Tendencias biomecánicas actuales

Tema 4. TEORIAS
BIOMECÁNICAS CLÁSICAS
Y TENDENCIAS ACTUALES
Dr. Fernando Pifarré
ESQUEMA

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Manter (1941)
HicKs (1953)
Root (1959)
Elftman (1960)
Sgarlato (1971)
Van Langelaann (1983)
Phillips (1983)
Kirby (1990)
Lundberg (1993)
Mc Poil y Hunt (1995)
Huson (1996)
Payne (2000)
Nester et al (2001)
Kirby (Noviembre 2001)
Nester et al (2002)
Nester and Findlow (2006)
Kirby (Giugno 2008)
Howard J Dananmberg (2012)
Phillip J Vasily (2012)
TEORIA DE MANTER (1941)
• Mide en cadáveres tanto el eje de rotación del ASA como
el de la MT.
• Describe el método para medir el eje del ASA, pero
probablemente no midió el de la MT.
• No queda claro si utiliza el escafoides, el cuboides o
cualquier otro punto del antepié para determinar el eje de
movimiento de la MT.
TEORIA DE MANTER (1941)
TEORIA DE MANTER (1941)
19 pies de cadáver eje longitudinal ASA (EL) es de:
9º plano sagital y 15º plano transversal
15 pies de cadáver el eje oblicuo ASA (EO) es de:
57º plano sagital y 52º plano transversal
TEORIA DE MANTER (1941)

El eje longitudinal de la MT como el de la
ASA se mueven como un tornillo en
sentido horario.
MT

ASA
No describe el mecanismo de tornillo ya
que está limitado por la acción de los
músculos y ligamentos
TEORIA DE HICKS (1953)
5 pies amputados
 Simula la carga para determinar el eje del ASA,
MT (EL, EO) i el V radio
 EO Hicks es diferente EO Manter
EO Hicks es similar eje ASA
 Dos ejes para la mediotarsina:
- Eje A-P
- EO
 Descuida el movimiento cuboides

TEORIA DE HICKS (1953)


Solo describe el movimiento de la articulación astragalo escafoidea
pero no calcáneo cuboidea
Mide el movimiento de la mediotarsiana en carga y en descarga
TEORIA DE ROOT (1959)
TEORIA DE ROOT




No fue hasta principios de 1959 cuando
Root
impulsó
el
desarrollo
de
fundamentos
biomecánicos
bien
sentados.
Root estudió de forma dinámica las
articulaciones del pie durante la marcha
Antes de Root, las ortesis plantares solo
distribuian las presiones plantares
Planteamineto
de
Root
i
cols.:
clasificación de los tipos anormales de
pies
TEORIA DE ROOT

Root i cols. Definieron:
* POSICIÓN IDEAL O “NORMAL” DE LA ALINEACIÓN DEL PIE
* ASÍ COMO DIVERSAS VARIACIONES DE ESTA ALINEACIÓN NORMAL
QUE PODRÍA CAUSAR UNA FUNCIÓN ANORMAL DEL PIE

Antes de Root: no existian criterios que
definieran “el pie normal”
Sólo se identificaban alteraciones exageradas
o congénitas (calcaneovalgo, astrágalo vertical congénito...)
TEORIA DE ROOT

Introduce el concepto de:
DEFORMIDADES INTRÍNSECAS DEL PIE
- varo y valgo de antepié
- varo y valgo de retropié
sus
movimientos
anormales
o
excesivos nos producen transtornos de
las extremidades inferiores y de los pies
TEORIA DE ROOT

Protocolo (Root. cols.):
1. Determinar si una “deformidad
intrínseca” está presente.
2. Cuantificar el grado de
deformidad mediante un goniómetro.
3. Utilizar un molde de yeso para
captar el grado de deformidad del pie.
4. Fabricar una ortesis del pie.
“ORTESIS FUNCIONAL”
TEORIA DE ROOT

Que es una ortesis funcional del pie ?
1. Fabricada con “cuñas” o “posteos” que están colocados en la parte delantera
o trasera de la plantilla en función de la deformidad presente.
2. Así se evita los movimientos excesivos del pie que son causa de patologia

Que es una alineación normal del pie ?
1. Cuando la bisectriz del calcáneo está en línea o en paralelo con la bisectriz del
del tercio inferior de la pierna.
2. El plano de las 5 cabezas metatarsales sea perpendicular a la bisectriz del
calcáneo
Esto sucede si
ASA está NEUTRA
TEORIA DE ROOT
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
1. Objetivo de sus ortesis:
Mantener el ASA en posición neutra en la fase final de apoyo medio
de la marcha
Root se basa en estudios de autores
anteriores a él. Estudios posteriores (Mc Poil y
Cornwall) dicen que en condiciones normales
el ASA no se encuentra en posición neutra al
final del apoyo medio, sino que está en una
posición más pronada
( Mc Poil TG, Cornwall MW. Relationship between subtalar joint neutral position and rearfoot
motion during walking. Foot Ankle Int 1994; 15:141-5.)
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
2. Sigue el modelo de dos ejes de
movimiento de la mediotarsiana (descrito
por Manter y Hicks)
16 º en plano sagital
42º en el plano transverso
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
2. Modelo de dos ejes de movimiento
de la mediotarsiana (descrito por Manter
y Hicks)
Eje medio del ASA
Ángulo medio: 16º
Eje longitudinal retropié
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
2. Modelo de dos ejes de movimiento
de la mediotarsiana (descrito por Manter
y Hicks).
Porque no puede haber la posibilidad de
que el ASA y la Mediotarsiana, se
muevan en más ejes, en lugar de 2 ejes
puros ? Esto nos lo dice los estudios de
Payne y el de Nester.
(Payne CB. The role of theory in understanding the meditarsal joint. J Am
Pod Med Assoc 200, 90:377-9);
(Nester C, Findlow A, Bowker P. Scientific approach to the asis of rotaton
of midtarsal joint. JAPMA, 91 (2): 68-73,2001)
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
2. Modelo de dos ejes de movimiento de la
mediotarsiana (descrito por Manter y Hicks).
Cabe la posibilidad que el ASA i la MT tengan
movimiento en más de dos ejes
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
2. Modelo de dos ejes de movimiento de la
mediotarsiana (descrito por Manter y Hicks).
Por eso, hoy se habla de:
TEORÍA DEL HAZ DE EJES
(esto lo dicen los estudios cinemáticos Payne y Nester- 2001-2001)
Donde esta el error ? : posiblemente en que los
estudios en que se basó Root estaban hechos en pies
de cadaveres en descarga (Manter) y que solo se tuvo
en cuenta la art. Talonavicular (Hicks)
TEORIA DE ROOT

Inconsistencia del modelo de Root
Con todo esto no queremos decir que la teoría
de Root no sirva para nada, y que las teorías
“emergentes” (Kirby, teoría de stress de los
tejidos…) tengan la verdad absoluta
Esta inconsistencia del paradigma de Root ha
hecho que se planteen nuevos modelos
biomecánicos teóricos más o menos
coherentes (pero no pueden considerarse
protocolos científicos)
TEORIA DE ELFTMAN (1960)
Sigue los trabajos de Manter
 La articulación astragalo escafoidea tiene
2 ejes de movimiento
 La articulació calcáneo cuboidea tiene dos
ejes de movimiento
 No describe el método usado
 Describe
la compleja forma de la
articulación
astragalo
escafoidea
i
calcáneo cuboidea

TEORIA DE ELFTMAN (1960)
Escafoides + cuboides
sola unidad
 Si el ASA está pronada
aumenta el
movimiento tranverso del antepié y el
retropié
 Porqué el eje del ASA es paralelo a todo
el eje de la MT
Eje del ASA

Los dos eje son paralelos
Eje de la Mediotarsina
TEORIA DE SGARLATO (1971)
EO del ASA es una
combinación del eje de
la art. astragalo escafoidea
y calcáneo cuboidea
 EO del ASA es
diferente del EL del
ASA
 El movimiento puede ser sobre el propio
eje independiente el uno del otro, pero
también puede ocurrir simultáneamente

TEORIA DE SGARLATO
(mecanismo de cierre)


Cuando el eje del ASA esta en posición neutra y el
antepié está en máxima pronación, el plano sagital de
la superficie plantar del antepié es perpendicular al
plano sagital del calcáneo
La MT se bloquea con la supinación del ASA y se
desbloquea con la pronación del ASA
VAN LANGELAANN (1983)



Estudia el movimiento de la tíbia, astrágalo,
calcáneo, escafoides y cuboides mediante
esterefotogrametria de Roetgen.
El movimiento transversal del cuboides y el
escafoides son muy leves.
10 muestras medidas: rotación total del
escafoides respecto al cuboides osciló entre
3,9º y 6,8º de una máxima pronación del ASA
y una máxima supinación del ASA
VAN LANGELAANN (1983)
No tiene lugar ningún
movimiento relativo entre el
cuboides y el escafoides: el
escafoides y el cuboides giran
como una unidad en relación
al calcáneo


Cuando el pie está en carga, el cuboides y el
escafoides se pueden modelar formando un
único objeto, o un cuerpo rígido (Kirby)
VAN LANGELAANN (1983)


Eje helicoidal: permite tanto movimientos de
rotación + traslación
No es simplemente una bisagra.
PHILLIPS (1983)

> movilidad del antepie cuando el
retropié esta evertido.

< movilidad del antepié cuando el
retropié esta invertido.
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis

En la actualidad ha cambiado e influido “mucho” en la
en la biomecánica de exploración y tratamiento EEII

Se basa en la función adecuada de la ASA

El ASA es muy importante para la función normal del
pie y esta no puede darse de forma correcta si existen
fuerzas patológicas que actúan sobre ella durante la
marcha.
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis


Las fuerzas que actúan sobre el ASA, las cuales
producen un movimiento en dirección rotacional sobre
su eje, pueden ser generadas “externamente”
mediante fuerzas reactivas del suelo sobre el talón o
“internamente”, mediante la contracción muscular (Ej.
Tibial Posterior).
Las fuerzas que se generan, actúan en una dirección
lineal, siendo las articulaciones del cuerpo las que
convierten estas fuerzas lineales en movimientos
rotacionales complejos que permiten que la gente
corra, ande... . Siendo estas muy numerosas y
complejas (y antes de Kirby, no habian sido tratadas ni
estudiadas)
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
Desviación del eje del ASA
Las desviaciones posicionales del eje del ASA se
han agrupado:
1. Fuerzas reactivas del suelo (FRS)
2. Fuerzas de contracción muscular
ALTERAN EL MOMENTO DE FUERZA
Nos
producen,
supinadores
momentos
pronadores
o
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
• La posición normal del eje del ASA a través del eje transverso (STJA)
pasa sobre el primer meta. En un pie con el eje del ASA medialmente
desviado, el eje se encuentra en una posición más medial y en un pie con
el eje lateralmente desviado, el eje se encuentra más lateral
• Cuando el eje del ASA, está desviado (ya sea medial como lateral) en
relación a las estructuras de apoyo del pie, las relaciones normales de las
inserciones musculares extrinsecas del eje del ASA se ven alteradas, ya
que las fuerzas internas generadas por la contracción muscular producen
momentos de fuerza sobre el eje
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
• Si las inserciones musculares o poleas oseas, estan en una posición medial al
eje del ASA como:
TP, Fx largo del Hallux, Fl corto Dedos, Triceps sural, TA
contraerse
Momentos de supinación
• Si las inserciones son laterales como los Peroneos o los Extensores
Momentos de pronación
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
KIRBY (1990). Teoría rotacional del ASA
J.Am Podiatry Med Assoc 1989 79: 1-14
Rotational equilibrium acroos the subtalar joint axis
Conclusión:
La desviación lateral o medial del eje del ASA
produce una alteración durante los momentos de
brazo de palanca de estos músculos
- la desviación medial, da lugar a un aumento en el
momento de los ms que producen pronación y una
disminución de los que producen supinación dando un
aumento neto de los momentos pronadores ( y al
revés).
LUNDBERG (1993)
Estudio 8 pies
de cadaver en carga.
 Relaciona: la
transmisión del
movimiento de
rotación de la
pierna al pie

LUNDBERG (1993)
Movimiento astragalo-escafoideo > que
el calcáneo cuboideo.
- forma convexa
- bola y zócalo: enartrosi
 grado de libertad de movimiento

Mc Poil y Huson (1995)
Teoria de Strees de los tejidos
Evaluation and Management of Foot and Ankle Disorders: Present problems and Future Directions.
Mc Poil, Hunt CG. JOSFT Volume 21 Number 6 june 1995
• Nos permite una cierta flexibilidad para adaptarnos a los
procedimientos de evaluación y tratamiento basado en la
identificación de los tejidos que están inflamados o dañados
por un exceos de tensión mecánica en la zona.
•La palpación, las pruebas de stress del tejido, la evolución
del rango de movimiento y la determinación de la fuerza
muscular se incluyen en un amplio esquema de evaluación
para determinar el nivel y la magnitud de la inflamación y/o
degeneración, y la consiguiente limitación de movimientos de
los tejidos a estudio, ya sean tendones, ligamentos, fascia...
Mc Poil y Huson (1995)
Teoria de Strees de los tejidos
Evaluation and Management of Foot and Ankle Disorders: Present problems and Future Directions.
Mc Poil, Hunt CG. JOSFT Volume 21 Number 6 june 1995
La curva de deformación por la tensión se compone de dos regiones o
zonas: una región elástica y otra región plástica. La zona de separación
de las dos regiones es el límite elástico y la zona final es el punto de
ruptura
HUSON

Calcáneo – Cuboides

Astrágalo Escafoides

De forma consecutiva e instantánea eje
de movimiento toma la dirección oblícua
del eje oblícuo de la ASA
HUSON (1996)
NEUTRA
ASTRAGALO SUPINADO
Cuboides Escafoides y
Calcáneo fijo
Movimiento
Calcáneo-Cuboideo
PAYNE (2000)

El modelo de 2 ejes es un excelente
modelo para explicar, enseñar la
biomecánica de la mediotarsiana, pero no
describe la realidad

Una de las ventajas de este modelo es
porque explica las múltiples direcciones
de movimiento del antepié respecto
retropié
NESTER ET AL (2001)

Los ejes de rotación no son una entidad física o
anatómica, pero son unos parámetros
cinemáticos que son usados para describir los
movimientos de un cuerpo rígido respecto a otro
cuerpo rígido.
NESTER ET AL (2001)



El eje longitudinal y el oblícuo del ASA entran en conflicto
con la cinemática de un cuerpo rígido
El cuboides y el escafoides se mueven respecto al
calcáneo como un único cuerpo rígido
en torno a un eje de rotación instantáneo
El movimiento de un cuerpo rígido respecto a otro no
puede verificarse respecto a dos ejes de movimiento
NESTER ET AL (2001)
MEDIOTARSIANA
MEDIOTARSIANA = cuerpo rígido formado por el escafoides y el cuboides
Respecto el astrágalo y el calcáneo
NESTER ET AL (2001)
El eje de rotación no determina el movimiento
en una articulación; más bien, el
movimiento determina el eje
NESTER ET AL (2001)
“ El movimiento se determina por la interacción compleja entre
la:

La geometria de las superficies articulares

La tensión en la posición de los ligamentos y los
músculos

La dirección, posición y magnitud de las fuerzas externas
NESTER ET AL (2001)



Menos conflicto con la cinemàtica
El movimiento en 3 planos corporales esta
más cerca de los módelos mecánicos de la
EEII.
Descripción más fácil de los movimientos
Kirby (Novembre 2001)


Un solo eje de movimiento para la
mediotarsiana que esta en continuo
movimiento en el espacio.
Eje de la mediotarsiana: Haz de ejes
instantaneos de rotación que define los
patrones de movimiento del escafoides y
cuboides, respecto al calcaneo
NESTER ET AL (2002)
Scopo: hace una valoración estática in vivo del
movimiento del escafoides y el cuboides respecto al
calcáneo durante la rotación de la pierna a lo largo del
plano transversal
n: 9, tobillos fijados, los huesos se escanean
cinemáticamente en 3 D
• En el plano sagital: diferencia no significativa entre
el escafoides y el cuboides en condiciones de carga
de antepié invertido como evertido
• En el plano sagital: la diferencia si es significativa
en el retropié
NESTER AND FINDLOW (2006)



La mediotarsiana tiene diferente relación en el
antepié y el retropié
El eje de rotación es descrito en cada instante
La descripción de la cinética y de la cinemática
de la articulación es definida por X, Y, Z (eje del
sistema local de referencia del calcáneo)
Kirby (Giugno 2008)

La art. MT es mejor valorarla mediante una fuerza
variable, pero que no la bloquee o la inmovilice ya que se
deforma mucho más si la valoramos respecto la fuerza de
reacción del suelo.

Un bloqueo de la mediotarsiana no puede proporcionar la
capacidad de adaptación instantánea del pie al suelo y
tampoco puede el pie deformarse de forma correcta en
función de las actividades cotidianas de nuestra vida.

El concepto de “bloqueo” es un concepto impreciso por lo
que tenemos que deshecharlo de la terminología
podológica
Kirby (Giugno 2008)

A medida que el antepié se dorsiflexiona, cada vez se
aplican más fuerzas plantares de reacción crecientes.

La MT debe de ser considerada como un resorte de
rigidez variable que permita una carga variable en el
movimiento de dorsiflexión del antepié repecto el retropié,
dependiendo de la cargas plantares que se producen en
el antepié durante las actividades físicas en carga ya
sean cotidianas o deportivas
Kirby (Giugno 2008)

El concepto de “Bloqueo de la Mediotarsiana” implica que
esta se la única articulación del pie que pueda conferir
propiedades mecánicas de movimiento y / ó estabilidad
de los arcos medial, longitudinal y lateral del pie.

Un reciente estudio cinemático ha demostrado que
también hay una influencia en el movimiento por la las
articulaciones cuño escafoidea, cuño metatarsal y
cuboides metatarsal
Kirby (2010)
Profesor Dr. Kevin Kirby
Howard J Dananberg 2009





Estudia la patología del Hallux limitus funcional
Establece la “Teoria del Plano Sagital”
Describe que la pronación del pie no se da
cuando apoya todo el pie sino cuando se levanta
el talón
Practica maniobras que desbloquean las
articulaciones del pie
Juanto a Vasily (podiatra australiano) diseñan
una plantilla prefabricada a la que se puede
hacer modificaciones in situ y añadir cunas o
piezas
Howard J Dananberg 2009
Howard J Dananberg 2012
Phillip J. Vasily 2012





Vasily en 1979 fundó un laboratorio de ortesis en
Sydney
Sus ortesis actuan sobre la biomecánica postural
Colabora con el instituto australiano del deporte
Diseña diferentes tipos de plantillas pefabricadas
para diabéticos, problemas de primer radio, para
talones altos, deportistas... . Tambien sandalias
anatómicas
Tiene sedes por todo el mundo que distribuyen
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Phillip J. Vasily 2010
Phillip J. Vasily 2010
y la investigación prosigue...
Curiosidad antropológica