Desviaciones en la marcha

Una amputación entre las articulaciones de la rodilla y el tobillo que secciona la tibia se denomina amputación transtibial. En este caso, el paciente puede conservar el control voluntario de la rodilla . La causa de la amputación puede determinar la longitud del muñón y el nivel de control de la prótesis. La principal limitación para quienes sufren una amputación transtibial es la falta de ajuste del pie y el tobillo. El pie actúa como una palanca directamente unida al músculo de la pantorrilla , pero además, absorbe el impulso del suelo y se adapta dinámicamente a los cambios en su superficie. Quienes sufren una amputación transtibial pierden las vías de activación muscular necesarias para generar trabajo físico en la articulación del tobillo, así como las vías somatosensoriales y propioceptivas de la pierna. ^{[ 10 ]}

A diferencia de las amputaciones transtibiales, las amputaciones transfemorales ocurren entre las articulaciones de la cadera y la rodilla, a lo largo del fémur . Por lo tanto, el miembro residual del paciente está controlado únicamente por la articulación de la cadera. La implantación de una pierna protésica requiere que el usuario controle mecánicamente el comportamiento de las articulaciones protésicas de la rodilla y el tobillo mediante ajustes gruesos de la cadera , en lugar de los movimientos más finos y precisos de las articulaciones faltantes. ^{[ 11 ]} Tareas simples como caminar en terreno llano, transferencias de sentado a de pie y subir escaleras ^{[ 12 ]} requieren patrones complejos de activación muscular alternativa ^{[ 13 ]} porque el amputado no puede generar un momento alrededor de la rodilla protésica. ^{[ 14 ]} Esto plantea un problema cuando se requiere la flexión de la rodilla , especialmente durante la transición de la fase de apoyo a la fase de balanceo . Los amputados transfemorales, en promedio, tienen más variabilidad en la longitud de la zancada y la velocidad de la marcha, más asimetría en las medidas temporales entre los miembros y tienen una velocidad de marcha general más lenta que los amputados transtibiales. ^{[ 15 ]}

Antes de las articulaciones protésicas controladas por microprocesador, los principales hallazgos fueron que los movimientos más notables se podían ver en los hombros , no en las caderas , y todos los sujetos tenían rotaciones pélvicas desiguales , con mayor rotación en el lado protésico. ^{[ 16 ]} En promedio, la inclinación pélvica es mayor en amputados transfemorales en estudios estáticos sin marcha. ^{[ 17 ]} La integración de la tecnología de captura de movimiento ha sido beneficiosa para estudios de marcha dinámica más recientes. La rotación de la pelvis es especialmente esencial en amputados transfemorales para levantar la prótesis y proporcionar separación del pie . Este comportamiento se conoce coloquialmente como "elevación de cadera". Como tal, se ha determinado que la rotación y la oblicuidad de la pelvis son fundamentales para producir una marcha más simétrica, incluso cuando la rotación en sí es asimétrica entre las extremidades intactas y afectadas. ^{[ 18 ]} El movimiento del torso o tronco también está vinculado a la marcha del amputado, específicamente aumentando los rangos de movimiento de la parte superior del cuerpo con la disminución de la velocidad de la marcha. ^{[ 19 ]} Otro estudio observó un acoplamiento de las rotaciones del torso y la pelvis. Notaron que el comportamiento de "elevación de cadera" hacía que las rotaciones de la parte superior e inferior del cuerpo estuvieran "en" o "fuera" de fase dependiendo de la gravedad de la limitación de la marcha, con los sujetos amputados presentando una rotación corporal casi completamente acoplada. ^{[ 20 ]} La afectación del torso no es tan evidente en individuos sin discapacidad. Se hipotetiza que esta desviación de la marcha podría conducir a dolor lumbar . ^{[ 19 ] [ 21 ] [ 20 ] [ 22 ]}

La longitud de la zancada se refiere a la distancia en la dirección del movimiento hacia adelante que existe entre los impactos del talón en pisadas o pasos sucesivos. Durante el ciclo de la marcha , los amputados presentan característicamente un tiempo más corto en la fase de apoyo sobre la extremidad protésica en comparación con la extremidad intacta. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} La longitud de la zancada es posiblemente el cambio más visible en la marcha de los amputados, ya que crea una asimetría tan marcada entre las extremidades intacta y afectada. Sin embargo, el menor tiempo de apoyo puede ayudar al amputado a compensar el mayor margen de error de la extremidad protésica, y varias fuentes sugieren que las zancadas más cortas son beneficiosas para mantener una trayectoria recta al caminar. ^{[ 25 ]}

El ancho del paso se refiere a la distancia entre los pies. Existe una conexión entre el ancho del paso y la inestabilidad de la marcha , aunque es difícil discernir la diferencia entre correlación y causalidad . El aumento del ancho del paso se acepta comúnmente como un indicador de inestabilidad de la marcha porque es un mecanismo de adaptación para lidiar con perturbaciones de equilibrio externas o ambientales. ^{[ 26 ] [ 27 ]} Se ha observado un ensanchamiento similar del ancho del paso y una desaceleración concordante de la velocidad de la marcha ^{[ 28 ] entre poblaciones de ancianos, [ 29 ] [ 30 ]} obesos, ^{[ 31 ] [ 32 ]} mujeres embarazadas, ^{[ 33 ] [ 34 ]} y amputados. ^{[ 35 ]} El ensanchamiento físico de la distancia entre los pies en una postura de pie aumenta la estabilidad estructural del cuerpo al ensanchar la base de apoyo o fundamento. ^{[ 36 ]} Se han utilizado mecanismos de apoyo lateral externo para aislar la variable del equilibrio en sujetos sanos y se ha logrado reducir tanto el costo metabólico como el ancho del paso. ^{[ 37 ]} Se utilizó una configuración experimental similar en amputados transtibiales y transfemorales: los amputados transtibiales tuvieron un costo energético y un ancho de paso reducidos, pero los sujetos transfemorales tuvieron un costo aumentado y una reducción más marginal en el ancho de paso, posiblemente debido a que el arnés interfirió con los movimientos pélvicos necesarios . ^{[ 38 ]}

El gasto energético se utiliza comúnmente como medida de la calidad y eficiencia de la marcha. Las tasas metabólicas humanas se registran generalmente midiendo el consumo máximo de oxígeno ( VO₂ máx ) durante un ejercicio incremental controlado bajo observación. Las cintas de correr se utilizan para el análisis de la marcha y las pruebas de marcha estándar. En promedio _, las personas sanas y atléticas tienen menores costos metabólicos que las personas con discapacidades que realizan tareas idénticas. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

Los valores de un modelo teórico ^{[ 41 ]} y análisis experimentales ^{[ 38 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]} se enumeran a continuación:

• Los amputados transtibiales experimentan un aumento del 9 al 33%.
• Los amputados transfemorales experimentan un aumento del 66 al 100 %.

Otra fuente ^{[ 46 ]} compiló una lista de aumentos promedio del costo metabólico categorizados por ubicación de la amputación y por causa de la amputación:

• Los amputados transtibiales (traumáticos) experimentan un aumento del 25 % ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}
• Los amputados transtibiales (vasculares) experimentan un aumento del 40% ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}
• Los amputados transfemorales (traumáticos) experimentan un aumento del 68% ^{[ 50 ] [ 18 ]}
• Los amputados transfemorales (vasculares) experimentan un aumento del 100% ^{[ 50 ] [ 18 ]}

Aunque está estrechamente relacionada con el costo metabólico y la optimización general de la marcha , la velocidad de marcha autoseleccionada de los amputados es significativamente menor que la de las personas sin discapacidad. ^{[ 43 ]} Los valores promedio de las velocidades de marcha cómodas varían drásticamente entre los sujetos porque es una medida personal. Las velocidades pueden ser inferiores a 0,60  m/s ^{[ 51 ]} o tan altas como 1,35  m/s. ^{[ 40 ]} En comparación, las velocidades de marcha autoseleccionadas de los ancianos suelen ser inferiores a 1,25  m/s, ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 52 ]} y la velocidad de marcha cómoda reportada por los sujetos sin discapacidad es de aproximadamente 1,50  m/s. ^{[ 53 ] [ 40 ]}

Para compensar el segmento amputado de la extremidad, las articulaciones residuales se utilizan para comportamientos como la colocación del pie y el equilibrio general sobre la extremidad protésica. Esto aumenta el trabajo mecánico generado por las articulaciones residuales en el lado amputado. La extremidad intacta suele ser más hábil para mantener el equilibrio y, por lo tanto, se depende de ella de forma más drástica, como en el comportamiento de una marcha cojeando . En consecuencia, los pares articulares y la potencia general del lado intacto deben aumentar en comparación con un individuo sin discapacidad. ^{[ 49 ] [ 54 ]} Incluso con la avanzada articulación de rodilla computarizada de la prótesis transfemoral C-Leg de Otto Bock , ^{[ 55 ]} los sujetos experimentaron mayores impulsos de frenado y propulsión que los del modelo estándar de péndulo doble invertido de la marcha humana normal . ^{[ 40 ]}

• Balanceo lateral
• Variabilidad de pasos
• rotación interna

De forma similar a la disminución de la longitud de la zancada y el aumento del ancho del paso, se postula generalmente que el balanceo lateral es un indicador de inestabilidad de la marcha. La marcha se ensancha naturalmente para compensar una mayor inestabilidad o perturbaciones externas al equilibrio. La variabilidad del paso también está relacionada con el equilibrio y la estabilidad lateral. La variabilidad en la longitud y el ancho de los pasos puede atribuirse a un nivel de respuesta a factores y perturbaciones externas, o a un indicador de inestabilidad inherente y falta de control. ^{[ 56 ]} Este ha sido un tema común de discusión en el análisis de la marcha de personas mayores también. ^{[ 30 ] [ 29 ]} La rotación interna es la culminación de las medidas de las articulaciones de la cadera y la rodilla, así como de la rotación y oblicuidad pélvica durante la marcha. Normalmente, esto debe medirse mediante captura de movimiento y fuerza de reacción del suelo . Los parámetros individuales pueden calcularse con cinemática inversa . ^{[ 18 ]}

Una tendencia común en la tecnología moderna es el impulso por crear dispositivos ligeros. Una recopilación de estudios de 1981 sobre amputados mostró un aumento del 30 % en el costo metabólico de la marcha para un sujeto sano con pesos de 2 kg fijados a cada pie. ^{[ 57 ]} Correspondientemente, las prótesis transfemorales son en promedio solo alrededor de un tercio del peso de la extremidad que reemplazan. Sin embargo, el efecto de la masa añadida parece ser menos significativo para los amputados. Pequeños aumentos en la masa (4 oz y 8 oz) de un pie protésico no tuvieron un efecto significativo ^{[ 58 ]} y, de manera similar, agregar masas de 0,68 kg y 1,34 kg al centro de la espinilla de las prótesis transfemorales no alteró el costo metabólico en ninguna de las velocidades de marcha probadas (0,6, 1,0 y 1,5  m/s). ^{[ 59 ]} En otro estudio, los esfuerzos musculares aumentaron significativamente con la masa añadida, pero no hubo un impacto significativo en la velocidad de la marcha y más de la mitad de los sujetos prefirieron una prótesis que se cargaba para igualar el 75 % del peso de la pierna sana. ^{[ 60 ]} De hecho, se ha informado en varios artículos que los sujetos de prueba prefieren prótesis más pesadas, incluso cuando la carga es completamente superficial. ^{[ 61 ]}

La alineación inicial de una pierna protésica la realiza un protesista o médico para asegurar el uso adecuado de la extremidad. La longitud del miembro residual está relacionada con el grado de asimetría en el patrón de marcha, y los muñones más largos, en promedio, ofrecen mayor control. ^{[ 21 ]} La desalineación de las articulaciones puede dar lugar a posturas similares a las observadas en malformaciones congénitas como piernas arqueadas , rodillas valgas , dedos zambos y pie equinovaro . Los encajes desalineados pueden simular una flexión y extensión excesivas de la cadera y la rodilla. A medida que las personas adquieren más experiencia con la extremidad, se espera que optimicen la alineación según sus propias preferencias.

Transtibial

En amputados transtibiales, el ajuste del pie influye considerablemente en los cambios de la marcha. La correcta alineación del pie protésico alrededor de la articulación del tobillo produce un aumento del gasto metabólico ^{[ 48 ]} y mejora la simetría de la marcha en las articulaciones anatómicas de la cadera y la rodilla, siendo el movimiento de flexión-extensión de la cadera el más sensible a la alineación. ^{[ 62 ]} La excesiva desalineación rotacional del pie se compensa con la rotación interna de la articulación residual de la cadera. ^{[ 63 ]} La correcta alineación del encaje de la prótesis transtibial redujo significativamente la carga sobre la extremidad intacta durante una prueba de marcha de 11 metros, lo que indica que una extremidad desalineada podría tener consecuencias drásticas a largo plazo en el lado sano del cuerpo. ^{[ 64 ]}

Transfemoral

Los cambios sistemáticos en la alineación de la prótesis transfemoral alteraron el comportamiento de flexión-extensión de la cadera, modificando las fuerzas de reacción del suelo anteroposteriores y los momentos anteroposteriores en las articulaciones de la rodilla y el tobillo. ^{[ 65 ]} La dependencia exclusiva de la articulación de la cadera para controlar toda la extremidad protésica dificulta el ajuste fino de la colocación del pie. Se observó que la disminución de la altura de la articulación de la rodilla aumentaba eficazmente el brazo de palanca de la articulación de la cadera , incrementando así el control preciso de la misma para mejorar la simetría de la marcha y aumentar la velocidad de carrera en un 26 % en promedio. ^{[ 66 ]}