Laboratorio de marcha: su utilidad clínica

La Marcha humana es el proceso mediante el cual un individuo se desplaza de un lugar a otro eficientemente. Las primeras huellas fueron encontradas en el lago Langebaan, África, con una antigüedad de 117 mil años donde los primates evolucionaron hacia el género Homo. Para que ocurra una marcha adecuada se deben cumplir 5 pre-requisitos: Estabilidad durante el apoyo, paso libre del pie durante el balanceo, preparación adecuada del pié durante el balanceo para el contacto inicial, longitud adecuada del paso y si estos se cumplen conllevan a conservación de la energía. Al describir marcha normal nos referimos a un ciclo de marcha, este se inicia cuando un pié toca el suelo, y termina cuando el mismo pié toca el suelo de nuevo. Se divide en dos fases: la fase de apoyo y balanceo. La fase de apoyo se divide en contacto inicial, respuesta a la carga, fases de doble apoyo, apoyo monopodal o medio, apoyo terminal, pre-balanceo y la fase de balanceo en inicial, medio y terminal [1].
El análisis de marcha es una herramienta diagnóstica, que provee información importante acerca de la forma de caminar del individuo en estudio, y que tanto esta se desvía de la normalidad. Sin embargo, no provee un récipe terapéutico como suelen sugerir algunos, sino que la información a interpretar recae sobre el investigador que está usando la data. En un laboratorio de marcha, los elementos del estudio usualmente incluyen: (1) estudio cuantitativo tridimensional del movimiento (cinemática), (2) medidas de los momentos y poderes que se producen en las principales articulaciones de las extremidades inferiores (cinética), (3) las señales de apagado o prendido de los diferentes músculos (electromiografía dinámica), (4) medición del gasto metabólico (consumo de oxígeno), y (5) presiones dinámicas del pié durante la marcha (baropodografía). El análisis de marcha provee una foto del patrón de marcha del individuo, pudiéndose comparar con la base de datos de patrones de normalidad. Además, un niño con distrofia muscular la progresión de la enfermedad puede ser comparada con un estudio del mismo individuo hecho previamente, lo que ayudaría a determinar el tratamiento en dicho punto para evitar la pérdida de la ambulación (aumentar la dosis de esteroides, cambiar tipo de terapia física, indicar ortesis o realizar cirugía mínima que no lleve a encamamiento prolongado) [2]

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Figura 1. Ciclo de marcha que se divide en fase de apoyo y balanceo, además de poder visualizar las sub-fases.

La comparación de los resultados con una base de datos de individuos con marcha normal ayuda, debido que le da información de cuan desviado esta el patrón de marcha, y además resalta cuales articulaciones están más afectadas. Con el tiempo el investigador podrá clasificar condiciones, y describir patrones de marcha patológicos que son característicos de una patología. La hemiplejia espástica tiene cuatro patrones de envolvimiento, que son difíciles de separar sin estudio computarizado de marcha. Aún mas, protocolos de tratamiento se han realizado para dichos patrones, por lo tanto, una vez el patrón ha sido identificado el tratamiento apropiado puede ser determinado. El análisis de marcha provee información de cómo las alteraciones del balance, control motor selectivo y espasticidad alteran el movimiento. Los individuos con un control cerebral anormal, contracturas musculares, y/o disfunción de brazo de palanca, son forzados a introducir otras anormalidades en su marcha para compensar los problemas producto de la patología neurológica o torsional. En la hemiplejía espástica, esta compensación puede ser el vaulting o equino compensatorio del lado menos afectado para contrarrestar el pié caído en el balanceo. En la hemiplejía más severa (III y IV), las respuestas compensatorias pueden alterar tanto la marcha, que parecerían triplejícos o cuadripléjicos. Descifrar estos efectos compensatorios es difícil con el análisis de marcha, pero casi imposible sin la ayuda del mismo [3].

La interpretación del análisis de marcha no debe ser hecha por separado. Siempre se deberá realizar en conjunto con la historia del paciente, y las medidas clínicas que se realizaron en la evaluación. Una historia cuidadosa, que dilucidará tratamientos previos, tales como cirugías ortopédicas o manejo focal para la espasticidad, proveerá una explicación para ciertas desviaciones de la marcha. Factores de confusión tales como el dolor, stress emocional y/o medicamentos pueden producir cambios significativos sobre la marcha de un sujeto en un intervalo corto de tiempo, y pueden llevar a una interpretación errada de la data arrojada por el estudio. Una interpretación cuidadosa del análisis del movimiento debe incorporar información acerca de la velocidad de la marcha, presencia o no de ortesis, y ayuda de dispositivos para caminar, los cuales pueden alterar la marcha. El examen físico provee información que el análisis de marcha no puede arrojar directamente. Esto incluye información acerca de disfunción del brazo de palanca (deformidades torsionales de huesos largos y/o alteraciones en el pié), fuerza muscular y/o contractura, grado de alteración del control motor selectivo, y el balance muscular. Con esta información adicional, el interpretador podrá distinguir si se trata de una contractura dinámica o estática con la data arrojada. La información arrojada por la cinemática y la cinética es comparada con la del video del sujeto en dos planos en tres planos. A veces puede encontrarse la razón de las anomalías en los datos arrojados viendo el video de marcha en el plano sagital y coronal [4].

El análisis de marcha tiene muchos usos en el tratamiento de un individuo con trastornos neuromusculares. Podemos por lo tanto identificar los problemas de marcha y reflejarlos en una lista. Luego esta puede ser categorizada como deformidades primarias (neurológicas), secundarias (crecimiento) y terciarias (compensatorias). Una vez hecho esto, podemos hacer tratamiento interdisciplinario, como reducción de la espasticidad (rizotomía dorsal por neurocirugía o el servicio de cirugía de columna), colocación o modificación de las ortesis (servicio de neuro-ortopedia y fisiatría), modificación de los protocolos de terapia física y corrección de las deformidades de brazo de palanca (neuro-ortopedia). Estos tratamientos han mejorado con el paso del tiempo debido que hemos podido evaluar nuestros resultados con estas herramientas. Las limitaciones actuales para modelar el pié, ha llevado que la decisión terapéutica del mismo se haga comparando los resultados arrojados con rayos x en apoyo, baropodometría, video en cámara lenta para poder tomar una decisión terapéutica los más acertada. La comparación de los valores posterior al tratamiento con los anteriores, ha permitido obtener una curva de aprendizaje. Esto ha llevado al reemplazo de algunos procedimientos lesionales, como la tenotomía de aquiles o alargamiento abierto del mismo en Z en la zona 3, que alarga el soleo que esta usualmente débil y elongado, al gastronemio que se encuentra espástico y acortado, pudiendo crear procedimientos que solo aborden el problema (Strayer y Baumann). Ha permitido evaluar la ortesis, lo que ayuda no solo a mejorar la indicación de las mismas, sino que ayuda a rediseñarlas y hacer modelos más funcionales [5].

La cinemática estudia el movimiento de los segementos articulares en los tres planos del espacio. Podemos observar el tronco, pelvis, y las tres articulaciones de las extremidades inferiores (cadera, rodilla y tobillo) bilateralmente en los tres planos a traves del ciclo de marcha. Las medidas lineales (velocidad, longitud de paso y zancada, tiempo de apoyo, etc) son variables cinemáticas. Además podemos ver si hay consistencia de un ciclo a otro y simetría de un lado a otro [6].

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Figura 2. Se puede apreciar el plano sagital del tobillo a la izquierda (cinemática), donde el sombreado gris es lo normal y la línea roja refleja dorsiflexión del tobillo al contacto inicial, apoyo terminal y en balanceo. A la derecha está el plano transversal del pié que se encuentra en rotación externa, demostrando una torsión tibial externa.

La cinética describe la razón de la marcha anómala. Esta envuelve el estudio de fuerzas, momentos, energía, y poderes asociados a la producción del movimiento. Esta se subdivide en momentos y poderes. Los gráficos de momentos miran los puntos donde se pasa de un momento extensor a flexor, y si de hecho ocurre. También se mide la magnitud, la forma del momento en estudio, y si se corresponde con el tiempo de contracción en la electromiografía. Cuando se interpretan las gráficas de poderes, vemos el tiempo, magnitud y la forma del poder comparada con el estandarte. Nos dice si se produce poder neto, y si la contracción es concéntrica (acortamiento o generación de poder) o excéntrica (elongación o absorción de poder) [7].

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Figura 3. A la izquierda vemos la cinemática del tobillo, donde el mismo está en equino en fase de apoyo y balanceo. Al centro observamos la gráfica de momentos, donde podemos ver como se generan dos picos de momentos flexores, producidos por el equino y espasticidad de los plantiflexores. A la derecha se ve el gráfico de poder, y se puede ver que la generación del mismo es positivo en el apoyo terminal (concéntrica), pero se encuentra disminuido.

El gráfico de longitud o velocidad muscular usualmente se realiza en el psoas y en los isquiotibiales. Es difícil verificar la longitud y modulación de los músculos biarticulares durante la marcha, debido a que los individuos caminan con posiciones y posturas anormales que afectan a más de una articulación. Estos proveen información acerca de su longitud a lo largo del ciclo de marcha y su patrón de movimiento (modulación) [7].

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Figura 4. En los gráficos de longitud y velocidad se puede observar que las líneas punteadas demuestran una excursión limitada del movimiento en ambos psoas, mientras que la línea continua demuestra sólo leve acortamiento del psoas derecho en el balanceo terminal. Se concluye con dicho grafico que hay espasticidad y leve acortamiento del psoas derecho, que deber ser verificado por el examen físico.

El objetivo de la electromiografía dinámica está centrada en tres aspectos: (1) identificación de espasticidad y otros tipos de hipertonía, (2) evidencia de selectividad, control, y coordinación muscular, y (3) la contribución de los músculos individuales [8].

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Figura 5. Se puede observar en el gráfico derecho la movilidad limitada de la rodilla. Cuando la comparamos con la electromiografía observamos que el recto anterior se mantiene en el lado derecho siempre activo, mostrando datos típicos de espasticidad que sustentan al diagnóstico de rodilla frenada.

La baropodometría permite ver cómo se comporta el pié estáticamente (reposo), y dinámicamente a través del ciclo de marcha, pudiendo inferir que músculos o cuales deformidades están produciendo el apoyo anómalo. Esta información nos ayuda a tomar medidas terapéuticas al momento de comparar estos datos con los otros hallazgos arrojados por estudio. Se puede valorar también el gasto de energía del individuo para valorar la eficiencia de la marcha. Esto puede tener importancia en el pronóstico, ya que nos permite valorar como la espasticidad, incremento del tono muscular o la co-contracción puede repercutir en la marcha. Se toma en cuenta la cantidad de oxigeno utilizado por unidad de tiempo, y esto se compara con la data normalizada para ver el impacto de sus deformidades en el consumo de oxígeno [9].

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Figura 6. Se puede observar en la derecha como se ve aumento de señal en el antepié y retropié izquierdo, por pié cavo.

El análisis computarizado de marcha es una herramienta diagnóstica, para documentar de forma precisa los parámetros de marcha de un individuo en cualquier punto del tiempo. Se ha evidenciado su importancia en la detección y localización de patologías especificas de la marcha. Esto permite al examinador construir una lista de los problemas, que incluyan todos los elementos que producen un patrón de marcha patológico. Después de tener dicha lista podremos realizar protocolos de tratamiento, donde luego compararemos los nuevos estudios con los anteriores, lo que nos permitirá ver el impacto de dicho tratamiento y así crear una curva de aprendizaje. Siempre se debe tener en cuenta que esta herramienta no arroja decisiones terapéuticas, sino que dichas decisiones están bajo la responsabilidad de la persona entrenada que revisa la data.

Referencias

[1] Anderson FC, Pandy MG (2001) Dynamic optimization of human Walking. J Biomech Eng 123: 381-90.
[2] Arnold AS et al (2006) The role of estimating muscle-tendon lengths and velocities of the hamstrings in the evaluation and treatment of crouch gait. Gait Posture 23:273-81.
[3] Chen J, Woollacott MH (2007) Lower extremity kinetics for balance control in children with cerebral palsy.J Mot Behav 39: 306-13.
[4] Rodda JM, Graham HK, Carlson L (2004) Sagital gait patterns in spastic diplegia. J Bone Joint Surg Br 86: 251-8.
[5] Rose SA, De Luca PA, Davis RB (1993) Kinematic and kinetic evaluation of the ankle after lengthening of the gastrocnemius fascia in children with cerebral palsy. J Pediatr Orthop 13: 727-32.
[6] Baker R, Hausch A, Macdowell B (2001) Reducing the variability of oxygen consumption measurements. Gait Posture 13: 202-9.
[7] Basmajian JV, De Luca CJ (1985) Muscles alive-Their functions revealed by electromyography, 5th edn. Baltimore: Williams and Wilkins.
[8] Hoffinger SA, Rab GT (1993) Hamstrings in cerebral palsy crouch gait. J Pediatr Orthop 13: 722-6.
[9] Schwartz MH, Rozumalski A, Trost JP (2008) The effect of walking speed on the gait of tipically developing children. J Biomech 41:1639-50.

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