo doble 10% del ciclo
Una velocidad mayor indica un aumento relativo del tiempo utilizado en la fase de
balanceo, mientras que una velocidad menor
significa un aumento relativo del tiempo utilizado en la fase de apoyo. La duración del
doble apoyo disminuye conforme aumenta la
velocidad de la marcha.
4.2.5 Características Generales de la
Marcha Normal.
4.2.5.1 Desplazamiento Vertical del
Centro de Gravedad Las leyes de la mecánica dicen claramente
que el mínimo gasto de energía se consigue
cuando un cuerpo se mueve en línea recta,
sin que el centro de gravedad se desvíe, tanto
para arriba como para abajo, como de un lado a otro. Esta línea recta seria posible en
la marcha normal si las extremidades
inferiores terminaran en ruedas. Como no es
el caso, el centro de gravedad del cuerpo se
desvía de una línea recta, pero para la
conservación de la energía, la desviación o desplazamiento debe quedarse a un nivel
optimo.
En la marcha normal el centro de gravedad se mueve hacia arriba y hacia abajo, de
manera rítmica, conforme se mueve hacia
adelante. El punto mas alto se produce
cuando la extremidad que carga el peso está en el centro de su fase de apoyo; el punto
más bajo ocurre en el momento del apoyo
doble, cuando ambos pies están en contacto
Gráfico 11 Desplazamiento Vertical del Centro de Gravedad
La línea dibujada representa la línea de marcha del centro de gravedad del cuerpo
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
con el suelo. El punto medio de este
desplazamiento vertical en el adulto
masculino es aproximadamente de 5 cm. La línea seguida por el centro de gravedad es
muy suave sin cambios bruscos de
desviación.
4.2.5.2 Desplazamiento Lateral del Centro de Gravedad
Gráfico 12 Desplazamiento Pélvico Lateral
Cuando el peso se transfiere de una pierna a otra, hay una desviación de la pelvis y del
tronco hacia el lado o extremidad en la que se apoya el peso del cuerpo. El centro de
gravedad, al tiempo que se desplaza hacia
adelante no sólo sufre un movimiento rítmico
hacia arriba y abajo, sino que también oscila
de un lado a otro. El desplazamiento total de este movimiento lateral es también
aproximadamente de 5 cm. El límite de los
movimientos laterales del centro de gravedad
ocurre cuando cada extremidad está en el
apoyo medio y la línea del centro de gravedad es también en este caso, de curvas muy
suaves.
4.2.5.3 Medida del Ancho del Paso El gráfico 13 muestra dos líneas que van a
través de los sucesivos puntos medios de la
fase de apoyo de cada pie. La distancia entre las dos líneas representa la medida de la
base de sustentación. En la marcha normal,
el ancho entre las dos líneas queda en una
media de 5 a 10 centímetros. Como la pelvis
debe desplazarse hacia el lado del apoyo del cuerpo para mantener la estabilidad en el
apoyo medio, la estrecha base de
sustentación reduce el desplazamiento
lateral del centro de gravedad.
4.2.5.4 Movimiento de Oscilación Pélvica
En la marcha normal la pelvis desciende alternativamente, primero alrededor de una
articulación de la cadera y luego de la otra. El desplazamiento desde la horizontal es
muy ligero y generalmente no pasa de los 5º.
En la posición de pie esto es un signo
positivo de Trendelenburg; en la marcha es
una característica normal que sirve para reducir la elevación del centro de gravedad.
Gráfico 13 Ancho del Paso
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Gráfico 14 Oscilación Pélvica
Además del descenso horizontal, la pelvis rota hacia adelante en el plano horizontal,
aproximadamente 8º en el lado de la fase de
balanceo (4º a cada lado de la línea central).
Esta característica de la marcha normal
permite un paso ligeramente mas largo, sin bajar el centro de gravedad y reduciendo, por
tanto, el desplazamiento vertical total.
4.2.5.5 Flexión de la Rodilla durante la Fase de Apoyo
Inmediatamente después del contacto del talón, empieza la flexión de la rodilla y
continúa durante la primera parte de la fase
de apoyo hasta aproximadamente los 20º de
flexión. Esta característica de la marcha
normal está relacionada con los movimientos
del tobillo y de la pelvis, ayudando a suavizar la línea del centro de gravedad y reduciendo
su desplazamiento hacia arriba cuando el
cuerpo se mueve apoyado sobre el pie en que
se apoya.
4.2.5.6 Velocidad de la Marcha El número de pasos por minuto puede ir de
aproximadamente 70 en la marcha lenta,
hasta 130 en la marcha rápida. Un adulto
que camina con un ritmo de
aproximadamente 90 pasos por minuto,
recorre en una hora 4 Km.
4.3 Métodos de Investigación de la Locomoción Fisiológica
Los investigadores de la locomoción
humana han estudiado dos métodos de
investigación.
Uno es la cinemática que describe los movimientos del cuerpo en conjunto y los
movimientos relativos de las partes del
cuerpo durante las diferentes fases de la marcha, sin considerar las fuerzas externas.
Un ejemplo de esto es el estudio de las
relaciones angulares de los segmentos de la
Gráfico 15
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
extremidad inferior durante el ciclo de la
marcha.
El otro método de investigación es del área de la cinética que se refiere a las fuerzas que
producen el movimiento. Las fuerzas de mayor influencia en los movimientos del
cuerpo en la marcha normal, son aquellas
debidas a:
1. Gravedad
2. Contracción muscular
3. Inercia
4. Reacciones del suelo (resultantes de las fuerzas que ejerce el suelo en el pie).
El gráfico 15 ilustra la influencia de varias
fuerzas en la marcha. La fuerza que el pie ejerce en el suelo debido a la gravedad y a la
inercia está en oposición con la reacción del
suelo (RS). Como indica el dibujo, en la
marcha normal los componentes vertical y
horizontal de la reacción del suelo (RV) y (RF) respectivamente, dan una resultante en
dirección hacia arriba y hacia atrás. Esta
pasa posteriormente al eje de la rodilla. Esta
producirá como resultante una flexión de la
rodilla si no se aplicara una contra fuerza.
Esta fuerza la ejerce el cuádriceps, de manera que la rodilla no colapsa: se flexiona
de forma controlada.
4.3.1 La Medición de las Fuerzas
Externas
A través del análisis cinético se hace
posible la medición de la magnitud y
dirección de las fuerzas externas que actúan sobre la pierna durante las distintas fases de
la marcha.
El análisis cinemático hace posible determinar la posición de la articulación en
el espacio. La combinación de ambos
métodos permite calcular las fuerzas que
actúan sobre las diferentes articulaciones.
4.3.2 La Medición de las Fuerzas Internas
Hasta ahora no existen métodos confiables
para medir cuantitativamente las fuerzas
internas.
4.3.3 Investigaciones Electromiográficas
Estas mediciones nos pueden mostrar cuándo un músculo específico está activo
durante la marcha y cuándo existe máxima
actividad eléctrica. Nos pueden proporcionar
información aproximada sobre la fuerza de
ese músculo ya que la fuerza de la actividad
eléctrica se relaciona con la magnitud de la tensión muscular.
4.4 Análisis Detallado sobre la Locomoción Fisiológica
El siguiente análisis de la marcha normal
se deriva de la cinemática y la cinética, y de
estudios electromiográficos de sujetos
normales andando a una cadencia normal
(100 a 115 pasos por minuto). Unas cadencias más o menos rápidas tienen un
efecto muy pronunciado en los valores de los
ángulos de la articulación producido por las
fuerzas generadas externamente y por la
actividad muscular.
Con el propósito de analizar el plano
sagital, la marcha ha sido considerada en tres intervalos seguidos:
a) Desde el contacto de talón al punto de apoyo medio.
b) Desde el punto de apoyo medio al despegue de los dedos.
c) Fase de balanceo.
Cada uno de estos intervalos de acciones del tobillo, rodilla y cadera, se discuten
separadamente, en términos de factores de
cinemática y cinética. La discusión de los
factores cinéticos se refiere a las fuerzas
creadas externa e internamente.
Por último se presenta una breve discusión del análisis del movimiento en el plano
frontal.
4.4.1 Análisis de Movimiento en el Plano Sagital entre el Contacto del Talón y el Apoyo Medio
4.4.1.1 Análisis Cinemático de la Articulación del Tobillo
En el momento del contacto del talón:
La articulación tibiotarsiana está en posición neutra.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Simultáneamente con el contacto del talón:
La articulación del tobillo empieza a moverse en dirección a la flexión plantar.
En el tiempo en que la planta del pie está en contacto con el suelo:
La articulación del tobillo va de la posición neutral a los 15º de flexión plantar.
Cuando la planta del pie está plana en el suelo:
La tibia y otros segmentos de la pierna que
apoya empiezan a rotar hacia adelante sobre el pie fijo.
En la fase media de apoyo:
La articulación del tobillo está en 5º aproximadamente de dorsiflexión.
4.4.1.2 Análisis Cinético de la Articulación del Tobillo
FUERZAS EXTERNAS
Contacto del talón:
Por un breve período de tiempo la
resultante de las fuerzas de reacción del suelo está por delante de la articulación del
tobillo. De acuerdo con ello, un momento de
fuerza de pequeña magnitud (1 Kg) tiende a
mover la articulación del tobillo en dirección
a la dorsiflexión. Esta tendencia, que no
tiene acción en la articulación del tobillo, se produce por descenso del talón al suelo en el
momento de apoyo del talón.
Gráfico 17 Análisis Cinemático de la Articulación de Tobillo
a) Contacto del talón: 0º, posición neutral.
b) Apoyo de la planta: 15º de flexión plantar.
c) Apoyo medio: 5º de dorsiflexión.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Inmediatamente después del contacto del talón:
A medida que se transmite un mayor peso del cuerpo a la extremidad, el rápido
aumento de la fuerza vertical hace que la
resultante pase por detrás de la articulación,
generando un momento de fuerza en
dirección a la flexión plantar. Inmediatamente después de que la planta del pie
este plana en el suelo:
Se ha alcanzado el máximo momento de flexión plantar (aproximadamente 20 lb.-ft.).
Después la reacción resultante del suelo se
mueve de nuevo hacia delante de la
articulación del tobillo y crea un momento de fuerza en la dirección de dorsiflexión. Este
momento corresponde a la fuerza generada
al rotar la tibia sobre el pie fijo. En la fase media de apoyo:
Ahora el momento de fuerza en dirección
de dorsiflexión es aproximadamente 25 lb.-ft.
Gráfico 18 Análisis Cinético de la Articulación del Tobillo
a) Momento de empuje, despreciable y de corta duración, que produce dorsiflexión.
b) Golpe del talón contra el suelo.
c) Momento de rotación que produce dorsiflexión en la fase media de apoyo.
Gráfico 19 Derivación Electromiográfica en la Extremidad Inferior
durante el Ciclo de la Marcha
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
FUERZAS INTERNAS
En el instante del contacto del talón:
Los tres dorsiflexores primarios del tobillo
están activos, con el extensor largo de los dedos y el extensor largo del dedo gordo, con
mayor actividad que el tibial anterior. Inmediatamente después del contacto del talón:
El grupo pretibial produce una contracción excéntrica para suministrar suficiente fuerza
para evitar que el antepie golpee contra el suelo cuando las fuerzas externas, debido a
la gravedad y a la inercia, llevan el pie a
flexión plantar. Después de que la planta del pie está plana en el suelo:
La tibia empieza a rotar hacia adelante sobre el pie fijo, los dorsiflexores están
esencialmente inactivos y los músculos de la
pantorrilla (el gastronemio, soleo, tibial
posterior, flexor largo de los dedos y peroneo
lateral largo) demuestran un aumento gradual de su actividad. Para la mayor parte
de ellos su actividad continúa aumentando
por encima del punto de apoyo medio y sirve
para controlar la velocidad con que la tibia
rota sobre el pie fijo.
4.4.1.3 Análisis Cinemático de la Articulación de la Rodilla
Inmediatamente antes de que el talón contacte con el suelo:
La articulación de la rodilla está en extensión completa.
Simultáneamente con el contacto del talón:
La articulación empieza a flexionar y continúa flexionando hasta que la planta del
Gráfico 20 Análisis Cinemático de la Articulación de la Rodilla
a) Antes de apoyar el talón, la rodilla se encuentra totalmente extendida.
b) Después del contacto del talón comienza la flexión de la rodilla.
c) En el apoyo plantar total la rodilla tiene aproximadamente 20 de flexión.
d) En la fase media de apoyo la rodilla está flexionada 10º.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
pie está plana en el suelo. Inmediatamente después de haber alcanzado la posición plana del pie:
La rodilla está aproximadamente a 20º de flexión y empieza a moverse en dirección de
extensión. En el apoyo medio:
La rodilla está aproximadamente a 10º de flexión y continúa moviéndose hacia la
extensión.
4.4.1.4 Análisis Cinético de la Articulación de la Rodilla
FUERZAS EXTERNAS
Inmediatamente después del contacto del talón:
El talón empieza a empujar hacia adelante contra el suelo. El peso corporal apoyado
sobre la pierna empieza a aumentar
rápidamente. La resultante de las fuerzas
verticales y anteriores pasa por detrás de la
Gráfico 21 Análisis Cinético de la Articulación de la Rodilla
a) Después del choque de talón la resultante de las fuerzas de reacción del suelo pasa por atrás de la rodilla y tiende a flexionarla.
b) Entre el contacto pleno del pie y la fase media de apoyo el momento flexor alcanza su máximo de aproximadamente 30 lb.-ft.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
rodilla, produciendo un momento de flexión
de, aproximadamente 10 lb.-ft. Entre el pie apoyado completamente y el apoyo medio:
La magnitud de este momento mecánico
que flexiona la rodilla alcanza un valor máximo de aproximadamente 30 lb.-ft.
FUERZAS INTERNAS
Al contacto del talón:
El cuádriceps se va alargando por una contracción excéntrica para controlar la
articulación de la rodilla, conforme se mueve
de una extensión completa a una posición de
15º ó 20º de flexión. Inmediatamente después que el pie está plano en el suelo:
La naturaleza de la actividad del
cuádriceps cambia de una contracción excéntrica (alargamiento) a una contracción
concéntrica (acortamiento). Entre el pie plano en el suelo y el apoyo medio:
El cuádriceps actúa extendiendo el muslo en la pierna, la rodilla flexionada se mueve
en la dirección de la extensión, como resultado de una contracción concéntrica del
Gráfico 22 Trabajo del Cuádriceps
a) Contracción excéntrica inmediatamente después del contacto del talón (alargamiento).
b) Contracción concéntrica justo después del pie plano sobre el suelo (acortamiento).
c) El cuádriceps es esencialmente inactivo durante la fase media de apoyo.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
cuádriceps y de una aceleración hacia
delante del centro de gravedad, producido
por el despegue del miembro opuesto.
4.4.1.5 Análisis Cinemático de la Articulación de la Cadera
Al contacto del talón:
La cadera está aproximadamente a 30º de flexión.
Inmediatamente después del contacto del talón:
La articulación de la cadera empieza a
moverse en extensión. En la posición del pie plano en el suelo:
El ángulo de la flexión ha disminuido ligeramente a 20º.
Entre el pie plano y el apoyo medio:
La articulación de la cadera se mueve de,
aproximadamente 20º de flexión, a posición neutral.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.1.6 Análisis Cinético de la Articulación de la Cadera
FUERZAS EXTERNAS
Al contacto del talón:
Las fuerzas externas generadas mueven la
cadera en flexión.
Inmediatamente después que el pie está plano en el suelo:
Actúa un momento de fuerza en dirección
de flexión.
Cuando se alcanza el apoyo medio:
La resultante de la reacción del suelo pasa por detrás del centro de la cadera y la fuerza
mecánica actúa extendiendo la cadera.
Gráfico 23 Articulación de Cadera
Gráfico 24 a) En el contacto del talón las fuerzas tienen un efecto flexor sobre la
cadera, porque hacen flexionar la pelvis hacia adelante.
b) En la fase media de apoyo la resultante pasa por detrás de la cadera y tiene el efecto extensor sobre la pelvis.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
FUERZAS INTERNAS
La acción del glúteo mayor y de los isquio-
tibiales resiste el movimiento de fuerzas que
tiende a flexionar la cadera después del
contacto del talón. Los erectores de la
columna también están activos para resistir la tendencia del tronco hacia una flexión
anterior.
Gráfico 25 Patrones de Acción de Grupos de Músculos Importantes durante la Marcha.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2 Análisis de Movimiento en el Plano Sagital entre el Apoyo
Medio y el Despegue del Pie
4.4.2.1 Análisis Cinemático de la Articulación del Tobillo
En el apoyo medio:
La dorsiflexión aumenta rápidamente
desde su una posición de 5º de dorsiflexión en el apoyo medio.
Al despegue del talón cuando el tacón del zapato deja el suelo:
La articulación del tobillo está
aproximadamente en 15º de dorsiflexión. En el intervalo de elevación del talón y el despegue del pie:
La relación angular entre la tibia y el pie son casi completamente opuestas. De 15º de
dorsiflexión al despegue del talón, el tobillo
se mueve de 35º, con lo que al despegue del
pie la articulación está en unos 20º de
flexión plantar.
Gráfico 26 a) 3º a 5º de dorsiflexión en la fase media de apoyo.
b) 15º de dorsiflexión en el despegue de talón.
c) 20º de flexión plantar en el despegue del pie.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2.2 Análisis Cinético de la Articulación del Tobillo
FUERZAS EXTERNAS
Después del apoyo medio:
La pierna continúa rotando hacia adelante
sobre el pie fijo. Como la pierna rota hacia adelante, el momento de fuerza actuando en
una dirección de dorsiflexión, aumenta
considerablemente debido a la mudanza
hacia adelante del punto de apoyo entre el
pie y el suelo, conforme el talón se eleva.
Esto aumenta la distancia perpendicular entre la articulación del tobillo y la fuerza
resultante de reacción del suelo. En el momento del despegue del talón:
Se alcanza el máximo momento de dorsiflexión.
En el despegue de los dedos:
El momento de dorsiflexión cae bruscamente a cero.
El movimiento hacia adelante del punto de apoyo entre pie y suelo conlleva a un
considerable aumento del momento de
dorsiflexión en la articulación del tobillo.
Gráfico 27
Gráfico 28 Patrones de Acción de Grupos de Músculos Importantes durante la Marcha.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
FUERZAS INTERNAS
El momento de fuerza mecánica que se
genera, tratando de dorsiflexionar el tobillo,
encuentra resistencia desde el apoyo medio
hacia adelante por la contracción excéntrica de los músculos de la pantorrilla. Casi al
mismo tiempo que se desarrolla la máxima
reacción en dirección a la dorsiflexión, los
flexores plantares del tobillo presentan su
máxima actividad eléctrica. Esta máxima
actividad muscular, salvando el momento de dorsiflexión, constituye el despegue del pie.
Esto es una respuesta secuencial de los
flexores plantares durante el despegue del
suelo. Los músculos que se insertan en la
parte posterior del pie muestran un aumento de la actividad eléctrica antes que los
músculos que se insertan en la parte
anterior del pie. Para cuando se despegan los
dedos, los flexores plantares se inactivan.
Gráfico 29 a) 10o de flexión de la rodilla en la fase media de apoyo.
b) La articulación se encuentra casi completamente extendida en el despegue del talón.
c) En el despegue del antepie la articulación de la rodilla está flexionada casi 40º.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2.3 Análisis Cinemático de la Articulación de la Rodilla
En el apoyo medio:
La articulación de la rodilla está en unos 10º de flexión, moviéndose hacia la
extensión. Inmediatamente antes de que el talón pierda contacto con el suelo:
La rodilla tiene 4º de extensión completa. Entre el despegue del talón y el de los dedos:
La articulación de la rodilla se mueve de casi una completa extensión a unos 40º de
flexión.
Gráfico 30 Patrones de Acción de Grupos de Músculos Importantes durante la Marcha.
a) En la fase media de apoyo las fuerzas actúan tendiendo a flexionar la rodilla.
b) Durante el despegue del talón, la fuerza resultante pasa por delante de la
rodilla actuando a favor de la extensión.
c) Mientras que la resultante recae sobre las articulaciones metatarso-falángicas,
la articulación de rodilla se flexiona y la fuerza continúa a favor de la flexión.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2.4 Análisis Cinético de la Articulación de la Rodilla
FUERZAS EXTERNAS
En el apoyo medio:
La resultante de las fuerzas de reacción del
suelo, pasan detrás de la articulación de la rodilla y generan un momento de flexión.
Entre el apoyo medio y el despegue del talón:
Como el cuerpo se mueve hacia adelante sobre la pierna en que se apoya, la fuerza
resultante también se mueve hacia adelante,
reduciendo la magnitud del momento de flexión.
En el despegue del talón:
La fuerza resultante continúa moviéndose hacia delante de la articulación de la rodilla y
actúa extendiéndola. La máxima actividad de
los flexores plantares del tobillo ocurre en el momento en que la fuerza resultante pasa
por delante de la articulación de la rodilla.
Después del despegue del talón:
La resultante de la reacción del suelo, una vez más, pasa por detrás de la rodilla,
tendiendo a flexionarla de nuevo. Durante el
despegue del suelo, el punto de reacción
entre el pie y el suelo pasa enfrente de las
articulaciones metatarso-falángicas. En el momento en que la reacción del suelo pasa
enfrente de las articulaciones metatarso-
falángicas la rodilla empieza a flexionar y las
fuerzas resultantes pasan de nuevo detrás de
la articulación de la rodilla. La magnitud del momento de flexión actuando en la rodilla,
continúa aumentando hasta alcanzar el
apoyo doble y el peso del cuerpo empieza a
desplazarse a la extremidad opuesta,
reduciendo el momento de flexión de la
rodilla.
FUERZAS INTERNAS
Gráfico 31 a) La máxima actividad eléctrica de Gastrocnemius se registra poco después del
despegue del talón. Ya que las fuerzas mecánicas actúan extendiendo la rodilla
y el grupo isquiocrural no está activo, puede suponerse que el Gastrocnemius evita la hiperextensión de la rodilla.
b) Entre el empuje y el despegue del ante pie se desarrolla un elevado momento flector en la articulación de la rodilla. En este instante ocurre que los flexores
plantares de la articulación del tobillo retrasan el movimiento de la tibia hacia adelante y por lo tanto actúan como extensores de la rodilla.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
Cuando la reacción del suelo pasa por
delante de la rodilla, se genera un momento
de fuerza en extensión y no se necesita ninguna acción de los músculos extensores
de la rodilla para controlar su estabilidad. El
gastronemio, además de su acción en el
tobillo, probablemente ayuda a evitar la
hiperextensión de la rodilla. Entre la elevación del talón y el despegue del pie la
reacción del suelo produce un momento de
flexión en la rodilla. La acción del cuádriceps
hacia el final de la fase de apoyo ayuda a
controlar la potencia y cantidad de flexión de
la rodilla.
Más tarde, dentro de la fase de balanceo, la reacción del suelo pone de manifiesto que en
la rodilla actúa un momento flector, cuya magnitud va en aumento hasta justamente
antes del despegue de antepie. Es
interesante observar que, durante ese lapso,
las representaciones electromiográficas,
muestran solamente poca actividad del cuádriceps. El Vastus Intermedius y el
rectus Femoris se activan justo antes del
despegue de antepie. Es por lo que es muy
probable que los flexores plantares unidos
como el Soleus, el Peroneus longus, el
Tibialis Posterior, el Flexor Digitorum Longus y el flexor Hallucis Longus actúan en contra
la flexión de la rodilla enderezando la
antepierna.
Gráfico 32 Representación Electromiográfica
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2.5 Análisis Cinemático de la Articulación de la Cadera
Apoyo medio:
Desde una posición de 0º en el apoyo medio, la cadera continúa moviéndose hacia
la extensión. Cuando el talón deja el suelo:
La cadera está en una posición de 10º a 15º de hiperextensión.
Inmediatamente después del despegue del
talón:
La cadera alcanza una máxima hiperextensión de unos 20º.
Cuando los dedos despegan del suelo:
La cadera está cerca de una posición neutral y se mueve en dirección de flexión.
Gráfico 33 a) En la fase media de apoyo la cadera se encuentra extendida a 0º.
b) En el despegue del talón la cadera está en hiperextensión en 10º a 15º.
c) Entre el empuje y el despegue del antepie, la cadera se encuentra en máxima hiperextensión de aproximadamente 20º.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
4.4.2.6 Análisis Cinético de la Articulación de la Cadera
FUERZAS EXTERNAS
En el apoyo medio, la resultante de las
fuerzas de reacción del suelo pasa por detrás
de la articulación de la cadera, produciendo
un momento de extensión. La magnitud de
este momento de extensión continúa aumentando hasta que se llega a la fase de
doble apoyo y el peso del cuerpo es
trasladado, al menos parcialmente, a la
extremidad opuesta. Inmediatamente antes del doble apoyo, la magnitud del momento de
extensión actuando sobre la cadera de la
extremidad que soporta el cuerpo alcanza su
máximo, y entonces disminuye rápidamente,
una vez que empieza la fase de doble apoyo.
Gráfico 34 a) En el apoyo medio las fuerzas actúan extendiendo la cadera.
b) Después del empuje y antes del doble apoyo, el momento de extensión alcanza su máximo.
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
FUERZAS INTERNAS
El iliopsoas y el aductor largo generan un
momento de fuerza de flexión en la cadera
durante el intervalo de despegue. Esta acción resiste la tendencia del movimiento hacia
delante del cuerpo para hiperextender la
cadera y produce flexión de la misma. El
movimiento hacia delante del fémur inicia la
flexión de la rodilla, mientras que la rodilla es llevada hacia adelante y el pie está todavía
en contacto con el suelo.
En los electromiogramas presentados a continuación puede apreciarse que entre el
45 y 60% del ciclo de la marcha persiste un
momento extensor máximo sobre la cadera,
los flexores de la cadera están inactivos.
Alternativamente, tanto el adductor longus como el adductor magnus se encuentran en
condiciones de estabilizar la pelvis en el
plano sagital después del despegue. Ambos
músculos salen de las ramas inferiores del
pubis. Sus inserciones también se extienden hasta la parte posterior del fémur. Después
del despegue estos músculos se alargan,
mientras que la pelvis se voltea hacia atrás.
La representación electromiográfica muestra
actividad eléctrica máxima en ambos
músculos al tiempo que actúa la fuerza
máxima de hipertensión en la cadera.
4.4.3 Análisis de Movimiento en el
Plano Sagital durante la Fase de Balanceo
4.4.3.1 Análisis Cinemático de la
Articulación del Tobillo Entre la elevación del pie y el punto medio
del balanceo, el pie se mueve de una posición
inicial de flexión plantar al desprenderse del
suelo a una posición esencialmente neutral,
que se mantiene por el resto de la fase de balanceo. La causa del movimiento inicial de
la posición neutral del pie es la acción de los
músculos tibiales anteriores.
4.4.3.2 Análisis Cinemático de la Articulación de la Rodilla
Entre el despegue del pie y la parte media del balanceo:
La rodilla se flexiona de una posición inicial aproximada de 40º a un ángulo de
máxima flexión de aproximadamente 65º. La acción del cuádriceps ayuda a prevenir una
elevación excesiva del tacón y también
Gráfico 35 Electromiograma del Iliopsoas y de los Aductores
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
contribuye a una aceleración anterior de la pierna.
Entre la fase media de balanceo y el contacto del talón:
La rodilla se extiende hasta la extensión completa en el último instante de la fase de
balanceo. La acción de los músculos
isquiotibiales durante la ultima parte de este
intervalo ayuda a desacelerar el balanceo
anterior de la pierna. Además ayuda al control de la posición del pie conforme se
acerca al suelo.
4.4.3.3 Análisis Cinemático de la
Articulación de la Cadera Entre el despegue del pie y la fase media de balanceo:
La articulación de la cadera, partiendo de una posición neutral, flexiona
aproximadamente 30º, al alcanzar la fase
media de balanceo. Los músculos flexores de la cadera están activos durante la iniciación
de ese intervalo. Entre la fase media de balanceo y el contacto del talón:
El ángulo de la cadera no cambia mucho. Durante la ultima parte de este intervalo, los
músculos extensores de la cadera
(principalmente los isquiotibiales) están activos para controlar el movimiento anterior
de la pierna.
4.4.4 Movimiento en el Plano Frontal
Los movimientos angulares de la pierna,
vistos en el plano frontal, son mucho más
pequeños que los observados en el plano
sagital.
Al contacto del talón, el pie está en ligera inversión. Inmediatamente después del
contacto del talón, la reacción del suelo pasa
ligeramente lateral al eje subtalar y el pie
rota en ligera eversión cuando la parte
anterior del pie contacta el suelo. Durante el
intervalo de la fase media de apoyo, la parte posterior del pie se mueve desde una
posición de 5º de eversión a una posición de
ligera inversión, que continúa durante el
despegue del suelo. La inversión de la parte
posterior del pie resulta de la acción combinada del tríceps sural y la rotación
externa de la tibia con respecto al pie
durante el intervalo de despegue.
El movimiento de la rodilla en el plano frontal es mínimo durante la fase de apoyo.
Hay cierta tendencia hacia una ligera
abducción de la tibia al contacto del talón,
pero inmediatamente después la reacción del suelo tiende a producir aducción de la tibia.
Esto es de especial relevancia para la ortética
y la protética.
Durante la primera parte de la fase de apoyo, la pelvis cae unos 5º de la horizontal
Capítulo I-4 – LOCOMOCIÓN HUMANA
en el lado opuesto, conforme esta pierna
empieza su fase de balanceo.
La caída de la pelvis está limitada por la acción de los músculos abductores de la
cadera de la pierna en fase de apoyo.
4.4.5 Resumen
La compresión de la locomoción normal
humana sirve como base para el tratamiento
sistemático de la marcha patológica El ciclo
de marcha se divide en una fase de apoyo y otra de balanceo. Estas fases de la marcha
se subdividen de la siguiente manera: Fase de apoyo
- Contacto del talón.
- Apoyo plantar.
- Apoyo medio.
- Elevación del talón.
- Despegue del pie. Fase de balanceo
- Aceleración.
- Fase media de balanceo.
- Fase de frenado.
Algunas características generales de la
marcha normal se pueden utilizar especialmente para su análisis:
- Desplazamiento vertical del centro de gravedad.
- Desplazamiento lateral del centro de gravedad.
- Ancho del paso
- Movimiento de oscilación pélvica.
- Flexión de la rodilla durante la fase de
apoyo.
- Velocidad de la marcha.
I-5.0
ORTÉTICA DE LA
EXTREMIDAD INFERIOR
5.1 Biomecánica General -Diseño y Fabricación
El diseño y fabricación de una ortesis para la extremidad inferior no debe orientarse
solamente por el estado de la deformidad. Una deformación estructural o funcional de la
pierna debe de verse más bien como una parte global. Deben tenerse en cuenta como metas,
las relaciones estáticas y dinámicas normales y sanas de la cadera, la rodilla, las
articulaciones tibiotarsiana y subastragalina. Si no se considera prioritariamente esta meta, una ortesis puede llegar a constituirse en un cuerpo extraño, que más bien agrava la
deformidad en vez de aliviarla.
El diseño y la adaptación de una ortesis ejercen influencia una sobre la otra, que sin embargo se conceptualizarán separadamente para diferenciarlos.
El diseño se ocupa tanto de la posición de las piezas, unas con respecto a otras, como también respecto a un sistema de referencia tridimensional, el cual puede representarse de
una forma simplificada como líneas de fuerza o perpendiculares. La adaptación por el
contrario se refiere al ajuste de las piezas de la ortesis a las características anatómicas, en
especial a las prominencias óseas, partes blandas, bordes blandos eventuales, etc.
Los objetivos de un buen diseño y una buena adaptación son:
- Contacto estático-dinámico correcto entre el zapato y el piso.
- Congruencia amplia entre los ejes anatómicos y mecánicos.
- Ordenamiento horizontal del eje.
- Conformidad de forma y contorno de las estructuras ortéticas y anatómicas.
Para alcanzar estos objetivos es necesario orientarse por las características de las articulaciones anatómicas de la extremidad inferior.
5.1.1 Anatomía de la Articulación Bajo los Criterios de la Ortética
LA ARTICULACIÓN PÉLVICA
La articulación pélvica es una articulación esférica con tres grados de libertad. Permite la
abducción-aducción, la flexión-extensión y la rotación interna y externa.
El centro de todos los ejes de movimiento es el centro de la cabeza del fémur. Si el Técnico Ortopeda quiere determinar la ubicación de ese centro, debe de estar consciente que esto se
logra sólo aproximadamente, aunque con resultados técnicos satisfactorios.
En el plano sagital, el punto de intersección del eje transversal está ubicado en el eje
transversal de la cadera (M-L o eje de flexión-extensión), más o menos a la altura de la protuberancia del trocánter mayor.
La posición A-P se puede ubicar por medio de la perpendicular lateral, partiendo del medio de la cavidad de la axila y con ayuda de la línea de Roser-Nelaton.
Perpendicular lateral: abducir el brazo. Marcar el medio de la cavidad de la axila. Utilizar el alineador de plomada doble y trazar la perpendicular partiendo de la cavidad axilar a la
altura marcada en la punta de la protuberancia del trocánter.
Línea Roser-Nelaton: Unir una cuerda inclinada que vaya alrededor del cuerpo a la espina ilíaca anterior superior con la protuberancia isquiática. Cortar la pita templada y dirigida
cuidadosamente a la altura del trocante mayor. El punto de corte corresponde al punto de
salida del eje transversal de la cadera.
