Estudio morfofuncional de la marcha humana

BIOMECANICA-LNVESTIGACION Estudio morfofuncional de la marcha humana DANKLOFF C., RODRIGUEZ R., FERNANDEZ-VALENCIA R. Dpto. de Ciencias Morfológicas y Cirugía. Facultad de Medicina. Universidad de Alcalá de Henares RESUMEN pequeño intervalo de tiempo en que se encuentran los dos pies apoyados en el suelo. Entre cada dos dobles Se ha estudiado la marcha con dos plataformas de apoyos, un solo pie soporta el peso del cuerpo, a la vez fuerzas (dinamométricas) en 60 sujetos, 30 varones y 30 que el otro se traslada de atrás hacia delante. Durante el mujeres, sin patología aparente del aparato locomotor, período de contacto con la superficie de marcha el pie con edades comprendidas entre 17 y 22 años. está relativamente estacionario, y al proporcionar el soporte del cuerpo existen fuerzas actuando entre el pie Presentamos los resultados obtenidos y establecemos y dicha superficie. a partir de los mismos, los valores medios normales de los parámetros más significativos de la marcha. Las plataformas dinamométricas permiten registrar las fuerzas ejercidas por el cuerpo mediante los pies durante Con el fin de observar la existencia o no de una relala fase de apoyo de la locomoción, así como establecer ción entre la morfología y las variables estudiadas en la las curvas-tipo en función de la importancia de esas marcha, se correlacionaron las magnitudes y los tiemfuerzas y su distribución en el tiempo. pos de las fuerzas desarrolladas en los tres ejes del espacio, con diversos parámetros antropométricos. Si bien los patrones básicos de las fuerzas de reacción pie-suelo durante la locomoción han sido ya estudiados Los parámetros antropométricos que mayor correladurante la primera mitad de este siglo (Elftman, 1939; ción presentaron con los parámetros de marcha (p Bresler & Frankel, 1950), no han sido bien establecidas 0,001) fueron el diámetro biacromial, el ancho maleolas diferencas entre varones y mujeres. Por ello hemos lar dcho. con apoyo, y el ancho maleolar izquierdo. estudiado la marcha humana con dos plataformas dinamométricas en una población adulta, compuesta de SUMMARY varones y mujeres. With two force platforms, we analyzed the gait of 60 En el análisis de la marcha apenas ha sido estudiada la students, 30 men and 30 women, aged betwen 17 and correlación existente entre parámetros morfológicos y 22, and we present here the obtained results. Starting parámetros obtenidos a partir de las plataformas de fuerfrom these results, we stablished the normal mean zas. Solamente podemos mencionar algunas correlaciovalues of the most significative gait parameters. nes realizadas con la longitud de paso o el tiempo de apoyo (Lord et al., 1977, Kirtley et al., 1985). Por ello In order to observe the existente or not of any relaotro de nuestros objetivos fue comprobar la relación tion between morphology and the considered gait variaentre varias dimensiones morfológicas y los parámetros bles, we correlated force magnitudes and times at which de marcha. the forces were developed on the three space axes, with several anthropometric pararneters. The anthropometric pararneters which presented the MATERIAL Y MÉTODO highest correlation coefficients with gait parameters were: biacromial diameter, right maleolar width #with Se ha estudiado la marcha en 60 individuos, estudiansupport#, and left maleolar width. tes de la Facultad de Medicina de la Universidad de Alcalá de Henares, 30 varones y 30 mujeres, con edades Keywords: Gait, Ground reaction forces, Kinetics, entre l7 y 22 años, y sin presentar patoloHuman walking, Morphologic Anthropology. gía aparente del aparato locomotor. El pasillo de marcha utilizado (fig. 1) está constituido por dos plataformas dinarnométricas, tipo AHDA-IBV, INTRODUCCION que consisten en dos superficies metálicas de 45 * 60 cm colocadas en el plano del suelo, y dispuestas de tal La importancia que la actividad de la locomoción forma que no interfieren el ritmo de marcha. bipodal tiene para el desenvolvimiento normal del desplazamiento humano justifica plenamente el esfuerzo Cada plataforma presenta 4 captadores de fuerzas, del análisis de marcha (Vera et al., 1985). provistos de galgas extensiométricas orientadas en los tres planos del espacio, y cuya deformación es transmiSe caracteriza la marcha por una repetición del patrón tida eléctricamente hasta un ordenador, siendo estas de movimientos corporales, existiendo en cada paso un señales tratadas mediante el software adecuado. 54 C. DANKLOFF Y COLS. Los sujetos pasaban por el pasillo de marcha a lo que ellos consideraban su velocidad normal, registrándose el apoyo del pie derecho y del pie izquierdo, obteniéndose una representativa gráfica fuerza-tiempo (fig. 2), donde se analizan las fuerzas generadas al pasar sobre la superficie de las plataformas, expresándose la fuerza en newtons y el tiempo en ms. La línea horizontal que cruza la gráfica corresponde al peso del individuo, y las rectas verticales discontinuas indican el inicio y el final de cada apoyo así como el tiempo de doble apoyo. En cad apoyo observamos las resultantes de las fuerzas verticales (las de mayor magnitud), anteroposteriores y lateromediales, estudiando S0 variables a partir del registro (Gómez Pellico et al., 1990): parámetros temporoespaciales, fuerzas de reacción pie-suelo máximas. tiempos de las fuerzas de reacción máximas, e índices temporales de las fuerzas de reacción máximas y del cruce. Entre los parámetros temporoespaciales hemos considerado la longitud de paso (LPASO), distancia en mrn entre el inicio del apoyo del talón derecho y el inicio del apoyo del talón izquierdo; el tiempo de paso (TPASO), duración en ms desde el inicio del apoyo del talón dcho. hasta el inicio del apoyo del talón izdo.; el tiempo de doble apoyo (TDA), tiempo transcurrido desde el inicio del apoyo del talón izdo., hasta el despegue del pie SS B 1 O M E C A N 1 C A - INVESTIGACION dcho.; el tiempo de apoyo, derecho e izdo. (TAD, TAI), es el tiempo en que el pie está en contacto con la plataforma. El coeficiente apoyo dcho.-apoyo izdo. (CADAI), es la relación temporal del apoyo dcho. e izdo., estudiando además los siguientes índices temporales, expresados en tanto por ciento: índice doble apoyoapoyo derecho (IDAAD), índice doble apoyo-apoyo izdo. (IDAAI), índice apoyo dcho.-apoyo total (IADAT), índice apoyo izdo.-apoyo total (IAIAT), e índice doble apoyo-apoyo total (IDAAT). De los parámetros cinéticos, expresamos la magnitud de las fuerzas de reacción pie-suelo máximas, normalizadas con el peso corporal, y el tiempo en que suceden, en ms. La fuerza vertical del apoyo proximal (FVAP, fig. 2-A, A'), es el primer pico en la curva de las fuerzas verticales frente al tiempo; el segundo pico corresponde a la fuerza vertical del apoyo dista1 (FVAD, fig. 2B,B'); el valor mínimo del valle formado entre ambas fuerzas verticales máximas, es la fuerza vertical mínima media (FVMIN, fig. 2-C,C'). La curva de las fuerzs anteroposteriores presenta dos cumbres inversas. La primera cumbre, positiva, cuya cima corresponde a la fuerza máxima anterior (FMA, fig. 2-D,D'), y la segunda cumbre, negativa, cuyo pico es la fuerza máxima posterior (FMP, fig. 2-E,E'); el punto en que se invierte la cuva, i.e., las fuerzas pasan de ser anteriores a posteriores, o en otros términos, termina la frenada y comienza el despegue, es el punto neutro (TPN, fig. 2-F,F'). Debido a la pequeña dimensión de las fuerzas transversales, y a la gran variabilidad de las curvas, solamente referimos la magnitud de la fuerza máxima lateral (FML, fig. 2-H,H'), y de la fuerza máxima media1 (FMM, fig. 2-G,G7). También valoramos los siguientes índices, que se obtuvieron mediante la relación entre el tiempo de cada una de las fuerzas máximas y el tiempo de apoyo de la extremidad, expresados todos en tanto por ciento: índice de la fuerza vertical del apoyo proximal (IFVAP), índice de la fuerza vertical del apoyo distal (IFVAD), índice del apoyo unipodal (IAU), que refiere el tiempo transcumdo entre ambas fuerzas verticales máximas al tiempo de apoyo, índice de la fuerza máxima anterior (IFMA), índice de la fuerza máxima posterior (IFMP), índice del punto neutro (IPN), y tres índices del cruce, que se refieren al momento en que coinciden las fuerzas verticales del apoyo dcho. e izdo. en la fase de doble apoyo, el índice de las fuerzas verticales en el cruce con respecto al tiempo de apoyo total (ICFVV), con respecto al tiempo de doble apoyo (ICDA), y el valor normalizado de las fuerzas verticales en el cruce (VNFFVC). Además en cada individuo medimos 23 parámetros morfológicos, siguiendo las indicaciones de Cameron (1978) y Flügel et al. (1986), empleando material antropométrico homologado. RESULTADOS Y DISCUSION Presentamos los valores medios estimados para las 23 variables morfológicas (tabla 1) y las 50 variables de marcha normal (tabla 2), en varones y en mujeres. En cuanto a los parámetros morfológicos, queremos destacar que todas las variables presentaron diferencia estadísticamente demostrable entre varones y mujeres, excepto los perímetros del muslo y los diámetros pélvicos, lo cual concuerda con los estudios de Carter et al. (1982), Piedade (1984) y Williams et al. (1987), en estudiantes y en corredores de élite. Los parámetros de marcha que mostraron diferencia estadísticamente significativa entre varones y mujeres TABLA l . . . - -. . . PARAMETROS MORFOLOGICOS, VALORES MEDIOS ESTIMADOS VA RONES MUJERES X +E.S.M. X I E.S.M. Edad 18.9 0.2 18.3 0.1 Peso (N) 734.1 21.6 593.2 16.4 Talla 175.2 1.3 162.5 1.3 Talla sentada 90.1 0.7 84.4 0.7 Diámetro biacromial 37.0 0.3 32.9 0.3 Longitud extremidad sup. dcha. 77.1 0.8 71.8 0.6 Longitud extremidad sup. izda. 77.2 0.8 71.7 0.6 Diámetro bicrestal 29.0 0.4 28.9 0.4 Diámetro intertrocantereo 34.1 0.4 33.6 0.4 Longitud extremidad inf. dcha. 93.6 1.1 88.0 1 .O Longitud extremidad inf. izda. 93.6 1.1 88.0 1 .O Perímetro muslo dcho. 55.6 0.8 54.5 0.8 Perímetro muslo izdo. 55.6 0.8 54.4 0.8 Perímetro máximo pierna dcha. 37.5 0.5 35.4 0.4 Perímetrp máximo pierna izda. 37.4 0.4 35.3 0.4 Longitud máxima pie dcho., apoyo 26.5 0.3 23.7 0.2 Longitud máxima pie izdo., apoyo 26.5 0.3 23.8 0.2 Longitud máxima pie dcho. 25.3 0.3 22.5 0.2 Longitud máximo pie izdo. 25.2 0.3 22.5 0.2 Ancho maleolar dhco., apoyo 7.1 0.1 6.2 0.1 Ancho maleolar izdo., apoyo 7.0 0.1 6.2 0.1 Ancho maleolar dcho. 7.0 0.1 6.2 0.1 Ancho maleolar izdo. 6.9 0.1 6.1 0.1 C. DANKLOFF Y COLS. TABLA 2 MARCHA NORMAL, VALORES MEDIOS ESTIMADOS VARONES MUJERES X +E.S.M. X f E.S. M. LPASO TPASO TDA TAD T Al CADA1 IDAAD IADAT IAlAT l DAAT FMAD FMPD FMAl FMPl FVAPD FVADD FVMIND FVAPl FVADI FVMlNl FMMD FMLD FMLl FMMl TFVAPD TFVAPD TFVAPI TFVADI TFMAD TFMAl TFMPD TFMPI TPND TPNl IPND IPNl IFMAD IFMAl IFMPD IFMPl IFVAPD IFVADD IFVAPI IFVADI IAUD lAUl ICFFV ICDA VNFFVC TABLA 3. COEFICIENTES DE CORRELACION (p 0.001), Y ECUACIONES DE LAS RECTAS DE REGRESION (n = 60) TIEMPO DE LA FUERZA VERTICAL DEL APOYO DISTAL IZQUIERDO * ANCHO MALEOLAR DERECHO, CON APOYO INDICE DEL PUNTO NEUTRO IZQUIERDO * ANCHO MALEOLAR IZQUIERDO INDICE DEL APOYO UNIPODAL IZQUIERDO * DIAMETRO BlACROMlAL fueron los tiempos de doble apoyo (p 2 .05), de apoyo dcho. (p 2 .05) y de apoyo izdo. (p 2 .01), mayores en varones, al igual que la fuerza vertical del apoyo dista1 dcho. e izdo., que suceden más tardíamente en varones que en mujeres, tanto si lo expresamos en forma de ms como en forma de índices (TFVADD, p I .01; TFVADI, p 1 .001; IFVADD, p 1 .05; IFVADI, p 2 .01; IAUD, p I .05; IAUI, p I ,001). También mostraron diferencias el tiempo de la fuerza max. post. izda. (p 2 .01) y el índice del cruce de las fuerzas verticales con respecto al doble apoyo (p 2.05). De los resultados del estudio de la correlación entre los parámetros morfológicos y los parámetros de marcha indicamos los índices de correlación más significativos (p ,001, tabla 3) y las correspondientes ecuaciones de regresión. CONCLUSIONES El análisis de la marcha humna con plataformas dinamométricas permite establecer patrones de marcha normales que dan las características antropológicas de la locomoción tanto cinéticas como temporales. Se han obtenido los valores medios estimados de la población de 50 parámetros cinéticos y temporoespaciales de la marcha humana normal analizada por plataformas dinamométricas. Los parámetros de la marcha que mostraron ser significativamente mayores en el vaón que en la mujer fueron el TDA, el TAD, el TAI, el TFVADD, el TFVADI, el TFMPI, el IFVADD, el IFVADI, el IAUD, el IAUI, y el ICDA. Presentamos los índices de correlación más significativos (p .001) entre los parámetros de marcha y los morfológicos (tabla 3). B 1 O M E C A N 1 C A - INVESTIGACION BIBLIOGRAFIA Bresler, B., Frankel, J.P. The forces and moments in the leg during leve1 walking. Trans Am Soc Mech Engrs 1950; 72: 25-36. Cameron, N. The method of auxological anthropometry - Human Growth 2. New York: Plenum Press, F. Falkner & J.M. Tanner, 1978. Carter, J.E.L., Ross, W.D., Aubry, S.P., Hebbelinck, M., Borms. J. Anthro~ometrv of Montreal Olvm~ic Athletes. , x ~edicine Sport 1982; 16: i5-52. Elftman, H. 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