Biomecánica del Pie en el Plano Frontal. Caso de Niños con

Biomecánica del Pie en el Plano Frontal.
Caso de Niños con Mielomeningocele
Cleva, Mario S. - Civetta, Julio D. - Monzón, Jorge E.
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Facultad de Ciencias Exactas, UNNE
9 de julio 1449 - (3400) Corrientes - Argentina
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ANTECEDENTES
Una de las limitaciones en el análisis sagital de la marcha humana es la imposibilidad de cuantificar los
movimientos que se producen fuera de este plano (Davis y DeLuca, 1996). En el caso de pacientes con
mielomeningocele, la dinámica del pie está muy afectada (Lindseth, 1996), por lo que se requieren estudios
complementarios del movimiento del pie en la cara posterior del plano frontal, a los fines de una mejor
evaluación biomecánica como también de una planificación adecuada de cirugías correctivas. La precisión
del análisis a partir de registros de video es comparable con registros fílmicos sobre celuloide (Kerwin y
Twigg , 1998). El análisis bidimensional del pie en el plano frontal no muestra diferencias significativas con
el análisis tridimensional para el 60% de la fase de apoyo (Cornwall y McPoil, 1995). El propósito de este
trabajo es medir los ángulos pierna-pie y pie-suelo, para posteriormente evaluar cuantitativamente los
movimientos de pronación y supinación del pie y las debilidades de la musculatura de la pierna.
M ATERIALES Y MÉTODOS
Se estudiaron los casos de tres niños (de 7.0 ± 1.7 años, 26.66 ± 4.04 kg de peso y 1.20 ± 0.11 m de estatura)
con mielomemingocele a nivel lumbosacro, y con capacidad para caminar sin ayuda. Se realizaron
mediciones antropométricas de la longitud y el perímetro de los miembros inferiores, y anchos de pie y de
rodilla con el objeto de cuantificar atrofias musculares y deformidades óseas. Estos datos son necesarios para
la interpretación de los resultados cinemáticos obtenidos.
La determinación de los valores angulares del pie se realiza a través de la ubicación de 4 marcadores cutáneos
en cada pie que definen los ángulos entre tibia y talón y entre la vertical y el talón (Fig. 1)
Figura 1: Ubicación de marcadores en el sujeto en experimentación.
El movimiento bidimensional del pie se registra mediante una cámara de video JVC modelo GR AX-730,
norma NTSC, ubicada a 4 m del sujeto a analizar, a una altura de 50 cm del suelo y perpendicular al plano de
análisis. La velocidad de registro de video es de 30 fps (fotogramas por segundo). Las secuencias de video se
digitalizan con una placa editora Miró DC 10 Plus y se convierten a archivos de formato jpg.
Las coordenadas en twips (twentieth of a point) de los marcadores se determinan para cada fotograma de la
secuencia. Los puntos experimentales presentan desviaciones causadas por las limitaciones del modelo, por la
resolución de la imagen y por el proceso de digitalización. Estas distorisiones agregan componentes de alta
frecuencia a la serie de datos, que deben ser filtradas mediante la Transformada Rápida de Fourier.
La observación de las secuencias de video, permite estimar los momentos en que el talón hace contacto con el
suelo, definiendo el inicio del ciclo de marcha (Cleva y col., 1999; Pollo, 1999). De manera similar, el
despegue del talón del suelo, indica el fin del ciclo.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
Grados
Grados
Para la comparación estadística, cada ciclo fue dividido en 30 puntos equiespaciados de manera de tener
ciclos normatizados (Kadaba, 1989). Se analizaron los promedios de dos ciclos de marcha para cada
extremidad de los pacientes, obteniéndose para el ángulo entre pierna y pie las gráficas de la Figura 2.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
1.0
0.0
0.2
% ciclo
0.4
0.6
0.8
1.0
% ciclo
(a)
(b)
120
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
110
100
Grados
Grados
Figura 2. Ángulo entre pierna y pie (a) extremidad izquierda, (b) extremidad derecha
90
80
70
60
50
0.0
0.2
0.4
0.6
% ciclo
(a)
0.8
1.0
0.0
0.2
0.4
0.6
% ciclo
(b)
Figura 3. Ángulo pie-suelo (a) extremidad izquierda, (b) extremidad derecha
0.8
1.0
El mismo procedimiento se aplicó para el cálculo del ángulo pie-suelo, obteniéndose los resultados que se
ilustran en la Figura 3.
Definimos como neutra a la posición para la cual el ángulo pie-suelo es de 90°. La supinación o inversión
corresponde al movimiento en el cual el borde interno del pie se eleva y la planta mira hacia la línea media
formando con el suelo un ángulo mayor de 90°. La pronación o eversión es el movimiento en virtud del cual
se eleva el borde externo del pie mientras la planta mira hacia fuera, correpondiendo un ángulo menor de 90°.
En la Fig. 3 se observa una disminución del ángulo pie-suelo en ambas extremidades haciéndose más notable
a medida que el sujeto entra en la fase de respuesta a la carga (loading response). Este aumento es una
consecuencia de de la debilidad del triceps sural (Cleva y Monzón, 1999) y del peroneo lateral largo, músculo
responsable de la concavidad de la bóveda plantar.
Para compensar (Fig. 2), la tibia adduce en una cantidad similar, lo que provoca un movimiento fuera del
plano rodilla-pierna (genu valgum) causando el dolor de rodilla que caracteriza al paciente con ML (Lindseth.
1996).
CONCLUSIONES
La diversidad de deformaciones que afectan al pie (pie equinovaro, deformidad de talón) y el nivel de la
lesión conducen a una variabilidad en los resultados que dificulta la identificación de un patrón de
movimiento.
Los procedimientos terapéuticos deben orientarse a alinear la posición del pie a fin de mantener una posición
neutra durante la fase de apoyo, evitando el movimiento compensatorio de la tibia.
El análisis de la cara posterior del plano frontal complementa y confirma algunas de las observaciones que se
presentan en el plano sagital.
BIBLIOGRAFÍA
Cleva MS, Civetta JD, Monzón JE, 1999. Cinemática de la Locomoción en Niños con Lesiones Espinales
Congénitas. Proceedings del XII Congreso Argentino de Bioingeniería. Fundación Favaloro, Buenos
Aires, pp. 141-144.
Cleva MS, Monzón JE, 1999. Assesment of Gait Kinematics in Children with Myelomeningocele.
Proceedings of the XXI International Annual Conference of the IEEE Engineering in Medicine and
Biology Society. Atlanta, Georgia, Octubre.
Cornwall MW, McPoil TG, 1995, Comparison of 2-Dimensional and 3-Dimensional Rearfoot Motion
During Walking, Clinical Biomechanics Vol. 10, No. 1. pp. 36-40
Davis RB, DeLuca PA, 1996. Clinical Gait Analysis: Current Methods and Future Directions. In G. Harris
and P. Smith (eds) Human Motion Analysis: Current Applications and Future Directions.. pp. 17-42.
IEEE Press, New York.
Kadaba MP, Ramakrishnan HK, Wooten ME, 1989. Repeatability of Kinematics, Kinetis and
Electromyographic Data in Normal Adult Gait. J. Orthopaedic Research, 7:849-860.
Kerwin DG, Twigg DR, 1998. Precision and Accuracy of Video and Cinefilm Digitising Systems. North
American Congress on Biomechanics. Waterloo, Ontario, Canada, August 14-18.
Lindseth R, 1996. Myelomeningocele. In R. Morrissy and S Weinstein (eds.) Lovell & Winter's
Orthopaedics. Lippincott-Raven Publishers: Philadelphia, pp. 503-535.
Pollo FE, 1999. Motion and Perfomance Laboratory. Department of Orthopaedic Surgery. Baylor University
Medical Center. Dallas, Texas. Comunicación personal.