2009 Anatomía y fisiología de la marcha, de la posición sentada y de la bipedestación

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Anatomía y fisiología de la marcha, de la posición sentada y de la bipedestación F. Dujardin, A.-C. Tobenas-Dujardin, Tobenas-Dujardin, J. Weber El objetivo de este artículo es exponer los elementos esenciales de la organización de la marcha mar cha hum humana ana,, de la pos postur tura a y de la pos posició ición n sentada. sentada. Los asp aspect ectos os tra tratad tados os se refieren refieren principalmente a las características anatómicas de la posición erguida y la marcha bípeda, la organización que permite asegurar una economía máxima preservando a la vez amplias capacidades de adaptación, la evolución con la edad, el control neurofisiológico y algunas ilustraciones patológicas © 2009 Elsevier 2009 Elsevier Masson SAS. Todos los derechos reservados.

Palabras Clave: Marcha; Clave: Marcha; Bipedestación; Postura; Posición sentada; Control neurofisiológico; Ejemplos patológicos

Plan ¶

Introducción

¶ Características anatómicas de la postura erguida y la marcha bípeda Cráneo Columna vertebral Cadera y pelvis Miembros inferiores

1 1 2 2 2 3

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Postura e inicio de la marcha

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Marcha normal 4 Introducción 4 Parámetros espaciotemporales 5 Cinética Ciné tica articular articular y actividades actividades musculares musculares durante durante el ciclo 6 Reacción en el suelo, desplazamiento del centro de grav gr aved edad ad,, eq equi uili libri brio o di diná námi mico co y ga gast stos os en ener ergé gétic ticos os 9 Evolución de la marcha con la edad 11 Circunstancias particulares de la marcha 12

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Posición sentada

¶ Control neurofisiológico de la marcha normal y de la postura Organización del equilibrio postural Organización central de la marcha

4

12 13 13 14

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Elementos patológicos Enfermedad ortopédica Alteraciones de la marcha de origen neuromuscular

14 14 15

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Conclusión

18

■ Introducción Los fenómenos mecánicos y neurológicos que permiten la postura, la posición sentada, la marcha y la tran tr ansi sici ción ón en entr tree es esto toss es esta tado doss ha han n si sido do ob obje jeto to de muchos estudios en el pasado. En el siglo XVII, Borelli Aparato locomotor

publicó De Motu Animalum, que publicó De Animalum, que representaba un primer enfoque biomecánico de los movimientos alternos que permiten mantener el equilibrio del centro de gravedad global del cuerpo durante la marcha. El auge industrial del siglo XIX fue el origen de la idea de un «hombre máquina» que la aparición de las nuevas tecnologías permitía representar, en la actualidad, «modelizar». En 1836, los hermanos Weber publicaron en Alemania una descripción de la sucesión de las fases que constituyen el desarrollo del ciclo de la marcha. Marey [1] desarrolló en 1873 en París la «cronofotografía» que, gracias a un sistema de exposiciones sucesivas de una sola placa fotográfica, le permitía estudiar el movimiento de los miembros durante el ciclo. En 1895, Braune y Fischer [2] en Alemania, con un sistema parecido a la cronofotografía, consiguieron medir el movimiento en el espacio, en tres dimensiones, de los segmentos de un miembro. Estos movimientos y el conocimiento de la masa parcial de los segmentos permitió a Braune y Fischer aplicar las leyes de la dinámica al cuerpo humano y efectuar las primeras estimaciones de las fuerzas articulares y de la resultante global en el centro de gravedad. En el siglo XX, el desarrollo de las plataformas de fuerza, la electromiografía y los sistemas electrónicos de análisis del movimiento [3] han permitido diversificar los enfoques del estudio de la marcha y establecer descripciones sistemáticas y detalladas [4, 5]. El objetivo de este artículo consiste en presentar una síntesis de los elementos esenciales de la fisiología normal y algunos ejemplos patológicos de la marcha y de la postura.

■ Características

anatómicas de la postura erguida y la marcha bípeda La clasificación de las especies vivas se basa en la pertenencia a un género y a una especie. Así como la 1

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definición de pertenencia a una especie se basa en un criterio de interfecundabilidad, la definición del género es más variable. El género Homo puede describirse con los criterios morfológicos, morfológicos, principa principalmente lmente craneales, centrados en los fenómenos de encefalización o con criterios de carácter cultural, tales como la fabricación y uso de herra herramien mientas tas [6] . Entr Entree las cara caracterí cterística sticass anat anatóómicas del género Homo, una de ellas es propia de él y representa su capacidad de estar de pie de forma permanente y el uso exclusivo de una locomoción bípeda. Este artículo presenta los principales criterios anatómicos de esta locomoción bípeda.

Cráneo El esqueleto craneal, incluso estando lejos del suelo, permite localizar elementos de la locomoción bípeda. La dirección del canal semicircular externo del laberinto, analizada en radiografías del cráneo, forma parte de los criterios de definición de la hominidad de los restos craneales. La posición y la evolución de los puntos antropométricos del cráneo en relación a este eje vestibular permiten comprender el paso a la posición erguida [7] . Pueden utilizarse otros elementos cuantitativos, como la posición del agujero magno, orificio de la base de cráneo en relación con las primeras vértebras cervicales. La posición de este agujero se define según un eje anteroposterior y se mide en relación a la línea bicarotídea. Ahern [8] ha comparado esta posición en especies antropomorfas: fósiles de homínidos del Plio y Pleistoceno, individuos Pan trogloditas y en el ser humano que muestran que, en el hombre, el agujero magno se situaba mucho más delante que en las otras especies. Esta posición se acompañaba de un aumento de la superficie de la escama occipital, lo que sugiere un desarrollo de la musculatura nucal con un lugar de inserción más grande [9]. La posición del inión, punto más saliente de la protuberancia occipital externa, es igualmente un elemento biométrico craneal que permite compre com prende nderr est estee des desarro arrollo llo de la mas masa a mus muscul cular ar [10] nucal . El paso de una posición cuadrúpeda a una posición bípeda se acompaña de un cambio de límites alrededor de la extremidad encefálica la cual, para mantenerse por encima de la columna vertebral cervical, conlleva modificaciones de la base del cráneo y un aumento de la masa muscular posterior. La acción de estos músculos endereza el cráneo y horizontaliza la mirada, lo que permite localizar la línea que une los rebordes orbitales superior e inferior perpendicular al suelo.

Columna vertebral El cráneo enderezado y estabilizado gracias a una musculatura nucal potente se apoya en la primera vértebra, el atlas, cuyas superficies articulares se adaptan a las del hueso occipital. Estas carillas articulares superiores de C1 presentan en el ser humano un aspecto de bipartición, característica de la especie. Billman et al [11] han estudiado este hecho en 500 vértebras humanas y 256 vértebras de primates no humanos que han permitido identificar esta bipartición como propia de la especie humana. Los autores mencionan también este aspecto de la articulación como el reflejo de las modificaciones de las limitaciones en la articulación atlantooccipital, en un contexto de posicionamiento de la extremidad encefálica por encima de la columna vertebral cervical. Estas modificaciones también se observan en la angulación que forman los cuerpos musculares respecto a la columna vertebral cervical, angulación ligada a las inserciones superiores occipitales y vertebrales cervicales a nivel de los procesos óseos transversos y espinosos. 2

La columna vertebral es al mismo tiempo estática y dinámica. En el plano estático, la presencia de procesos óseos, espinosos y transversos en las vértebras torácicas y lumbares completa el sistema de anclaje iniciado en el cuello. Estas inserciones espaciadas permitirán la estabilización de la posición erguida. En el plano dinámico, la presencia de cuatro curvaturas (lordosis cervical, cifosis torácica, lordosis lumbar y concavidad sacra anterior) proyecta el centro de gravedad del cuerpo sobre una vertical pasando por delante del sacro y crea un sistema de amor amortigu tiguació ación. n. Las curva curvaturas turas parti participa cipan n indir indirecta ecta-mente en la posición erguida. La lordosis lumbar, al modificar la posición y la curvatura de la cabeza femoral, permite la bipedestación por la extensión completa de la cadera y la rodilla [12]. En contrapartida, la verticalización del tronco y de la columna vertebral aumenta las cargas mecánicas sobre el segmento lumbar, lo que se traduce en un aumento del tamaño de las vértebras: el género Homo presenta un segmento lumbar más extenso que los primates [12].

Cadera y pelvis En los homínidos, la locomoción bípeda y las modificaciones anatómicas de la columna vertebral y de la pelvis que conlleva, imponen a la pelvis y a la cadera una posición funcional en extensión. Algunos animales, como el canguro, el avestruz, los pájaros o los dinosaurios carnívoros, utilizan una locomoción bípeda, pero conservando una pelvis horizontal y una cadera flexionada en posición funcional (Fig. ( Fig. 1). 1). En estos animales, se garantiza el equilibrio dinámico mediante un reparto de las masas a uno y otro lado de la cadera. Por esta razón, su posición no puede considerarse erguida, al contrario que la de los homínidos. La verticalización de la columna vertebral y la pelvis, así como la extensión funcional de la cadera, no sólo se asocian a un estado de equilibrio estático y dinámico muy diferente, sino también a unas particularidades anatómicas o a elementos de fisiopatología. Los múltiples estudios de anatomía comparada coinciden al decir que la pelvis es más ancha y más robusta en el ser humano en comparación con la de los monos. Esta robustez se asocia a la necesidad gravitacional de mantener el peso de las vísceras en la posición erguida. Esta modificación de tamaño se acompaña así mismo de modificaciones de orientación de los elementos sacros e ilíacos,, con significaciones ilíacos significaciones funcionales funcionales ligadas a la marcha bípeda [12-14]. Por ejemplo, la concavidad sacra anterior, última curvatura de la columna vertebral, contribuye al acercamiento del centro de gravedad hacia la línea vertical, lo cual reduce los esfuerzos musculares necesarios al equilibrio de la posición erguida. La modificación de orientación de la pelvis se acompaña igualmente de modificaciones musculares, reducción, por ejemplo, de los pelvitrocantéreos o, por el contrario, desarrollo del glúteo mayor, traducido por la evolución de su lugar de inserción. Explica también el trayecto sinuoso del músculo psoas, que rodea la rama iliopúbica del ilion en esta posición en extensión de la cadera, mientras que su trayecto es directo en la cadera flexionada. Esta extensión muestra también el trayecto de las fibras de la cápsula articular, que parecen enrolladas dela de lant ntee de la ca cade dera ra (Fi Fig. g. 2). En co conse nsecu cuenc encia, ia, se observa una tensión de la cara anterior de esta cápsula articular artic ular que pued puedee expli explicar car algu algunos nos eleme elementos ntos semiológicos. En las coxopatías, el derrame asociado distiende esta cara anterior de la cápsula, lo que explica la localización, por lo general anterior e inguinal, de los dolores. Esto también explica que la posición sentada sea generalmente indolora, no sólo porque la interlínea está descargada, sino también porque la cápsula anterior está distendida, mientras que, cuando el individuo se levanta inmediatamente, esta cápsula mantiene una tensión dolorosa, incluso antes de reiniciarse la carga. Aparato locomotor


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B Figura 1. Siluetas de esqueletos de animales que usan una locomoción bípeda pero conservando una pelvis horizontal y una cadera flexionada. En estos animales, el equilibrio dinámico está garantizado por unreparto de las masas alrededor dela cadera. Supostura nopuede, por este motivo, considerarse como erguida, al contrario que la de los homínidos. A. Avestruz. B. Canguro. C. Tiranosaurio.

A

C

Se asocia igualmente esta posición de la cadera y de la pelvis a particularidades cinemáticas durante la marcha humana. La pelvis queda estabilizada por el glúteo medio en posición horizontal sobre la cadera en carga, normalmente con poca inclinación lateral, lo que corresponde a la balanza clásica de Pauwells y a la reducción del gasto energético (cf infra). La marcha bípeda erguida se acompaña también de la aparición de una rotación pélvica alrededor del eje vertical, lo que permite aumentar la longitud del paso incrementando ligeramente el gasto energético pero, tal vez, con consecuencias fisiopatológicas, sobre todo en materia de coxartrosis [15-17] o de desgaste de las prótesis de cadera [18].

Miembros inferiores La influencia de la bipedestación se traduce, por supuesto, en modificaciones morfológicas de los miembros inferiores. El alargamiento del fémur y, por tanto, la mejor relación entre las longitudes de los miembros superiores e inferiores podrían corresponder al paso de la braquiación a la locomoción bípeda [19]. Este aumento Aparato locomotor

de longitud del segmento crural conduce a un aumento de la longitud del paso, con consecuencias controvertidas sobre el gasto energético, ya que aumenta el brazo de palanca (y, por tanto, el esfuerzo necesario para su movilización) pero, en contrapartida, se obtiene el aumento de la longitud del paso sin modificación cinemática articular. El aumento del radio de curvatura de los cóndilos femorales es también una particularidad humana que permite modificar la cinemática de la articulación de la rodilla en la marcha bípeda [20]. El papel del cuádriceps es diferente según el tipo de locomoción. En la marcha bípeda, el cuádriceps estabiliza la rodilla en extensión, función inútil para el cuadrúpedo cuya rodilla está en flexión en las diferentes etapas de la marcha. La tuberosidad tibial anterior, muy marcada en la especie humana, estaría relacionada con este papel del cuádriceps. El pie no es el único elemento característico de la bipedestación humana pero, sin embargo, presenta adaptaciones importantes [21]. Presenta en particular una bóveda plantar, arco musculotendinoso anteroposterior, 3

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Figura 2. Cara anterior de la cápsula articular de la cadera enrollada alrededor de la articulación en extensión.

verdadero amortiguador y sistema de propulsión. Este arco no aparece en las huellas de Laetoli, lo que sugiere que el australopiteco que las produjo no era bípedo de forma permanente. Este arco anteroposterior comienza con la posición globalmente oblicua del calcáneo hacia arriba y hacia delante bajo la divergencia calcaneoastragalina. Esta posición del calcáneo no existe ni en los grandes monos ni en los australopitecos, quienes presentan un calcáneo oblicuo hacia abajo y hacia delante, de forma incurvada, cóncava hacia dentro con un tubérculo lateral (tubérculo de los peroneos) muy desarrollado, mientras que casi no existe en el calcáneo humano [22]. Así como el pulgar es el especialista de la prensión, el eje del dedo gordo del pie permanece dependiente de los otros dedos, en la posición plana de la mano arcaica, a modo de plataforma que garantiza una función de apoyo.

■ Postura

e inicio de la marcha

La definición de «postura» es variable; se limita aquí a la posición erguida bípeda. En esta posición, el individuo mantiene un equilibrio estable con un trabajo muscular mínimo. Este equilibrio se obtiene alrededor de una línea vertical, mediana en el plano frontal, que desciende desde el trago hacia la articulación de Chopart, en el plano sagital. Esta línea de equilibrio cruza la curvatura vertebral en la charnela dorsolumbar, pasa por el centro de gravedad global del cuerpo humano justo por delante de la primera o de la segunda vértebra sacra. También pasa justo por detrás del eje de rotación coxofemoral, por delante del eje de la flexión/extensión de la rodilla y entre 2 o 3 cm por delante de la tibiotarsiana. Se consigue así mantener el equilibrio gracias a un trabajo mínimo de los músculos espinales frente a la columna vertebral y a la charnela toracolumbar [23], de los músculos abdominales, los flexores de la cadera, principalmente el ilíaco, los flexores de la rodilla y los flexores plantares del tobillo [24]. El mantenimiento de esta posición sólo requiere de hecho algunos ajustes que se traducen en arranques breves de actividad eléctrica de los músculos que recolocan el cuerpo en esta posición de equilibrio. El tríceps sural es uno de los pocos elementos que presenta una actividad continua de vigilancia que permite estabilizar la rodilla y, sobre todo, el tobillo. Este equilibrio económico explica el gasto energético global ligeramente superior al del individuo acostado [25]. 4

Cuando se desestabiliza esta postura bípeda, el equilibro se mantiene en primer lugar por unos movimientos sinusoides de las articulaciones de los miembros inferiores, principalmente la cadera y el tobillo, siguiendo varias estrategias de equilibrado que privilegian una u otra de estas articulaciones [ 26 , 2 7 ]. Si se sobrepasa esta adaptación «mínima», el individuo separa los miembros superiores con el fin de restablecer un equilibrio dinámico alrededor de su centro de gravedad. Si estos movimientos no bastan, tiene que desplazarse para evitar la caída. Los mecanismos neurofisiológicos que controlan estas adaptaciones parecen depender de la frecuencia de la perturbación [28]: • frecuencia inferior a 1 Hz, el individuo utiliza informaciones visuales y vestibulares; • entre 0,5-2 Hz, el individuo utiliza informaciones cerebelosas; • entre 4-5 Hz, el individuo utiliza informaciones propioceptivas. La transición de una posición erguida bípeda estable hacia el inicio de la marcha comienza con una relajación de la actividad tónica del tríceps que permite a la pierna bascular hacia delante por encima del pie que todavía está en el suelo [29] . Este movimiento está reforzado por una intensa actividad del tibial anterior. Estas actividades implican a los miembros inferiores, aunque estén algo retrasadas en el lado que permanece en el suelo. Estas modificaciones musculares permiten una flexión dorsal del tobillo, lo que corresponde al primer movimiento aparente durante el inicio de la marcha. La rodilla y después la cadera seguirán este movimiento de inicio, con comportamientos ya parecidos a la marcha estable. La elección del lado que va a levantarse del suelo y, por tanto, del primer paso, proviene del desplazamiento de la línea gravitatoria bajo la acción de ajustes posturales de la pelvis y el tronco. Esta transferencia de carga es compleja y corresponde a un período de transición entre el equilibrio estático de la posición bípeda inmóvil hacia el equilibrio dinámico de la marcha [30-32]. Esta transferencia de carga comienza paradójicamente hacia el pie que se levanta primero del suelo, lo que explica que el talón sólo se levante con un ligero retraso respecto a las modificaciones musculares. Este inicio paradójico puede interpretarse como un mecanismo que permite iniciar la dinámica que contribuirá a la puesta en movimiento. Esta transferencia se invierte automáticamente hacia el lado que queda apoyado de esta forma a pesar de la relajación del tríceps, mientras que la descarga del otro pie permite levantarse al talón y después al antepié. Fenómenos similares van a iniciarse de forma simétrica con el fin de permitir al otro pie levantarse del suelo. El resto de los elementos que caracterizan este primer ciclo es parecido, aunque con amplitudes algo reducidas globalmente respecto a lo que se observa en la marcha habitual. En el plano mecánico, esta marcha natural se adquiere tras el primer doble apoyo [32], pero la totalidad del ciclo sólo se estabiliza tras dos o tres ciclos. La fase de paro de la marcha consiste sobre todo en reducir progresivamente el impulso dinámico de la velocidad adquirida por la acción intensificada de los músculos frenadores. Esta fase requiere normalmente dos o tres ciclos.

■ Marcha

normal

Introducción De forma general, la marcha normal ofrece una imagen global de movimientos articulares y de desplazamientos cómodos, simétricos, sin rupturas ni esquivaciones y sin impresión de desequilibrio inminente. La separación transversal de los pies suele ser de 10-20 cm. El desarrollo del apoyo en el suelo debe ser armónico, Aparato locomotor


a r e 15 d a c e d 10 n ó i s n e 5 t x e / n ó i x 0 e l F

Varón Mujer

21

23

25

27

29 31 33 Amplit ud (°)

35

37

39

41

Figura 3. Los parámetros de la marcha están sometidos en la población a variaciones de distribución de tipo gaussiano.

desde el contacto del talón hasta el levantamiento de los dedos del pie que finaliza con el levantamiento de la pulpa del hallux. El desarrollo de la rodilla debe hacerse de forma estable, sin fallos, ni en el plano frontal ni en el sagital. Los movimientos de la pelvis acompañan a los movimientos de flexión/extensión de la cadera, con inclinaciones y oscilaciones simétricas y amplitudes limitadas. Los movimientos de los miembros superiores se alternan con los de los miembros inferiores. Además de esta descripción muy general, la marcha normal, como cualquier otro fenómeno fisiológico, presenta variaciones interindividuales [33, 34]. Como la mayoría de los parámetros biológicos, los parámetros de la marcha están sujetos en la población a variaciones de distribución gaussiana (Fig. 3). Por tanto, parece difícil establecer la descripción de una marcha «normal». Esta norma es el resultado del estudio de poblaciones constituidas por individuos sanos normalmente definidos por la ausencia de antecedentes o lesiones que puedan perturbar la marcha. También existen variaciones intraindividuales que pueden representar fluctuaciones de un día para otro en un mismo individuo y, a pesar de las condiciones de estudios idénticas, de alrededor del 10% de la velocidad de la marcha o de aproximadamente un 20% en ciertas amplitudes articulares [35]. Estas variaciones individuales se observan durante la marcha normal y adoptan un aspecto natural correspondiente a la marcha llamada cómoda. Las condiciones en las que se lleva a cabo el estudio pueden también influir en los resultados. Por ejemplo, el uso de calzado aumenta la velocidad de la marcha en un 3% de media (máximo observado de un 10%) respecto a un registro con los pies descalzos. Estos factores de variación muestran en parte la disparidad en la literatura de los valores supuestamente normales, valores que corresponden a poblaciones diferentes, estudiadas en diferentes condiciones y con distintos métodos de estudio, cada uno de ellos con sus propias fuentes de errores.

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A pesar de estas variaciones, el desarrollo del ciclo de la marcha normal sigue un esquema que se compone de etapas elementales (Fig. 4). Es habitual descomponer este ciclo en porcentajes de su desarrollo completo en el tiempo. Por consenso, el ciclo comienza con la toma de contacto con el suelo del talón derecho. En el adulto sano, entre un 0-15%, ambos pies tocan el suelo: es la fase del «doble contacto» o «doble apoyo» ( double support de los anglosajones). El pie izquierdo se levanta progresivamente del suelo hasta el levantamiento total del primer dedo. Entre un 15-50%, el pie derecho es el único que toca el suelo, en «fase unipodal»» (stance phase), el miembro inferior izquierdo está en «fase de oscilación» (swing phase). El talón izquierdo entra entonces en contacto con el suelo, lo que permite el desarrollo de las etapas simétricas hasta un 100%, cuando el talón derecho vuelve a tomar apoyo. El «paso» (step) se define a menudo como el intervalo entre el contacto de un talón y el contacto del talón contralateral. La «zancada» (stride) corresponde a la longitud recorrida durante un ciclo completo, asociando un paso derecho y otro izquierdo. Se suelen utilizar también las nociones de «paso anterior o posterior», así como «paso pélvico», elementos obtenidos de la observación visual de la marcha. La diferencia entre los pasos anterior y posterior corresponde a las etapas que se desarrollan hacia delante o hacia atrás de la vertical de la pelvis, asimilación aproximativa a la línea gravitatoria. El paso pélvico representa la fracción de la progresión garantizada por los movimientos de la cintura pélvica.

Parámetros espaciotemporales La velocidad de la marcha confortable observada en una muestra de 86 adultos franceses, de 20-75 años, 45 mujeres y 41 varones, varía entre 0,70-1,50 m/ seg [33]. Estos valores son algo inferiores a los aportados por Whittle [5] . Es posible que esta diferencia provenga de la constitución de las muestras, con un origen anglosajón para Whittle, tal vez de mayor altura. Las variaciones de velocidad son principalmente el resultado de variaciones de longitud de zancada, entre 0,751,60 m. Velocidad y zancada dependen principalmente del sexo, con valores medios un poco inferiores en las mujeres, la altura y la edad (Fig. 5). La cadencia varía entre 85-150 pasos por minuto, sin relación significativa con la edad pero con una ligera diferencia según el sexo. La cadencia media en el grupo femenino es de 116 pasos por minuto, mientras que en el grupo masculino es de 111. Estos resultados sobre la cadencia son parecidos a los de Whittle.

Figura 4. El ciclo de la marcha se divide habitualmente en porcentajes de su desarrollo completo en el tiempo. Por consenso, el ciclo comienza en el momento de la toma de contacto con el suelo del talón derecho. Aparato locomotor

5

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) m m1500 ( s a d a c n a z 1000 s a l e d d u t i 500 g n o L


Toma de contacto con el suelo

20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69 70-75 Edad (años)

Figura 5. La longitud de la zancada disminuye con la edad (datos recogidos de una muestra de 86 individuos control, 41 varones y 45 mujeres).

) 40,0 / ° ( n a ó i r 35,0 x e e d l f a e c d e 30,0 d d u n t i ó l i p s 25,0 m n e A t x 20,0 e

20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69 70-75 Edad (años)

Figura 6. La amplitud de flexión/extensión de la cadera durante la marcha disminuye con la edad (misma muestra que en la Figura 5).

Cinética articular y actividades musculares durante el ciclo Esta descripción se realiza según un recorte del ciclo de la marcha en diferentes fases. Este recorte, cómodo en el plano didáctico, disimula de hecho un encadenamiento muy armonioso, sin sobresaltos. Por idénticas razones didácticas, esta descripción se limita a las etapas principales así como a las acciones musculares esenciales, presentadas de forma muy esquemática sin abordar el problema de descripciones, en ocasiones diferentes según los autores, al menos en relación a los detalles [36]. Se limita a un desarrollo «tipo», mientras que la marcha es una actividad personalizada, cada individuo con su propio «paso» que permite reconocer la llegada de un conocido, caracterizada por un ruido o un ritmo propios. En las publicaciones de Plas et al [4] , Whittle [5] , Inman et al [37], Laasel et al [38] y Murray [39] pueden encontrarse descripciones más detalladas. Estas variaciones individuales se pueden explicar en parte por la edad y el sexo (Fig. 6) [ 17 , 3 3 , 4 0 -4 2 ], como los parámetros espaciotemporales. La Figura 7 presenta la cinemática y una evaluación de los momentos articulares según Winter [43] en el plano sagital, es decir, en la flexión/ extensión, para las tres articulaciones principales del miembro inferior. En el plano dinámico, el tobillo es el que recibe los mayores movimientos, con un máximo aproximado de 1,5 Nm por kilogramo de masa corporal. Los momentos que se ejercen en la cadera y la rodilla no exceden el tercio de este valor. La impresión general de estos trazados muestra el desplazamiento de las masas y las actividades musculares que van a describirse. Es importante comprender que estos momentos son el resultado de la combinación de los esfuerzos aplicados sobre las articulaciones mediante la transferencia de las masas subyacentes, de la reacción del segmento subyacente y de los músculos (Fig. 8) que pueden ejercer un trabajo concéntrico jugando un papel propulsor o un trabajo excéntrico con un papel frenador. El momento resultante sobre la articulación puede parecer así paradójico si se compara con el sentido del movimiento ejecutado o con una acción muscular particular. 6

El talón toma contacto con el suelo con un ligero valgo, con el pie en discreta supinación y el tobillo en posición neutra. La rodilla no está en extensión completa y presenta alrededor de 5-10° de flexión. La cadera está en flexión de 15-25°. La pelvis está en rotación, mirando al lado opuesto, con una amplitud muy variable según los individuos [35] . Los hombros están en rotación opuesta a la de la pelvis, por lo general con una amplitud un poco menor que la de la pelvis. Estas rotaciones alternadas de las cinturas explican los movimientos de la columna vertebral, principalmente en torsión alrededor del eje vertical e igualmente con ligeras inclinaciones laterales sucesivas [ 44 , 4 5 ]. Los miembros superiores están en extensión en el lado de la toma de contacto y en flexión en el otro lado. En el momento del contacto con el suelo, el talón recibe el peso del individuo (en realidad, alrededor de un 120% de este peso). Las funciones musculares del conjunto del miembro inferior consisten esencialmente en estabilizar las articulaciones bruscamente cargadas, lo cual evita el hundimiento del miembro o de la pelvis, y en amortiguar esta carga. Estas funciones se llevan a cabo principalmente por el tibial anterior, el cuádriceps y los glúteos medio y menor. Existe incluso una anticipación de estos músculos que se contraen desde el final de la fase oscilante, justo antes del contacto del pie con el suelo, preparando su acción «frenadora» [46, 47]. Esta anticipación permite a la cadena articular del miembro inferior no sólo resistir al impacto sino también, constituyendo un sistema limitador, amortiguar como un muelle la carga, que no se transmite así bruscamente sino que una parte de la energía se absorbe en forma elástica en el aparato musculotendinoso. Otros músculos contribuyen de manera más accesoria a la estabilidad del miembro en carga; se trata de los otros glúteos, el tensor de la fascia lata, que contribuye con los isquiotibiales y los músculos de la pata de ganso a estabilizar la rodilla que, aunque no está en extensión completa, no está bloqueada, y del tibial posterior que estabiliza lateralmente la pierna sobre el pie en carga. Estas acciones musculares que frenan el hundimiento del miembro en carga y el «impulso» hacia la parte delantera del cuerpo conducen a unos momentos en flexión dorsal sobre el tobillo que traducen la tensión del tibial anterior que limita el aplanamiento brusco del pie, en flexión sobre la rodilla y en extensión sobre la cadera, evitando que el tronco bascule bruscamente hacia delante en el momento del impacto del talón.

Fase de apoyo En el momento del contacto del talón, el tobillo está cerca de la posición neutra y el pie perpendicular a la pierna. Justo al principio de la fase de apoyo, el tobillo describe inicialmente una flexión plantar de unos diez grados, acompañada de un movimiento hacia la pronación del pie, que se posa así rápida y completamente en el suelo en alrededor del 8-10% del ciclo. El pie no se encuentra entonces en el eje de progresión, sino ligeramente abierto hacia el exterior, con un «ángulo de paso» cercano a 10-15°. El pie en carga se coloca progresivamente en pronación y el hallux es el último que se levanta del suelo, hacia el 65% del ciclo. Durante este desarrollo del pie en el suelo, el centro de presión, inicialmente bajo el talón, se desplaza a lo largo del borde externo del pie, después bajo el conjunto de cabezas metatarsianas y, por último, bajo los dedos internos, principalmente el hallux. Este desarrollo es el resultado del avance del peso del cuerpo, cuyo vector resultante toma su origen aproximadamente en la pelvis, que se encuentra inicialmente detrás del pie, después en la vertical y por último hacia delante. El paso por encima del pie es el que condiciona su desarrollo, el cual es posible por las deformaciones sucesivas Aparato locomotor


Tobillo 15 ) ° 10 ( n ó i 5 s n e 0 t x e / n -5 ó i x e-10 l F

0

10

30

20

40

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¶ E – 14-069

Rodilla

) ° ( 70 n ó 60 i s 50 n e 40 t x e 30 / n ó i 20 x e 10 l F 0

0

10

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100 110

-15 Fase de apoyo Contacto del talón

2 ) g k / 1,5 m N ( 1 o t n e0,5 m o M 0

-0,5

Fase de apoyo

Pie apoyado

Levantamiento de los dedos de los pies

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10

20

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50

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A

0

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) g 0,6 k / m0,4 N ( o 0,2 t n e m 0 o -0,2 M

Levantamiento del talón Levantamiento de los dedos de los pies

Pie apoyado

0

10

20

Ciclo 30

40

50

60

70

80

90

100 110

-0,4

B Figura 7. Cinemática y valoración de los momentos articulares (según Winter [43]) en el plano sagital, es decir, de la flexión/extensión, para las tres articulaciones principales del miembro inferior (A a C).

Cadera ) 30 ° ( n 20 ó i s n 10 e t x 0 e / n ó i -10 x e-20 l F

Contacto del talón

0,8

Levantamiento del talón

60

70

80

90

100 110

-30 Fase de apoyo 0,8 ) 0,6 g k / 0,4 m N ( 0,2 o t n 0 e m -0,2 o M -0,4

Contacto del talón Levantamiento Pie del talón apoyado

0

10

20

30

40

Levantamiento de los dedos de los pies

50

60

70

80

90

100 110 Ciclo

-0,6

C

Gracilis Glúteo medio Glúteo menor Tensor de la fascia lata Aductores Isquiotibiales Cuádriceps Tibial anterior Tibial posterior Sóleo Gastrocnemio Flexor largo de los dedos Flexor largo del dedo gordo Peroneos Doble apoyo

Apoyo monopodal

Doble apoyo

Oscilación

Figura 8. Principales actividades musculares del miembro in ferior durante la marcha normal. Como para el conjunto de los parámetros que describen la marcha, estas actividades están sometidasa variaciones individuales; el esquema presentado es el de una situación media.

del pie que no puede, por tanto, considerarse como un sólido rígido indeformable [48-51]. Durante esta deformaAparato locomotor

ción en carga, el pie está sometido a unas fuerzas susceptibles de conducir a un hundimiento hacia una deformación en pie plano valgo. Los músculos largos extrínsecos y los ligamentos del retropié permiten la estabilización frontal. Los músculos intrínsecos y sobre todo la aponeurosis plantar, que es muy espesa, garantizan la conservación del arco anteroposterior del pie [52]. La aponeurosis plantar, en tensión por la carga del pie, juega un papel pasivo elástico, con una restitución de energía al final de la fase de apoyo. El pie presenta, observado sin carga, un arco anterior transversal constituido por las cabezas metatarsianas. Durante la carga a lo largo de la marcha, este arco se aplasta por completo y el conjunto del antepié participa entonces en el apoyo [53]. Cuando se levanta el talón del suelo, el apoyo es mayor bajo el segundo metatarso, elemento menos móvil del empeine que, por ello, evita menos la deformación vertical. Cuando el pie se levanta totalmente, el hallux, puesto en fuerte flexión dorsal, principalmente a nivel metatarsofalángico, juega un papel de ajuste del equilibrio del caminante. Una vez que el pie está completamente apoyado en el suelo, en el 8-10%, el tobillo hace un movimiento de flexión dorsal de aproximadamente el 50% del ciclo donde llega a alcanzar una decena de grados. Durante el final de la fase de apoyo, este movimiento se invierte con rapidez, colocando el tobillo en flexión plantar de una decena de grados. Este rápido movimiento ha llevado a la idea de una impulsión, que sin embargo no 7

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corresponde a la fisiología de la marcha cómoda que corresponde a un desplazamiento armónico, sin aceleración brusca. Este desarrollo regular de la fase de apoyo se traduce por la actividad continua de ciertos flexores, principalmente del sóleo, que se contrae desde el principio de la fase de apoyo hasta el levantamiento. A pesar de esta actividad, el tobillo se traslada hacia la flexión dorsal durante la mayor parte de esta fase. Esta flexión dorsal aparece como un fenómeno pasivo, unido al avance de la pierna, resultado del impulso del cuerpo hacia delante. La actividad del sóleo, en trabajo excéntrico, permite el frenado de este movimiento con el resultado de un momento articular orientado hacia la flexión plantar. El acortamiento de las fibras del tríceps [54] se acompaña de una situación de tensión del aparato muscular que le permite, como si fuera un muelle, almacenar energía elástica. A partir del 40% del ciclo, los gastrocnemios se contraen a su vez con el mismo papel. Sin embargo, los gastrocnemios, biarticulares, tienen igualmente un efecto de estabilización de la rodilla. Durante la marcha, el tríceps sural juega, pues, un papel principalmente de freno y participa sólo al final de la fase de apoyo, con los demás flexores, en la flexión plantar del tobillo, lo cual permite levantar el talón. El tibial posterior, contraído durante esta fase, sigue estabilizando el tobillo. Al final de la fase de apoyo, su acción permite el levantamiento del talón alrededor del pie que se coloca en pronación. El flexor digital largo actúa también a lo largo de esta fase, mientras que el flexor largo del primer dedo sólo se contrae en la segunda fase y su acción permite al pie levantarse del suelo a partir del dedo gordo. Los peroneos juegan un papel sobre el tobillo simétrico al del tibial posterior; la pierna, que podría sufrir las oscilaciones laterales de la pelvis, se mantiene de esta manera en equilibrio en el plano frontal. No se observa una actividad notable del compartimento anterior de la pierna durante esta fase. Los movimientos del pie y del tobillo incluyen igualmente la movilidad subastragalina y del conjunto de la pareja de torsión, que determinan lo esencial de la adaptación del pie en el plano frontal, en particular cuando el suelo es irregular o pedregoso. Estas articulaciones permiten también los movimientos de rotación del esqueleto de la pierna sobre el pie fijo en el suelo, así como los movimientos del miembro inferior y de la pelvis en el plano frontal [55]. La rodilla, que estaba cercana a la extensión en el momento del toque con el suelo, describe al principio de la fase de apoyo una pequeña flexión, de unos 15-25°. Esta flexión permite reducir la elevación de la pelvis en el momento de su paso a la vertical. Vuelve después a una posición cercana a la extensión hasta el acercamiento del levantamiento del talón. Los estudios electromiográficos han mostrado que el cuádriceps juega un papel limitado durante esta fase de apoyo [56]. Existe, de hecho, un equilibrio dinámico sobre la rodilla en el plano sagital entre el impulso de la pelvis que empuja hacia delante el muslo llevando la rodilla hacia la extensión, mientras que la carga tiende a flexionarla. El vasto lateral y el vasto medio se contraen hasta el 20-35% del ciclo, frenando la flexión debida a la carga inicial; terminan su función volviendo a poner la rodilla en extensión tras pasar a la vertical. Durante este período, el momento resultante que se ejerce sobre la rodilla se orienta hacia la extensión. Tras el paso a la vertical, los gastrocnemios frenan la extensión de la rodilla causada por el paso hacia delante del peso del cuerpo, con un momento articular que se ha invertido hacia la flexión. El compartimento posterior del muslo no presenta actividad notable durante la fase de apoyo. Durante toda la fase de apoyo, la cadera está regularmente en extensión hasta una amplitud de 10-20° con un momento articular orientado hacia la flexión. Este 8

movimiento de cadera, cuya amplitud global es de 25-40°, junto con la cinemática de la pelvis, constituyen los elementos esenciales de la progresión. La pelvis, que se orientaba hacia el lado opuesto en el momento del contacto del talón en el suelo, gira regularmente alrededor de la cabeza femoral principalmente bajo la acción del glúteo menor, para volver a una posición simétrica al final de la fase de apoyo, orientada entonces hacia el pie en carga. Esta rotación pélvica alrededor del eje vertical, cuya amplitud varía entre 3-15°, permite al tronco efectuar una progresión suplementaria sobre la cadera, prolongada además por las inclinaciones laterales sucesivas de la pelvis [35]. La cadera transmite al miembro inferior en carga el peso del resto del cuerpo. Sin embargo, la dirección de esta fuerza no atraviesa directamente la articulación. Al inicio de la fase de apoyo, pasa por dentro de la cadera y ejerce un momento aductor que se equilibra por el glúteo medio y, en menor medida, por el glúteo menor y el tensor de la fascia lata, hasta alrededor del 45% del ciclo. En este momento, la dinámica de la pelvis y del tronco conduce a la carga de la cadera hacia un esfuerzo inverso, abductor, equilibrado por la acción de los aductores, principalmente los aductores mayor y largo. Esta fase de apoyo, durante la cual se produce lo esencial de la progresión, conlleva sin embargo pocos aspectos motores. Es el resultado de la gestión con una economía máxima del impulso dinámico del ciclo precedente. Este impulso proviene de la energía cinética de la velocidad adquirida y de la restitución de la energía almacenada en la elasticidad del aparato musculotendinoso, que se ha cargado como si fuese un resorte. Los músculos trabajan principalmente para permitir la gestión de esta energía almacenada y para estabilizar las articulaciones. Hacia el final de esta fase se observa un pequeño trabajo puramente motor ejercido por los flexores plantares y los aductores de la cadera, que juegan un papel flexor sobre esta cadera en extensión.

Fase de oscilación Esta fase permite el retorno de los segmentos a su posición inicial, pero con una relativa retracción del miembro que facilita el paso del pie en oscilación por encima del suelo sin obligar al miembro contralateral a hacer un trabajo de elevación de la pelvis. Esta fase de oscilación conlleva, pues, dos períodos; el primero corresponde a la retracción hasta alrededor del 70% del ciclo; durante el segundo el miembro vuelve a su posición de máxima longitud para buscar el apoyo. Ambos períodos de la fase de oscilación corresponden a una inversión de los momentos articulares que se ejercen sobre la cadera y la rodilla. Estos movimientos se hacen sin carga, con esfuerzos musculares mínimos, sobre todo porque este movimiento global del miembro se beneficia de nuevo de las energías cinéticas y elásticas de la fase precedente. El tobillo abandona su posición de flexión plantar y adquiere la posición neutra conseguida justo antes del contacto. Este levantamiento se consigue gracias al tibial anterior y a los flexores de los dedos. Se consigue un pequeño momento articular en el sentido de la flexión dorsal que impide la caída del pie. Normalmente no se observa una flexión dorsal marcada; el paso del pie en oscilación por encima del suelo se lleva a cabo casi exclusivamente por la flexión de la rodilla, que alcanza 50-60° en la mitad de la fase oscilante. Esta flexión es sobre todo el resultado de la acción del bíceps femoral y del grácil. La extensión de la rodilla después de este primer período parece ser el resultado de la energía cinética y la gravedad. Este movimiento ha de ser incluso frenado, como muestra la actividad paradójica persistente de los isquiotibiales, con una inversión del momento articular en flexión. Los extensores de la Aparato locomotor


Fz (N/kg de masa corporal) 12

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Fy (N/kg de masa corporal) 2

2

4 1

8

0 -1

4 1

-2

3

0

-3

A Fy (N/kg de masa corporal) 1

6

0,5 0

B

Figura 9. A. Componente vertical Fz de la reacción del pie en el suelo. 1. Amortiguación en el recubrimiento del talón; 2. carga amortiguada; 3. oscilación del miembro inferior contralateral; 4. carga del antepié. B. Componente anteroposterior Fx. C. Componete mediolateral Fy. 5. Ataque del talón; 6. levantamiento de los dedos del pie.

- 0,5 -1

5

C

rodilla permanecen poco activos, salvo algunos músculos biarticulares cuya acción parece destinarse al movimiento de la cadera [57], la cual se flexiona progresivamente gracias a la acción del ilíaco, el sartorio y al principio de los aductores.

Reacción en el suelo, desplazamiento del centro de gravedad, equilibrio dinámico y gastos energéticos La reacción del pie en el suelo, medida con una plataforma de fuerza, puede dividirse en componentes elementales. El componente vertical Fz describe toscamente una M que conlleva cuatro partes (Fig. 9A). La carga, que alcanza el 120% del peso corporal, es progresiva tras el toque del talón con el suelo, lo que muestra la amortiguación global garantizada por el miembro inferior. Al principio de esta fase, existe un pequeño accidente que corresponde a la amortiguación de la bóveda del talón. La parte media de la M corresponde a la oscilación del miembro inferior contralateral. La depresión que devuelve a Fz a un valor inferior al peso del individuo, a pesar del carácter unipodal del apoyo y el paso a la vertical de la pelvis, es el resultado de una aceleración hacia la parte alta del miembro inferior contralateral que «alivia» el apoyo. El último accidente corresponde al apoyo sobre el antepié; esta sobrecarga no traduce un verdadero impulso sino la transferencia del peso del cuerpo (cf supra). El componente anteroposterior Fx oscila alrededor de cero (Fig. 9B). Esta oscilación corresponde al deslizamiento del pie, que inicialmente es empujado hacia delante por la llegada del peso del cuerpo; la reacción del suelo, negativa, se orienta, pues, hacia detrás. El fenómeno inverso aparece al final del apoyo: el paso hacia delante del peso corporal tiende a empujar el pie hacia detrás, por lo que la reacción es positiva. Normalmente el caminante no percibe estas fuerzas anteroposteriores, salvo cuando, en un terreno resbaladizo, la ausencia de adherencia al suelo obliga a agarrarse (o provoca) un desliz del pie hacia delante en el momento del toque del talón en el suelo o hacia detrás al final del apoyo. El componente lateral Fy oscila también alrededor de cero, mostrando las oscilaciones laterales del centro de gravedad por encima del pie (Fig. 9C). Aparato locomotor

Para un adulto sano, el gasto energético durante la marcha en terreno llano depende de la masa del individuo y de su velocidad [37, 58]. De esta forma, una persona sana de 70 kg, que camina a 1,3 m/seg (4,7 km/h) desarrolla una potencia de alrededor de 30 W que corresponde a un trabajo medio de 200 kJ por kilómetro recorrido. De esta manera, una o dos galletas aportan la energía necesaria para cubrir un kilómetro mientras que sólo permitirían a un coche medio recorrer algunos metros en la autopista. Este bajo consumo energético durante la marcha demuestra una organización locomotriz extremadamente económica. El desarrollo armónico del ciclo normal utiliza ampliamente la recuperación de la energía cinética ligada a la velocidad adquirida y de la energía llamada elástica almacenada en el aparato musculotendinoso. Al lado de estos mecanismos de «recuperación», el gasto energético se minimiza también gracias a una organización óptima de los movimientos. El conjunto dinámico del individuo puede limitarse al principio a la dinámica de su centro de gravedad global, situado aproximadamente frente a la segunda vértebra sacra. Su desplazamiento durante la marcha es el resultado del movimiento en el espacio del caminante y, por el movimiento de los miembros, de una oscilación alrededor de la posición estática del mismo caminante. El bajo gasto energético está muy ligado a la minimización de estos desplazamientos del centro de gravedad. Al contrario de lo que sucede con un vehículo de ruedas, que sólo ha de luchar contra los frotamientos a una velocidad estable, el sistema articular de los miembros inferiores obliga a levantar el peso del cuerpo algunos milímetros a cada paso. Este sistema locomotor articular, que los especialistas en robótica llaman «sistema de patas», es a priori una solución mediocre, desde el punto de vista mecánico, de progresión en terreno llano a causa del consumo de energía ligado a la necesidad de levantar el peso para desplazar el centro de gravedad por encima del miembro. En cambio, este sistema articular permite franquear obstáculos con facilidad, subir escaleras o sentarse. Durante la marcha, los frotamientos internos y externos son muy reducidos, tanto que lo esencial del trabajo está ligado a esta necesidad de levantar su peso. Si los miembros inferiores fuesen 9

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A

B

C

D Figura 10. Seis determinantes esenciales de Saunders et al [59] e Inman et al [37]. Estos determinantes permiten reducir la trayectoria del centro de gravedad, constituída inicialmente por un cicloide de 70-80 mm, en una sinusoide de 45 mm. Aparte de la ganancia en amplitud de ascenso vertical del centro de gravedad y, por tanto, del trabajo de elevación del peso del cuerpo contra la gravedad, el paso hacia un sinusoide permite un desarrollo regular del ciclo de la marcha sin dificultad y con aceleraciones verticales menos importantes. A. La rotación pélvica permite conservar la longitud del paso disminuyendo el movimiento anteroposterior de la cadera por encima del pie. B. La aducción de la cadera y el acercamiento de los pies permiten reducir la amplitud de oscilación de la pelvis en el plano frontal. C. Gracias a la inclinación lateral de la pelvis, el ascenso del centro de gravedad es menor que el de la cadera. D. Las flexiones de la rodilla, del tobillo y de las metatarsofalángicas permiten reducir la longitud del miembro en carga.

rígidos y simplemente articulados por la cadera a una pelvis fija, el centro de gravedad de un individuo de estatura media describiría verticalmente una cicloide de 70-80 mm de amplitud. Gracias a seis determinantes esenciales de la cinemática durante la marcha, descritas por Saunders et al [59]y después por Inman et al [37], la 10

trayectoria en el sentido vertical, contra la gravedad, del centro de gravedad se reduce a un sinusoide aproximado de 45 mm (Fig. 10). El centro de gravedad se desplaza, así mismo, por los movimientos de los miembros que provocan variaciones de repartición de las masas. El centro de gravedad oscila Aparato locomotor


por ello, en el centro mismo de la persona, alrededor de su posición de equilibrio en situación estática. De hecho, estas oscilaciones intrínsecas están reducidas en el individuo sano gracias a la organización de los movimientos opuestos de las cinturas y los miembros que permiten alcanzar un equilibrio dinámico alrededor del centro de gravedad global del cuerpo humano. Estos movimientos recíprocos permiten también realizar ajustes en caso de desequilibrio, como por ejemplo separar los brazos cuando el suelo es resbaladizo.

“ Punto importante Factores de reducción del gasto energético • «Recuperación elástica». • Organización cinemática de los miembros inferiores descrita por Inman. • Tendencia hacia un equilibrio dinámico alrededor del centro de gravedad.

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2 1,6 s o r 1,2 t e M0,8

0,4 0 1

3

5

9

7

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11

17 15 Edad (años)

Figura 11. Paralelismo entre el aumento de la longitud de la zancada (según Whittle [5] ) y el crecimiento.

Cadencia (pasos/min)

250

Velocidad (cm/seg) 200 150 100

Evolución de la marcha con la edad Niño Excepto los movimientos automáticos que pueden desencadenarse en los primeros meses de vida, la adquisición de la marcha propiamente dicha empieza por lo general un poco antes de 1 año de edad, con fluctuaciones normales de algunos meses. La evolución de la marcha del niño con el desarrollo del crecimiento ha sido particularmente estudiada por Sutherland [60]. En comparación con la marcha adulta, las principales diferencias de la marcha del niño pequeño estás relacionadas con la organización general locomotriz, una ampliación del polígono de sustentación, un alargamiento relativo de la duración del doble apoyo y una ausencia de balanceo recíproco de los miembros superiores. Estas diferencias se borran progresivamente y desaparecen hacia el 4.° o 5.° año [61]. De esta manera, el tamaño del polígono de sustentación corresponde más o menos al 70% de la anchura de la pelvis con 1 año. Hacia los 3 años es sólo de un 45% y de un 30% en el adulto. Estas diferencias en la organización locomotriz se acompañan de actividades musculares igualmente diferentes. En el niño pequeño, las actividades musculares parecen globalmente más prolongadas durante el ciclo que en el adulto. Estas diferencias se van borrando en su mayoría durante el segundo año, lo cual tal vez esté relacionado con la mielinización nerviosa durante este período. No todos los músculos parecen seguir el mismo esquema evolutivo. Según Sutherland [60], el funcionamiento de tipo «infantil» del tríceps sural, con una actividad prolongada durante el ciclo, se observa en el 60% de los niños de 2 años y persiste todavía en algunos niños de 7 años. Este funcionamiento muscular, que de forma general rápidamente se parece al del adulto, se acompaña de una cinemática articular muy parecida a la del adulto, al menos en lo que se refiere al plano frontal de la cadera y de la rodilla, donde las diferencias parecen mínimas. Las diferencias en el tobillo son más marcadas y duran un poco más [62]. Al empezar a caminar, el contacto con el suelo se lleva a cabo con el pie plano y no con el talón. Esta particularidad desaparece sin embargo progresivamente hacia los 2 años de edad. Las rotaciones del miembro inferior también suelen ser en general diferentes, aunque en apariencia son muy variables. Parece que el conjunto del miembro inferior suele estar con mucha frecuencia en rotación externa marcada durante la fase oscilante, por lo menos hasta los 2 años. Aparato locomotor

50 0 1

3

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Edad (años)

Figura 12. El crecimiento hasta la edad adulta conlleva progresivamenteuna disminución de la cadencia y un aumento de la velocidad de la marcha (según Whittle [5] ).

La rotación del miembro inferior durante la fase de apoyo, así como el ángulo del paso, parecen muy variables. Darmana et al [63] han podido así observar variaciones de rotación del pie en apoyo entre 25° de rotación interna y 50° de rotación externa. No se ha establecido todavía el futuro de estas anomalías con el crecimiento y sus posibles repercusiones patológicas. La longitud del paso en el niño es evidentemente inferior a la de los adultos. Existe una estrecha relación entre la talla del niño durante todo su crecimiento y la longitud de sus pasos. Existe también un paralelismo entre el aumento de la longitud del paso y el crecimiento (Fig. 11). La relación entre ambos parámetros se vuelve rápidamente constante y similar a la observada en el adulto [5, 60, 64]. Estas relaciones entre crecimiento y adquisición del esquema locomotor definitivo son aún más estrechas si se aplica una «normalización» teniendo en cuenta la talla del niño. De esta manera, Vaughan [65] ha podido demostrar que los parámetros espaciotemporales, así como los parámetros cinemáticos y dinámicos articulares, habían adquirido, una vez normalizados, un esquema definitivo a partir de los 2 años. Este resultado demuestra la adquisición muy temprana de las grandes líneas del esquema locomotor. Sin embargo, ciertos aspectos de este esquema locomotor escapan a esta adquisición precoz y evolucionan a lo largo de la infancia. Por ejemplo, la cadencia de la marcha disminuye progresivamente hasta el final del crecimiento (Fig. 12). Esta mayor cadencia no permite, sin embargo, que el niño compense sus pequeños pasos, por lo que la velocidad de la marcha progresa durante todo el crecimiento.

Adulto La marcha evoluciona a lo largo de toda la vida. El estudio de importantes cohortes controles muestra que, a partir de la adquisición obtenida hacia los 18-20 años, la longitud de la zancada, la velocidad o amplitud de flexión/extensión de la cadera disminuyen progresivamente (Figs. 5 y 6). A partir de los 60 o 70 años, la 11

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marcha se altera con frecuencia por la aparición de enfermedades degenerativas como la artrosis o la enfermedad de Parkinson. Cuando la selección de los individuos estudiados permite excluir estas afecciones debutantes, la marcha de los individuos de más edad aparece simplemente como una «versión ralentizada» de la marcha de los adultos más jóvenes [66]. El factor más importante parece ser la disminución progresiva de la longitud de los pasos [67] , así como, de forma más variable, la cadencia. Esta reducción de la longitud del paso es el resultado de una reducción global de las amplitudes de flexión/extensión de la cadera, la rodilla y el tobillo. Murray et al [66, 68] han observado también en sus muestras de individuos de edad avanzada, aparentemente sin afecciones intercurrentes, adaptaciones susceptibles de mejorar la seguridad de la marcha. Se trata de un alargamiento del polígono de sustentación y de una menor elevación del pie durante la fase oscilante. Esta mayor seguridad de la marcha conlleva un mayor aumento de la duración relativa de las fases de doble apoyo [69]. En el anciano la marcha se acompaña así mismo de modificaciones del movimiento de los miembros superiores, con amplitudes de oscilación reducidas y el codo mantenido en flexión más pronunciada. Todas estas modificaciones dan la impresión general de una marcha más lenta y prudente, cuya distinción con una marcha patológica puede resultar difícil de establecer.

Circunstancias particulares de la marcha Los elementos que acaban de ser descritos conciernen a la marcha habitual, cuando el individuo escoge una marcha de tipo natural y cómodo, sobre un terreno llano y a velocidad estable. La marcha puede también desarrollarse, fuera de su inicio, en condiciones particulares cuando se lleva a cabo sobre un terreno en cuesta o en suelo irregular, si hay que subir o bajar escaleras y cuando hay que caminar más rápido. Estas circunstancias particulares requieren ciertos ajustes de la gestión locomotriz.

Subida y bajada de cuestas y escaleras Cuando se trata de subir una escalera o una cuesta, el mecanismo de recuperación de la energía cinética es muy insuficiente para ayudar en la progresión y el caminante debe realizar un trabajo suplementario que se lleva a cabo por los extensores de la cadera, principalmente el glúteo mayor, los extensores de la rodilla y los flexores plantares del tobillo y del pie. En la subida, el miembro oscilante está en flexión cuando el pie toca el suelo, directamente con la planta, incluso con el antepié. En la circunstancia inversa de la bajada, una cuesta ligera facilita la marcha, pero si la cuesta aumenta, el caminante debe ejercer un trabajo muscular para frenar la caída hacia delante. Existe sobre todo una extensión del tronco que permite retrasar la línea gravitatoria y que se asocia a un trabajo del sistema de flexores de cadera/extensor de la rodilla que retiene el hundimiento de estas articulaciones. Estas subidas y bajadas provocan momentos articulares que son muy diferentes a los de la marcha en terreno llano. Estos momentos son más elevados en la rodilla y en la cadera en la bajada de las escaleras que en la subida [70]. Se observa cómo de esta forma el cuádriceps, que trabaja bastante poco durante la marcha en terreno llano, participa mucho en la subida y en la bajada, lo que explica la sintomatología expresada por los pacientes que presentan un síndrome femororrotuliano.

Marcha rápida Cuando el individuo aumenta su velocidad, incrementa la cadencia y la longitud de sus zancadas 12

mediante un aumento de las amplitudes de flexión/ extensión de la cadera y de la rotación pélvica. Se mantiene el esquema general locomotor, pero con una energía cinética mayor que modifica el equilibrio dinámico; además, existe una ligera flexión del tronco que conduce a la línea gravitatoria un poco hacia delante de los apoyos. A partir de cierta velocidad, este impulso dinámico provoca la desaparición de la fase de doble apoyo, que corresponde a una transición entre la marcha y la carrera, que se observa generalmente entre los 4-6 km/h. Este mayor impulso dinámico durante la marcha rápida requiere un trabajo mayor de los músculos frenadores, que deben evitar el hundimiento del miembro. En relación a esto, se puede observar la hipertrofia del tibial anterior visible en los caminantes de competición, entrenados para conservar un esquema locomotor de tipo «marcha» con velocidades superiores a 10 km/h, normalmente en carrera.

Ayudas para la marcha La ayuda más elemental está representada por el bastón simple, cogido con la mano. La fuerza ejercida por los dedos y la muñeca, normalmente baja, limita las posibilidades de esta ayuda para la marcha. En la práctica, sólo puede aportar un apoyo suplementario orientado a lo largo de su eje. Esta ayuda permite, en caso de anomalías relativamente menores, mejorar el equilibrio o reducir los esfuerzos del miembro en carga. El bastón se apoya lejos de la proyección en el suelo del centro de gravedad, de tal manera que el momento ejercido puede ser importante a pesar de una baja fuerza transmitida. Este momento se puede utilizar para sostener un desequilibrio, en particular en las personas mayores, que consiguen con él una seguridad o para aliviar una articulación dolorida. Para aliviar la cadera, el bastón se apoya en el suelo con la mano contralateral, lo cual disminuye el peso del tronco sobre la pelvis y la resultante de Pauwells. Una fuerza de 10 daN sobre el bastón disminuye la resultante sobre la cadera opuesta en carga aproximada de 40 daN. El bastón puede también utilizarse para ejercer un momento lateral, lo que permite aliviar y estabilizar una rodilla artrósica. Puede también permitir reducir la reacción al suelo sufrida por el miembro en carga. Se coge entonces con la mano del lado patológico y acompaña de cerca el miembro inferior doloroso. Las muletas se mantienen gracias a dos apoyos, la mano y el antebrazo en el caso de muletas «inglesas» o el hombro en el caso de las muletas «axilares». Estos dos apoyos permiten aumentar el esfuerzo transmitido y, sobre todo, aportar un elemento de estabilidad suplementario en el plano horizontal. Cuando la anomalía es más grave, son necesarios dos bastones o, mejor, dos muletas. La estabilidad horizontal que aportan las muletas permite incluso descargar por completo un miembro inferior. El andador se utiliza raramente para este fin; en cambio, permite una ayuda máxima en la estabilidad, con la condición de que los miembros superiores tengan suficiente fuerza.

■ Posición

sentada

La posición sentada es el resultado del equilibrio del tronco encima de la pelvis. Este equilibrio puede obtenerse utilizando diferentes modalidades de la posición de la columna vertebral y de contracción de la musculatura del tronco que oscilan entre dos situaciones extremas. En una posición relajada, la pelvis bascula hacia atrás, lo cual disminuye la oblicuidad de la charnela lumbosacra bajo una columna vertebral lumbar cifótica. Esta posición permite desplazar el tronco hacia atrás situando así el centro de gravedad parcial por Aparato locomotor


encima de los isquiones, en una situación de equilibrio casi pasivo. Se frena la caída por la tensión pasiva de los tejidos blandos y los ligamentos vertebrales, así como por esfuerzos musculares minimizados, sobre todo de los músculos largos del abdomen [71] . Cuando no hay apoyo complementario, la tensión ligamentosa y la presión discal en e la columna vertebral cifótica se vuelven rápidamente dolorosas. Según Nachemson [72], la fuerza ejercida sobre los discos intervertebrales lumbares puede alcanzar 140 daN en esta posición, mientras que sólo es de 100 daN en el mismo individuo de 70 kg cuando está de pie. Por este motivo, el individuo busca espontáneamente un apoyo complementario o cambia de postura. Tal apoyo se encuentra con facilidad hacia delante poniendo las manos o los antebrazos sobre los muslos o sobre una mesa. Puede obtenerse un resultado análogo cruzando los miembros inferiores. Esta posición comúnmente adoptada parece presentar varias ventajas. La cara anterior de la parte proximal del muslo cruzado puede ofrecer un apoyo al abdomen. Permite reducir la actividad de los músculos del abdomen [73] y la cifosis lumbar y, así, la tensión ligamentosa vertebral y la presión discal. Puede también alternarse, repartiendo los puntos de apoyo isquiáticos y los esfuerzos musculares a ambos lados. Esta posición relajada puede facilitarse también gracias a un pequeño respaldo que permita el apoyo lumbar que obtiene el individuo gracias a una ligera acentuación de la báscula posterior lumbosacra. Estos diferentes acondicionamientos de la posición sentada permiten el mantenimiento prolongado de esta postura, que se realiza mediante débiles actividades musculares, análogas a lo observado en un individuo acostado, excepto lo referente a los músculos oblicuos del abdomen [71]. Por el contrario, el equilibrio durante la posición sentada puede conseguirse por la contracción activa de los músculos espinales y del tronco alrededor de una columna vertebral que se ha vuelto rígido a causa de una lordosis lumbar y una pelvis erguida. Esta posición conlleva entonces una rápida fatiga muscular. De forma espontánea, un individuo sentado adopta una postura intermedia alternando una y otra posición. El paso de la posición sentada a la posición erguida se realiza normalmente con un desarrollo que incluye esquemáticamente dos fases [74]. Al principio, el individuo marca un movimiento de flexión del tronco por encima de los muslos, lo que provoca un avance del centro de gravedad parcial, lo cual permite el levantamiento del asiento. Tiene entonces que enderezarse. El levantamiento se consigue en la práctica por la asociación del mecanismo de transferencia de masa ligado a la flexión del tronco y de un «impulso dinámico» resultado de un impulso muscular. Esta asociación se utiliza de forma variada según el grado de urgencia y las capacidades dinámicas de la persona. Pero si adopta la transferencia de masa, debe luchar secundariamente contra una exageración de la caída hacia delante y hacer un trabajo de extensión secundario mayor. Esta extensión contra la gravedad está garantizada principalmente por los extensores de la cadera y de la rodilla, con grandes esfuerzos articulares, principalmente en las articulaciones coxofemoral y femororrotuliana [75]. El levantamiento puede, sin embargo, garantizarse con un solo miembro inferior, sobre todo cuando el individuo evita sobrecargar una cadera o una rodilla dolorosas. Se puede también aportar una ayuda mediante los miembros superiores haciendo un apoyo sobre los muslos o el borde del asiento. Esta estrategia se adopta con frecuencia por los pacientes con alteraciones en ambos miembros inferiores o cuando no pueden controlar el impulso dinámico. Aparato locomotor

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■ Control

neurofisiológico de la marcha normal y de la postura Organización del equilibrio postural La postura es específica de la especie (en el ser humano, la posición erguida sobre los dos miembros inferiores) y debe mantenerse en un mundo sometido a la acción de la fuerza de gravedad. El encaje de los distintos constituyentes del esqueleto y la acción tónica de los músculos se asocian para mantener así esta postura en el individuo inmóvil y principalmente durante los desplazamientos.

Organización postural En la literatura se describen dos conceptos de la organización postural: una es antigravitatoria, la otra es axioproximodistal. El mantenimiento de la bipedestación exige una contracción tónica permanente de los músculos extensores que luchan contra la gravedad. Su exageración produce la rigidez de descerebración mostrada en el animal descerebrado según Sherrington. La organización axial distingue el control de los músculos del eje y de los músculos proximales de los miembros (los programas organizadores pasarían por las vías extrapiramidales reticulo y vestibuloespinales) y el control de los músculos distales de los miembros (los programas organizadores seguirían el trayecto de las vías piramidales y rubroespinales). La organización proximal aportaría la rigidez necesaria para mantener la postura y la organización distal liberaría los miembros para las tareas motoras de prensión y de manipulación. El sistema postural antigravitatorio y el sistema axioproximodistal son complementarios y sus acciones están coordinadas.

Postura y movimientos Hay que considerar el cuerpo humano como un conjunto de módulos superpuestos desde los pies hasta la cabeza (miembros inferiores, tronco, cabeza). Cada módulo dispondría de su propio control central y periférico [76]. Esta concepción segmentaria de la postura tiene una gran importancia en la organización de los movimientos. Cada segmento sirve de referencia para organizar los movimientos de los segmentos subyacentes. La posición de la cabeza es particularmente importante, ya que sirve de referencia para los desplazamientos de todo el cuerpo durante la marcha. El individuo necesita mantener su cabeza estable durante los desplazamientos porque necesita ver el entorno exterior durante el movimiento. Berthoz [77] dice «voy donde veo» y no «veo por donde voy». La mirada ha de ser estable durante el desplazamiento y la cabeza ha de estar, por tanto, estable. El mantenimiento del equilibrio exige que las referencias posturales estén conservadas. Al final del movimiento, el centro de gravedad debe mantenerse en el interior de la superficie de apoyo. En estas condiciones, la organización central del control del equilibrio se basa en cuatro elementos: • un valor de referencia estable; • tener en cuenta los signos detectores de errores; los sistemas centrales de control están informados de la proyección en el suelo del centro de gravedad gracias a las informaciones sensitivas aferentes (vestibulares, propioceptivas, visuales); • un esquema corporal que permita comparar la posición actual del cuerpo con la posición de referencia; • reacciones posturales, sinergias motoras. Algunas son fijas y genéticamente determinadas, otras son fruto del aprendizaje. 13

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Organización central de la marcha La marcha es un movimiento activo El movimiento activo está regulado por el sistema nervioso central. Se distinguen tres tipos.

Asociativo a m a r g o r P

o a r i i m ? P r Inicio del

Córtex motor

movimiento, pensamientos o informaciones sensoriales

Núcleo gris de la base

Movimiento reflejo NR

Es una reacción motora reproducible, desencadenada por un estímulo sensorial y ejecutada por circuitos nerviosos genéticamente determinados. El ejemplo tipo es el reflejo osteotendinoso o miotático. Durante la marcha, las acciones de flexión y de extensión alternadas podrían efectuarse por un generador espinal que emplearía esta organización refleja.

S R NV D

Arqueo y paleocerebelo Neocerebelo

Bucle externo

Movimiento automático Es un movimiento cuyo desarrollo es estereotipado y reproducible, más complejo que el precedente, cuya red nerviosa puede construirse con el aprendizaje. El control postural y la marcha son ejemplos tipo. Estos movimientos automáticos pueden desencadenarse con un estímulo externo y están automatizados mediante un largo entrenamiento. La característica de estos movimientos es su breve latencia y su invariabilidad espaciotemporal, como por ejemplo en el caso de la marcha espontánea.

l o r t n o c y n ó i c u c e j E

Bucle interno VP VEP

Centro espinal

Movimiento voluntario Es un movimiento que, en un contexto de motivación, se realiza para alcanzar un objetivo. Este movimiento se desencadena con un estimulo externo o bien es autoiniciado por el cerebro bajo la influencia del pensamiento. Existen tres variedades de movimientos intencionales. El movimiento balístico es el resultado de un mando impulsional. No puede ser modificado durante su ejecución. El salto por encima de un obstáculo es un ejemplo. El movimiento de persecución es un movimiento que se ajusta permanentemente en función de las informaciones sensitivas. Incluye pues, fases de aceleración y de frenado. El principio y el final de una marcha hacia un objetivo determinado son buenos ejemplos. El movimiento de rampa es un movimiento lento, de velocidad constante, realizado sin objetivo preciso, por ejemplo la marcha espontánea en terreno llano, sin obstáculos.

El movimiento se organiza por un programa motor El movimiento utiliza informaciones sensoriales que informan al sistema nervioso central sobre su ejecución. Sin embargo, existe una imagen interna de la posición que debe mantenerse o del movimiento que se va a realizar que permite, en ausencia de informaciones sensoriales, organizar el acto motor. Todo sucede como si el programa central pudiera ser suficiente para organizar la tarea, pero utilizando por intermitencia las informaciones sensoriales para actualizar la representación interna del mando motor. El concepto actual del programa motor se compara con el modo de trabajo de los ordenadores. El programa sería el resultado de una sucesión de algoritmos ejecutados siguiendo una jerarquía preestablecida sobre la base de informaciones específicas provenientes tanto de informaciones sensoriales como de los centros nerviosos. Se establece primero el programa motor en los centros, después se envía al aparato locomotor para ser ejecutado. En cuanto a la marcha (movimiento antigravitatorio), el programa de marcha y el programa de adaptaciones posturales están concebidos y ejecutados de manera coordinada; las adaptaciones posturales se realizan por anticipado al final del movimiento. La mayoría de las estructuras neurológicas sensitivomotoras del sistema nervioso central [76] participan en la elaboración y 14

Figura 13. Esquema de la organización general del movimiento. NR: núcleo rojo; NV: núcleo vestibular; SRD: sustancia reticulada descendente; VP: vía piramidal; VEP: vías extrapiramidales.

ejecución del programa motor ( Fig. 13). La región mesencefálica locomotriz es una región funcional importante para el inicio de la marcha gracias a sus conexiones con las estructuras límbicas y los ganglios basales. Está principalmente constituida por el núcleo cuneiforme y el núcleo tegmentario pedunculopontino. Estas estructuras permiten la interacción entre las variaciones del tono muscular y la locomoción [76]. La región mesencefálica locomotriz recibe informaciones de la sustancia negra pars reticulata gracias a neuronas GABAérgicas. Estas informaciones permiten la regulación tanto del tono muscular como de la locomoción. Además, la región mesencefálica locomotriz recibe informaciones directas del córtex motor cerebral. La Figura 14 representa una concepción global hipotética del control nervioso de los movimientos de locomoción. El cerebelo juega un papel esencial en los ajustes predictivos más que en los ajustes reactivos durante las modificaciones de la locomoción [78, 79].

■ Elementos

patológicos

Enfermedad ortopédica Cadera rígida La pérdida de extensión de la cadera obliga a la columna vertebral lumbar a asegurar el paso posterior con un movimiento hacia la cifosis. Si la columna vertebral está igualmente rígida, o si el flexo de la cadera sobrepasa las capacidades de adaptación de la columna vertebral (más allá de 30° aproximadamente), hay una pérdida del paso posterior con una impresión de «bloque» lumbopélvico, con una balanceo hacia delante del tronco que provoca una cojera de «saludo». En fase de oscilación, este bloque gira entero alrededor de la cadera contralateral si está sana. De esta forma, la Aparato locomotor


Córtex cerebral

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Tálamo

Bucle córtex-ganglios Ganglios de la base GPi/SNr

SNr

Lateral Medio MLR Vías reticuloespinales

GABA

Sistema locomotor

PPN PRF Liens ganglions de la base Tronc cérébral

ACh

Sistema inhibidor

MNs

Marcha Tono muscular Movimientos voluntarios

Figura 14. Modelo hipotético de control del movimiento por los ganglios basales (adaptado de Takakusaki y Habaguchi [78]). Neuronas GABAérgicas de la sustancia negra pars reticulata (SNr) parten de las regiones laterales hacia la región mesencefálica locomotriz (MLR) y de las medias hacia el núcleo pedunculopontino (PPN). En condiciones normales, el balance entre el tono muscular y la locomoción es equilibrado, permitiendo un movimiento suficientemente fluido. Cuando los ganglios basales están demasiado estimulados (síndrome parkinsoniano), esto se traduce en una marcha demasiado lenta y poco fluida (acinesia e hipertonía). Porel contrario, cuandoestosganglios están poco estimulados (corea de Hutington), se observan hipercinesia e hipotonía postural. NRP: núcleo reticular pontino; MNe: motoneuronas espinales; GPi: globus pallidum interno; GABA: gamma-aminobutírico; ACh: acetilcolina.

rigidez coxal repercute en la columna vertebral, pero también en la rodilla en flexión y, por tanto, en particular en el tramo femororrotuliano.

Cadera inestable o dolorosa La insuficiencia del aparato aductor de la cadera conduce a una caída contralateral en el plano frontal de la pelvis en el momento de la carga. Se conserva el equilibrio con una inclinación exagerada opuesta de los hombros hacia el lado de la cadera inestable. Las descripciones iniciales realizadas por Duchenne de Boulogne en 1867 y Tredelenbourg en 1895 se referían a afecciones neurológicas, raras hoy día, aunque esta situación es comparable a la de una cadera dolorosa. Normalmente, la estabilidad frontal de la pelvis se consigue con la contracción de los aductores de la cadera que equilibran el peso del cuerpo. Como resultado, según la conocida balanza de Pauwells, se obtiene una importante fuerza en la cadera. Cuando a causa del dolor no se puede soportar esta fuerza, el paciente evita este trabajo de equilibrado reduciendo la contracción de los aductores, colocándose en una situación análoga a la parálisis. Se observa el mismo mecanismo en las luxaciones congénitas en posición alta sin apoyo. En el caso de caderas dolorosas, a veces se observa un mecanismo inverso. En esta ocasión y con el fin de reducir la resultante de Pauwells, el paciente exagera la inclinación lateral de la pelvis hacia la cadera en carga, acercando el centro de gravedad por encima de esta cadera, lo cual disminuye el momento ejercido por el peso del cuerpo y el esfuerzo necesario de equilibrado de los aductores. Este acercamiento del centro de gravedad por encima de la cadera es además más eficaz, ya que, como en el caso precedente, el paciente acompaña el movimiento de la pelvis con una inclinación de los hombros hacia la cadera dolorosa.

Flexo de la rodilla y acortamiento del miembro inferior Hasta una veintena de grados, el flexo de la rodilla no tiene consecuencia clínicamente visible sobre la marcha con velocidad cómoda. Sin embargo, las anomalías pueden exteriorizarse pidiendo al paciente que camine rápido. Más allá de 20-30°, el flexo tiene consecuencias Aparato locomotor

visibles, parecidas a las de un acortamiento del miembro inferior. En el momento del contacto del talón con el suelo, el paciente debe bajar la pelvis para ir a «buscar» el suelo. Como resultado, hay un aumento de las flexiones contralaterales de la cadera y de la rodilla y una inclinación lateral de la pelvis del lado del apoyo, es decir, del lado opuesto a lo normal. Cuando el flexo o el acortamiento son graves, el pie contacta con el suelo en equino y puede incluso inveterarse.

Rigidez en extensión de la rodilla En el momento del toque del talón con el suelo, la ausencia de flexión de la rodilla suprime una parte de los mecanismos de amortiguación, dando la sensación de impacto brutal. Durante el paso a la vertical, se observa un ascenso de la pelvis con, una vez realizado este paso, una nueva caída brutal. Durante la fase oscilante, el paso del miembro inferior rígido requiere un movimiento de circunducción alargado de la cadera.

Pérdida de flexión dorsal del tobillo Según el grado de equino, el contacto del pie con el suelo se hace con la planta, incluso con los dedos, con un apoyo digitígrado susceptible de inducir deformaciones dolorosas de los dedos. La ausencia de desarrollo del pie hace que el paso a la vertical del centro de gravedad sea difícil; el paciente da la impresión de «forzar» este paso, con una extensión de la rodilla y flexiones acentuadas de la cadera y de la columna vertebral. En la fase oscilante, si el equino es importante, el paciente debe levantar el pie exagerando la flexión de la rodilla y de la cadera, con un estepaje.

Alteraciones de la marcha de origen neuromuscular Generalidades El neurólogo suele tener dificultades para determinar el origen de los trastornos de la postura y de la marcha. Las marchas hemipléjica, atáxica o parkinsoniana son fácilmente reconocibles, pero una lentitud excesiva, una inestabilidad en la marcha o caídas repetidas son a veces difíciles de asociar a un cuadro nosológico preciso. Los 15

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trastornos de la marcha y de la postura pueden reagruparse en seis categorías mediante las siguientes preguntas [80]: • ¿Recibe el paciente las informaciones pertinentes de su cuerpo y del entorno exterior? (Gracias a un funcionamiento correcto de los sistemas laberíntico, visual y sensitivo propioceptivo); • ¿Puede utilizar e integrar el paciente estas informaciones para tener una representación interna de su cuerpo y en el espacio gravitacional? ¿Estas informaciones son correctamente transmitidas a las estructuras neurológicas encargadas de organizar los programas motores? (Gracias al funcionamiento de las zonas parietales posteriores, de las zonas premotrices, de los núcleos grises centrales y del control corticosubcortical de la oculomotricidad); • ¿Puede emplear el paciente un sistema musculonervioso suficientemente eficaz para ejecutar los programas motores necesarios para el equilibrio y la deambulación? (Gracias a los nervios y los músculos sanos y gracias a los bucles sensitivomotores espinales); • ¿Puede modificar el paciente suficientemente rápido y de manera adaptada el funcionamiento de este sistema musculonervioso para programar la motricidad durante las modificaciones voluntarias o espontáneas del entorno exterior? (Gracias a los núcleos grises centrales, al cerebelo y a las vías corticoespinales); • ¿Puede emplear el paciente sinergias eficaces para asegurar anticipadamente una postura evitando las caídas relacionadas al desplazamiento? (Gracias a una organización adecuada de los centros de la médula espinal y del tronco cerebral); • ¿Es capaz el paciente de utilizar de manera apropiada estas sinergias durante las modificaciones de la atención, las modificaciones voluntarias o los cambios bruscos del entorno exterior? (Gracias a las zonas corticales frontales.)

Alteraciones de la marcha ligadas a una afectación de los sistemas sensoriales La función vestibular puede perderse. Cuando hay afectación degenerativa (ligada a la edad o a una neurotoxicidad), la aparición progresiva del trastorno hace que el paciente no sienta dificultades, salvo cuando está en una situación donde las informaciones vestibulares son esenciales (por ejemplo, caminar en la oscuridad). Existe además tal redundancia de informaciones sensoriales que el sistema nervioso puede adaptarse adecuadamente, sobre todo cuando la pérdida vestibular aparece pronto durante la vida. Los trastornos vestibulares de la marcha se observan principalmente durante los movimientos de la cabeza o en las modificaciones de trayectoria [81, 82]. El paciente tiene también dificultades para mantenerse sobre un solo pie. En caso de afectación vestibular unilateral, la postura y la marcha son primero asimétricas y al cabo de algunas semanas se observa una compensación progresiva [83]. La función vestibular puede ser anómala. En caso de afectación mecánica o de trastornos hidroelectrolíticos (la enfermedad de Ménière, por ejemplo), las informaciones enviadas por el sistema vestibular sobre la posición y los desplazamientos de la cabeza son anómalos y provocan vértigo. En caso de vértigo intenso, el paciente no puede permanecer de pie. En un grado menor, la marcha se altera, sobre todo cuando el paciente no puede utilizar las informaciones visuales o cuando realiza movimientos voluntarios de la cabeza o cambios bruscos de posición. Al contrario que en los pacientes con una pérdida de las informaciones vestibulares, aquellos que tienen un funcionamiento anómalo son incapaces de utilizar correctamente las vías supletorias sensitivas y visuales. 16

Una perturbación de la propiocepción, una pérdida o un retraso en las informaciones aportadas por los receptores cutáneos y los barorreceptores de los pies, de las articulaciones de las piernas y del tronco, tienen efectos diferentes sobre el equilibrio y la marcha. Una desaparición de las sensaciones que provienen únicamente de los pies no provoca un aumento de las oscilaciones en bipedestación ni modificaciones de las reacciones posturales [27, 81]. En cambio, una afectación de las informaciones que provienen de los músculos de los miembros inferiores (neuropatía diabética) o de las vías espinales de la propiocepción (esclerosis en placas) conlleva un aumento del tiempo de las respuestas posturales, correlacionado con el retraso de respuesta de los potenciales evocados. A causa del déficit sensitivo, los pacientes son muy dependientes de las informaciones visuales (la expresión clínica de esta dependencia es el signo de Romberg). Para terminar, cuando el trastorno sensitivo es de origen cortical, los pacientes no se apoyan completamente sobre el miembro anestesiado, incluso si la orden motora es normal. La visión no es indispensable para mantener el equilibrio y durante la marcha, como muestra el bajo aumento del balanceo en bipedestación con los ojos cerrados. En cambio, la visión es indispensable para evitar obstáculos al caminar. De hecho, las informaciones visuales permiten al individuo establecer una estrategia anticipada para evitar los obstáculos durante la marcha. Además, cuando un ojo está cerrado, los individuos franquean el obstáculo con la pierna situada del mismo lado que el ojo abierto, lo que sugiere que la visión no sólo permite valorar las calidades del obstáculo (distancia, importancia) sino también controlar la progresión del miembro, principalmente para permitir un paso correcto del pie durante la fase de balanceo [78]. Los trastornos de la oculomotricidad (diplopía, osciloscopia) que no permiten estabilizar la mirada durante los movimientos de la cabeza, tienen importantes consecuencias en la postura y en la marcha.

Afectaciones neurológicas que provocan un trastorno de la orientación Los pacientes no tienen pérdida sensitiva o sensorial, pero utilizan mal estas informaciones para establecer una estrategia motora adaptada a la posición del cuerpo en el espacio que les rodea. Estos pacientes no se quejan de vértigo pero sufren caídas inexplicadas. Las estructuras neurológicas implicadas en esta función son el córtex parietal posterior, el córtex premotor ventral, los núcleos grises centrales, los colículos superiores y las áreas frontales que organizan la mirada. Las afectaciones subcorticales, hemorragia o reblandecimiento de los núcleos grises de la base o del tálamo pueden causar problemas de orientación y caídas. Una inestabilidad postural importante puede estar ligada a un accidente vascular de la región posterior y dorsal del tálamo (astasia talámica) [84, 85]o del putamen [86]. Las apraxias y agnosias, la heminegligencia y los trastornos del esquema corporal ligados a estas afectaciones parietales posteriores se han estudiado principalmente en los miembros superiores, pero pueden afectar también a los inferiores. Las constataciones clínicas incluyen una mala orientación del cuerpo de pie, una dificultad para pasar de una posición a otra, dificultad para ajustar correctamente la amplitud de los movimientos de los miembros inferiores para franquear obstáculos, pero también para establecer la estrategia adecuada para esquivar un obstáculo [87].

Afectaciones del aparato neuromuscular Para conseguir un equilibrio y una marcha normal son necesarios los nervios, los músculos y un aparato Aparato locomotor


locomotor en buen estado. En general, basta con un buen estado musculonervioso para conservar un equilibrio y una marcha aceptables cuando existen trastornos del aparato locomotor. Si ambos déficits son simultáneos (frecuente en la persona mayor), la postura y la marcha están muy comprometidas. La afectación de los músculos proximales de los miembros produce una marcha titubeante, mientras que la afectación de los músculos distales produce un estepaje.

Control motor Los programas motores que permiten organizar la motricidad voluntaria por anticipación a la acción se realizan en los núcleos grises centrales, el cerebelo y las estructuras corticoespinales motoras. Estos programas se revisan con frecuencia en función de las informaciones sensoriales que llegan al cerebro. Los síndromes parkinsonianos, las distonías, las coreas, las ataxias, los síndromes cerebelosos y las afectaciones espásticas son la causa de una mala programación, mientras que el aparato musculonervioso está intacto y las informaciones sensoriales llegan de manera adecuada al sistema nervioso central. La postura inadaptada es uno de los cuatro síntomas cardinales de una afectación parkinsoniana (con temblor, acinesia e hipertonía). Una postura fija, una marcha lánguida, una marcha fija, una tendencia a la retropulsión o a la caída hacia delante o hacia los lados al cambiar de posición son los aspectos clínicos más corrientes en caso de parkinsonismo. La organización espaciotemporal de la postura se conserva, pero las respuestas son de amplitud insuficiente y, sobre todo, estas respuestas no se pueden modificar cuando las condiciones del entorno cambian [27, 80, 88]. Algunas de las anomalías de la marcha y de la postura son sensibles a la dopaterapia mientras que otras, no [80, 89]. Los pacientes con corea o con diversas distonías sufren repercusiones de su trastorno motor sobre la marcha y el equilibrio, pero en la mayoría de los pacientes se mantienen las sinergias locomotrices y las adaptaciones posturales. La mala ejecución de la marcha y de la postura es secundaria a los movimientos anómalos que perturban las acciones motoras. La manifestación clínica principal de las afectaciones cerebelosas es un aumento del balanceo en bipedestación inmóvil. En caso de afectación mediana profunda, las oscilaciones se producen en todas las direcciones con una frecuencia baja (1 Hz), mientras que en caso de afectación anterior del vermis las oscilaciones son anteroposteriores con una frecuencia de 3 Hz [90]. En el plano fisiopatológico, la respuesta postural es de latencia normal, pero la amplitud es hipermétrica. La espasticidad espinal o la hipertonía cerebral frenan la marcha y la hacen menos flexible. Los movimientos de flexión necesarios para el paso del pie son exagerados en las caderas a causa de la posición fija en flexión plantar del tobillo. Cuando se conserva la fuerza muscular, la deambulación sigue siendo posible pero se vuelve precaria. Las sinergias que permiten la ejecución motora de la marcha se alteran por otras sinergias anómalas, principalmente por cocontracciones de los músculos agonistas y antagonistas. Fundamentalmente, se conservan las reacciones posturales automáticas, así como los ajustes posturales por anticipación; los trastornos del equilibrio y de la postura en caso de espasticidad están ligados principalmente a una mala ejecución de los programas por las vías corticoespinales.

Sinergias entre equilibrio y marcha Se organizan en el tronco cerebral. Los núcleos del tronco cerebral (núcleo rojo, sustancia reticulada, núcleo Aparato locomotor

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vestibular) reciben informaciones de la corteza frontal y de los núcleos grises centrales hemisféricos. Una desconexión entre las regiones frontales y los núcleos del tronco cerebral puede alterar profundamente las sinergias de funcionamiento que organizan la postura y la marcha. La mayoría del tiempo, una lesión del tronco cerebral afecta mucho las vías sensitivomotoras y, por tanto, perturba gravemente la ejecución de los programas motores. Son escasas, pues, las observaciones de lesión del tronco que producen únicamente trastornos de la marcha que no se explican con una parálisis. Cuando hay lesión puntual de la unión pontomesencefálica o de los núcleos de los pedúnculos (núcleos rojos), el equilibrio es precario y la marcha indecisa, llamada «apráxica» [84, 85]. La hidrocefalia, las lagunas múltiples y las grandes lesiones frontales pueden producir graves alteraciones del equilibrio no explicadas por un déficit sensitivomotor. La constatación clínica más frecuente es una retropulsión en bipedestación, incluso con la ayuda del examinador. Estas anomalías han recibido el nombre de ataxia frontal.

Estrategias cognitivas El equilibrio y la marcha deben adaptarse a los límites impuestos por las capacidades físicas del individuo, el entorno exterior y la actividad voluntaria decidida de antemano. Esta adaptación depende de las informaciones sensoriales, de la experiencia adquirida y del aprendizaje. El individuo debe tener en cuenta sus propias limitaciones físicas y los límites relacionados con los trabajos motores asociados al desplazamiento. Debe prestar atención a la configuración del entorno y saber juzgar adecuadamente la situación y focalizar su atención para efectuar de forma estable un desplazamiento eficaz. Numerosos estudios epidemiológicos identifican la demencia como un importante riesgo de caída. Las reacciones posturales de base están preservadas, pero las oscilaciones están más acentuadas en la bipedestación y durante la marcha [ 91 , 9 2 ]. Los pacientes presentan dificultades para mantener su equilibrio en las situaciones novedosas y les cuesta aprender nuevas estrategias de equilibrio en situaciones complejas [80]. Los pacientes con demencia no tienen suficientemente en cuenta el entorno exterior, sobre todo en términos de obstáculos que deben evitar. Las dificultades para mantener el equilibrio aumentan en presencia de problemas de la atención. El tiempo de reacción aumenta, lo que sugiere que el paciente necesitaría más atención para efectuar el programa equilibrio. Se puede igualmente considerar que el aumento de las caídas ligadas a la toma de psicotrópicos se debe en parte a un trastorno de la atención más que a un déficit de las funciones sensitivomotoras. Por el contrario, pacientes con un déficit importante de su equilibrio y de la marcha pueden evitar las caídas manteniendo un nivel de atención alto. En este sentido, la marcha cuidadosa de los pacientes puede indicar que sus funciones de la atención están preservadas. Las lesiones de los lóbulos frontal o parietal, las lesiones talámicas, son la causa de síndromes de hemiinatención o heminegligencia motora. Tras las caídas, algunos pacientes no pueden volver a caminar sin asistencia o sin la ayuda de bastones, a pesar de no presentar ningún déficit sensitivomotor susceptible de explicar esta dificultad que sólo es comportamental, ligada al «miedo a caerse». La marcha cuidadosa no es una marcha patológica propiamente dicha, ya que se trata de una consecuencia adaptada a un equilibrio difícil, por ejemplo en la marcha sobre terreno resbaladizo. Las personas mayores adoptan a menudo una marcha con pequeños pasos, 17

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ralentizada, con importantes tiempos de apoyo, independientemente del entorno. Esta marcha cuidadosa traduce entonces una disminución de la seguridad del equilibrio.

“ Punto importante Alteraciones del equilibrio y de la marcha en pacientes neurológicos • Pueden incluirse en seis dimensiones. • Lo que el clínico observa es el resultado a la vez de los déficits neurológicos y de las actitudes de compensación desarrolladas por el paciente para adaptarse a estos déficits. • Situar la alteración de la marcha en la dimensión adecuada probablemente facilite el diagnóstico neurológico y el tratamiento.

■ Conclusión La organización locomotriz permite garantizar la función primordial de la marcha que es la de permitir el desplazamiento de la persona, con una economía energética máxima, preservando amplias capacidades de adaptación al terreno. Esta economía proviene en su mayor parte de la explotación de un sistema de equilibrios dinámicos que Steindler resumía desde 1935 en «una sucesión de catástrofes evitadas en el último momento» [93]. Los estudios y descripciones que se han podido realizar de este tema, aparentemente tan banal, son muy numerosos [94]. El objetivo de este artículo es relatar los elementos esenciales de esta organización locomotriz. Pueden encontrarse descripciones más detalladas en distintos análisis, algunos antiguos pero sin embargo siempre oportunos [4 , 5 , 2 4 , 3 7 , 4 3 , 9 4 -9 7 ]. El uso de los métodos de análisis de la marcha y la cuantificación de sus parámetros constitutivos están en la actualidad cada vez más expandidos, aportando un nuevo acercamiento en materia de investigación de las enfermedades del aparato locomotor, su fisiopatología y la optimización de su tratamiento, en relación tanto a la indicación como a la valoración. .

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F. Dujardin, Professeur des Universités, chirurgie orthopédique ([email protected]). A.-C. Tobenas-Dujardin, Maître de conférence, anatomie-neurochirurgie. J. Weber, Professeur des Universités, physiologie-neurophysiologie. Groupe de recherche sur le handicap de l’appareil locomoteur (GRHAL), Centre hospitalier universitaire de Rouen, 1, rue de Germont, 76031 Rouen cedex, France. Cualquier referencia a este artículo debe incluir la mención del artículo original: Dujardin F., Tobenas-Dujardin A.-C., Weber J. Anatomie et physiologie de la marche, de la position assise et debout. EMC (Elsevier Masson SAS, Paris), Appareil locomoteur, 14-010-A-10, 2009.

Disponible en www.em-consulte.com/es Algoritmo s

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Aparato locomotor

2009 Anatomía y fisiología de la marcha, de la posición sentada y de la bipedestación

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