SCIENTIFIC ARTICLES
Movimientos del tobillo durante la marcha normal evaluados por electrogoniómetro flexible
Moriguchi CS; Sato TO; Gil Coury HJC
Departamento de Fisioterapia, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP – Brasil
Correspondência para
ABSTRACT
OBJETIVO: Evaluar los movimientos del tobillo de individuos sanos que caminan en una cinta rodante, mediante un electrogoniómetro flexible.
METODO: Se registraron los movimientos de dorsiflexión y flexión plantar y eversión/inversión durante 90 segundos a una velocidad de 5,0 km/h. Participaron en este estudio diez hombres jóvenes y sanos con una edad media de 21,4 ± 2,99 años y una altura media de 1,62 ± 0,22 metros. Los datos se analizaron de forma descriptiva (media, desviación estándar, máximo y mínimo). En el plano sagital, se analizó el ciclo de la marcha en tres tiempos, tomando los picos de movimiento: pie plano (FF), medio apoyo (M) y punta de los pies (TO). Se identificaron los ángulos de inversión y eversión correspondientes a estas fases, así como los picos de movimiento durante los ciclos de la marcha. Se calcularon los coeficientes de variabilidad (CV) inter e intrasujetos.
RESULTADOS: Los valores medios para el plano sagital, para los tobillos izquierdo y derecho fueron, respectivamente: 7º y 4º en FF, 2º y 7º en M, y 24º y 19º en TO. Para el plano frontal, los resultados fueron de inversión de 5º y 3º FF, 4º y 5º en M, y 15º y 16º en TO. Los valores máximos fueron inversión de 17º y 18º y eversión de 1º. El CV máximo intra-sujeto fue de 0,39, y el CV máximo inter-sujeto fue de 0,44.
CONCLUSIÓN: Los resultados obtenidos con el electrogoniómetro fueron relativamente similares a los datos reportados en la literatura para el plano sagital, pero no para el plano frontal. Las discrepancias entre los estudios que miden los movimientos del tobillo sugieren la necesidad de estandarizar los procedimientos de registro.
Palabras clave: marcha; tobillo; cinemática; electrogoniómetro.
RESUMO
Objetivo: Evaluar los movimientos del tobillo de individuos sanos durante la marcha en cinta rodante mediante electrogoniometría flexible.
METODOS: Se registraron los movimientos de dorsiflexión/flexión plantar e inversión/eversión durante 90 segundos a una velocidad de 5,0 km/h. Participaron en el estudio diez varones jóvenes y sanos, con una edad media de 21,4 ± 2,99 años y una altura media de 1,62 ± 0,22 metros. Los datos se analizaron de forma descriptiva (media, desviación estándar, valores mínimos y máximos). En el plano sagital, se analizó el ciclo de la marcha en tres momentos, considerando los picos de movimiento: pie plano (PP), apoyo medio (MA) y retirada de dedos (RD). Se identificaron los ángulos de inversión/eversión correspondientes a estas fases, así como los picos de movimiento durante los ciclos de la marcha. Se calculó el coeficiente de variación (CV) inter e intrasujeto.
RESULTADOS: Los valores medios del plano sagital para el tobillo izquierdo y derecho fueron respectivamente: 7º y 4º en PP, 2º y 7º en MA, 24º y 19º en RD. En el plano frontal, los resultados fueron: 5ª y 3ª inversión en PP, 4ª y 5ª inversión en MA, 15ª y 16ª inversión en RD, los valores máximos fueron 17ª y 18ª inversión y 1ª eversión. El CV máximo intra-sujeto fue de 0,39 y el CV inter-sujeto de 0,44.
CONCLUSIÓN: Los resultados obtenidos con el electrogoniómetro son relativamente similares a los datos reportados por la literatura para el plano sagital, pero no para el plano frontal. Las discrepancias entre los estudios que evalúan los movimientos del tobillo sugieren la necesidad de estandarizar los procedimientos de registro.
Palabras clave: marcha; tobillo; cinemática; electrogoniómetro.
INTRODUCCIÓN
El término «complejo articular del tobillo» se refiere a la estructura compuesta por las articulaciones del tobillo y subtalar1. Los movimientos del tobillo son importantes para una marcha coordinada normal y una suave oscilación sinusoidal del centro de gravedad2. La articulación subastragalina es responsable de la mayor proporción de inversión/eversión del pie. Permite que el pie se adapte al terreno irregular, proporciona absorción de impactos y también actúa como un segmento rígido para la propulsión del cuerpo durante la fase de despegue de la marcha3.
Las mediciones de los movimientos funcionales humanos permiten caracterizar los patrones de movimiento de poblaciones específicas e identificar los patrones «normales o esperados». Estos datos son esenciales para identificar patrones anormales y caracterizar deficiencias, discapacidades y minusvalías. A través de la descripción de los valores medios y la variación esperada para sujetos normales, es posible establecer pautas para tomar decisiones clínicas y determinar la eficacia de los programas de tratamiento.
Para evaluar actividades dinámicas como la marcha, los registros del movimiento angular deben ser continuos y obtenerse mediante equipos precisos. Para evaluar la marcha se han utilizado sistemas optoelectrónicos tridimensionales, fluoroscopia, acelerómetros/giroscopios, sistemas de seguimiento electromagnético y de ultrasonidos, electrogoniómetros potenciométricos y plataformas de fuerza. Aunque los sistemas optoelectrónicos se han considerado precisos, sus procedimientos de calibración y el análisis de los datos también se consideran lentos. Por otra parte, la precisión de los electrogoniómetros potenciométricos parece estar comprometida debido a su incapacidad para seguir los cambios del eje de rotación articular que tienen lugar durante los movimientos.
Los electrogoniómetros flexibles también se han utilizado para la evaluación funcional de diferentes articulaciones, como la muñeca, la rodilla y la columna lumbar. Sus ventajas son que son ligeros, portátiles, fácilmente aplicables, no interfieren en las actividades realizadas, no restringen los movimientos y se adaptan bien a los segmentos corporales4,5. Además, estos equipos presentan una alta reproducibilidad cuando se utilizan junto con un protocolo de medición adecuado, con estandarización de la posición del sujeto y de los sensores6,7. Según Shiratsu y Coury8 estos electrogoniómetros pueden considerarse precisos, con un error inferior a 5º para grandes movimientos, y un error mínimo en movimientos entre 0º y 10º. Aunque este equipo ha sido utilizado en mediciones pasivas del complejo articular del tobillo6,7, no se han encontrado estudios sobre el registro dinámico y funcional de los movimientos del tobillo en la literatura pertinente. Por lo tanto, existe la necesidad de una base de datos de grabaciones de la marcha de sujetos sanos, para su uso en entornos clínicos y de investigación.
Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue evaluar los movimientos de dorsiflexión y flexión plantar e inversión/eversión del complejo articular del tobillo en individuos jóvenes sanos que caminaban en una cinta rodante a una velocidad controlada (5,0 km/h), utilizando un electrogoniómetro biaxial flexible.
METODOS
Sujetos
Diez individuos masculinos sanos con una edad media de 21,4 ± 2,99 años, una masa media de 64,7 ± 5,37 kilogramos y una altura media de 1,62 ± 0,22 metros participaron en este estudio. Sin embargo, sólo se analizaron completamente los datos de siete sujetos, ya que los datos de tres piernas derechas presentaron problemas técnicos durante el análisis de los datos. Ninguno de los individuos había presentado informes de dolor en las rodillas, los tobillos o las articulaciones subastorales durante el último año. No tenían antecedentes de lesiones en las piernas o trastornos del equilibrio, ni discrepancias reales o aparentes en la longitud de las piernas, ni alteraciones posturales en las rodillas o los pies. Para obtener esta muestra homogénea, un grupo mucho mayor de individuos (N= 70) pasó por un proceso de selección.
Los individuos seleccionados fueron informados de los objetivos del estudio, y firmaron un formulario dando su consentimiento informado a los procedimientos. El proyecto había sido aprobado por el Comité de Ética de la Investigación de la Universidad Federal de São Carlos (Protocolo número 035/04).
Material y Equipo
Un sensor electrogoniómetro específico para tobillo (modelo SG110/A, registrador de datos DL1001, software versión 3.2; Biometrics, Gwent, Reino Unido), una cinta ergométrica y un cronómetro digital.
Procedimientos
Para la recogida de datos, se afeitó y limpió una porción lateral de la pierna cercana al tobillo. Se colocaron bloques terminales telescópicos y fijos en la articulación del tobillo, como se muestra en la figura 1. El bloque fijo se colocó en paralelo al eje mayor del pie, por debajo del maléolo lateral, y el bloque telescópico se alineó con el eje mayor de la pierna.
Con el sensor acoplado, el registrador de datos (unidad de adquisición de datos) se calibró con los sujetos en posición neutra: de pie en una postura relajada, con el peso del cuerpo distribuido por igual entre los dos pies, en equilibrio estacionario. La dorsiflexión y la inversión se consideraron positivas y la frecuencia de muestreo adoptada fue de 1000 Hz. Tras un periodo de familiarización de dos minutos, se registraron 90 segundos de datos en la cinta de correr a una velocidad de 5,0 km/h.
Durante los estudios piloto, se había observado que el muelle del electrogoniómetro se distendía en el plano frontal por la presencia del maléolo lateral durante los movimientos del tobillo. Por ello, se realizó una prueba con un calibrador para comprobar si la distensión del muelle interfería en los registros (Figura 2). Se construyó un molde consistente en una férula cubierta de yeso para reproducir el maléolo. Éste se colocó en el dispositivo de calibración, que realizó movimientos de flexión plantar y dorsiflexión puros.
Esta prueba demostró que los valores medios de los movimientos del plano frontal registrados al realizar los movimientos de dorsiflexión y flexión plantar puros eran cercanos a cero (error medio de 0,3º), y el error máximo encontrado fue de 1,5º. Estos resultados mostraron que el maléolo lateral no parecía alterar los registros del electrogoniómetro de inversión/eversión.
Análisis de datos
En el plano sagital, cada ciclo se analizó mediante tres picos: pie plano (FF), postura media (M) y punta del pie fuera (TO). Se identificaron los ángulos de inversión/eversión correspondientes a estas fases. También se evaluaron los picos de inversión y eversión. Las curvas y los picos analizados se muestran en la Figura 3. Se calcularon los valores medios, la desviación estándar (DE) y los picos máximos y mínimos alcanzados por los individuos durante la marcha.
Se realizó un estudio piloto con el mismo procedimiento descrito anteriormente, utilizando interruptores de pie en el talón y en la segunda cabeza del metatarso, para determinar el golpe de talón (HS) y el despegue de la punta del pie (TO), los eventos de la marcha consecuentes y el ciclo de la marcha. La comparación de los picos en los planos sagital y frontal, con y sin interruptores de pie, no reveló ninguna diferencia.
También se calculó el coeficiente de variación (CV) descrito por Winter9 para medir la variabilidad para un solo individuo (entre zancadas), y entre diferentes individuos. Se obtuvo aplicando la siguiente fórmula:
donde N = número de puntos de la curva
si = desviación estándar en cada instante i
Mi = media en cada instante i
RESULTADOS
Los ángulos obtenidos de diferentes fases del ciclo de la marcha para el plano sagital y frontal, para un sujeto típico, se presentan en la Figura 4.
La tabla 1 muestra las medias, las desviaciones estándar y los valores máximos y mínimos registrados para los planos sagital y frontal, para los lados derecho e izquierdo. En el plano sagital, se presentan los valores para cada pico durante el ciclo de la marcha y para la amplitud de movimiento (ROM) entre dos eventos consecutivos de la marcha (FF a M y M a TO). En el plano frontal, se presentan los correspondientes movimientos de inversión y eversión en estos eventos de la marcha y los valores máximos y mínimos durante el ciclo de la marcha.
La diferencia entre los lados izquierdo y derecho en el plano sagital osciló entre 3º y 5º; al comparar las amplitudes, la diferencia se redujo a 1,5º y 0,5º. En el plano frontal, el pie estuvo invertido durante casi todo el ciclo de la marcha y el valor medio de la inversión fue mucho mayor que el de la eversión.
La variabilidad intra-sujeto fue menor que la variabilidad inter-sujeto para los movimientos que ocurren en ambos planos para casi todos los sujetos. Sólo un sujeto presentó un CV intra-sujeto mayor que el CV inter-sujeto (ver Tabla 2). El CV intra-sujeto fue menor para el plano frontal que para el sagital, mientras que el CV inter-sujeto fue similar para los dos planos.
DISCUSIÓN
Los resultados proporcionaron parámetros angulares para la marcha de hombres jóvenes sanos en una cinta rodante a una velocidad de 5,0 km/h, por medio de un electrogoniómetro flexible. Dado que no se han identificado en la literatura disponible otros estudios que utilicen un electrogoniómetro flexible durante la marcha, estos resultados pueden ser útiles para sujetos similares, como base de datos en una población sana.
Los electrogoniómetros flexibles son portátiles, lo que significa que pueden utilizarse en espacios reducidos en entornos clínicos y ocupacionales. También son fácilmente aplicables y presentan una alta reproducibilidad y precisión4-8. Estas características permiten realizar evaluaciones clínicas precisas, satisfaciendo así la necesidad presentada por la falta de tales fuentes, teniendo en cuenta que la evaluación de la marcha en fisioterapia se realiza generalmente por estimación visual, que tiene baja reproducibilidad y precisión en entornos clínicos. Otra ventaja es la posibilidad de analizar una gran cantidad de datos, de forma bilateral, lo que no es fácil de realizar por la mayoría de los equipos precisos disponibles.
Para facilitar las comparaciones entre los presentes resultados y otros estudios ya publicados, se presenta la Tabla 3. La variabilidad entre los resultados de los estudios reportados sugiere que existe una falta de procedimientos estandarizados para evaluar estas articulaciones.
Los valores encontrados en el plano sagital fueron cercanos a los rangos reportados en la literatura. Sólo en relación con el pico M esto no ocurrió. Este último hallazgo puede explicarse por los procedimientos de recogida de datos, especialmente por los registros de la marcha en cinta rodante. Según Nymark et al.16, la dorsiflexión se reduce en M cuando se compara la marcha sobre el suelo con la marcha sobre cinta rodante. Estos autores encontraron una amplitud de movimiento del tobillo de 30,9º ± 5,7º a velocidad natural en una cinta rodante, que se aproxima al valor del tobillo derecho en el presente estudio. Por otro lado, para los movimientos en el plano frontal, los resultados reportados en la literatura difieren de los obtenidos en el presente estudio. Los valores medios para la inversión alcanzaron 19º en el presente estudio, mientras que otros informes describen valores más bajos (máximo de 9,1º). En general, en el presente estudio ocurrió lo contrario para los movimientos de eversión.
Los errores de medición o de diafonía deben tenerse siempre en cuenta cuando se identifican las diferentes mediciones. Además, la determinación de los planos exactos alrededor de los cuales se produce el movimiento es importante para evitar la diafonía del electrogoniómetro17. Otra posible fuente de error podría ser la presencia del maléolo bajo el muelle. Sin embargo, el estudio piloto realizado en el prototipo demostró que el deslizamiento del muelle del electrogoniómetro sobre el maléolo no interfería en las mediciones de inversión y eversión del tobillo durante las pruebas.
Determinar la localización del eje alrededor del cual se producen los movimientos de inversión y eversión subtalar es una cuestión controvertida. La localización de este eje parece variar mucho entre individuos. Según algunos autores, este eje presenta una orientación oblicua fija (42º con respecto a la dirección horizontal del pie, y 23º con respecto a la dirección medial)2. Según otros autores, la articulación subastragalina tiene varios ejes de movimiento instantáneos, en lugar de uno único fijo18,19, e incluso se ha aceptado la existencia de hasta 12 ejes20. En la actualidad, ningún equipo es capaz de manejar esta complejidad. Es necesario desarrollar equipos de mayor sensibilidad para el seguimiento de los diferentes ejes instantáneos y realizar más estudios para afinar los datos disponibles.
La identificación de la posición neutra del tobillo es otra cuestión importante para la estandarización de los procedimientos de medición de la marcha6,12. Ball y Johnson6 utilizaron un método de palpación manual para identificar la posición neutra de la articulación subastragalina. Según Moseley et al.12, esta posición debe identificarse cuando los sujetos están sentados y no soportan ningún peso corporal. En el presente estudio, la postura neutra se estableció cuando el individuo estaba de pie y relajado con su peso soportado por igual por las dos piernas. El mismo procedimiento fue descrito por Nester et al.21. Se adoptó este procedimiento para asegurar la reproducibilidad entre individuos, y porque éste se acercaba más a la situación funcional medida que los otros procedimientos descritos.
En el presente estudio, se analizaron alrededor de 80 ciclos de marcha de cada individuo. Kaufman et al.22 afirmaron que se necesitan al menos 22 ciclos para obtener datos precisos. Por lo tanto, el número de ciclos analizados puede considerarse representativo del patrón de movimiento de cada sujeto.
Con respecto a la variabilidad intra e intersujeto, la variabilidad intra-sujeto entre ciclos fue menor que la variabilidad entre diferentes individuos. Esto ocurrió a pesar de que los sujetos analizados eran antropométricamente similares. Además, esta variable se controló sistemáticamente en el presente estudio. Esto sugiere que, para los individuos normales que son relativamente homogéneos, el patrón de movimientos tomado como «normal» o esperado puede presentar un rango relativamente amplio en estudios de este tipo. Por lo tanto, esto sugiere precaución en el análisis del patrón de movimiento de estas articulaciones y refuerza la necesidad de contar con equipos y procedimientos más precisos.
También se ha descrito en la literatura una mayor variabilidad interindividual que intraindividual en los movimientos de dorsiflexión y flexión plantar11,15. Esto sugiere que la marcha de un mismo individuo presenta un patrón regular de movimientos, con poca variación entre ciclos cuando la velocidad es constante, pero que los individuos difieren entre sí. Estos resultados tienen claras implicaciones clínicas y deberían tenerse en cuenta en el análisis clínico de la marcha.
CONCLUSIÓN
Las grandes variaciones entre los resultados obtenidos por diferentes autores sugieren que es necesaria una mayor estandarización de los procedimientos de medición, especialmente en lo que respecta a la determinación de la posición neutra de la articulación del tobillo.
En el plano sagital, los valores identificados fueron relativamente similares a los encontrados en otros estudios que utilizaron sistemas de análisis de movimiento por vídeo o electrogoniómetros potenciométricos. Por otro lado, en el plano frontal, se identificaron valores de inversión más altos en el presente estudio.
Se identificó una variabilidad intraindividual relativamente baja. Sin embargo, la mayor variabilidad interindividual encontrada sugiere que el patrón de movimiento del tobillo puede variar mucho, incluso entre individuos antropométricamente similares.
Agradecimientos: CNPq Processo 114328/03-0, FAPESP – Processos N. 2004/07207-0 e 04/15579-5.
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