lunes, 27 de abril de 2015

Cinética aplicada al análisis de la marcha

¿QUÉ ES LA MARCHA?


Es un modo de locomoción en el que se utilizan los dos miembros inferiores alternadamente, se caracteriza por el apoyo bipodal: es decir que durante la marcha hay un apoyo de los dos pies en el suelo (alternado con el apoyo de solo un pie, de modo que siempre hay al menos un pie en contacto con el suelo). Se puede también definir como un desequilibrio permanente hacia delante.

Cinética: parte de la física que estudia los efectos de las fuerzas en el movimiento.


Dinámica: rama de la física que describe la evolución del tiempo de un sistema físico en relación con causas que provocan cambios de estado físico o estado de movimiento


¿CÓMO ESTUDIAMOS LA MANERA DE CAMINAR?

 Plataformas de presiones: Las plataformas de presiones son plataformas que contienen sensores de presión y que permiten medir la distribución del peso en el pie. Permiten realizar análisis dinámico de las presiones ejercidas por el pie durante el reposo y el movimiento.

Se puede medir distribución, localización y desarrollo en el tiempo de presiones, de centro de gravedad (punto de aplicación del Peso) y de centros de apoyo.

Permiten analizar deformidades y función del pie; hacer rápidamente y precisamente test de patrones de carga o análisis de equilibrio.



Plataformas de fuerzas: permiten evaluar si la fuerza que ejerce el pie es simétrica a la fuerza del otro pie; los efectos que adopta el paciente para compensar el peso. Junto a un análisis del movimiento en tres dimensiones nos permiten conocer cómo la fuerza con la que el suelo reacciona a nuestra marcha interactúa con nuestras articulaciones.

Objetivo del estudio de la marcha:

  • Intervención temprana para prevenir o disminuir sobrecargas; evaluaciones de riesgo en actividades físicas
  • Diagnóstico y elección de tratamientos en pacientes con enfermedades neuro-musculo-esqueléticas
  • Obtención objetiva de datos de la forma de marcha que tiene el paciente
  • Muy útil en el medio del deporte (calzados, material deportivo…)





 ¿QUÉ MEDIMOS?

Para estudiar la marcha medimos:
  • Las variables de presión que son: las presiones, la progresión del centro de presiones y las presiones máximas
  • Las fuerzas que son: la fuerza de reacción del suelo (la fuerza dada por el suelo cuando algo se pone en contacto con él; son de misma dirección, de sentido opuesto y de misma intensidad); los momentos articulares (efecto que una fuerza genera sobre una articulación en función de su posición); y la potencia articular (en líneas generales es la capacidad de una articulación de absorber o generar fuerza).

¿QUÉ ESTRATEGIAS ENERGÉTICAS USAMOS AL CAMINAR?

Explicación del péndulo


La marcha sigue el modelo energético de un péndulo invertido. El péndulo es un dispositivo que se constituye de un cuerpo liado a un punto fijo y  capaz de movimientos de balanceo.

El péndulo está sometido de manera constante a diferentes fuerzas y tres tipos de energías que son:
  • Para las fuerzas: el Peso (P); la tensión (T) y la gravedad (g)
  • Las energías son el conjunto de estas fuerzas.



La energía potencial disminuye cuando el péndulo se acerca al suelo (para volverse casi nula en posición de reposo); al contrario, la energía cinética aumenta cuando el objeto se acerca del suelo (para volverse máxima en posición de reposo); inversamente para cuando el péndulo se aleja (la energía potencial se vuelve máxima y la cinética casi nula en la posición más alta del péndulo). Estas dos fuerzas son inversamente proporcionales.

La energía mecánica es la suma de la energía potencial y de la energía cinética y debe ser constante a lo largo del movimiento.


Modelo del péndulo invertido

Consideramos que la marcha se realiza en una línea recta y en un plano horizontal. Durante la marcha, el centro de gravedad del humano varía. La marcha consiste en un desequilibrio hacia delante; y hay que recordar que siempre hay un apoyo con el suelo.  El péndulo es uno de los instrumentos lo más utilizado para modelar este intercambio de fuerzas.                                

Haciendo un estudio de la marcha humana; nos damos cuenta que el principio es prácticamente idéntico al del péndulo. Estudiando la trayectoria de la cadera tomando como punto fijo el tobillo durante toda la fase del apoyo del pie, vemos que cuando unimos estos dos puntos, el movimiento del centro de gravedad en las diferentes fases del apoyo del pie es la misma que la del péndulo, con la sola diferencia que el dibujo es en el otro sentido. Esto explica el nombre de péndulo invertido.






Fuerza de reacción del suelo

En la marcha encontramos un aumento de la fuerza vertical (por el apoyo del pie); una disminución cuando el centro de gravedad está encima del pie; y una aumento  cuando se propulsa hacia delante  para el siguiente paso.

 
        

Durante la marcha, el peso del cuerpo en el pie viene de medial entonces la fuerza dada por el suelo es lateral; para enviar el peso al otro pie, el pie empuja hacia lateral y la fuerza del suelo esta hacia medial.

 


 En la marcha, primero hay una fuerza posterior, porque estamos detrás del apoyo de nuestro pie en el suelo; después hay una fuerza hacia anterior porque empujamos hacia atrás (y nuestro cuerpo está delante del pie apoyado).



 



BIBLIOGRAFÍA/WEBOGRAFIA:




Revistas científicas referentes 

- Villa Moreno A, Gutiérrez Gutiérrez E, Pérez Moreno JC. Consideraciones para el análisis de la marcha humana. Técnicas de videogrametría, electromiografía y dinamometría. Revista Ingeniería Biomédica. 2008;2(3):16-26.



- Collado Vázquez, S. Análisis de la marcha humana con plataformas dinamométricas. Influencia del transporte de carga. [Tesis Doctoral]. Madrid: Universidad complutense de Madrid, Facultad de Medicina;2002.



Referencias a otras páginas de profesionales 


- Estudio biomecánico del pie por “Clinisalud”:



Otro contenido multimedia (de otras web) de correlación

- Análisis digital de la marcha:



- Técnica low-cost para el análisis de la marcha:


- Análisis biomecánico de la marcha:



- Análisis de la marcha en pacientes con daño cerebral:


martes, 7 de abril de 2015

Cinemática aplicada al análisis de la marcha

¿Cómo de perjudicial es andar con tacones?

Popularmente se dice que caminar totalmente plano acarrea dolores de espalda, que para una mujer en estado es mejor llevar un poco de tacón, que el uso abusivo de tacones provoca también lesiones en los pies y espalda, etc…

La finalidad de este trabajo es conocer exactamente a qué nos referimos cuando hablamos de la marcha y cuanto tiene de perjudicial o de beneficioso el uso de tacones.


¿QUÉ ES EL CICLO DE LA MARCHA O ZANCADA?

El ciclo de la marcha o zancada es la secuencia completa que hacen los pies al caminar, pasando por diferentes eventos desde que despega el pie del suelo hasta que se vuelve a apoyar.
Estos eventos permiten establecer las siguientes fases:
• Fase de apoyo inicial
• Fase de apoyo medio
• Fase de apoyo final
• Fase de preoscilación
• Fase de oscilación inicial
• Fase de oscilación media
• Fase de oscilación final
Vamos a comparar estas fases desde un punto de vista cinemático en la marcha con zapato plano y de tacón.


DIFERENCIAS EN EL CICLO DE LA MARCHA

A simple vista resulta evidente la diferencia entre la marcha con tacones altos y con calzado plazo, hemos analizado ambos casos a través de imágenes, basándonos en el ángulo formado por rodilla, tobillo y cadera.
Comparamos el uso de tacón con respecto del zapato plano:

- En fase de apoyo inicial, en cuanto a la extensión de rodilla se refiere, tiene diferencias casi inapreciables.


- En fase de apoyo medio, no se observan cambios.


- En fase de apoyo final, se aprecia una clara anteversión pélvica y un ángulo de extensión en la rodilla superior en 14º.


- En fase de preoscilación, se observa una menor flexión y por ello un aumento del ángulo de 11º.


- En fase de oscilación inicial, se observa una mayor extensión en la rodilla y un aumento del ángulo en 21º.


- En fase de oscilación media, es evidente el incremento en la extensión con una diferencia entre ambos casos de 20º.


- En fase de oscilación final, por el contrario, se observa disminución del ángulo de extensión de 5º.



En las otras dos articulaciones que hemos tenido en cuenta, la cadera y el tobillo, vemos que:

- En cuanto a la cadera, observamos que en la pisada con zapatos de tacón, realiza movimientos más amplios y oscilatorios que en la pisada con zapato plano, en la que el movimiento es más horizontal.
- Por el contrario, en el tobillo, la pisada con zapato de tacón tiene menor rango de flexión y extensión que la pisada con zapato plano.


CONCLUSIONES

Desde el punto de vista biomecánico se puede extraer una serie de aspectos positivos y negativos relacionados con el uso de zapatos de tacón alto.

En determinados pacientes, la biomecánica del uso de zapatos de tacón puede provocar un cambio positivo en la distribución del peso corporal, la flexión de la rodilla y pudiendo quizás disminuir el dolor de la zona lumbar, creando también soporte en el arco del pie. Se trata de casos puntuales en los que, basados en la tipología de la pisada del sujeto, el uso de zapatos de tacón altos les reportaría aspectos positivos.

Por el contrario, la compresión que sufren los dedos en general de cualquier sujeto que lleva zapatos de tacón, se vería incrementada, especialmente en el primer dedo, lo cual aumentaría la inestabilidad del tobillo y la rodilla, además de provocar una mayor curvatura lumbar. Todo ello provocaría lesiones en las nombradas articulaciones a corto, medio y largo plazo.

Existen estudios en los que se demuestra que la elección de un calzado u otro no debe depender únicamente del estilo si no de los efectos que ellos van a provocar en nuestros pies y en nuestro cuerpo en general, ya que el llevar los talones más elevados o menos influye en nuestra estabilidad y modo de pisar (con mayor apoyo de los talones en el caso de calzado plazo, y más con la parte anterior del pie con tacones altos). Todo ello, a su vez, produce una readaptación de nuestro sistema muscular y esquelético tratando de mantener la espalda erguida, evitar torceduras de tobillo, resbalones, acelerar o aminorar la marcha…

A mayor altura de los talones, se aminora la velocidad de la marcha, el cuerpo debe ser frenado a su tendencia a ir hacia delante, la zona lumbar incrementa su curva natural para readaptarse a la altura y equilibrar el cuerpo, la rodilla soporta más tiempo de flexión y peso, para frenar la tendencia del cuerpo a ir hacia delante.

Para finalizar, nuestra conclusión es que, a corto plazo, una hora aproximadamente, La altura del talón no debe superar los 5 cm al no provocar durante la marcha cambios destacables.


BIBLIOGRAFÍA
  • Prat Pastor, J.M. Biomecánica de la marcha humana y patológica. Valencia: Instituto de Biomecánica de Valencia.D.L:2005.
  • Dong Yeol, PT. Han Suk Lee, PT. The Changes of COP and Foot Pressure after One Hour´s Walking Wearing High-heeled and Flat Shoes. J.Phys. Ther. Sci. 25: 1309-1312. 2013. Korea
  • Neil J. Cronin. The effects of high heels shoes on female gait: A rewiew. Journal of electromyography and kinesiology. 24: 258-263. 2014
  • Luis Enrique Roche, Apuntes de la Asignatura de Biomecánica del 1º curso del grado de Fisioterapia. Universidad San Jorge.2014.

AUTORES
  • LILLE, Quentin
  • LORENTE SANCHEZ, Félix
  • MANRIQUE GIMENEZ, Olivia
  • MARTA ENGUITA, Andrés
  • MAYAYO RIBA, Natalia
  • PERALTA MILLAN, Néstor