Análisis de Marcha - Biomecánica


Introducción

La marcha, locomoción del cuerpo humano, realizada desde los inicios del desarrollo motor normal, es el medio por el cual el hombre explora y conoce el medio ambiente, con esto podemos encontrar un sin fin de características tanto propias, como de cada persona, caracterizándolas como patrones. Estas características son muy importantes y específicas, ya que, cada uno de estos patrones son evaluables en ciertas formas, dando origen a un cambio de movimiento de algún segmento del cuerpo humano. La propia descripción de la marcha mantiene muchos segmentos, los cuales nos ayudan o más bien simplifican una buena evaluación de la marcha en los pacientes que queramos investigar.
Gracias al avance de la tecnología contamos con nuevos métodos para realizar el análisis de marcha, como, análisis tridimensional mediante filmación con cámara de vídeo, estudio de las fuerzas con plataformas dinamométricas y plantillas instrumentadas, electromiografía para conocerla acción muscular durante las distintas fases del ciclo de la marcha o espirometría para calcular el gasto de energía.

Nosotros nos enfocaremos en este marco teórico en describir y explicar cada concepto relacionado a la marcha, como también, realizaremos el análisis respectivo a 5 sujetos en la plataforma dinamométrica, utilizando el software IGOR.

Marcha Normal.

Según Viladot (2000) La marcha es el resultado de una sucesión de pasos, siendo el paso el conjunto de fenómenos que se producen entre el apoyo de un talón y el apoyo sucesivo del talón contralateral,Los autores, San Gil Sorbet, Ramos Sánchez e Inman (1991, 2000, 1981 respectivamente) coinciden que La marcha humana es un proceso de locomoción en el cual el cuerpo humano en posición erguida se mueve hacia delante y su peso es soportado alternativamente por ambas piernas.
El ser humano necesita conseguir una postura estable en bipedestación antes de iniciar la marcha. En la posición bípeda la estabilidad mecánica se basa en el soporte musculo esquelético que se mantiene gracias a los reflejos posturales y a la integración de los estímulos aferentes visuales, vestibulares y propioceptivos. Las respuestas posturales son contracciones sinérgicas y coordinadas de los músculos del tronco y de las extremidades que corrigen y controlan el balanceo corporal y permiten el mantenimiento de la postura vertical del cuerpo. Conseguido este equilibrio puede iniciarse la locomoción o capacidad para mantener un paso rítmico y estable.

1 Angulo del paso

Es cuando se toma el arco del calcáneo en su punto medio y se traza una recta que termina en diagonal, esta va orientadahacia el 2s ortejo y se calcula hacia la línea longitudinal del pie. En condiciones normales mide aproximadamente unos 15s.

2 Longitud del paso.

Es la distancia lineal en el plano de progresión entre los puntos de contacto de un pie y el otro pie.
Se mide en centímetros, por lo general, La longitud del paso puede variar por influencia de diversos factores, por ejemplo la edad, sexo, estatura, patologías, fatiga, transporte de carga, dolor.
Si la longitud del paso es normal e igual en ambos lados el ritmo de marcha será normal y armónico.

3 Ancho del paso.

Es la distancia intermedia de los dos puntos de los talones (calcáneo), al momento del contacto (ataque talón), donde existe una línea imaginaria, se mide en centímetros, suele ser en una persona adulta de 5 a 6s, cuando excede este parámetro o sobrepasa los 10s es signo de la presencia de alguna patología.

Desarrollo de la marcha.

El proceso de aprender a caminar es uno de los hitos sin duda más importantes dentro del desarrollo motor normal, este ocurre, en un rango entre los 12 a 18 meses, para que sea posible se necesita de la progresiva transformación y maduración del sistema nervioso central, del sistema nervioso periférico, de las estructuras neuromusculares y óseas, donde las cuales mediante experiencias exteroceptivas, enriquecen la consolidación de este patrón tan fundamental en la vida de un ser humano.
El recién nacido, posee el mecanismo de “la marcha automática”, esta consiste, que, cuando se le coloca en posición vertical, sujetándole por las axilas, y sus pies contactan con una superficie realizará movimientos de marcha pero sin cargar elpeso del cuerpo sobre sus extremidades inferiores. Este acto reflejo viene a desaparecer alrededor de los dos meses de vida. Posteriormente el niño comienza a “quemar etapas”, donde empieza a cumplir con una serie de hitos dentro de su desarrollo, los que están correlacionados a la marcha directamente son
- La formación de las curvaturas segundarias, llamadas lordosis cervical y lumbar, las cuales comienzan cuando el bebe, empieza a manejar los distintos planos, por la búsqueda constante de la visión, como también, cuando inicia la sedestación independiente alrededor de los 7 meses.
- El gateo homolateral durante los 8 meses de vida, que luego dentro de los 10 pasa a ser gateo bilateral con la sincronización básica de la marcha donde une los que es la extremidad superior con la inferior.
- Alrededor de los 11 a 12 meses de vida en niño comienza la bipedestación, primero apoyándose y utilizando objetos a su alrededor para ponerse de pie y luego logra autonomía y control de su cuerpo, para hacerlo de manera independiente.
- La marcha independiente la logra entre los 13 a 15 meses, esta se destaca por ser tambaleante, un tanto desequilibrada y se muestra claramente un varo de rodilla y los pies muy separados, lo cual lo ayuda a aumentar la base de sustentación.
Entre los cinco y siete años el niño consigue un patrón de marcha semejante al adulto. Popova y Bernshtein estudiaron el desarrollo de la marcha en el niño y comprobaron que el patrón propio del adulto lo alcanza el niño entre los 7-9 años. Antes de esa edad está experimentando con su sistema neurológico y músculo esquelético, modificando los desplazamientos que tienen lugar en lasdistintas partes de su cuerpo durante la marcha, hasta conseguir un completo control neural.

Glosario

1 Péndulo Invertido:

Existe una analogía que se realiza en este concepto, dado que en la marcha se hace una comparación a lo que vendría siendo un péndulo que oscila en las fases respectivas de la marcha, el modelo más simple de caminata es un péndulo invertido que oscila (cae y se eleva); si éste se coloca sobre un carro que pueda moverse en dirección horizontal, se obtiene una primera analogía sencilla de la caminata, por lo tanto, el centro de masas del cuerpo será análogo a la masa del péndulo, y el centro de presiones del pie será análogo al pivote del péndulo.

2 Descripción y explicación del concepto de Fuerza de reacción.

La fuerza de reacción consiste en las presiones que se generan en el proceso de la marcha, una presión es generada desde el individuo hacia el suelo y debido a ello hay otra fuerza que es devuelta al individuo al realizar la marcha, producto en este caso a que el cuerpo genera una fuerza por la masa, la fuerza muscular y el efecto de la gravedad sobre los apoyos en el suelo, por último el suelo responde a esto ejerciendo una fuerza sobre el cuerpo, definitivamente es el resultado manifiesto de la 3s Ley de newton acción y reacción.

3 Descripción y explicación del concepto de Centro De Masa

Asociamos directamente las cadenas cinéticas con la dinámica quienes tendrán un rol fundamental respecto a las magnitudes que caracterizan a la distribución geométrica de las masas. En la biomecánica se ha establecido a analizar el centro de masas ‘como el punto de ubicación de la fuerza de gravedadresultantes de todos los miembros de las cadenas cinéticas’. Es el punto ponderado donde se supone que se concentra toda la masa de un cuerpo.

4 Descripción y explicación del concepto Centro De Gravedad

Corresponde a un punto imaginario en un cuerpo en el que se encuentra concentrada la acción de la fuerza de gravedad. La podemos entender también como el punto de balance de un sistema.

1 Mecanismos para disminuir el desplazamiento centro de gravedad

Cuyo objetivo es minimizar el desplazamiento en 75mm respecto al eje vertical y en 75mm respecto al desplazamiento lateral.
• La marcha normal se realiza con un mínimo de consumo energético.

• Requisitos de una marcha normal son 3: estabilidad, progresión y conservación de la energía.

El peak alto se produce cuando el miembro inferior que carga el peso esta en el centro de su fase de apoyo. El peak bajo ocurre en doble apoyo.
Durante intervalo donde CG se desplaza de Peak alto al Peak bajo, la energía potencial se convierte en energía cinética. Para nuevamente alcanzar el peak alto será necesaria la obtención de energía cinética por la inercia del miembro oscilante, que a su vez obtiene de la aceleración que esta dada por 15% los flexores de cadera y un 85% los flexores plantares.
Punto de interés es la conservación de energía durante la marcha, un ejemplo de máxima minimización de energía es la marcha.
Mejoramiento del rendimiento de la marcha y mecanismos principales de conservación de la energía son dos: la minimización del desplazamiento del CG y la transferencia activa y pasiva de energía.

2 Desplazamiento vertical del centro de gravedad.

El CG loencontramos a nivel de S2, en la línea media. El cuerpo realiza movimientos rítmicos verticales, el peak alto se produce cuando el miembro inferior que carga el peso esta en el centro de su fase de apoyo. El peak bajo ocurre en doble apoyo. La distancia en condiciones normales es de 4-5 cm
En la marcha el cuerpo debe elevarse y descender esta distancia, que precisa cierto consumo de energía. El desplazamiento de CG describe un movimiento Sinusoidal que requiere menor gasto de energía. Este movimiento se consigue debido a coordinados movimientos de la pelvis, cadera y rodilla, que disminuyen la amplitud de la curva y hacen más suave los cambios de sentido.
Para reducir el desplazamiento vertical del CG se logra por la inclinación de la pelvis hacia el lado de la pierna oscilante en el plano frontal y su rotación avanzando así la hemipelvis hacia lado de oscilación. El desplazamiento vertical del CG se reduce debido a la inclinación de la pelvis hacia lado de la pierna oscilante en el plano frontal y su rotación avanzando así la hemipelvis hacia el lado de oscilación.
La inclinación pélvica acortara la pierna oscilante para no tropezar con el suelo gracias a la triple flexión de l extremidad inferior oscilante.
Para atenuar el descenso del CG, cuando pasa por peak bajo es necesario que haya un mecanismo de amortiguación del movimiento, especialmente en fases de frenada e impulso.
Estas son realizadas por movimientos coordinados de tobillo y rodilla por contracciones musculares de toda la musculatura de la extremidad inferior, y por sistema amortiguador de la grasa plantar del pie.

3 Desplazamiento lateral del CG

Durante lamarcha el CG también se desplaza lateralmente unos 5 cm. El valgo fisiológico de rodilla y la aducción de la cadera permiten reducir la amplitud del paso y por lo tanto disminuir el desplazamiento lateral de la pelvis.

1 Rotación de la Pelvis en torno al eje vertical

La rotación de 4s a 8s de la pelvis en torno al eje vertical otorga una disminución en 10mm de desplazamiento teórico del CG.

2 Inclinación Pélvica hacia el lado oscilante

Inclinación de 5s de la pelvis durante la fase media de apoyo permite reducir el desplazamiento de teórico del CG hacia arriba.

3 Flexión de rodilla y tobillo

Flexión de 15s a 20s permite reducir el desplazamiento hacia arriba del CG en 11mm.

4 Movimiento del pie y tobillo

Flexión plantar y dorsal de 15s evita un ascenso y descenso del acelerado del CG durante la marcha.

5 Coordinación de los movimientos de la rodilla y del tobillo

Mecanismo de coordinación y sincronización de acción muscular durante los movimientos de flexión de cadera, rodilla y tobillo permite un efecto amortiguador del choque de talón.

6 Desplazamiento lateral de la pelvis

El valgo fisiológico también es considerado un factor reductor en el desplazamiento lateral del CG.

5 Descripción y explicación de Principios Fiscos De Cinética Angular.

La mecánica es la rama de la física que estudia los conceptos relacionados con la fuerza, la energía y el movimiento (alteración del equilibrio estático de un objeto, como consecuencia de la acción de fuerzas externas).
A su vez la mecánica se subdivide en dos partes

1 Dinámica

Enfocado a la explicación de las causas que influyen sobreel movimiento de los objetos.

2 Cinemática

Descripción del movimiento de un objeto.

El movimiento de un objeto rígido se puede analizar considerando el movimiento traslacional de su centro de masa más el movimiento rotacional con respecto al centro de masa. Esta distancia corresponde a R (representación de la distancia perpendicular de un punto o una partícula del objeto al eje de rotación).

1 Posición angular

Para especificar cuanto movimiento efectivo realizado por un objeto, debemos considerar el la línea de referencia (posición inicial- eje rotación) y la recta trazada al unir el punto final de movimiento respecto del eje rotacional.
La unidad de medida para este concepto es el radian definido como el ángulo subtendido por un arco cuya medida es igual al radio.

O = l
R
Luego l =

Análisis Cinemático de la marcha humana

“El análisis cinemático describe los movimientos del cuerpo en conjunto y los movimientos relativos de las partes del cuerpo durante las diferentes fases de la marcha” (Pedro Vera Luna, Biomecánica de la marcha humana normal y patológica”).

1 Transferencia de energía

Se observan durante la marcha procesos de intercambio de energía donde encontramos la conversión entre energía cinética y potencial, y la transferencia entre segmentos.

2 Conversión entre energía cinética y potencial.

En todo el cuerpo se da a variados niveles durante todo el ciclo de la marcha. Un ejemplo de esto es anda la cintura escapular y pélvica tienen movimientos de rotación en distintasw direcciones opuestas. (Mientras la pierna derecha avanza, el brazo izquierdo el que se adelanta yviceversa.
En estas rotaciones la pelvis y cintura escapular se almacena energía potencial elástica por deformación dela partes blandas (capsula, ligamentos, fascias, tendones, músculos, que será liberada y transformada en cinética cuando invirtamos el movimiento.
A continuación describiremos cinemáticamente cómo actúan el tobillo, la rodilla y cadera en cada una de las fases.

3 Fases de la marcha

1 Fase 60% Apoyo

1 Contacto inicial

|
|Tobillo |La articulación del tobillo está en posición neutra (0°) y existe un trabajo necesario de flexores de tobillo. |
|Rodilla |En extensión completa con los isquiotibiales activos como medida de prevención, y si hay hiperextensión se tensa la cápsula |
posterior, también encontramos actividad del cuádriceps en preparación para la fase siguiente. |
|Cadera |En cadera se encuentra una contracción concéntrica de los extensores para contrarrestar el momento flexor, ya que la cadera se |
encuentra a 30° de flexión y el pie fijo en el suelo, de forma que trabaja en Cadena Cinética Cerrada. |
En el plano frontal los Abductores de Cadera actúan excéntricamente para contrarrestar el momento aductor creado por la masa |
corporal en esta articulación. |

2 Fase inicial de apoyo o respuesta a la carga

||
|Tobillo |Desaceleración del centro de gravedad debido al control de flexión plantar de tobillos, produciendo una rotación interna en |
toda la extremidad inferior de apoyo. |
El tobillo al contactar con el suelo gira o rota alrededor del talón, mientras el pie se coloca en plano del suelo. |
Al tocar el suelo el calcáneo está en varo, para luego dar paso a un valgo y rotación interna del miembro inferior. |
En el choque del talón con suelo, la fuerza de reacción del suelo se encuentra situada externamente respecto al eje de carga |
del tobillo, creándose un valgo de tobillo y posteriormente una rotación interna de mmii en plano transversal. |
El papel de la grasa plantar es de gran importancia debido a su amortiguación en el choque del talón. La distribución en |
celdas de la grasa plantar permite absorber el impacto y una distribución homogénea de las fuerzas del pie. |
|Rodilla |En la articulación de la rodilla el impacto del peso del cuerpo produce una flexión de 15° que ayuda a absorber dicho impacto.|
Este movimiento es controlado por el cuádriceps, mediante el vasto interno, externo y crural, pero no el recto anterior porque|
perjudicaría la extensión de cadera que se da en este momento.|
En el plano frontal la rodilla está sometida a un momento aductor. |
|Cadera |En la cadera el objetivo principal es lograr la posición de la articulación tanto en el plano frontal como en el sagital. |
El momento flexor que se da en la cadera en este instante se ve contrarrestado por el glúteo mayor que produce la extensión de|
la articulación , lo que a su vez estabiliza la rodilla al llevar al fémur hacia atrás (provocando extensión de rodilla). |
En el plano frontal se produce un momento aductor debido a la transferencia de peso del cuerpo. Esto hará necesario una rápida|
e intensa actuación de los músculos abductores de forma concéntrica (glúteo medio, fibras superficiales de glúteo mayor y |
fibras posteriores del tensor de la fascia lata). |
El TFL actúa como banda tensa que resiste no solo el momento aductor de cadera, y tiene tendencia al varo de rodilla. |
En el plano transversal se inicia rotación interna de la cadera debido a la transferencia del peso a esta pierna y a la fuerza|
producida por el suelo como reacción. |

3 Fase de Apoyo medio


|Tobillo |En esta fase el pie yase encuentra plano sobre el suelo y el movimiento que se realiza en el tobillo es de flexión dorsal, |
siendo la tibia la que avanza hacia delante mientras que el permanece fijo. |
Este movimiento es controlado excéntricamente por Sóleo (Gemelos no, porque siendo biarticulares tienden a flexionar y |
solicitarían a cuádriceps innecesariamente) de forma que frena el movimiento hacia delante de la tibia manteniendo la |
progresión y estabilidad. |
|Rodilla |El soleo frena la tibia y eso favorece que fémur avance, como consecuencia de las fuerzas de inercia, favoreciendo la |
extensión de rodilla, disminuyendo la demanda de cuádriceps. |
En el plano frontal sigue habiendo una fuerza aductora se ve contrarrestada por acción de la cintilla iliotibial que |
estabiliza a la rodilla. |
|Cadera |La cadera realiza extensión desde posición neutra hasta máxima extensión conseguida durante la marcha (-10). |
En plano frontal vemos que la pelvis se inclina hacia el lado contralateral lo provoca una tendencia aductora de la |
articulación, que se verá contrarrestada por la acción de los músculos abductores (especialmente glúteo mayor y TFL)limitando|
la inclinación pélvica a 5°. |
En el plano transversal se produce una rotación interna de cadera, hasta que la pelvis alcanza la posición neutra. En este |
momento las 2 piernas se encuentran a la misma altura. |

4 Fase final de apoyo


|Tobillo |Función: proporciona aceleración al centro de gravedad para sobrepasar la pierna de apoyo. Se consigue gracias a la caída |
hacia delante del tronco junto con el trabajo concéntrico del tríceps sural. |
Cuando el tobillo está en máxima flexión dorsal, el tríceps sural trabaja concéntricamente y empuja el peso del cuerpo hacia |
la otra pierna que tenemos en el suelo. |
En esta fase la base de soporte las realizan las cabezas de las metatarsianos y las falanges. (rodillo metatarsal). |
La rotación externa en bloque de la extremidad inferior da lugar a inversión del pie aumentando el arco plantar, acción que |
se ve reforzada por la fascia plantar que Tracciona los metatarsianos. |
Se produce una rotación externa de toda laextremidad inferior en bloque gracias a la rotación externa de la cadera y también |
a nivel subastragalino. |
|Rodilla |Consigue máxima extensión y empieza a flexionarse ligeramente hasta 5°. |
Se produce una rotación externa de toda la extremidad inferior en bloque gracias a la rotación externa de la cadera y también |
a nivel subastragalino. |
|Cadera |Función Fase: proporcionar suficiente aceleración al centro de gravedad para sobrepasar la pierna de apoyo. |
Función Fase: proporcionar suficiente aceleración al centro de gravedad para sobrepasar la pierna de apoyo. |

5 Fase Pre-Oscilación


|Tobillo |La pierna oscilante sobrepasa la pierna de soporte hacia delante y hacia el lado en el que no hay apoyo. |
Función de esta fase: proporciona suficiente aceleración al centro de gravedad para sobrepasar la pierna de apoyo. Se |
consigue gracias a la caída hacia delante del tronco junto con el trabajo concéntrico del tríceps sural. |
Cuando el tobillo llega a dorsiflexión máxima, la tensión del tríceps sural levanta el talón.|
|Rodilla |Desde que talón de soporte se despega del suelo hasta choque del talón de la pierna contralateral. |
Fx de esta fase: proporciona suficiente aceleración al centro de gravedad para sobrepasar la pierna de apoyo. Se consigue |
gracias a la caída hacia delante del tronco junto con el trabajo concéntrico del tríceps sural. |
|Cadera |Desde que talón de soporte se despega del suelo hasta choque del talón de la pierna contralateral |

2 Fase 40% Oscilación

1 Fase de Oscilación Inicial


|Tobillo |La función de esta fase es conseguir la separación del pie del suelo mediante la triple flexión de la extremidad. |
El tobillo se mantiene en flexión dorsal para que el pie no toque en el suelo, debido a la contracción concéntrica de |
tibial anterior. |
|Rodilla |Acompaña triple flexión de mmii. |
La flexión de rodilla es pasiva, debido a que con la flexión de cadera y la fuerza de gravedad se inicia flexión en esta |
articulación. |
||El cuádriceps trabaja excéntricamente en la rodilla. |
|Cadera |Activación significativa de flexores de cadera, también trabajo de aductores para contrarrestar tendencia abductora. |
Pelvis se inclina al lado de la pierna oscilante unos 5°, y rota hacia delante. |
Cuádriceps ayuda a flexión de cadera. |

2 Fase de Oscilación Media


|Tobillo |Desde cuando las dos piernas se cruzan hasta que tibia de pierna oscilante queda perpendicular al suelo. |
Hay trabajo concéntrico mínimo de tibial anterior para no dejar caer la punta de pie, teniendo un papel importante la |
inercia durante el trayecto. |
Al final de esta fase el tobillo se encuentra en posición neutra. |
|Rodilla |Movimientos en esta fase son principalmente inerciales y gravitatorios |
|Cadera |Movimientos en esta fase son principalmente inerciales y gravitatorios |

3 Fase de Oscilación Final

||
|Tobillo |Hay una desaceleración de la extremidad preparándose para recibir el contacto del talón |
|Rodilla |Presencia de una extensión completa y la extensión completa por acción de cuádriceps que a su vez es controlada por |
isquiotibiales. |
|Cadera |La pelvis nuta (rota anteriormente) acompañando a la pierna oscilante. |
Activación de musculatura abductora. |

4 Descripción y explicación de las fases cinemática de la marcha y su representación cinética.

El análisis cinemático de la marcha es la descripción de los detalles del movimiento humano sin tener en cuenta las fuerzas internas o externas que lo causan. Este parámetro constituye una importante herramienta para la obtención de patrones normales y patológicos de la locomoción

1 La fase de contacto inicial: (0-2% del ciclo

Conlleva el posicionamiento del miembro para iniciar el apoyo y, en condiciones normales, se produce con el apoyo del talón.
Esta fase forma parte de la fase inicial de apoyo, estando la cadera en flexión, la rodilla en extensión y el tobillo en posición neutra. En el tobillo se encuentran activos los flexores dorsales, en la rodilla los isquiotibiales y cuádriceps y en la cadera los extensores,debido a que la línea de las fuerzas de reacción es posterior al tobillo, pasan a nivel de la rodilla o levemente anterior a ella y es anterior a la cadera.

2 La fase inicial de apoyo

Que sigue inmediatamente a la anterior coincide con el primer periodo de doble apoyo. Constituye hasta un 10% del ciclo de marcha. El miembro absorbe el impacto inicial manteniendo la estabilidad del apoyo y la progresión, mediante la flexión de rodilla y flexión plantar de tobillo controladas por la contracción de los cuádriceps y tibial anterior respectivamente.

3 La fase media de apoyo

Transcurre entre el 10% y el 30% del ciclo de marcha. Constituye la primera parte del apoyo monopodal y se prolonga hasta el despegue del talón. La finalidad de esta etapa es la progresión del cuerpo sobre el pie estacionario, de manera que el tobillo efectúa una dorsiflexión para hacer de rodillo, la rodilla termina su flexión para después extenderse y la cadera se extiende a su vez. Su comienzo viene marcado por las acciones del cuádriceps y el tríceps sural. Al final de esta fase la fuerza de reacción es ligeramente anterior a la rodilla y tobillo y únicamente el sóleo se encuentra activo.

4 Fase apoyo final

Es la fase final de apoyo que transcurre entre el 30% y el 50% del ciclo de marcha. Los objetivos fundamentales son proporcionar aceleración y asegurar una longitud de zancada adecuada.
Comienza con el despegue del talón, propiciado por la acción del tríceps sural y el miembro avanza sobre el rodillo del antepie, de manera que el cuerpo sobrepasa el pie de soporte. La rodilla termina su extensión y comienza a flexionarse ligeramente. La caderacontinúa su extensión, retrasando el miembro. Finaliza cuando el miembro contralateral contacta con el suelo.

5 La fase previa a la oscilación (entre el 50% y el 60% del ciclo)

Marca el inicio del segundo periodo de doble apoyo. El tobillo flexiona en forma plantar, las articulaciones metatarsofalángicas realizan se dorsiflexión, la rodilla sigue flexionando y la cadera reduce su extensión alcanzando su posición neutra. Finaliza la acción del tríceps sural y comienza la actividad flexora de la cadera. Es la fase de transferencia del peso. Se corresponde con la fase inicial del apoyo contralateral.

6 La fase inicial de oscilación (del 50% al 73% del ciclo)

Corresponde al primer tercio del periodo de oscilación y sus objetivos son despegar lo suficientemente el pie del suelo así como alcanzar la cadencia deseada. El despegue del miembro se produce por la flexión combinada de cadera y rodilla. El final de esta fase se produce cuando la pierna que oscila alcanza al miembro contralateral, el cual está en la fase media de apoyo.

7 La fase media de la oscilación (entre el 73% y el 87% del ciclo)

Comienza cuando ambos miembros se cruzan. La finalidad de esta fase es mantener la separación entre el pie y el suelo, que en condiciones normales es mínima. La progresión se mantiene gracias a la flexión continuada de la cadera y a la dorsiflexión de tobillo hasta la posición neutra (0s), mientras que la rodilla se comporta como un péndulo frente a la acción de la gravedad. Esta fase finaliza cuando la tibia del miembro oscilante alcanza la posición vertical una vez sobrepasado el miembro de apoyo. El otro miembro está en su fase media deapoyo.

8 El ciclo finaliza con la fase final de oscilación hasta el siguiente contacto con el suelo (del 87% al 100% del ciclo).

Como se ve en el apartado c de la figura, en esta fase se ultima el avance del miembro que se prepara para el inminente contacto mediante el frenado de la flexión de rodilla, quedando ésta en extensión para completar el avance del miembro. La cadera y el tobillo mantienen sus posturas respectivas de flexión y dorsiflexión neutra. De esta forma se registra actividad en el cuádriceps, isquiotibiales y musculatura pretibial.

Descripción plataforma

Una plataforma dinamométrica es una superficie plana cuyo desplazamiento, debido a una fuerza, es cuantificable. La plataforma ha de ser rígida, para que dicho desplazamiento resulte imperceptible a la persona que camina, corre o salta sobre dicha plataforma.
Las plataformas dinamométricas son sistemas de análisis cinético del movimiento que permiten medir las fuerzas que el pie ejerce sobre el plano de apoyo.
Basándose en la tercera ley de Newton -principio de acción-reacción- es posible obtener el valor de una fuerza externa ejercida sobre una superficie al hallar la fuerza que origina, igual en magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Toda fuerza aplicada sobre la plataforma dinamométrica producirá una señal eléctrica proporcional a la fuerza que se haya aplicado y que se proyectará en los tres ejes del espacio. (x, y, z)

1 Descripción y explicación del Efecto Piezoeléctrico, funcionamiento de plataforma.

Cuando se ejerce presión sobre la plataforma se producen pequeñas tensiones sobre las columnas que la soportan y esto origina cambiossobre las galgas. La medición de esos cambios se utiliza para obtener la fuerza resultante en los tres eje del espacio, asimismo se puede determinar el punto de aplicación de dicha fuerza en cada momento del apoyo.
Las plataformas dinamométricas piezoeléctricas se basan en el mismo principio de cambio de resistencia eléctrica, lo que tiene como consecuencia la creación de pequeñas cargas de electricidad estática dentro del material como respuesta a la presión ejercida.

Fuerzas de reacción de la marcha

La fuerza de reacción consiste en las presiones que se generan en el proceso de la marcha, una presión es generada desde el individuo hacia el suelo y debido a ello hay otra fuerza que es devuelta al individuo al realizar la marcha, producto en este caso a que el cuerpo genera una fuerza por la masa, la fuerza muscular y el efecto de la gravedad sobre los apoyos en el suelo, por ultimo el suelo responde a esto ejerciendo una fuerza sobre el cuerpo, definitivamente es el resultado manifiesto de la 3s Ley de newton acción y reacción.

Según Prat la fuerza de reacción es: “Durante el periodo de apoyo, el contacto físico entre el miembro y el suelo determina la aparición de acciones reciprocas. El sujeto ejerce sobre el suelo una fuerza dependiente de su peso y del movimiento ejecutado. Por el principio de acción y reacción, el suelo ejerce sobre el individuo una fuerza igual en sentido contrario, denominado Fuerza de reacción” (1. La marcha humana, Pág. 36, Pratt, editorial INSTITUTO DE BIOMECANICADE VALENCIA).

“Imagen 1: Representación en stick diagram del vector de fuerza de apoyo. sobre dos fases de apoyo sucesivas, Larepresentación de los vectores permite valorar la intensidad de las demandas externas (reacción del suelo) y de la superficie del pie en contacto.”

1 Definición del concepto diagrama de mariposa

El diagrama de mariposa corresponde a la representación e interpretación grafica de las fuerzas ejercidas sobre la plataforma de marcha por cada uno de los pies, la plataforma transduce la energía mecánica a impulsos eléctricos los cuales son procesados por el software, una vez procesados estos datos serán integrados en un informe, que muestra en este caso 2 diagramas de mariposa, uno para información del pie derecho y otro para el pie izquierdo.

El software Igor Pro 5.03 hace la interpretación de los parámetros discriminando CI, AM y OP. Cada una de esas fases las interpreta con un determinado color, en el caso de CI el color asignado es el rojo, en el caso del apoyo medio el sistema lo interpreta con el color negro y para la fase final del apoyo el sistema muestra esa información con el color verde.

2 Fase bipodal en el grafico

Para comprender esta situación de la marcha se debe tener en cuenta observar ambos gráficos (pie derecho y pie izquierdo). Ahora teniendo un dominio teórico sobre el ciclo de la marcha se interpretara correctamente la información expresada en el grafico
“La fase de apoyo comienza con el contacto inicial y finaliza con el despegue del antepié. La fase de oscilación transcurre desde el instante de despegue del antepié hasta el siguiente contacto con el suelo. En relación a la duración del ciclo de la marcha, la fase de apoyo constituye, en condiciones de normalidad, a la velocidad espontáneamente adoptada por el sujeto,alrededor de un 60% del ciclo. Por su parte la oscilación representa el 40% restante. Lo mismo sucede para el miembro contralateral, desfasado en un 50% en el tiempo, lo que revela la existencia de dos fases de apoyo bipodal o doble apoyo, de un 10% de duración cada una”.
Teniendo en cuanta lo anterior ahora al traslapar los gráficos en los porcentajes correspondientes se podrá ver claramente cual es la fase bipodal

En este esquema ejemplificador se puede observar el primer grafico que representa el contacto del pie derecho con el suelo (tiempo 0 a 0.85 aproximadamente) hasta aquel momento se ven representadas la fuerzas solo de ese pie porque el pie izquierdo estaba aun en la fase de oscilación. En el tiempo 0.7 aproximadamente comienza el contacto inicial del pie izquierdo, y las líneas de la fuerza de reacción comienzan a traslaparse.

El traslape o entrecruzamiento de las líneas correspondería a la fase bipodal, lo que coincidiría a un 10% aproximadamente de un ciclo de la marcha.
Aproximadamente en el tiempo 0.85 el pie derecho comienza la fase de oscilación inicial con lo cual el antepié derecho es despegado de suelo completamente, este hito marcaría el fin de la fase de bipodal de apoyo, quedando sobre la superficie del suelo solo el pie izquierdo manteniendo la estabilidad del cuerpo.

Finalmente el pie derecho nuevamente comenzaría un contacto inicial lo que terminaría un ciclo completo de la marcha, por lo cual nuevamente se traslaparían las líneas de fuerza de reacción, en este caso las del pie izquierdo del segundo grafico con las nuevas líneas del pie derecho, este traslape ocurriría aproximadamente en el 50% delprogreso del ciclo de la marcha del pie izquierdo, así sucesivamente van ocurriendo estos traslapes de la fuerza de reacción a lo largo de toda la marcha.

3 Descripción y explicación de las fases cinéticas de la marcha.

1 Apoyo

Comienza cuando el talón choca con el suelo y termina con el despegue del antepié. Representa, aproximadamente un 60% del ciclo.
Los dos pies contactan con el suelo. Uno se encuentra en choque de talón mientras que el otro se apoya por la cabeza del primer metatarsiano y el pulpejo del dedo gordo y está próximo al despegue.

La rodilla está en extensión completa, la pelvis oblicua hacia delante y el tobillo en posición neutra. El pie a 90s sobre la pierna aborda el suelo por el talón. La planta forma un ángulo de unos 30s con el suelo

2 Fase apoyo monopodal

En esta fase el sujeto se encuentra en apoyo monopodal o unilateral. La rodilla está flexionada unos 15-20s para evitar un ascenso del centro de gravedad

Se prolonga hasta el despegue del talón. El objetivo de esta fase es la progresión del cuerpo sobre el pie estacionario, manteniendo la estabilidad del miembro y del tronco. Tras el apoyo completo del pie se produce una dorsiflexión del tobillo, la rodilla comienza a extenderse y se estabiliza el cuerpo en el plano frontal

3 Propulsión

La relación angular entre la tibia y el pie son casi completamente opuestas. De 15s de dorsiflexión al despegue del talón, el tobillo se mueve hasta unos 15s, con lo que al despegue del pie la articulación esta en unos 20s de flexión plantar, que corresponde al momento en el que el primer ortejo deja de tener contacto con el suelo.

4 Análisis de losresultados de la plataforma por medio de gráficos.

1 En el análisis del eje Y (vertical) v/s tiempo.

En el análisis del eje Y (vertical) v/s tiempo. Tomaremos en cuenta que si el sujeto de prueba se queda sin realizar movimiento alguno en la plataforma se verá reflejada la masa del sujeto.
En el caso del contacto inicial se ve en el grafico como la fuerza de reacción comienza a aumentar exponencialmente hasta llegar en el apoyo inicial hasta incluso sobre los 800 N por la razón de que el trabajo mecánico es positivo, al coincidir la dirección del movimiento de masa del cuerpo sobre la plataforma junto a la fuerza de gravedad, en el Tiempo 0 seg. aprox. a partir de ese tiempo el pie comienza el apoyo medio por lo cual la fuerza de reacción expresada en el grafico comienza a disminuir por el hecho a que la fuerza de la inercia del movimiento es ascendente, por lo cual se observa una menor cantidad de fuerza de reacción y se entiende que la masa del individuo esta realizando trabajo negativo con respecto a la fuerza de gravedad. Cuando el talón comienza a levantarse en el tiempo 0.42 seg. aprox. la fuerza de reacción comienza a aumentar nuevamente y el trabajo realizado en este caso es positivo, posteriormente la fuerza de reacción se refleja aumentando nuevamente en el tiempo 0,6 seg. Se observa la preparación a la fase de oscilación donde el pie debe ser despegado del suelo para proseguir con el avance de la marcha.
Por ultimo junto con el progreso del despegue del antepie se observa en el grafico como la fuerza de reacción va disminuyendo lo que se correlaciona al trabajo de la masa que esta siendo negativo se observa como se estánelevando los segmentos corporales.

5 Descripción, explicación y Análisis Conceptos De Trabajo mecánico, Potencia De los Grafico Y/T; Y/X; Y/Z; X/Y/Z/

El concepto de trabajo se entiende como un factor que realiza una fuerza constante y se define como el producto de la componente de la fuerza a lo largo de la dirección del desplazamiento por la magnitud del mismo desplazamiento (W = F d cos α). En el caso de que se aplique una fuerza en la misma dirección del desplazamiento del cuerpo (despreciando la masa) con una angulación de 0 (cos de 0 = 1) no se considera el ángulo. Debido a que es una magnitud escalar (F newton, d m/s) su unidad es joule.
Trabajo mecánico es cuando a un cuerpo determinado se le aplica una fuerza la cual hace que el cuerpo se desplace cierta distancia, esta distancia pasa a ser trabajo mecánico (w x F aˆ†r = F x aˆ†r del ángulo).
En el caso de la marcha existe trabajo mecánico en relación al desplazamiento vertical del cuerpo al realizar la marcha con respecto a la fuerza de gravedad, este trabajo.

1 Energía potencial

El concepto de potencia equivale a lo anteriormente explicado que es trabajo mecánico en función del tiempo P= W x T
Introdujimos el concepto de energía cinética que es la energía asociada al movimiento. Ahora introduciremos otra forma de energía, la energía potencial, la cual es la energía asociada a la distribución de cuerpos que ejercen fuerzas de atracción entre ellos. La energía potencial la podemos imaginar como energía almacenada que puede realizar trabajo o convertirse en energía cinética.
El concepto de energía potencial se puede usar solamente con fuerzas conservativas. En otraspalabras: Cuando sólo actúan fuerzas conservativas en un sistema aislado, la energía cinética ganada (o perdida) por el sistema, a medida que sus miembros cambian sus posiciones relativas, es balanceada por una pérdida (o ganancia) igual de energía potencial
El balance de estas dos formas de energía se conoce como el principio de la conservación de la energía mecánica.
La energía está presente en el Universo de diversas formas las que incluyen energía mecánica, electromagnética, química y nuclear
Cuando la energía cambia de una forma a otra, la energía total se conserva, no cambia. Si un sistema pierde energía, exactamente la misma cantidad aparece en los alrededores.

Bibliografia :


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Figura.- Muestra las fuerzas de reacción del suelo durante las fases de la marcha.

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Israel Carvajal
Enrique Coronado
Soledad Galleguillos
Marco Olivos
Nadia Sánchez

Imagen Gráficos de resultados del informe de marcha, para el pie derecho y para el pie izquierdo. (Guía usuario analizador de marcha. Pág. 8.)

Imagen 1, libro La marcha humana, la carrera y el salto, pag140, Erick Viel, Editorial Masson 2002

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