Análisis de la Marcha Humana

1. Definición de la Marcha Humana

• Marcha humana: modo de locomoción bípeda que alterna períodos de apoyo monopodal y bipodal, permitiendo el desplazamiento del centro de gravedad con un coste energético menor que otras formas de locomoción humana.

• Es fundamental para la observación clínica, reeducación y entrenamiento del patrón de marcha, requiriendo conocimiento de la terminología y principios mecánicos básicos para identificar limitaciones y compensaciones.

2. Conceptos Clave: Paso y Zancada

3. Fases del Ciclo de la Marcha Humana

El ciclo de la marcha se divide en dos fases principales:

a) Detalle de la Fase de Apoyo

1. Contacto inicial del talón: instante en que el talón toca el suelo hasta la siguiente fase.
2. Apoyo completo:
   • Apoyo plantar: contacto de la parte anterior del pie con el suelo.
   • Apoyo medio: momento en que el trocánter mayor está alineado verticalmente con el centro del pie (plano sagital).
3. Fase de despegue:
   • Elevación del talón: instante en que el talón se eleva del suelo.
   • Despegue del pie: momento en que los dedos se elevan del suelo.

b) Detalle de la Fase de Balanceo

1. Aceleración: rápida aceleración de la pierna justo después de que los dedos dejan el suelo.
2. Balanceo medio: la pierna en movimiento pasa por delante de la pierna de apoyo, como un péndulo.
3. Desaceleración: la pierna desacelera al acercarse al final del intervalo.

4. Variables Espacio-Temporales de la Marcha

• Longitud de paso: distancia entre puntos sucesivos de contacto de pies alternos con el suelo.
• Tiempo de paso: duración entre contactos sucesivos de pies alternos.
• Cadencia de pasos: número de pasos por unidad de tiempo.
• Longitud de zancada: distancia entre dos contactos consecutivos del mismo pie.
• Tiempo de zancada: duración de un ciclo completo de marcha (dos pasos).
• Tiempo de apoyo: duración en que un pie está en contacto con el suelo.
• Tiempo de balanceo: duración en que un pie está en el aire.
• Velocidad de la marcha: producto de la longitud de zancada por la cadencia.
• Ángulo del paso: ángulo formado por la línea de avance y la dirección del pie.
• Anchura del paso: distancia lateral entre los puntos de contacto de ambos pies.

La marcha humana es un ciclo coordinado de apoyo y balanceo que optimiza el gasto energético para el desplazamiento bípeda.

1. Fases del ciclo de la marcha

Le cycle de la marche se compose de plusieurs phases clés, définies par les contacts et mouvements des pieds avec le sol.

2. Phases articulaires principales

a) Tobillo (Cheville)

• Contacto inicial de talón : Passage de position neutre à flexion plantaire de 15° jusqu’au contact de l’avant-pied.
• Apoyo completo : Flexion dorsale de la cheville jusqu’à 15° avant la levée du talon.
• Fase de despegue : Flexion plantaire jusqu’à 25° lors de la levée du talon.
• Fase de balanceo : Retour de la flexion plantaire à la position neutre avant le prochain contact du talon.

b) Rodilla (Genou)

• Contacto inicial de talón : Flexion légère de 0 à 5°, augmentant jusqu’à 20°.
• Apoyo completo : Flexion diminue à 10°, extension complète juste avant la phase de décollage.
• Fase de despegue : Flexion atteignant 40°.

À retenir : Le cycle de la marche alterne des phases d’appui (pied au sol) et de balancement (pied en l’air), avec des paramètres temporels et spatiaux précis qui définissent la dynamique du mouvement.

1. Variables espacio-temporales de la marcha

a) Flexión y fases de la marcha

• Fase de balanceo: se alcanza una flexión máxima de 65° a mitad del balanceo, que disminuye conforme el talón se acerca al suelo.
• Contacto inicial de talón: flexión de 30°, comienza la extensión que disminuye paulatinamente.
• Apoyo completo: posición neutra en el plano sagital con tendencia a la extensión; en el plano coronal, aducción de 5°.
• Fase de despegue: extensión de 20° justo antes del despegue.
• Fase de balanceo: flexión hasta 30° en la fase media del balanceo.

b) Movimiento de la pelvis

c) Movimiento de los miembros superiores y tronco

• El tronco rota con el hombro contrario al movimiento de la pierna adelantada.
• El brazo opuesto a la pierna adelantada oscila hacia adelante; el brazo del mismo lado oscila hacia atrás.
• Ejemplo: pierna derecha adelante → hombro izquierdo rota hacia adelante, brazo derecho oscila hacia atrás.

d) Desplazamiento del centro de gravedad

• Para avanzar, el cuerpo "rueda" sobre tres ejes, según la teoría de los tres rockers (balancines o rodillos del pie).

e) Mecanismo de Windlass (Hicks, 1954)

• La fascia plantar se tensa a partir de la flexión dorsal del primer dedo.
• Eleva el arco longitudinal medial del pie, supina la articulación subastragalina y rota externamente la tibia.
• Convierte el pie en una estructura compacta y estable para un despegue eficiente.
• Evaluación mediante el test de Jack.

f) Cinética de la marcha

• Estudio de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo durante la marcha.
• El cuerpo humano utiliza al máximo la fuerza para lograr una marcha eficiente.

À retenir : La marcha implica movimientos coordinados de flexión-extensión, rotación y desplazamiento del centro de gravedad, apoyados en mecanismos biomecánicos como los tres rockers del pie y el mecanismo de Windlass para optimizar el avance y la estabilidad.

1. Fuerzas que influyen en la marcha

• Fuerzas externas: gravedad, fuerza de reacción del suelo (FRS), fuerza de rozamiento, inercia.
• Fuerzas internas: fuerza muscular y resistencia pasiva de los tejidos.

2. Leyes de Newton aplicadas a la marcha

3. Fuerza de la gravedad

• La marcha implica el desplazamiento del centro de gravedad hacia adelante, superando momentáneamente el borde anterior de la base de sustentación, causando una pérdida transitoria del equilibrio.
• La gravedad tiende a hacer caer el cuerpo hacia adelante y abajo, transformando energía potencial en cinética.
• El pie oscilante recupera el equilibrio al contactar el suelo, ampliando la base de sustentación y evitando la caída.

4. Fuerza de reacción del suelo (FRS)

• Es la fuerza que el suelo ejerce sobre el cuerpo.
• Durante el choque del talón, actúa una fuerza de frenado.
• En el despegue, se genera una fuerza de empuje hacia adelante.
• La fuerza de reacción tiene dos componentes:
  • Vertical: contrarresta la fuerza de gravedad.
  • Horizontal: frena el movimiento hacia adelante en el choque y genera propulsión en el despegue.

5. Fuerza de fricción

• Es necesaria para evitar que el pie resbale durante la marcha.
• Depende del tipo de materiales en contacto y de las fuerzas entre ellos.
• Debe ser suficiente para equilibrar la componente horizontal de las fuerzas de impulso y frenado.
• Si es insuficiente, el pie desliza (ejemplo: caminar sobre hielo o suelo encerado).
• En estas condiciones, se reduce la longitud del paso para disminuir la componente horizontal y evitar resbalones.

6. Fuerza de inercia

• Es la resistencia del cuerpo o sus segmentos a cambiar su estado de reposo o movimiento sin la intervención de una fuerza.
• Cuanto mayor es el peso corporal, mayor es la inercia que debe vencerse en cada paso.

À retenir : La marcha humana es el resultado de la interacción dinámica entre fuerzas externas (gravedad, reacción del suelo, fricción, inercia) e internas (musculares y tejidos), reguladas por las leyes de Newton para mantener el equilibrio y la propulsión.

1. Teoría de los tres rockers

La teoría de los tres rockers describe las fases clave del movimiento del pie durante la marcha, basándose en tres puntos de apoyo o "rockers" que permiten la progresión del cuerpo:

2. Mecanismo de Windlass

El mecanismo de windlass es un proceso biomecánico que estabiliza el arco plantar durante la fase de despegue en la marcha:

• La flexión dorsal del primer dedo tensa la fascia plantar.
• Esta tensión eleva el arco plantar, aumentando la rigidez del pie.
• La rigidez permite una mejor transmisión de fuerzas para la propulsión.

3. Conceptos clave de fuerzas y momentos en la marcha

• El momento de fuerza ($M$) es el producto de la fuerza muscular ($F$) por la distancia ($D$) desde el punto de aplicación hasta la articulación (fulcro):

  $$M = F \times D$$

• La eficacia de un músculo depende de:

  • La longitud efectiva del brazo de palanca.
  • La sección transversal fisiológica del músculo.
  • La velocidad y longitud previa de contracción (máxima a 120% de longitud en reposo).

• En la marcha, la mayor demanda muscular ocurre cuando el músculo está más elongado.

4. Aplicación en las articulaciones durante la marcha

À retenir : El mecanismo de windlass y la teoría de los tres rockers son fundamentales para entender la progresión eficiente y estable del pie durante la marcha, mediante la coordinación de fuerzas musculares y la rigidez dinámica del arco plantar.

1. Análisis cinético de las fuerzas en la marcha

a) Cadera

• Apoyo completo: La articulación de la cadera se estabiliza principalmente por el glúteo medio y menor, el glúteo mayor y los isquiotibiales.
• El aductor mayor contribuye a la extensión de cadera tirando de la pelvis hacia adelante.
• Apoyo medio: Las fuerzas resultantes (FRS) extienden pasivamente la cadera, ya que el vector resultante se sitúa detrás de la articulación. El glúteo medio y menor estabilizan la cadera en el plano frontal.

b) Tobillo

• Despegue:
  • Contracción concéntrica del gastrocnemio eleva el talón.
  • Los flexores de los dedos actúan como accesorios del tríceps sural en la propulsión.
  • Otros músculos como el tibial posterior y los peroneos laterales largo y corto asisten al tríceps en esta fase.
• Balanceo:
  • En las fases iniciales (aceleración y balanceo medio), el tibial anterior y en menor medida los extensores de los dedos y del hallux realizan contracción concéntrica para evitar que la parte anterior del pie tropiece con el suelo.
  • En la fase terminal (desaceleración), estos músculos mantienen contracción isométrica.

c) Rodilla

• Despegue:
  • Desde una extensión casi completa, la flexión se inicia mediante contracción concéntrica de isquiotibiales y gastrocnemios.
  • Las fuerzas resultantes ayudan a la flexión pasiva.
• Balanceo:
  • En la fase inicial, la flexión de rodilla es indirecta y favorecida por músculos como el psoas-ilíaco, sartorio y aductores.
  • En la fase media, la rodilla se flexiona por acción de la gravedad.
  • En la fase terminal, los isquiotibiales desaceleran la flexión de cadera mediante contracción excéntrica.

d) Cadera en despegue

• Las fuerzas resultantes generadas por la propulsión del tobillo producen una flexión pasiva de cadera.
• La fuerza elástica de los rotadores externos también favorece esta flexión pasiva.
• El glúteo mayor se activa a altas velocidades.

e) Rodilla y cadera en balanceo

f) Columna y pelvis

• Fase de apoyo:
  • Rotación de la pelvis hacia el mismo lado del apoyo.
  • Rotación de la columna hacia el lado contrario.
  • Inclinación lateral de la pierna de apoyo.
• Fase de balanceo:
  • Rotación de la pelvis en sentido contrario a la pierna de apoyo y a la columna.
  • Ligera rotación lateral de la pelvis hacia la pierna que no se apoya.
  • Esta rotación alarga el paso y disminuye la desviación lateral del centro de gravedad.

g) Músculos implicados en pelvis y columna

La coordinación de las fuerzas musculares y las fuerzas resultantes durante la marcha permite la estabilidad articular y la eficiencia del movimiento.