Comportamiento de los materiales de descarga

Tesis Doctoral “Comportamiento de los Materiales de Descarga” Manuel Pabón Carrasco Sevilla 2015 UNIVERSIDAD DE SEVILLA Facultad de Enfermería, Fisioterapia y Podología Departamento de Podología Comportamiento de los materiales de descarga Tesis Doctoral Tesis presentada por D. Manuel Pabón Carrasco para optar al grado de Doctor por la Universidad de Sevilla, dirigida por los Doctores D. José María Juárez Jiménez y Dña. María Reina Bueno. Sevilla, a 12 de Mayo de dos mil quince. Los directores, Doctorando, Dr. D. José María Juárez Jiménez Dra. Dña. María Reina Bueno D. Manuel Pabón Carrasco Dpto. de Podología Dr. D. JOSÉ MARÍA JUÁREZ JIMÉNEZ, Profesor Colaborador Doctor adscrito al Departamento de Podología de la Universidad de Sevilla, y Dra. Dña. MARÍA REINA BUENO, Profesora Sustituta Interina adscrita al Departamento de Podología de la Universidad de Sevilla, HACEN CONSTAR: Que D. Manuel Pabón Carrasco ha realizado, bajo su dirección y coordinación, la tesis titulada: “Comportamiento de los materiales de descarga” para optar al grado de Doctor por la Universidad de Sevilla, y que dicho trabajo reúne las condiciones necesarias para ser sometido a la lectura y discusión ante el Tribunal. Sevilla, a 12 de Mayo de dos mil quince. Los Directores, Fdo. Dr. D. José María Juárez Jiménez Fdo. Dra. Dña. María Reina Bueno Agradecimientos A mi tutor, Dr. D. José María Juárez Jiménez, por ayudarme desde los inicios de mi etapa investigadora, allá en el 2012, dedicando su tiempo y saber a este proyecto, logrando que llegara a buen puerto. A mi tutora de tesis, Dra. Dña. María Reina Bueno, por su ilusión en este proyecto y por su constante trabajo realizando correcciones en sus horas libres, que han constituido un inestimable apoyo en el duro y difícil camino hasta su conclusión. Al catedrático del Departamento de Ingeniería de Materiales, Dr. D. Jaime Domínguez Abascal, por permitirme disponer del laboratorio de experimentación de materiales y contar con la ayuda de miembros de su equipo para realizar los pertinentes ensayos; así como por su asesoramiento en la comprensión de conceptos físicos indispensables para la elaboración y redacción de esta tesis. A Dña. Mercedes Fernández Morales, Licenciada en Ingeniería del Dpto. De Ingeniería Mecánica y Fabricación, por dedicarme su tiempo en la explicación del funcionamiento del dispositivo y la realización de los ensayos de este proyecto. A D. Fernando Jesús Claros Pardo, Licenciado en Matemáticas, que me ha ayudado en las tareas de programación, formulación y cálculos matemáticos. A D. Juan Luís García Méndez , Licenciado en Ingeniería Industrial, D. Manuel Barrero Marchena, Licenciado en Química y D. Enrique del Pozo Polidoro, Licenciado en Ingeniería Industrial, por su ayuda en la comprensión de los resultados obtenidos y su extrapolación a términos más asequibles al campo sanitario. A D. Juan Agustín Martín y al Dr. D. Gabriel Domínguez por proporcionarme documentación relacionada con el proyecto de tesis. A D. José Maria Pabón Jaén por la maquetación y diseño de imágenes. Al Área Clínica de Podología de la Universidad de Sevilla por facilitarme el uso de sus instalaciones, dispositivos de diagnóstico y los materiales del estudio. A mi familia y amigos por su apoyo y ánimo en todo momento. Especialmente a mi padre, Manuel Joaquín Pabón Jaén por su entrega en este proyecto. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral II 4.1 Hipótesis de investigación .......................................................................................................... 53 4.2 Hipótesis nula .............................................................................................................................. 53 5. Material y método ............................................................................................................................... 55 5.1 Material .......................................................................................................................................... 57 5.2 Tipo de diseño ............................................................................................................................. 58 5.3 Variable de estudio ..................................................................................................................... 59 5.4 Características generales de la muestra ..................................................................................... 59 5.5 Criterios de inclusión y exclusión ............................................................................................ 59 5.6 Métodos de registros de las variables y descripción de los instrumentos de medida utilizados ......................................................................................................................... 60 5.7 Protocolo aplicado en el trabajo de campo ............................................................................. 63 5.7.1 Ensayos materiales ............................................................................................................. 63 5.7.2 Confección de los ensayos. Determinación de la fuerza.............................................. 64 5.7.3 Estudio en estática ............................................................................................................. 65 5.7.4 Valoración en dinámica..................................................................................................... 66 5.7.5 Valoración del desgaste ..................................................................................................... 66 5.8 Selección de los materiales ......................................................................................................... 67 5.9 Análisis Estadístico ..................................................................................................................... 67 5.9.1 Análisis exploratorio de datos .......................................................................................... 69 5.9.2 Análisis descriptivo ............................................................................................................ 70 5.9.3 Análisis inferencial ............................................................................................................. 70 6. Resultados ............................................................................................................................................ 71 6.1 Estadística descriptiva ................................................................................................................. 73 6.2 Estadística inferencial ................................................................................................................. 93 7. Discusión ............................................................................................................................................. 109 7.1 Comportamiento de los materiales ........................................................................................... 111 7.2 Comportamiento por familias ................................................................................................... 113 7.2.1 Espuma de Polietileno Roval foam® ............................................................................. 113 7.2.2 EVA corcho ....................................................................................................................... 113 7.2.3 Espuma de poliuretano ..................................................................................................... 114 7.2.4 Etil vinil acetato ................................................................................................................. 114 7.2.5 Combinados doble capa y triple capa ............................................................................ 115 7.3 La dureza como parámetro descriptivo de los materiales ..................................................... 117 7.4 Repercusiones de materiales no lineales................................................................................... 118 Comportamiento de los Materiales de Descarga Índice III 7.5 Capacidad amortiguadora ........................................................................................................... 119 7.6 Aplicación clínica: ¿Descargar o Amortiguar? ........................................................................ 122 7.7 Desgaste ........................................................................................................................................ 124 7.8 Confección empírica de las ortesis............................................................................................ 126 7.9 Controversia en los materiales ................................................................................................... 127 7.10 Limitaciones ................................................................................................................................. 128 7.11 Prospectivas ................................................................................................................................. 129 7.12 Aplicaciones prácticas del estudio ............................................................................................. 129 8. Conclusiones ......................................................................................................................................... 131 9. Resumen ................................................................................................................................................ 135 9.1 Introducción................................................................................................................................. 137 9.2 Objetivos ...................................................................................................................................... 137 9.3 Metodología ................................................................................................................................. 137 9.4 Resultados..................................................................................................................................... 137 10. Bibliografía ........................................................................................................................................... 139 11. Anexos .................................................................................................................................................. 163 11.1 Anexo I Protocolo de puntuación IPAQ ............................................................................... 165 11.2 Anexo II Abreviaturas ................................................................................................................ 166 11.3 Anexo III Fichas técnicas........................................................................................................... 167 Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral IV Índice de gráficos Gráfico 1 Comportamiento en estática y dinámica de espuma de látex .................................................................. 68 Gráfico 2 Comportamiento en estática y dinámica de material látex-lana .............................................................. 69 Gráfico 3 Ensayo de dinámica: desglose en cadencia de marcha ............................................................................. 79 Gráfico 4 Comportamiento en estática y dinámica de muestra Roval foam® ....................................................... 79 Gráfico 5 Comportamiento en estática y dinámica de muestra de EVA ................................................................ 80 Gráfico 6 Comportamiento en estática y dinámica de muestra poliuretano ........................................................... 81 Gráfico 7 Comportamiento en estática y dinámica muestra EVA ........................................................................... 82 Gráfico 8 Comportamiento en estática y dinámica de combinados de doble capa de poliuretano y EVA ............................................................................................................... 83 Gráfico 9 Comportamiento en dinámica de un mismo material ensayado por las dos caras de la que está compuesta: EVA + Poliuretano ........................................................... 84 Gráfico 10 Comparación de la disposición del material de triple capa: Forro de EVA + Poliuretano + EVA duro ............................................................................................................... 85 Gráfico 11 Picos de presiones en dinámica, material poliuretano ............................................................................... 85 Grafico 12 Área de disipación de la fuerza de los materiales de estudio .................................................................... 86 Gráfico 13 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, espuma polietileno 5 mm 36,5 SA ............................................................................................................... 87 Gráfico 14 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, EVA 3 mm 39,4 SA. ...................................................................................................................................... 88 Gráfico 15 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, poliuretano 18 SA 5 mm ............................................................................................................................... 88 Gráfico 16 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, EVA 45 SA 5 mm .......................................................................................................................................... 89 Gráfico 17 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, espuma polietileno 3 mm 36,5 SA. .............................................................................................................. 89 Gráfico 18 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, EVA 41 SA 4 mm .......................................................................................................................................... 90 Gráfico 19 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, combinado EVA + Poliuretano azul 6 mm ............................................................................................... 90 Gráfico 20 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, combinado EVA + Poliuretano alta memoria 6 mm ............................................................................... 91 Gráfico 21 Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, forro EVA + Poliuretano + EVA 3 duro 6 mm. .............................................................................................................. 91 Gráfico 22 Progresión del degaste durante 20 ciclos .................................................................................................... 92 Comportamiento de los Materiales de Descarga Índice V Índice de tablas 1 Resumen de la distribución de presiones en el antepié normal ........................................................... 11 2 Resumen del comportamiento mecánico ............................................................................................... 37 3 Relación de pérdida de grosores en función de la fuerza ejercida y grosor total perdido ............... 74 4 Valores dispersión, desviación típica, percentiles 25/75, mínimos y máximos para determinar diferencias entre la pérdida de grosor /Fuerza aplicada .......................................... 75 5 Pérdidas de grosor en función de la cadencia de la marcha ............................................................... 75 6 Relación entre la cadencia de la marcha y la rigidez del material (módulo de Young N/mm) ...................................................................................................................... 76 7 Valores dispersión, desviación típica, percentiles 25/75, mínimos y máximos para determinar diferencias entre la pérdida de grosor en cada cadencia /Fuerza aplicada .................... 78 8 Comparativa de grosores totales entre estática y dinámica .................................................................. 78 9 Relación de materiales con su grosor/dureza /área disipar fuerzas ................................................... 86 10 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para rigidez en estática ................................................................. 93 11 Test Friedman para la diferencia de rigidez en diferentes presiones en estática ............................... 93 12 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para el grosor en estática .............................................................. 93 13 Test Friedman para la pérdida de grosor en diferentes presiones en estática ................................... 94 14 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para la rigidez en dinámica ........................................................... 94 15 Test Friedman para los módulos de Young en diferentes presiones en dinámica ........................... 95 16 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para la rigidez en dinámica ........................................................... 95 17 Test Friedman para valorar la pérdida de grosor en diferentes cadencia en dinámica .................... 95 18 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk grosor máximo en estática y dinámica ....................................... 96 19 Test T de Student para muestra relacionadas entre grosor final perdido en Dinámica- Estática ..................................................................................................................................... 96 20 Diferencias de grosor en estática y dinámica ......................................................................................... 96 21 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para el grosor y la presión a los 815-540 y 270 Newton estática y dinámica ........................................................................................................... 98 22 Test T de student para muestras relacionadas entre grosor y la presión a los 815-540 y 270 Newton en Dinámica- Estática ...................................................................................... 98 23 Pruebas de normalidad en la familia Rovalfoam® módulo de Young ............................................... 99 24 Test Friedman para valorar si hay diferencia significativa entre la familia de Rovalfoam® en dinámica .................................................................................................................... 99 25 Prueba de normalidad de la familia de Rovalfoam® en función grosor .......................................... 99 26 Test Friedman comparativa del grosor de los materiales de Rovalfoam® en dinámica ................................................................................................................................................. 100 Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral VI 27 Prueba de normalidad en función del módulo de Young en la familia EVA corcho ................................................................................................................................................ 100 28 Test t de Student y nivel de relación entre los materiales EVA corcho ............................................. 100 29 Pruebas de normalidad en la familia EVA corcho en función del grosor ......................................... 101 30 Test Wilcoxon para la pérdida de grosor dentro de la familia EVA corcho en dinámica ................................................................................................................................................. 101 31 Prueba de normalidad EVA en función del módulo de Young .......................................................... 101 32 Test Friedman para valorar si hay diferencia significativa en relación a la rigidez en cada cadencia entre la familia de EVA en dinámica ........................................................... 102 33 Prueba de normalidad EVA en función del grosor .............................................................................. 102 34 Test t de Student para muestra relacionada en la familia del EVA relacionada con la pérdida de grosor ............................................................................................................................ 102 35 Prueba de normalidad de la familia de poliuretano en función al módulo de Young ..................... 104 36 Test t de Student para muestras relacionadas comparativa del grosor de los materiales de poliuretano en dinámica .................................................................................................... 104 37 Prueba de normalidad familia poliuretano en función del grosor perdido ........................................ 105 38 Test t de Student para muestras relacionadas comparativa del grosor de los materiales de poliuretano en dinámica .................................................................................................... 105 39 Prueba de normalidad de los materiales de doble capa en función del módulo de Young ...................................................................................................................................... 105 40 Test Wilcoxon para la pérdida de grosor dentro del combinado dos capas de EVA con poliuretano en dinámica ........................................................................................................... 106 41 Prueba de normalidad de los materiales de triple capa en función del módulo de Young ..................................................................................................................................................... 106 42 Test Wilcoxon para la pérdida de grosor dentro del combinado tres capas de EVA con poliuretano en dinámica .......................................................................................................... 106 43 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk en el grosor total y la dureza ........................................................ 106 44 Test de Correlación de Pearson para las variables grosor total en dinámica y dureza de los materiales ............................................................................................................................ 107 45 Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk en capacidad amortiguadora y la dureza .................................... 107 46 Test de Correlación de Pearson para las variables capacidad amortiguadora y dureza de los materiales ............................................................................................................................ 107 Comportamiento de los Materiales de Descarga Índice VII Índice de figuras Figura 1 Presiones plantares ......................................................................................................................................................... 8 Figura 2 Velocidad de la marcha .................................................................................................................................................. 13 Figura 3 Relación de las presiones con el aumento de tacón .................................................................................................. 14 Figura 4 Cambios posturales asociados al envejecimiento ....................................................................................................... 15 Figura 5 Fuerza de reacción del suelo durante el ciclo marcha .............................................................................................. 17 Figura 6 Apoyos digitales ............................................................................................................................................................... 25 Figura 7 Apoyo antecapital ............................................................................................................................................................ 26 Figura 8 Apoyo subdigital .............................................................................................................................................................. 26 Figura 9 Descarga selectiva con uso de materiales de diferente densidad ............................................................................ 27 Figura 10 Cresta subdigital de silicona .......................................................................................................................................... 28 Figura 11 Descarga temporal de lana peinada ............................................................................................................................. 29 Figura 12 Relación del tipo de deformación en función del esfuerzo ..................................................................................... 31 Figura 13 Medición del Shore A .................................................................................................................................................... 32 Figura 14 Comportamiento elástico .............................................................................................................................................. 34 Figura 15 Comportamiento viscoso .............................................................................................................................................. 35 Figura 16 Espuma de látex ............................................................................................................................................................. 40 Figura 17 Espuma de poliuretano ................................................................................................................................................. 41 Figura 18 EVA ...................................................................................................................................................................... 42 Figura 19 EVA corcho .................................................................................................................................................................... 43 Figura 20 Espuma de polietilieno Rovalfoam® .......................................................................................................................... 43 Figura 21 Descargas autoadaptables funcionales ......................................................................................................................... 44 Figura 22 MTS Bionix 858 ® ......................................................................................................................................................... 60 Figura 23 Componentes MTS Bionix 858® ................................................................................................................................ 61 Figura 24 Representación gráfica de las presiones de un paciente mediante los sensores ................................................... 63 Figura 25 Dureza como determinante en el reparto de las presiones ...................................................................................... 117 Figura 26 Ley conservación de la energía ..................................................................................................................................... 121 Figura 27 Visión de amortiguación desde el plano inferior de la ortesis ................................................................................ 123 1. INTRODUCCIÓN Comportamiento de los Materiales de Descarga Introducción 3 1. Introducción 1.1 Problema de investigación El pie, por su situación distal en el miembro inferior, constituye el elemento de contacto con el suelo en la inmensa mayoría de las actividades motoras humanas. Durante la marcha, los miembros inferiores están sometidos a una serie de cargas derivadas de su interacción con el suelo. En algunos instantes dichas cargas son de mayor intensidad, pudiendo incluso hablarse de impactos. Algunos autores han relacionado la existencia de este tipo de cargas con daños en estructuras viscoelásticas, tales como el cartílago articular, y con la aparición de patologías degenerativas o por sobrecarga, como el caso de las metatarsalgias. Esto es debido a que en el pie se producen alteraciones en el apoyo que generan hiperpresiones, que en muchas ocasiones se pueden asociar a dolor y/o a otras consecuencias invalidantes. El uso de soportes plantares se ha mostrado como un tratamiento muy efectivo para reducir los síntomas derivados de las alteraciones biomecánicas. Los soportes plantares son utilizados para compensaciones biomecánicas y para aumentar la superficie de contacto del pie. Existen procedimientos aplicados a los soportes plantares para este fin y que aplicados sobre las cabezas metatarsales pueden modificar los apoyos, evitando así las sobrecargas. La necesidad de buscar técnicas para aliviar este tipo de dolencias pasa por algo tan básico como la elección del material de descarga en función de los requerimientos a los que van a estar sometidos. Las hiperpresiones son causa de múltiples lesiones y uno de los principales motivos de consulta podológica, de ahí la necesidad de disponer de las herramientas necesarias para compensar esta alteración. En el mercado pueden encontrarse multitud de materiales para la confección de soportes plantares: espumas de látex, espumas de poliuretano, espumas de polietileno, etc. En la bibliografía existente y en la práctica clínica, existe controversia sobre los materiales de elección para la realización de soportes plantares. En muchos casos se aplican tratamientos considerando la estructura de la ortesis plantar como elemento fundamental, relegando a un segundo plano las cualidades de los materiales. Esto es un error, ya que la utilización de distintos materiales modifica radicalmente el efecto del tratamiento y resulta de vital importancia en la consecución del éxito terapéutico. Existen multitud de preguntas sin contestar, de ahí la necesidad de buscar respuestas oportunas para aumentar el grado de conocimiento sobre los materiales. En definitiva, se pretende aumentar el cuerpo de conocimiento de los materiales de descarga para el tratamiento de patologías cuyo factor etiológico radica en las hiperpresiones plantares. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 10 relación inversamente proporcional entre las presiones subcapitales centrales II-IV y la presión bajo el primer dedo. (Hayafune et al., 1999) Bryant et al. observan que el II metatarsiano, III metatarsiano y Hallux son las zonas del pie que soportan más carga. (Bryant et al., 2000) Otros autores, también han confirmado que, aunque todos los metatarsianos soportan cargas, éstas recaen principalmente sobre los centrales. En 2003, Weijers et al. desarrollan un estudio para establecer la relación entre la posición de la cabezas metatarsales y los picos de presión plantar máxima. Establecen el término “línea de presión máxima”, una línea que conecta las áreas de presión máxima de cada una de las columnas de presión plantares situadas en el mapa de presiones del pie, bajo las prominencias óseas (cabezas metatarsales, sesamoideos y tuberosidad del calcáneo) en sentido anteroposterior. Concluyen que las distancias se hacían mayores en las cabezas con localización medial (posición distal al pico) y disminuía en las cabezas con ubicación lateral (proximal al pico). (Weijers et al., 2003) Martínez et al en 2007 valoran las presiones plantares en pies sanos. Obtienen que los picos de presión más elevados se sitúan sobre el antepié, seguidos del retropié y, por último, del mediopié. Las presiones medias normales en el retropié se situaron en 253 kPa, con un porcentaje de apoyo del 46,4 %. El mediopié registra una presión media de 65 kPa, con el 12 % de apoyo, y en el antepié soporta un valor de 220 kPa, con un apoyo del 41,6 %. Los resultados manifiestan una participación similar en los apoyos y valores de presiones entre el retropié y el antepié, siendo menor en el mediopié. Tras estos resultados concluyen que el hallazgo de presiones aumentadas en el talón puede indicar la presencia de fascitis. Si este aumento se produce sobre el mediopié puede sospecharse pies planos, mientras que una reducción indicará la presencia de un pie cavo. En el antepié, presiones por encima de los valores normales pueden revelar una metatarsalgia. (Martínez et al., 2007) Fernández et al en 2014 realizan un estudio comparativo entre pies neutros y cavos. En el grupo de pies neutros observan que la presión más alta reside en el III CMT seguido muy de cerca del II CMT, coincidiendo con otros autores. (Fernández et al., 2014) La teoría de Doncker y Kovalsky explica por qué las mayores presiones se sitúan en las AMT centrales (II y III CMT), ya que el pie está conformado por una paleta central (II-III metatarsiano), una paleta lateral (IV-V metatarsiano) y una paleta medial (I metatarsiano). Debido a la configuración anatómica, la zona central está relativamente fija, ya que el segundo y tercer metatarsianos se encuentran encajados entre las cuñas. Las zonas laterales tendrían la función de estabilización, con un rango de movimiento más amplio que los metatarsianos centrales; también, en la zona medial, el primer metatarsiano está provisto de gran movilidad articular. En consecuencia, la zona central, al no tener movimiento de dorsiflexión, soportaría una mayor presión. (Viladot, 2001) La mayoría de los resultados de las investigaciones con distintos sistemas de medición refuerza esta teoría, al determinar que las mayores presiones se sitúan sobre la II y III CMT y no sobre la I CMT, presentando los valores más bajos la IV CMT, V CMT y los dedos menores (Tabla nº 1). (Bryant et al., 2000; Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 11 Fernández et al., 2014; Hennig et al., 2001; Luger et al., 1999; Menz et al., 2006; Mueller et al., 2003; O’Brien et al 2014; Plank, 1995; Rosenbaum et al., 1994) Autores 1º valor 2º valor 3º valor 4ºvalor 5º valor 6º valor 7º valor Grieve 1984 2ª CMT CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 4ª CMT 5ª 2-5º Ded Plank 1995 3ª CMT 2ª CMT 4ª CMT 1ª CMT 5ª CMT ---- ---- Bryant 1999 1er Dedo 2ª CMT 3ª CMT 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded. Hayafune 1999 1er Dedo 2ª CMT 1ª CMT 3ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded Bryant y Tinley 2000 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT ---- ---- ---- Bryant 2000 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded Bryant 2003 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded Weijers 2003 2ª CMT 3ª CMT 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT ---- ---- Menz y Morris 2006 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded Putti 2007 1er Dedo 1ª CMT 2ª CMT 3ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded. Putti 2008 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 4ª CMT 5ª CMT 2-5º Ded. Martínez 2007 2ª CMT. 3ª CMT. 1ª CMT 1er Dedo 4ª CMT CMT 5ª 2-5º Ded. Martínez 2008 2ª CMT 3ª CMT 1ª CMT 1er Dedo 4ª CMT 5ª CMT. 2-5º Ded. Fernández 2014 3ª CMT 2ª CMT 4ª CMT 1er Dedo 1ª CMT 5ª CMT. 2-5º Ded. O'Brien 2014 2ª CMT 3ª CMT 1er Dedo ---- ---- ---- ---- Tabla nº1. Resumen de la distribución de presiones en el antepié normal CMT, cabeza metatarsal; Ded, Dedos Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 12 2.3.2 Factores que influyen en las presiones plantares La planta del pie sufre la aplicación de importantes presiones, que se ven influenciadas por muchos factores como la velocidad de la marcha, cadencia, la superficie de apoyo, el calzado, etc, así como por parámetros relativos al sujeto, tales como el peso corporal, posibles patologías, biomecánica. (Martínez, 2009) En primer lugar, se encuentran las características propias del almohadillado graso plantar en cuanto a grosor, compresibilidad y rigidez. Su grosor varía entre 12 -30 milímetros. (Gooding et al., 1986; Jorgensen, 1985; Jorgensen et al., 1989) Las lesiones musco-esqueléticas provocan un aumento de la rigidez y la fatiga, produciendo una disminución de la capacidad de absorber impactos. (Jorgensen, 1985; Noe et al., 1993; Voloshin et al., 1998) La cadencia de marcha es el número de pasos ejecutados en la unidad de tiempo. Generalmente, se mide en pasos por minuto, aunque también se puede valorar como número de ciclos por unidad de tiempo. (Borrachero, 1984; Lelievre et al., 1993; Sánchez, 1993; San Gil et al., 1991; Viladot, et al, 2000) Cuando una persona camina, el ciclo de la marcha dura aproximadamente 1 segundo; esto quiere decir que la fase de apoyo dura 0,6 segundos y la de balanceo 0,4 segundos. (Michaud, 1996) Estos valores de referencia están establecidos a una cadencia de marcha de 120 pasos por minuto. A una cadencia de marcha más baja, el tiempo de contacto del pie se vería alargado y, al contrario, en cadencias más altas se reducirían ambos periodos. (Martínez et al., 2008) En un adulto la cadencia normal suele ser de unos 90 pasos por minuto; si la marcha es lenta la cadencia puede ser de unos 70 pasos por minuto y en marchas rápidas puede alcanzar los 130-150 pasos por minuto. (Sánchez, 1993) La cadencia es una variable que influye en las presiones sufridas por el pie. Zhu et al. determinan que hay una relación directa entre la cadencia y los picos de presión, con picos más elevados a mayor cadencia, a pesar de que el tiempo de contacto sea menor. Sugieren que deben establecerse rangos de normalidad para cada cadencia (Zhu et al., 1995) La velocidad de marcha se define como la distancia recorrida en la unidad de tiempo (Sánchez, 1993; Viladot et al., 2000) y se obtiene multiplicando la longitud del paso por su cadencia. Se expresa en m/min o Km/hora. La velocidad media espontánea de un adulto oscila de 75 a 80 m/min, es decir, de 4,5 a 4,8 Km/h, que sería la velocidad que menor gasto de energía supone para el cuerpo. (Beckett et al., 1968; Holt et al., 1991; Inman, 1966; Ralston, 1958) Algunos autores han relacionado la distribución de las presión plantar y la velocidad de marcha. (Rosenbaum et al., 1994; Zhu et al., 1995; Burnfield et al., 2004) Se presupone que un aumento en la velocidad está relacionado con presiones elevadas en el antepié medial, debido a un mayor movimiento de pronación (Burnfiel et al., 2004; Rosenbaum et al., 1994), en el antepié central y lateral (Menz et al., 2006), así como a la totalidad del antepié. (Zhu et al., 1995) Otros autores, por el contrario, no encuentran que la velocidad de la marcha sea un determinante en la presión plantar del antepié de suje- Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 13 tos sin patología y diabéticos. (Hastings et al., 2003) Segal et al. realizaron un estudio donde se comprueba que al aumentar la velocidad de la marcha la presión sobre la región del hallux y talón aumenta exponencialmente. La presión central y medial del antepié aumenta inicialmente para luego estabilizarse a pesar del incremento de la velocidad; por el contrario, la parte lateral del antepié, que parte de presiones máximas más bajas, experimentan una disminución de éstas con el aumento de la velocidad de la marcha. (Figura 2) (Segal et al., 2004) El peso es una de las variables con mayor disparidad de criterios en relación a las presiones plantares; aunque los estudios más recientes lo señalan como un factor importante en el aumento de las mismas. (Butterworth et al., 2014; O’Brien et al., 2014) Birtane y Tuna estudian la interacción en estática de las presiones plantares y el peso corporal, obteniendo una importante relación entre ellas. Se aprecia que el aumento de índice de masa corporal (IMC) implica un incremento considerable en los valores de picos de presión y área de contacto total en el antepié, con una elevación de presiones en la zona lateral del pie. (Birtane et al., 2004)También se ha encontrado una correlación significativa entre el peso y los valores de presión en la zona del mediopié, en los estudios de valoración en dinámica. (Hills et al., 2001; Menz et al., 2006; Hastings et al., 2003) Sin embargo, otros estudios han encontrado una relación baja o nula. (Cavanagh et al., 1991; Payne et al., 2002; Birtane et al., 2004). Nyska et al. en sujetos con índices de masa corporal elevado, tanto descalzos como calzados, hallaron un incremento presivo en la zona lateral del pie, siendo menores los picos en la I AMT. (Nyska et al., 1995) Hughes et al. determinan que el peso tiene una relación directa con la presión en la cabeza del cuarto metatarsiano. Según este estudio, el exceso de peso tiene una incidencia directa en la presión sobre la zona lateral en detrimento de la zona medial del antepié, no ocurriendo esto en sujetos con normopeso. (Hughes et al., 1990) Un estudio de Martínez et al. concluyen que el peso tiene una influencia del 17% de la presión media en la I AMT y del 13% en la IV AMT, no encontrándose relación con la región del primer dedo y de los dedos menores. (Martínez et al., 2008) Hay estudios actuales, que demuestran cómo el aumento de peso, desde edades muy tempranas, está relacionado con presiones altas en la zona plantar, condicionando la actividad física y favoreciendo el sedentarismo. (Mickle et al., 2011; Riddiford et al., 2014; Riddiford et al., 2015) En Figura 2. Velocidad de la marcha Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 14 2014 Butterworth et al. realizan un estudio comparativo entre dos poblaciones con y sin obesidad. Observan que los participantes obesos muestran pies con huella más plana, una reducción del rango de movimiento de inversión-eversión y picos de presiones superiores. Concluye que hay una relación importante entre las cargas elevadas, en especial en la zona de antepié y mediopié, con el aumento del peso corporal. (Butterworth et al., 2014) En esa misma línea se sitúa O'Brien, que evalua si el índice de masa corporal y el arco del pie tienen efecto directo sobre la presión pico plantar en dinámica para sujetos sanos. Los resultados muestran que el arco con altura normal realiza una distribución homogénea de las presiones, siendo la región de II y III AMT la que mayor presión soporta para todos los tipos de arco. El grupo IMC obesos mostró mayor presión durante el despegue de los dedos. La obesidad se encuentra relacionada con una tipología de arco plana. (O’Brien et al., 2014) En cuanto al sexo, algunos autores, como Hennig et al comentan que los posibles cambios en las presiones plantares estarían determinados, no por el sexo en sí, sino por otras variables como la altura, el menor peso medio y la utilización por las mujeres de un calzado menos fisiológico como el tacón. (Figura 3)(Comin, 1999; Hennig et al., 1991; Hennig et al., 1994; Yung et al., 2005) Sin embargo, estudios más recientes determinan que hay diferencias sustanciales entre hombres y mujeres, ya que el pie de los hombres tiene mayor superficie de contacto y por tanto hay variaciones en la distribucion de las presiones, siendo en las mujeres mayor la presion medial. (Periyasamy R et al 2011) Figura 3.Relación de las presiones con el aumento de tacón Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 15 La edad no influye directamente en las presiones plantares, con la excepción de la infancia y la tercera edad. Las presiones plantares en los niños son menores que en el adulto a consecuencia de un menor peso y diferencias en la distribución determinadas por no disponer aún del desarrollo de la marcha en adultos. (Comin, 1999) A partir de los 6 años de edad, las presiones plantares ya son parecidas porque es a la edad en la que la bóveda plantar se encuentra configurada. (Stebbins et al., 2005) En esta línea se sitúa un estudio que compara niños (6-12 años) y adolescentes (13- 16 años), mostrando que no existen diferencias significativas entre los dos grupos y adjudicando ya a los pies de 6 años un patrón biomecánico parecido a la edad adulta. (Liu et al., 2011) En cuanto a los ancianos (mayores de 60-70 años), se encuentran diferencias en las fuerzas y presiones máximas bajo la mayoría de regiones. Estas diferencias pueden explicarse por las variaciones en peso, parámetros de la marcha como cadencia del paso, que se encuentra disminuida, o anomalías posturales, tales como el rango de movimiento, la fuerza de flexión plantar y el grado de deformidad del pie secundarios al envejecimiento, factores todos que pueden cambiar la distribución de la presión durante la marcha normal. (Figura 4) (Hessert et al., 2005; Menz et al., 2006) Figura 4: Cambios posturales asociados al envejecimiento Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 16 Como factor intrínseco del sujeto, las alteraciones en la huella plantar o altura del arco plantar, modifican el reparto de cargas, produciendo déficits e incrementos en algunas zonas en función de la patología. Los factores extrínsecos que pueden influir en las presiones plantares son la superficie de apoyo y el calzado. (Fernández et al 2014; O’Brien et al 2014; Sneyers et al., 1995; Taranto et al., 2005) El terreno o superficie de apoyo modifica las presiones soportadas por el pie. (Whittle, 1999) Esta variable está bastante estudiada en el ámbito deportivo donde las diferentes superficies de apoyo interfieren no solo en el rendimiento deportivo sino en posibles patologías producidas por las irregularidades, la dureza y rigidez del terreno. (Izquierdo, 2008) Mohamed et al. en 2005 valoran el efecto de diferentes tipos de superficies sobre las presiones plantares. Se eliminó la interferencia del calzado permitiendo a los participantes andar descalzos. Los picos y la presión media fueron más elevados en pista de cemento siendo menores en hierba o en moqueta; sin embargo, las variables de presión disminuían y se eliminaban las diferencias existentes en los tres terrenos cuando los sujetos se calzaban, ya que la amortiguación propia del calzado atenúa las diferencias que pueden existir entre las diferentes superficies de apoyo. (Mohamed et al., 2005) En cuanto al calzado, tiene una función amortiguadora que depende del tipo de diseño (material de la suela y plantilla, forma, rigidez, altura del tacón, etc.). El calzado actúa de mediador mitigando las fuerzas trasmitidas por el cuerpo hacia el terreno y a la inversa las trasmitidas por el terreno al pie. (Divert et al., 2005; Eisenhardt et al, 1996) Ejemplo claro de la importancia del calzado se deduce del estudio de Milgrom et al. que constatan una reducción en las fracturas por sobrecarga de los metatarsianos, cuando los soldados en formación llevan botas de baloncesto en lugar de botas de infantería. (Milgrom et al. 1992) Incluso la configuración del diseño puede modificar las cargas en el pie, como estudian Van der Zwaard et al que evalúan el punto de flexión de la suela. Los resultados indican que la ubicación del único punto de flexión plantar influye en los patrones de carga durante la marcha. Específicamente, los zapatos con un único punto de flexión situado bajo la articulación metatarsofalángica, aumentan la presión en IV y V AMT y disminuyen la presión en la parte media del antepié; por el contrario, si este punto de flexión se sitúa sub-capital, bajo la zona media, se disminuyen significativamente la magnitud y duración de la carga bajo la parte media y posterior del pie. (Van der Zwaard et al., 2014) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 17 2.3.3 Localización de fuerzas y distribución El pie está expuesto diariamente a fuerzas, debido a su impacto con el suelo al caminar y correr. (Collins et al., 1989) Cuando el pie contacta con el terreno, ya sea caminando, saltando, corriendo, etc… se produce un fenómeno de acción-reacción, donde la energía trasmitida es devuelta de forma inversa del terreno al pie. De esta forma el peso y el tipo de movimiento provocan una fuerza contraria, denominada fuerza de reacción del suelo. Centrándonos en el pie, la masa corporal es proyectada en un principio por el impacto del talón, desde su parte lateral a central y después se desplaza rápidamente en línea recta hasta la primera y segunda cabezas metatarsianas, gira hacia dentro y se mueve lentamente hasta la base del primer dedo. Finaliza en la punta del primer o segundo dedos, o entre ambos (Figura 5). La magnitud del impacto depende de muchos factores como la velocidad, tipología del terreno, calzado, cadencia de la marcha etc…; este impacto cubre una necesidad biológica que tanto en exceso como por defecto son perjudiciales. (Camp et al, 2006; Encarnación, 2012) Los metatarsianos trabajan específicamente en la fase propulsiva de la marcha, donde se ven sometidos a grandes presiones que, en ocasiones degeneran en metatarsalgias. Cuando el talón despega, la carga se transfiere sobre el antepié a través de un arco totalmente rígido por la acción de la musculatura intrínseca y la fascia plantar. (Hick, 1984) La tensión de estas estructuras aumenta con la extensión de las articulaciones metatarsofalángicas, que es de unos 70º en esta fase al final del apoyo. Al tirar de la tuberosidad del calcáneo, en la que se insertan, la llevan hacia delante y hacia Figura 5. Fuerza de reacción del suelo durante el ciclo marcha Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 18 abajo sobre las articulación metatarsofalángicas estabilizadas contra el suelo aumentando la inversión del calcáneo y secundariamente la rotación externa de la pierna. La disposición oblicua de la alineación de la cabeza metatarsiana en el plano transverso, influye en la dinámica y en la participación de los metatarsianos y los dedos en el reparto de la carga y en el impulso final. (Núñez et al., 1997) Al iniciar la marcha se observa una fuerza vertical máxima a nivel del talón. El talón al contactar con el suelo reduce la progresión hacia delante del pie; esto implica una reacción hacia atrás. Cuando el pie entra en supinación, las fuerzas anteroposteriores son negativas y a medida que comienza el movimiento de pronación, las fuerzas llegan a cero y a positivas, hasta que finaliza el contacto del pie. (Camp et al, 2006) A continuación, se produce una caída de la fuerza vertical. Esto ocurre cuando el pie está totalmente apoyado y corresponde al cambio del período de frenada del impulso anterior. Durante este período, el pie no desarrolla fuerzas transversales, pero debe asegurar una estabilidad transversal. Finalmente en la fase de impulso, las fuerzas están orientadas hacia arriba y hacia delante. Las fuerzas de reacción del suelo se expresan en función al peso corporal. Las fuerzas obtenidas al correr son superiores a las que aparecen al caminar. Normalmente, el pico de fuerza máxima en el talón del pie al caminar oscila entre 2,5 y 4 del peso corporal, aunque en ciertos casos, puede ser superior: por ejemplo. Jugando a deportes que requieran saltar la fuerza de impacto vertical puede alcanzar de 7 a 9 peso corporal, sin embargo si lo comparamos con las fuerza al caminar oscila de 1 a 1,5 peso corporal. (Camp et al., 2006) 2.4 Metatarsalgias Viladot determina que en el pie normal en carga se apoya el borde externo del talón, la cabeza de todos los metatarsianos y el pulpejo de los dedos, siendo más evidente el apoyo del dedo gordo y faltando a veces el del quinto. Resalta la importancia de la cabeza del primer metatarsiano, que soporta en plantígrado una carga equivalente al doble de los metatarsianos contiguos y en digitígrado, una carga cuatro veces superior. (Groulier et al., 1997; Viladot, 2001) Se debe recordar que si bien el apoyo se produce fundamentalmente a nivel de las cabezas metatarsianas, esta fuerza tiene una prolongación funcional distal a través de los dedos. Cualquier compromiso en la función de éstos, reducirá su rol complementario de amortiguación o de propulsión y repercutirá sobre las estructuras proximales, aumentando la presión sobre las cabezas y articulaciones metatarsofalángicas. (Groulier et al., 1997; Vayas, 2011) Estudios sobre individuos sanos como el de Martínez et al. y el de Kanatli et al., demuestran, más recientemente, que existe una mayor presión máxima y media bajo la columna central del antepié, es decir II y III CMT. La finalidad de estos estudios era conocer diferentes factores que pudieran influir en las cargas bajo el antepié y mejorar su compresión para un correcto manejo de las metatarsalgias. (Kanatli et al., 2008; Martínez et al., 2008) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 19 Metatarsalgia se define como dolor agudo o crónico en relación con una o varias articulaciones metatarsofalángicas causado por daño (de origen mecánico o no) en las estructuras anatómicas que interactúan con la articulación. (Bardelli, 2003) La metatarsalgia es la localización más frecuente del dolor en los pies y en concreto en la población femenina. (Strauss, 1985) Du Vries establece que entre un 50 y 70 % de la población perteneciente a los países desarrollados padecerán algún tipo de patología en los pies y que el 90% de estas alteraciones se producirá en el antepié (Du Vries, 1965) Otros estudios indican que el 90% de la población que vive en áreas civilizadas sufre a lo largo de su vida un episodio de metatarsalgia o enfermedades del tarso anterior. (Viladot, 1993) Estos porcentajes siguen muy elevados en estudios más actuales; en concreto, Moreno de la Fuente calcula que un 80% de las personas padecerá dolor en la zona metatarsal alguna vez en la vida. (Moreno, 2003) y otros autores estiman que una de cada cuatro personas mayores de 65 años padecerá de dolor en el antepié (Dunn et al., 2004; Menz et al., 2006) Metatarsalgia no se considera un diagnóstico clínico, sino un síntoma que engloba multitud de patologías. (Viladot, 2001;Viladot, 2005) Bardelli et al. realizan una revisión de 997 casos de metatarsalgia, clasificándolas en sistémica o extrarregional, enfermedades regionales y alteraciones biomecánicas; determinan que un 84% presenta etiología biomecánica. (Bardelli, 2003) De manera similar, Viladot encuentra una alteración biomecánica en el 92,6% de 650 metatarsalgias. (Viladot, 2001) Otra entidad patológica relativamente frecuente y de localización metatarsal son las fracturas por estrés o por sobrecarga, que también han sido vinculadas a un incremento de presión en esta zona. (Arndt et al., 2002; Bennell et al., 1999) Se sabe que cualquier desequilibrio de tipo mecánico, funcional o morfológico de las extremidades inferiores va a tener repercusión directa en la calidad y cantidad del apoyo metatarsal (Rueda, 2004), y que, desde el punto de vista intrínseco del pie, juegan un papel muy importante la longitud de los diferentes metatarsianos (Morag et al., 1999), la orientación de la articulación mediotarsiana, las posiciones del retropié (Woodburn, 1996), las alteraciones digitales (Basas, 2008), el tipo de pie (Queen, 2009) y deformidades como el hallux abductus valgus. (Waldecker, 2002; Yamamoto et al., 1996) La respuesta a las presiones plantares bajo el antepié también ha sido estudiada en la valoración postquirúrgica de diferentes técnicas (Schepers et al., 2008) Se han analizado también la influencia del calzado (Nyska et al., 1995) y las diferentes alturas de su tacón (Mandato et al., 1999), y la eficacia de diferentes dispositivos ortésicos, como soportes plantares (Bedi et al., 1998) y almohadillados (Hsi et al.,2005) en el tratamiento de las metatarsalgias. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 26 c) Apoyo subdigital Son las llamadas barras o crestas subdigitales. Cuando hay presencia de dedos en garra suficientemente pronunciados como para producir sobrecarga en los pulpejos, la colocación de las barras subdigitales funciona como elemento de descarga al aumentar la superficie de apoyo a la falange.(Figura 8) (Lafuente et al., 2009) Figura 8: Apoyo subdigital Figura 7. Apoyo antecapital Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 27 Figura 9. Descarga selectiva con uso de materiales de diferente densidad d) Descargas metatarsales selectivas Consiste en elevar el plano de trabajo de los metatarsianos que me- nor carga soportan para conseguir una descarga del resto. Es necesario para ello un grosor mínimo de 2 mm. (Lafuente et al., 2009) Los alargos funcionales son un tipo de descarga selectiva. Consisten en la elevación del plano de trabajo de un metatarsiano que es insuficiente, estructural o funcionalmente, y que se pretende que trabaje proyectando su carga hacia distal para evitar que el resto se sobrecargue. Los metatarsianos más afectados de insuficiencia funcional son I y V. Es necesario tener en cuenta que son los metatarsianos con más movilidad y, por tanto, los más sujetos a insuficiencias por hipermovilidad o dorsiflexión. (Figura 9) (Bartolomei, 1990; Ferrández et al., 1993; Handelman et al., 1987; Levine et al., 1995; Munuera et al., 2002; Munuera et al., 2004; Steman, 1995; Choudhury et al., 1997; Hutchinson, 1992; Tachdjan, 1985) e) Descargas retrocapitales Se utilizan cuando interesa descargar de manera importante uno o más metatarsianos en casos en los que la sobrecarga metatarsal se produce desde la fase media del apoyo y se prolonga hasta la fase de despegue. Se trata de elementos con forma de almendra situados en la parte superior de la ortesis, justo por detrás de las cabezas de los metatarsianos. Con ello conseguimos dar apoyo a las diáfisis descargando las cabezas sobrecargadas. (Lafuente et al., 2009) f) Elevación de arco longitudinal interno Se pretende controlar la pronación patológica o incrementar las zonas de apoyo para redistribuir presiones plantares en la zona de antepié. Al controlar la pronación excesiva, disminuye la presión en el lado medial del antepié haciendo más homogéneo el reparto de cargas. (Munuera et al., 2001; Root et al., 1977) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 28 Figura 10. Cresta subdigital de silicona g) Elevación de arco longitudinal externo Tiene como objetivo estabilizar y transmitir la carga hacia el antepié. Para ser eficaz ha de mantenerse apoyado hasta el inicio de la fase de despegue. La función de carga del arco externo está relacionada con el sistema trabecular de la apófisis estiloides del quin- to metatarsiano. (Ateca et al., 1995; Benhamú et al., 2003; Bartolomei ,1990; Castillo et al., 2001; Castillo, 2007) h) Amortiguación Consiste en colocar un material de menor densidad haciendo que éste disminuya la carga en un punto determinado. i. Amortiguación de un metatarsiano: Se utiliza para mejorar la amortiguación de una articulación metatarsofalángica dolorosa. ii. Amortiguación del antepié: Se utilizan bandas metatarsales de espumas de poliuretano o geles de silicona en plancha. El objetivo es amortiguar del impacto a todos los metatarsianos que están sobrecargados. iii. Descarga puntual de una zona prominente o dolorosa. iv. Amortiguación del talón: Se aprovechan las propiedades derivadas del almohadillado graso plantar y para ello se encapsula el talón para mejorar el efecto amortiguador y así absorber los impactos de repetición de baja intensidad. (Ramiro et al., 1995) 2.6.4 Ortesis de silicona La silicona es un polímero bicomponente que pertenece al grupo de los elastómeros y está hecho principalmente de silicio. (Figura 10) (Levy et al., 2003) Slater et al. afirman que el uso de ortesis digitales de silicona reduce significativamente las presiones. (Slater et al., 2006) El uso de ortesis de silicona digitales puede ser considerado como una solución eficaz y segura en pacientes con zonas de hiperpresión ya que posibilita una redistribución de las presiones máximas en la zona del antepié. (Scirè et al., 2009) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 29 Figura 11. Descarga temporal de lana peinada 2.6.5 Descargas “temporales” La aplicación de estas descargas es un método prometedor para la reducción temporal de las presiones plantares en la zona de la sobrecarga, pero no existen apenas estudios que avalen sus resultados. Se utilizan, sobre todo, en pie de riesgo por su carácter temporal o cuando el tratamiento es puntual en el tiempo y requiere nuevas evaluaciones. Para la realización de este tratamiento se pueden usar distintos materiales o su combinación, resaltando el fieltro adhesivo por encima de los demás, por su facilidad de manejo, coste y buen resultado. Estos fieltros están compuestos por poliéster, polietileno, lana, etc., y presentan una película de adhesivo hipoalergénico. Se presenta comercialmente en diferentes grosores, desde 1 hasta 10 mm. (Figura 11) (Gallego et al., 2010) Estos materiales se cambian cada 48 horas ya que pierden su memoria de recuperación “elástica”, quedándose apelmazados y desapareciendo su capacidad para la descarga. (Ester et al., 2008) La descarga se realiza aplicando los fieltros alrededor de la zona de hiperpresión mediante un diseño adaptado al tamaño, la localización y la biomecánica del paciente. Este punto es el más importante en la realización de la descarga, porque un error del patrón puede llegar a producir el fracaso terapéutico o el empeoramiento. A fin de evitar esto, se debe realizar un estudio biomecánico de las presiones plantares previo al comienzo del tratamiento, para así poder personalizar el diseño. Los fieltros, al igual que los soportes plantares, aumentan la superficie de contacto y además utilizan el descenso o ascenso de planos para quitar la presión en un punto determinado. (Gallego et al., 2010) Es un tratamiento de inicio que permite valorar la evolución de la zona a descargar y, al mismo tiempo, permite que el paciente realice su rutina diaria con un calzado amplío. (Ester et al., 2008) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 30 2.7 Materiales 2.7.1 Propiedades físicas de los materiales técnicos Antes de describir los materiales utilizados con mayor frecuencia para descargar una zona, se definen las características que dan las propiedades a los materiales. Deformación: Es la capacidad que tiene un cuerpo para reaccionar a la aplicación de una determinada fuerza cambiando o perdiendo su forma, es decir, el alargamiento u acortamiento de un material que se produce por efecto de las acciones exteriores. Está relacionada con la propiedad según la cual todos los sólidos cambian su resistencia mecánica en función de las fuerzas que actúen sobre ellos. (Barroso et al., 2008; Callister et al., 2007) La intensidad, la velocidad, la tipología de fuerza y el tiempo son algunos de los factores que marcan el tipo de deformación que sufre un material, ya que ésta puede ser instantánea, temporal, o definitiva. Que la deformación sea definitiva está marcado por el límite de fluencia, que es un indicador de tensión a partir del cual las deformidades se hacen permanentes. (Levy, 2003) En relación con las características de la deformación, los materiales tienen un coeficiente al que denominamos memoria, que marca la capacidad de recuperación; el poseer mucha memoria significa que es capaz de mantener sus propiedades originales tras la aplicación repetitiva de fuerzas. La memoria, por lo general, dictamina la durabilidad de los materiales ya que, al determinar la resistencia en el tiempo a la deformación, implica un menor deterioro. (Levy, 2003) La Ductilidad o Deformabilidad: es la capacidad de deformación hasta rotura de un material. (Callister et al., 2007) Fluencia: aumento de la deformación en el tiempo de un material sometido a tensión constante. (Callister et al., 2007) Relajación: reducción de la tensión de un material en el tiempo sometido a una deformación constante. (Callister et al., 2007) Esfuerzo: Se define como el resultado de la aplicación de una fuerza a un material. Hay distintos tipos de esfuerzo como son al alargamiento (esfuerzo de tracción), al aplastamiento (esfuerzo de compresión), al desplazamiento lateral de una capa sobre otra (esfuerzo de cizalla), al giro (torsión) o bien a una mezcla entre tracción y compresión (flexión). Esfuerzo de compresión se denominaría el esfuerzo de empuje hacia una superficie. (Figura 12) (Barroso et al., 2008; Levy, 2003; Madhukor, 2003) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 31 Figura 12. Relación del tipo de deformación en función del esfuerzo Dependiendo de la velocidad de carga:  Tenacidad: energía de deformación absorbida por el material hasta rotura, bajo una carga lenta; es decir, es la capacidad que tiene para absorber energía en el campo plástico. (Barroso et al., 2008;Callister et al, 2007)  Resiliencia: energía de deformación absorbida por el material hasta rotura, bajo una carga rápida (impacto). Por tanto, es la capacidad que presenta un material para absorber energía cuando es deformado elásticamente y devolverla cuando la carga deja de aplicarse. (Barroso et al., 2008;Levy, 2003) Módulo de Young: Este módulo mide la pendiente de la región lineal de la curva esfuerzodeformación en materiales sometidos a tracción o a compresión, que es una constante para cada tipo de material. Si en las abscisas se coloca la deformación y en las ordenadas el esfuerzo, cuanto más vertical sea la gráfica, más rígido será el material y mayor el módulo de Young. Por el contrario, cuanto más horizontal sea la gráfica, más flexible será el material y menor el módulo de Young. (Michael et al., 2008; Morton, 2000; Serway et al., 2008; Callister et al., 2007) Rigidez: Es la propiedad de los materiales de resistirse a la deformación o capacidad que tienen los materiales de soportar un esfuerzo sin deformarse. A mayor rigidez de un material, menor deformación sufrirá éste al recibir solicitaciones. (Levy, 2003) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 32 Figura 13. Medición del Shore A Restitución: Es la velocidad con que un material recupera su forma original al dejar de recibir una carga. También se le denomina recuperación, y se distinguen materiales de recuperación lenta, media o rápida. Los materiales de recuperación lenta son los de más reciente incorporación en el mercado y permiten contrarrestar los efectos adversos que para ciertas alteraciones origina el denominado “rebote” de los tejidos blandos. (Levy, 2003) Compresibilidad: pérdida de volumen producida por las fuerzas o tensiones compresivas. Supone el adelgazamiento progresivo de un material por acción de las cargas. (Levy, 2003) Densidad: Es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. En el caso de los materiales ortésicos este parámetro se relaciona con su peso. Dentro de los materiales de una misma gama se encuentran diferentes densidades. Se asocia a la rigidez o flexibilidad de éstos, puesto que si en una misma unidad de volumen presentan mayor cantidad de masa, obviamente habrá mayor compactación y por tanto mayor resistencia mecánica a la solicitación o carga. (Barroso et al., 2008; Levy, 2003; Serway et al., 2008) Dureza (Shore): no puede definirse exactamente como una propiedad específica de los materiales, pero sí como una característica esencial de éstos. Es una condición de la superficie del material y está relacionada con sus propiedades elásticas y plásticas. (AENOR, 2003; Callister et al., 2007; Davis et al., 1964 ; Levy, 2003;Santos et al., 2001) Se entiende por dureza la propiedad que tienen los materiales de resistir la penetración. (AENOR, 2003; Barroso et al., 2008; Davis et al., 1964) La durometría se evalúa con unos instrumentos denominados durómetros, que miden la fuerza de penetración requerida para introducir una punta en la superficie del material en estudio. Los durómetros de uso más frecuentes son los durómetros tipo A (Shore A) y tipo D (Shore D). Miden la profundidad de penetración en un punto y se calibran del cero al cien, identificando en un lector digital la graduación obtenida. Cuando con el durómetro Shore A se obtiene lecturas superiores a 90°, se recomienda el empleo del durómetro Shore D, que dispone de una punta cónica y de un resorte más rígido. (Figura 13) (Davis et al., 1964; Santos et al., 2001) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 33 2.7.2 Comportamiento de los materiales Los principales mecanismos de deformación son tres:  Deformación elástica  Deformación plástica  Deformación viscosa Se trata de mecanismos teóricos que, aunque no se dan puros en la realidad, permiten estudiar y analizar los materiales. Estos mecanismos se suelen combinar (elasto-plástico, visco-elástico, viscoplástico) - Elásticos: Deformación proporcional a la tensión. - Viscoso: Relación exponencial entre tensión-deformación; es decir, al mantener una deformación en el tiempo la tensión es cada vez menor. - Plásticos: Deformación permanente ante una carga (no recuperan su forma original). (Callister et al., 2007; Michael et al., 2008)  Comportamiento elástico Es el de materiales que siguen la ley de Hooke. Tras la aplicación de una fuerza estos materiales recuperan sus características originales; es decir, la deformación instantánea producida por la carga es recuperable (vuelve a su forma original al cesar la carga). (Barroso et al., 2008) La característica más importante del comportamiento elástico es que es reversible: al suprimir la fuerza que provoca la deformación el sólido vuelve al estado inicial. Sin embargo, la aplicación de una fuerza importante puede superar el límite elástico y provocar la pérdida de las características iniciales. Si la fuerza fuese mayor aún, se llegaría a un punto llamado punto de máximo esfuerzo, en el cual el cuerpo no es capaz de tolerar un mayor esfuerzo. Rebasado este límite el cuerpo llega a romperse, lo que se denomina punto de fractura. (Callister et al., 2007; Michael et al., 2008;) La ley de Hooke establece que las deformaciones son proporcionales a las cargas que las producen. Los tejidos vivos no cumplen exactamente esas características, por ello su comportamiento se conoce con el nombre de viscoelástico. (Madhukor, 2003; Michael et al., 2008; Serway et al., 2008) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 34 Figura 14. Comportamiento elástico de los materiales El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico, deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke (Figura 14). (Barroso et al., 2008; Callister et al., 2007) Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el cambio de comportamiento del material. (Barroso et al., 2008; Callister et al., 2007)  Comportamiento plástico Aquí existe irreversibilidad; aunque se retiren las fuerzas bajo las cuales se produjeron deformaciones elásticas, el sólido no vuelve exactamente al estado termodinámico y de deformación que tenía antes de la aplicación de las mismas.  La deformación instantánea del material aumenta a tensión constante.  La deformación es no recuperable e irreversible F u er z a Desplazamiento Ley Hooke Comportamiento Elástico Deformaciones permanentes Fractura Limite elástico Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 35 F u e r z a Área: capacidad de absorción de la energía del material Comportamiento viscoso: Para una misma fuerza devuelve otra con diferente magnitud Figura 15. Comportamiento Viscoso La plasticidad es la propiedad mecánica de un material de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico. (Barroso et al., 2008; Callister et al., 2007)  Comportamiento viscoso El comportamiento viscoso se caracteriza porque la deformidad no es instantánea, es decir, la deformación como respuesta a un esfuerzo aplicada depende del tiempo. Este tipo de comportamiento de deformación en el tiempo y lenta se combina en los tejidos corporales con el comportamiento elástico, produciéndose así el comportamiento visco-elástico. En este tipo de comportamien- to, al realizar un esfuerzo se observa una variación de la deformidad en dos tiempos: tiene una parte elástica que es inmediata y una deformación que evoluciona con el tiempo correspondiente a su parte viscosa. La recuperación también evoluciona en el tiempo; hay una recuperación inmediata por la parte elástica y la parte viscosa recupera paulatinamente hasta su totalidad. (Barroso et al., 2008) Aquí se pueden distinguir los siguientes modelos:  Visco-elástico, en que las deformaciones elásticas son reversibles. Para velocidades de deformaciones arbitrariamente pequeñas este modelo tiende a un modelo de comportamiento elástico. (Figura 15) Desplazamiento Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 42 Figura 18. Etil vinil acetato Etileno Vinil Acetato - EVA foam El Etil Vinil Acetato (también llamado EVA foam, Foamy o goma EVA), uno de los varios nombres genéricos, es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno y acetato de vinilo. Este material combina la flexibilidad que le proporciona su parte de caucho (conferido por el acetato de vinilo) y la resistencia mecánica que le dan las poliolefinas (etileno). La gran variedad de densidades hace que aumenten sus posibilidades de uso o aplicaciones, siendo un material liviano y duradero. Es un copolímero termoplástico de células cerradas y bajo peso que absorbe las presiones. Su densidad puede variar desde 30 kg/m3, hasta 360 kg/m3. El contenido de vinil acetato es un factor determinante de las características físico - químicas del EVA; al aumentar su cantidad se aumenta la transparencia y la flexibilidad y, también, se afecta la resistencia al impac- to, el choque térmico, la tendencia al agrietamiento en zonas con tensiones bajo la acción de ciertos líquidos y la densidad del material (de 0.93 a 0.96 g/cm3, según el contenido en vinil acetato). (Figura 18) (Lafuente et al., 2009, Pérez, 2010) En sus inicios se utilizó en láminas para la confección de suelas de calzado. Hoy día se utiliza, además, como encajes para muñones, taloneras para dismetrías, posteos de antepié/retropié, alzas internas/externas y ortesis plantares. Si se utiliza de baja densidad su función será amortiguadora. La forma de unión es mediante cola de contacto. En cuanto a sus característica técnicas es un material muy ligero, lavable, fácilmente adherible y atóxico. Se compacta con el tiempo y existen gran variedad de densidades. Merma con el calor, lo cual hay que tener en cuenta al cortar el material y proporciona buena estabilidad, con mediana corrección biomecánica. La duración de las ortesis depende de la utilización, pero podemos promediar que las de baja densidad aproximadamente 1 año y las de media o alta de 1 a 2 años. (Kang et al., 2006; Lafuente et al., 2009; Levy et al., 2003) Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 43 Figura 19. EVA Corcho Figura 20. Espuma de polietileno EVA corcho El corcho procede de las paredes protectoras del alcornoque. Está formado por infinidad de células huecas, unas en contacto con otras, por lo que no retiene la humedad, lo que se ve favorecido por la presencia de suberina en su composición. Su principal ventaja es su bajo peso. En el mercado existen derivados sintéticos del corcho como puede ser el corcho-EVA. Con la adición de matrices plásticas se convierte en material termoadaptable para la confección de plantillas. Fundamentalmente se emplea para la realización de alzas, taloneras y posteados. (Figura 19) (Levy et al, 2003) Espuma de polietileno Roval foam® El Roval foam® es una espuma de polietileno usada en función de la densidad que presenta. Permite ortesis plantares única y exclusivamente con este material. Dentro del Roval foam® existen dos presentaciones diferentes: alta y media densidad. Se presenta en planchas de 3 y 5 cm de color negro o marrón. (Figura 20) Las descargas autoadaptables funcionales (en adelante DAF) constituyen su mayor prestación (Figura 21). Esta característica es muy útil en las metatarsalgias ya que consigue amoldarse a la irregularidad de la zona de las cabezas metatarsales y permite de forma automática el reparto de cargas, eliminando o mejorando con ello el dolor y la hiperqueratosis. Sin embargo, las DAF tienen una vida útil determinada ya que llegará un momento en que el material queda totalmente prensado sin poder discriminar las zonas de mayor presión. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 44 Figura 21. Descargas autoadaptables funcionales La diferencia de la DAF respecto de las clásicas descargas retrocapitales, es que, en tanto las primeras mantienen su acción en cualquier fase de la marcha (también en bipedestación), las últimas no actúan en la fase unipodal ni, sobre todo, en la fase de despegue, en la cual trabajan las cabezas de los metatarsianos y la base de las falanges, fases de importancia básica para las sobrecargas. (Rodríguez, 1989) 2.8 Antecedentes y estado actual del problema Múltiples estudios hablan de los beneficios de los tratamientos conservadores utilizando materiales de descarga en zonas de hiperpresión; sin embargo, son muy escasos en los que se realiza una valoración de los materiales empleados. En 1990, Veves et al realizan un estudio para determinar la eficacia del uso de medias acolchadas para reducir la presiones generadoras de úlceras plantares en el paciente con pie diabético neuropático. Obtienen que el uso continuo de estas medias generaba una importante y significativa reducción de los picos de presión en el pie a los 3 meses (Presión media reducción del 15,5%) y a los 6 meses (17,6%) y, sobre todo, al inicio del estudio (31,3%). Llegan a la conclusión de que el uso de medias acolchadas era efectivo y que, además, esta eficacia se mantenía durante un periodo considerable de tiempo. (Veves et al., 1990) En 1992, Stress et al. estudian el efecto de material de plantilla en las fuerzas y las presiones plantares durante la marcha. No encuentran diferencias significativas en la fuerza vertical máxima y presión integral-tiempo entre las plantillas y el caminar descalzo. Hallan, sin embargo, una reducción significativa de presión plantar máxima en la parte delantera del pie con el uso de plantillas. (Stress et al., 1992) En 2006, Kang et al. estudian las correlaciones existentes entre el tratamiento de las metatarsalgias con almohadillas plantares metatarsales y la mejora subjetiva del dolor. Se elaboraron almohadillas plantares metatarsales de espuma de PUR para colocarlas proximalmente a las cabezas metatarsales de los dedos afectados. Se observa reducción de los picos de presión máxima y la presión máxima integral debajo de las segundas cabezas metatarsales afectadas. Además, encuentran significación estadística en la mejora del dolor percibida por estos pacientes. (Kang et al., 2006) En 2006 Vanesa et al. determinan si el fieltro de relleno, aplicado directamente sobre la piel, es más eficaz en la curación de úlceras localizadas en antepié y Hallux de pies diabéticos, que su utilización en el calzado. Aplican de forma aleatoria a 32 sujetos los dos tratamientos durante 4 semanas y Comportamiento de los Materiales de Descarga Marco teórico 45 llegan a la conclusión de que no existen diferencias significativas en la cicatrización. (Vanesa et al., 2006) En 2006, Roger et al publican un estudio sobre los efectos que se producen en las presiones de la región anterior del pie con la utilización de plantillas de PUR y PUR+Espuma de polietileno en el calzado. Concluyen que ambas plantillas reducen los picos de presión producidos en la zona de antepié de forma inicial; sin embargo, las plantillas de PUR+Espuma de polietileno son las más eficaces en la reducción de la presión pico y del tiempo integral de presión. (Roger et al., 2006) En 2007, Hasying et al. realizan un estudio para establecer los efectos de las distintas localizaciones posibles de las almohadillas plantares en pacientes con diabetes mellitus y neuropatía periférica. Determinan que la mejor localización posible, al conseguir una reducción más consistente de las presiones, se sitúa entre los 6 y 11 mm proximales a las cabezas metatarsales. (Hasying et al., 2007) En 2008, Shi Zhao et al. realizan un estudio comparativo de fieltros de distintas clases como son el Blue Poron ®, Blue Orange Professional Tecnología de protección (PPT ®), Azul Negro PPT ®. Para ello, efectúan mediciones a 5 pacientes con lesiones a nivel del I CMT. Para el estudio utilizan plantillas, ya que valoran todos estos materiales, de grosor uniforme de 6.4 mm, dentro del calzado. El estudio concluye que este tipo de materiales reduce entre un 25 y 35 % las presiones. (Zhao et al., 2008) O´Leary et al en 2008, llevan a cabo un estudio de las plantillas acolchadas. Estas reducen significativamente la fuerza de reacción de impacto vertical máxima del terreno (6,8%) y la tasa de carga (8,3%), así como la aceleración (15,8%), cuando se comparan con el uso exclusivo del zapato. Las reducciones en la fuerza de reacción vertical del suelo y la aceleración son debidas a las propiedades de absorción de energía de las plantillas acolchadas. (O´Leary et al., 2008) En 2010, Nordsiden et al determinan el efecto de la aplicación de tres modalidades distintas de almohadillas plantares elaboradas con el mismo material (sin almohadilla, almohadilla en bóveda metatarsal, almohadilla en forma de U y almohadilla en forma de O) sobre los picos de presión y la presión media de un pie plano durante la ejecución de una carrera de maratón. Mediante un método estandarizado para la recogida de datos en dinámica llegan a la conclusión de que la almohadilla plantar con morfología de bóveda metatarsal, colocada bajo la I CMT, es la más efectiva para reducir los picos de presión plantar y la presión plantar media en los pies planos. (Nordsiden et al., 2010) En 2010, Tong et al. valoran la reducción de la presión que se produce con el uso de almohadillas plantares elaboradas con diversos tipos de materiales derivados del PUR. Concluyen que la gran mayoría de los materiales usados en podología clínica derivados del PUR son capaces de amortiguar la carga que se produce en el pie, reduciendo así su estrés durante la marcha. Observan, además, que la descarga con este material semi-compresivo resulta efectiva pero que requiere cambios frecuentes ya que pierde su eficacia rápidamente. (Tong et al., 2010) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 46 En 2011, Expósito realiza un estudio comparativo sobre EVA utilizados en la confección de ortesis para deportistas. Obtiene que los materiales con mayor histéresis absorben más energía; sin embargo, los de mayor resiliencia dan mejores resultados en relación al rendimiento deportivo en modalidad de carreras cortas o salto múltiple. (Expósito, 2011) Koenraadt et al en 2012, sugieren que las almohadillas metatarsianas alivian el dolor metatarsal, además de por la reducción de la presión plantar, por la creación de espacio entre las cabezas de los metatarsianos. Destacan la importancia de la colocación precisa de las almohadillas metatarsales para inducir la reducción de presión debajo de la cabeza del metatarsiano y aumentar la altura de la II AMT. (Koenraadt et al., 2012) En 2013, McCormick et al. comparan diferentes métodos de confección de ortesis y como control utilizan el uso exclusivo del calzado. Los hallazgos de este estudio indican que todas las ortesis de polietileno proporcionan el mismo efecto sobre las presiones plantares en las partes media y delantera del pie que el uso exclusivo de calzado. Sin embargo, la ortesis de EVA y palmilla de EVA reducen significativamente la presión bajo el talón, siendo similar a la dada por la ortesis personalizada. (McCormick et al., 2013) 3. OBJETIVOS Comportamiento de los Materiales de Descarga Objetivos 49 3. Objetivos Para el presente estudio se utilizaron los siguientes materiales poliméricos: espumas de poliuretano, etilvinilacetato, combinación entre espumas de poliuretano y etileno vinil acetato y espuma de polietileno. Se valorará el comportamiento de los materiales en estática y en distintas cadencias de marcha. 3.1 Objetivos principales 1. Determinar el comportamiento de los materiales en función de su elasticidad, plasticidad y viscosidad. 2. Determinar la capacidad de amortiguación de los materiales. 3. Comparar la capacidad amortiguadora de los materiales de estudio. 4. Determinar qué materiales descargan. 5. Determinar si los materiales de una misma familia independientemente de su dureza tienen el mismo comportamiento en cuanto a rigidez y pérdida de grosor. 6. Determinar si hay diferencias en el comportamiento de la ortesis plantares con más de una capa en relación con la disposición de éstas. 7. Determinar si los materiales de estudio siguen un comportamiento lineal. 8. Determinar la relación entre la capacidad amortiguadora y la dureza de los materiales. 3.2 Objetivos secundarios 1. Comprobar si existe relación entre la dureza y la pérdida de grosor máximo de los materiales. 2. Valorar el desgaste de una selección de materiales. 4. HIPÓTESIS Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 58  EVA 37 SA  EVA 30 SA  EVA 15,10 SA  Poliuretano 18 SA  Poliuretano 22 SA  Poliuretano 20 SA  Poliuretano 16 SA  EVA 3 mm duro +Poliuretano 16 SA  EVA 3 mm duro + Poliuretano 11 SA  Forro EVA+Poliuretano+ EVA 3mm duro  Látex  Látex-Lana 3. Material para medir las variables:  Dispositivo de compresión MTS 858®  Sensores Walk in Sense®  Cálculo matemático: Módulo de Young.  Cuestionario de Actividad física IPAQ  Programación: Producto en cruz 5.2 Tipo de diseño El diseño de investigación realizado se corresponde con un estudio experimental de carácter analítico y de secuencia temporal transversal. (Argimón et al., 2005) Es un estudio experimental ya que se manipulan las condiciones de la investigación y se evalúa el comportamiento de los materiales utilizados para disminuir las presiones en el antepié. Es de carácter analítico ya que se pretende establecer relaciones de asociación o de causalidad (causa-efecto) entre las variables. Es un estudio transversal, ya que los datos de cada material se representan en un determinado momento en el tiempo. Comportamiento de los Materiales de Descarga Material y método 59 Para la selección de los materiales, se realiza una revisión exhaustiva de los existentes en la industria del sector y, de manera muy específica, de aquellos que se emplean en la práctica clínica. Se extrapolan con cálculos matemáticos los datos previamente obtenidos en el modelo con sensores de presiones a la célula de carga, que simulará un pie. Con ello se valora el comportamiento del material en relación a los parámetros introducidos y que se asemejan al perfil de una persona de actividad física moderada. 5.3 Variables de estudio En cuanto a las características de los materiales a evaluar: Desplazamiento en mm en cada cadencia. (Cuantitativa continua) Desplazamiento en mm por cada presión. (Cuantitativa continua) Pérdida de grosor total. (Cuantitativa continua) Dureza. (Cuantitativa continua) Tipo de comportamiento. (Cualitativa nominal) Tipo de material. (Cualitativa nominal) Módulo de Young. (Cuantitativa continua) Capacidad amortiguadora (Cuantitativa continua) 5.4 Características generales de la muestra Se realizó una selección de 23 materiales perteneciente al grupo de elastómeros. Se utilizaron materiales con grosores comprendidos entre 3 y 6 mm que suelen ser los más utilizados en la confección de las ortesis plantares. 5.5 Criterios de Inclusión  Inclusión - Materiales englobados en el grupo de los elastómeros: espumas de poliuretano, espumas de látex, Etileno Vinil Acetato. - Grosor comprendido entre 3-6 mm  Exclusión - Materiales con grosores ≥ 7 mm Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 60 Figura 22. MTS Bionix 858 - Materiales clasificados como termoplásticos: polipropileno, polietileno, resinas, metacrilato. - Materiales que no tengan capacidad de soportar las presiones en estática. - Materiales sin capacidad de memoria o capacidad de recuperación limitada. 5.6 Métodos de registros de las variables y descripción de los instrumentos de medida utilizados En este estudio se han medido diferentes variables necesitando la aplicación de diversas técnicas de medición, todas validadas previamente. Dispositivo de ensayos tracción-compresión Varios estudios utilizan dispositivos para simular las fuerzas de reacción del suelo que actúan sobre los pies. Para realizar los ensayos se utiliza un dispositivo de ensayos tracción-compresión. (Aerts et al., 1995; Spear et al., 2006: Sun et al., 2008) MTS Bionix 858®, con soportes adaptados al material. El programa Testing System 858 es utilizado para realizar ensayos en estática y dinámica de materiales con poca resistencia como plásticos y algunos metales. Tiene capacidad de realizar tensión, compresión, curva y ensayos de fatiga. Se utiliza para pruebas especializadas de biomedicina, pruebas biomecánicas y pruebas de durabilidad de pequeños componentes. (Figura 22-23) Este dispositivo puede incorporar células de carga de 5 a 15 KN; para el estudio se utilizó la carga de 5 KN, la de menor fuerza disponible. El equipo se controla por medio de la conexión a un PC equipado con un paquete de software TestStar II. La célula de carga dispone de un sensor capaz de detectar el desplazamiento del material en función de la fuerza aplicada; así se puede obtener un gráfico del comportamiento del material en función de la cadencia de la marcha. (Universidad de Sevilla, 2012; MTS, 2006) Se introducen en el dispositivo de ensayo las fuerzas a aplicar, calculadas en función del diámetro de las probetas y las presiones obtenidas en el ensayo previo con los sensores walkinsense®. Por último, se determinan las pausas entre cada cadencia y se calcula el tiempo de duración del ensayo, que quiere reflejar el perfil de un paciente con actividad física moderada. (Graphic Devices, 2012) Comportamiento de los Materiales de Descarga Material y método 61 Figura 23. Componentes MTS Bionix 858® (MTS, 2006) Valoración del desgate Curvas cíclicas de tensión deformación El comportamiento de los materiales viene definido por las curvas cíclicas de tensióndeformación correspondiente a los ensayos de compresión. Un componente se ve sometido a fatiga cuando soporta cargas alternadas. Pese a diseñarse los materiales para uso por debajo de su límite ruptura, con un número suficiente de ciclos, los materiales se rompen. El 90% de los materiales fallan debido a la fatiga. Esto lo descubrió Wöhler hacia el año 1920 y propuso unos límites a las tensiones de diseño en función del número de ciclos que se requieran para una pieza. Se conocen como curvas de Wöhler o curvas S-N (tensión frente a número de ciclos). En la rotura por fatiga aparece una microgrieta, que crece a medida que se realizan ciclos de carga hasta alcanzar un tamaño tal que la sección residual es incapaz de soportar la carga máxima en el ciclo y finalmente rompe de forma frágil o dúctil. (Núñez et al., 2004) La rotura se inicia en pequeños defectos o concentradores de tensión. Con cada ciclo de carga se produce un avance del frente de la grieta, de forma que la rotura se produce cuando la sección residual no soporta la carga estática. Existe evidencia de que la iniciación del proceso de fatiga requiere la superación local del límite elástico (a pesar de que macroscópicamente las tensiones sean inferiores al límite elástico). (Núñez et al., 2004) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 62 Para descubrir la microgrieta sería necesario tener un microscopio óptico; sin embargo, se puede valorar el desgate observando los cambios en las curvas cíclicas del material a lo largo de su vida útil. Según el tipo de material, ocurre que ante cargas cíclicas se produce bien un endurecimiento o bien un ablandamiento durante un período inicial, hasta que se llega a la estabilización. La curva de definición del material se obtiene a partir de la unión de los diferentes picos de los ciclos de histéresis. Cuando se aplica una fuerza, en este caso de compresión, en diferentes ciclos a unas frecuencias determinadas y a lo largo del tiempo, se observa el comportamiento del material en función de las curvas cíclicas de tensión-deformación. Éste irá perdiendo propiedades cuanto más ciclos se apliquen. Esta pérdida de propiedades se puede observar gráficamente en un eje de coordenadas. Inicialmente no se aprecian cambios, pero conforme aumenta el número de ciclos, el material se acerca a su vida útil y va cambiando la curva de comportamiento. Para valorar este deterioro se utiliza el módulo de Young, que nos indica la rigidez del material. El módulo de Young es un parámetro utilizado para materiales de comportamiento lineal; a pesar de ello, se utiliza en este estudio ya que al cuantificar los cambios evolutivos en la rigidez del material permite realizar una aproximación útil para los objetivos marcados. Para el cálculo del módulo de Young debemos conocer las presiones y el desplazamiento respec- to al grosor inicial. Módulo de Young Fuerza (N) X Grosor inicial/ Superficie probeta x Grosor perdido o incrementado (Callister et al., 2007) Valoración de la amortiguación Producto en cruz La determinación de amortiguación se realiza calculando el área interior de las curvas de histéresis que que se correlaciona con la energía absorbida por cada material. Al tener descritas las curvas histérisis por lineas poligonales cerradas, hemos utilizado para el cáculo del área interior la Fórmula del área de Gauss (generalización del área de de un triángulo conocidos las coordenadas cartesianas de sus vertices mediante el uso de determinantes) que dice así: Sean (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)... (xn, yn) las coordenadas cartesianas de los vertices de una poligonal cerrada entonces el área del polígono encerrados en su interior es: (Arteaga, 2012) Comportamiento de los Materiales de Descarga Material y método 63 Método 5.7 Protocolo aplicado en el trabajo de campo 5.7.1 Ensayos materiales Se establecen las presiones de los pacientes desde reposo hasta ponerse en bipedestación y desde bipedestación a las diferentes cadencias de marcha. Se procede a obtener las presiones mediante 8 sensores Walkinsense en distintas partes del pie. Se colocaron en cada uno de los metatarsianos (5 Sensores), hallux (1 sensor), apófisis estiloides del 5º metatarsiano (1 sensor) y en la parte interna y externa del talón (2 sensores) (Figura 24). Figura 24. Representación gráfica de las presiones de un paciente mediante los sensores Este procedimiento se realiza en distintas modalidades de marcha. Con ello se obtienen los parámetros de presiones en los pies dentro de un calzado abotinado estándar para todos los pacientes. Los resultados coinciden con los obtenidos en otros estudios previos. (Bryant et al., 1999; Bryant et al., 2000; Martínez et al., 2007) Con los parámetros obtenidos en los sensores de presiones, más el uso de la bibliografía confeccionamos un prototipo de paciente que sería integrado en el dispositivo de ensayo MTS 858®. El siguiente parámetro a determinar es el perfil de paciente: tipo sedentario, actividad física moderada o actividad física vigorosa (deportiva). Un alto porcentaje de los usuarios podológicos son personas adultas de perfil sedentario; por tanto, para representar a la mayor parte de la población Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 64 podológica se determina que a nivel clínico es más útil un perfil de actividad física moderada. (Chan et al., 2002; Dunn et al, 2004; López et al, 2010; Ogalla, 1999) Para determinar el perfil de actividad se utiliza el algoritmo empleado en el Cuestionario Internacional de Actividad Física (en adelante IPAQ). (Craig et al., 2003; Mantilla et al., 2007) El nivel de actividad de una persona se mide por el número de MET. El MET es la unidad de medida del índice metabólico y se define como la cantidad de calor emitido por una persona en posición de sentado por metro cuadrado de piel. Su equivalente es de 58 W/m² (50 kcal/h•m²). A menudo se utilizan los equivalentes metabólicos (MET) para expresar la intensidad de las actividades físicas. Los MET son la razón entre el metabolismo de una persona durante la realización de un trabajo y su metabolismo basal. Se calcula que, en comparación con esta situación, el consumo calórico es unas 3 a 6 veces mayor (3-6 MET) cuando se realiza una actividad de intensidad moderada, y superior a 6 veces (> 6 MET) cuando se realiza una actividad vigorosa (OMS, 2014) Se ha descrito que un individuo realiza una actividad física moderada si efectúa un gasto metabólico semanal comprendido entre 600 y 3000 MET sobre su gasto basal. Se estima que las diferentes actividades pueden calcularse multiplicando los minutos semanales dedicados a dicha actividad por diferentes índices numéricos. En el caso de caminar o pasear: 3,3, en marchas más rápidas: 4,0 y en carrera: 8,0 (Ver anexo I). Otros estudios simplifican el cálculo y consideran que una persona tiene una actividad física moderada si realiza al menos 3000 pasos en 30 minutos o unos 15000 semanales, sobre la base de una cadencia de 100 pasos/minuto. (Abel et al., 2011; Beets et al, 2010; Marshall et al., 2009; Rowe et al., 2011; Tudor et al., 2005) Los cálculos para determinar el tiempo y los ciclos que se deben aplicar se basan en la bibliografía y en las fórmulas del MET en función de la actividad. Se sabe que no se puede sobrepasar los 3000 MET y también se conoce que en un adulto la cadencia normal suele ser de unos 90 pasos por minuto, de unos 60-70 pasos por minuto si la marcha es lenta y puede alcanzar los 110-150 pasos por minuto en marchas rápidas. (Abel et al., 2011; Beets et al, 2010; Marshall et al., 2009; Rowe et al., 2011; Sánchez, 1993; Tudor et al., 2005) Con una serie de cálculos y una ponderación se clasifica a los usuarios. 5.7.2 Confección de los ensayos. Determinación de la fuerza La presión se define como el cociente entre la fuerza y la superficie; por tanto, conociendo la superficie y las presiones podemos determinar las fuerzas ejercidas. Comportamiento de los Materiales de Descarga Material y método 65 Para ello se recorta una probeta con un radio de 2,75 cm, que permite calcular, mediante la fórmula del área πr2, la superficie de nuestras probetas. Todas tienen la misma superficie de contacto. Con los valores de presiones de los sensores, obtenidos desde reposo absoluto hasta cadencias rápidas de marcha, que oscilan entre los 0-3,5 kgf/cm2, se calculan los Newton (N) a aplicar por la máquina de ensayo sobre cada probeta mediante la fórmula: gravedad (9,8) x área de superficie x presión kg/cm2 (0-3,5 kgf/cm2) (0-815 Newton) Se confecciona una tipología de ciclos de marcha de acorde al prototipo de sujeto con actividad física moderada. Finalmente, se introducen en el programa todos los datos: la fuerza a aplicar, el número de ciclos y la duración de cada ciclo, y se realizan los ensayos tanto en estática como en dinámica. 5.7.3 Estudio en estática Con esta prueba se valora el comportamiento de cada material, su capacidad de amortiguación y se explora si es capaz soportar la máxima presión. El ensayo consiste en aplicar paulatinamente fuerzas desde cero hasta la máxima calculada. Se realizan paradas de 2 minutos para valorar la adaptación del material y su pérdida de grosor. Transcurrido todo el proceso se valora la pérdida de grosor y el comportamiento final del material; después se suprime gradualmente la fuerza para reevaluar su comportamiento y su capacidad de amortiguación. Algoritmo de trabajo en estática:  De 0 a 46,62 N equivale descarga absoluta a sentado.  Parada de 120 segundos.  De 46,62 a 270,47 N equivale de sentado a ponerse de pie.  Parada de 120 segundos.  De 270,47 a 540,79 N equivale de estar de pie (bipedestación) a andar.  Parada de 120 segundos.  De 540,79 a 815,80 N equivale de andar, trotar hasta finalmente correr.  Parada de 120 segundos. Con este ensayo se valora su comportamiento en estática y si realmente descargan, permitiendo realizar una correcta selección de los materiales incluidos en el ensayo. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 66 5.7.4 Valoración en dinámica Se introducen los parámetros previamente calculados y se observa el desplazamiento en milímetros de cada material. Se valora cómo se comporta el material en dinámica en diferentes velocidades de marcha. El ensayo en dinámica permite valorar como varía la inclinación del módulo de Young en las diferentes cadencias de la marcha, permitiendo valorar cómo se adaptan los materiales en función de la presión y cadencia. Con este ensayo se refuerza aún más el comportamiento obtenido en estática, se valora cómo se comporta el material en dinámica y qué capacidad de adaptación tiene a los cambios de velocidad y presión en la marcha. Algoritmo de trabajo en dinámica: 20 min 60 ciclos 1 Hz 1200 ciclos (186,5-279,7 N) 40 min 70 ciclos 1,17 Hz 2800 ciclos (200,2-294,7 N) 10 min 80 ciclos 1,33 Hz 800 ciclos (233,1-326,3 N) 12 min 85 ciclos 1,42 Hz 1020 ciclos (256,4-349,7 N) 8 min 90 ciclos 1,5 Hz 720 ciclos (396,8-512,8 N) 5 min 110 ciclos 1,83 Hz 550 ciclos (512,5-629,7 N) 5 min 115 ciclos 1,92 Hz 575 ciclos (629,6-745,9 N) 2 min 120 ciclos 2 Hz 240 ciclos (699,3-815,8 N) 102 min = 2709 MET 7905 Ciclos. 5.7.5 Valoración del desgaste Debido a que la durabilidad es una variable compleja de valorar al no disponer de referentes clínicos ni bibliográficos, se intenta valorar el desgate de los materiales estudiados y se escogen los que mejor comportamiento han dado en estática y dinámica. Se introducen los parámetros previamente calculados y se observa el desplazamiento en mm de cada material. Se valora su comportamiento hasta observar cambios significativos en sus características. Este ensayo intenta realizar una comparación entre los desgastes y valorar cómo afecta el desgaste al comportamiento y prestaciones del material. Comportamiento de los Materiales de Descarga Material y método 67 Cada treinta minutos de ensayo representan 3275 pasos de una persona con actividad física moderada (cumple los requisitos de 3000 pasos en 30 minutos). Se repite este ciclo veinte veces, realizando finalmente 65500 pasos, que correspondería aproximadamente a 1 mes de vida útil del material. (Abel et al., 2011; Beets et al, 2010; Marshall et al., 2009; Rowe et al., 2011; Tudor et al., 2005) 2 min 070 cadencia 1,17 Hz 140 ciclos 2 min 080 cadencia 1,33 Hz 160 ciclos Marchas lentas 3 min 090 cadencia 1,42 Hz 270 ciclos 3 min 095 cadencia 1,67 Hz 285 ciclos 3 min 100 cadencia 1,83 Hz 300 ciclos Marchas moderadas 4 min 110 cadencia 1,83 Hz 440 ciclos 4 min 115 cadencia 1,92 Hz 460 ciclos 2 min 120 cadencia 2,00 Hz 240 ciclos 2 min 130 cadencia 2,17 Hz 260 ciclos 2 min 140 cadencia 2,40 Hz 280 ciclos 2 min 145 cadencia 2,41 Hz 290 ciclos 1 min 150 cadencia 2,50 Hz 150 ciclos Marchas rápidas 30 minutos +25 descanso minutos descanso=1155 MET. 5.8 Selección de los materiales Se somete a los materiales a tres tipos de ensayos: estática, dinámica y desgate. Se seleccionan aquellos que cumplen los criterios de inclusión predeterminados. Todos los materiales se someten a ensayos de estática y dinámica; sin embargo, el ensayo de desgaste solo se realiza en aquellos representantes de cada familia que mejores resultados obtienen en los estudios anteriores. Finalmente, para el desgaste se recoge una selección de los materiales más representativos en clínica y se realizan 9 ensayos para observar el comportamiento a largo de 65500 pasos totales. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 74 El grosor de los materiales estudiados oscila entre 3 mm y 6 mm, siendo el grosor que más se ha utilizado 5 mm con una media de 4.9±0.96. Estudio en Estática En la siguiente tabla se valora la pérdida de grosores en milímetros de los materiales en función de las fuerzas aplicadas y el grosor total perdido a lo largo de todo el ensayo. (Tabla nº 3) 46 Newton 270 Newton 549 Newton 815 Newton Total Espuma Polietileno 62 SA 0,03 0,17 0,20 0,12 0,52 Espuma Polietileno 39 SA 0,34 0,80 1,40 0,56 3,10 Espuma Polietileno 5 mm 0,22 0,50 1,78 0,54 3,16 Espuma Polietileno 3 mm 0,13 0,16 1,22 0,34 1,95 EVA corcho 49 SA 0,04 0,09 0,25 0,38 0,76 EVA corcho 41 SA 0,11 0,30 0,67 0,45 1,52 EVA Globus® 45 SA 0,05 0,22 0,76 1,31 2,34 EVA 41 SA 0,20 0,14 0,34 1,09 1,78 EVA 40 SA 0,11 0,14 0,95 0,80 2,05 EVA 39,4 SA 0,14 0,12 0,77 0,51 1,58 EVA 39,1 SA 0,05 0,22 0,94 0,98 2,19 EVA 37 SA 0,10 0,35 1,68 0,72 2,85 EVA 30 SA 0,15 0,38 1,64 0,45 2,69 EVA 15,1 SA 0,26 2,14 1,12 0,43 3,95 Poliuretano 18 SA 0,20 1,47 1,21 0,29 3,17 Poliuretano 22 SA 0,30 0,94 0,64 0,16 2,29 Poliuretano 20 SA 0,29 1,10 0,66 0,16 2,21 Poliuretano 16 SA 0,13 0,81 0,72 0,16 1,82 EVA 30 SA+Porón ® azul 0,33 1,19 1,14 0,61 3,27 EVA 30 SA+Porón ® 0,63 1,56 0,73 0,53 3,45 Forro parte dura 0,37 0,49 1,18 1,04 3,08 Forro parte blanda 0,56 0,84 1,87 1,14 4,41 Tabla nº 3: Relación de pérdida de grosores en función de la fuerza ejercida y grosor total perdido Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 75 Se determinan los valores de dispersión en función de la fuerza y el grosor total perdido en el ensayo de estática. Pérdida Media Mediana P25 P75 Máximo Mínimo 46 Newton 0,19±0,14 0,14 0,10 0,28 0,25 0,12 270 Newton 0,64±0,59 0,36 0,16 1,05 2,14 0,09 540 Newton 0,94±0,45 0,85 0,66 1,21 1,15 0,72 820 Newton 0,52±0,32 0,48 0,30 0,69 1,31 0,12 Total 2,32±0,88 2,24 1,79 3,14 4,40 0,52 Tabla nº 4: Valores de dispersión, desviación típica, p 25/75, mínimos y máximos para determinar diferencias entre la pérdida de grosor /Fuerza aplicada Estudio en Dinámica En la siguiente tabla se valora la pérdida de grosores en milímetros de los materiales en función de las cadencias de marcha. (Tabla nº5) Cadencia 60 70 80 85 90 100 115 120 Total Espuma de Polietileno 62 SA 0,05 0,01 0,02 0,02 0,06 0,04 0,07 0,04 0,31 Espuma de Polietileno 39 SA 0,84 0,18 0,20 0,09 0,88 0,21 0,23 0,10 2,73 Espuma de Polietileno semi 5 mm 0,49 0,26 0,32 0,09 0,97 0,43 0,36 0,10 3,04 Espuma de Polietileno semi 3 mm 0,89 0,22 0,20 0,04 0,64 0,30 0,27 0,11 2,68 EVA corcho 49 SA 0,03 0,02 0,03 0,02 0,13 --- --- --- 0,23 EVA corcho 40 SA 0,06 0,03 0,04 0,02 0,36 0,40 0,35 0,24 1,49 EVA Globus® 45 SA 0,23 0,16 0,20 0,07 0,76 1,10 0,73 0,23 3,40 EVA 41 SA 0,66 0,24 0,03 0,10 1,38 0,80 0,75 0,31 4,26 EVA 40 SA 0,35 0,21 0,25 0,21 1,33 0,61 0,45 0,22 3,63 EVA 39,4 SA 0,26 0,16 0,16 0,06 0,73 0,62 0,57 0,24 2,81 Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 76 EVA 39,10 SA 0,33 0,20 0,07 0,09 1,02 0,73 0,69 0,25 3,38 EVA 37 SA 0,47 0,04 0,37 0,15 1,37 0,63 0,63 0,28 3,93 EVA 30 SA 0,40 0,22 0,34 0,17 1,12 0,34 0,49 0,22 3,32 EVA 15,10 SA 0,79 0,56 0,29 0,13 0,57 0,65 0,45 0,21 3,65 Poliuretano 18 SA 1,45 0,22 0,05 0,10 0,60 0,36 0,39 0,12 3,29 Poliuretano 22 SA 0,48 0,11 0,17 0,10 0,29 0,13 --- --- 1,10 Poliuretano 20 SA 0,16 0,08 0,04 0,05 0,29 0,08 --- --- 0,70 Poliuretano 16 SA 0,28 0,05 0,06 0,16 0,11 0,09 --- --- 0,75 EVA+Porón ® azul parte EVA® 0,46 0,20 0,23 0,09 0,81 0,60 0,60 0,26 3,25 EVA + Porón ® azul parte Porón® 0,29 0,38 0,35 0,22 0,72 0,77 0,67 0,25 3,72 EVA+Porón ® Parte Eva 0,43 0,18 0,22 0,05 0,95 0,60 0,55 0,21 3,19 EVA + Porón ® parte Porón® 0,46 0,31 0,34 0,25 0,70 0,61 0,67 0,24 3,58 Forro parte dura 0,27 0,28 0,22 0,21 0,98 0,89 0,72 0,26 3,90 Forro parte blanda 0,37 0,32 0,46 0,12 1,15 0,96 0,69 0,29 4,36 Tabla nº 5: Pérdidas de grosor en función de la cadencia de la marcha Valoración de la rigidez en función del Módulo de Young en las diferentes cadencias de marcha. (Tabla nº 6) Cadencia 60 70 80 85 90 100 115 120 Espuma de Polietileno 62 SA 96,13 486,22 362,86 393,70 164,73 270,62 187,71 340,51 Espuma de Polietileno 39 SA 6,08 30,26 29,05 70,62 10,61 54,06 58,75 142,13 Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 77 Espuma de Polietileno semi 5 mm 10,29 20,59 18,66 68,45 9,57 26,38 37,17 142,30 Espuma de Polietileno semi 3 mm 3,41 14,68 17,84 85,34 8,69 22,58 30,48 83,17 EVA corcho 49 SA 195,55 397,18 272,77 49,22 83,17 --- --- --- EVA corcho 40 SA 73,69 143,65 127,76 210,63 20,91 22,78 31,28 50,26 EVA 45 SA 22,05 31,69 29,62 63,84 12,24 10,38 18,54 62,98 EVA 41 SA 6,16 18,19 189,49 53,10 5,40 11,38 14,55 38,41 EVA 40 SA 7,56 19,98 19,02 23,93 5,60 14,91 24,08 45,02 EVA 39,4 SA 11,92 20,02 21,65 66,93 7,66 11,03 14,26 36,60 EVA 39,1 SA 15,21 26,59 84,11 72,33 9,13 15,71 19,56 56,98 EVA 37 SA 10,92 131,77 15,88 43,42 6,78 18,26 21,57 53,89 EVA 30 SA 10,03 18,51 13,84 29,56 6,65 26,56 21,98 54,69 EVA 15,1 6,40 18,86 20,76 47,99 16,31 17,57 30,18 72,04 Poliuretano 18 SA 3,45 15,64 118,65 62,80 3,10 31,79 34,56 122,60 Poliuretano 22 SA 25,42 45,36 112,80 101,23 25,79 114,41 --- --- Poliuretano 20 SA 7,23 81,16 37,41 57,43 27,10 61,28 189,85 --- Poliuretano 16 SA 10,99 60,16 57,51 23,63 50,80 75,87 --- --- EVA+Porón ® azul parte EVA® 13,28 32,34 31,10 83,21 23,52 22,79 26,93 68,85 EVA + Porón ® azul parte Porón® 20,77 16,94 20,28 34,33 16,77 19,16 27,30 71,64 EVA+Porón ® parte Eva 14,20 36,36 32,26 140,67 11,79 22,84 29,53 84,57 EVA + Porón ® parte Porón® 13,27 15,39 17,36 30,52 15,98 17,60 24,22 72,06 Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 78 Forro parte dura 22,23 26,43 32,31 35,80 11,38 15,40 22,67 68,33 Forro parte blanda 16,68 20,11 15,65 63,46 9,70 14,30 23,70 62,14 Tabla nº 6: Relación entre la cadencia de la marcha y la rigidez del material (Módulo Young N/mm) Valores de dispersión para los grosores de los materiales en función de la cadencia de marcha. (Tabla nº7) Cadencia Media Mediana P25 P75 Máximo Mínimo 060 paso/min 0,47±0,32 0,41 0,27 0,61 1,45 0,05 070 paso/min 0,21±0,12 0,21 0,16 0,27 0,56 0,01 080 paso/min 0,22±0,12 0,22 0,09 0,33 0,46 0,02 085 paso/min 0,11±0,06 0,09 0,06 0,16 0,25 0,02 090 paso/min 0,85±0,33 0,84 0,65 1,09 1,38 0,06 100 paso/min 0,58±026 0,60 0,37 0,76 1,10 0,04 115 paso/min 0,51±0,19 0,55 0,37 0,68 0,75 0,07 120 paso/min 0,20±0,07 0,23 0,14 0,25 0,33 0,04 Tabla nº7: Valores de dispersión, desviación típica, percentiles 25/75, mínimos y máximos para determinar diferencias entre la pérdida de grosor en cada cadencia /Fuerza aplicada Valores descriptivos de los grosores máximos de los ensayos de estática y dinámica. (Tabla nº8) Grosores totales Media Mediana P25 P75 Máximo Mínimo Estática 2,32±0,88 2,24 1,79 3,14 3,95 0,52 Dinámica 2,77±1,28 3,27 1,78 3,64 4,36 0,22 Tabla nº 8: Comparativa de grosores totales entre estática y dinámica. Comportamiento en Estática y Dinámica Las gráficas representan en su eje Y las fuerzas aplicadas y en el eje X el desplazamiento en milímetros de los materiales. En las gráficas de estática se observa un área interna que representa la capacidad amortiguadora a lo largo del proceso de compresión. Se observa cómo los materiales van descendiendo hasta los 815 Newton para luego recuperar su forma original. Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 79 En relación a la gráfica de dinámica, se observa cómo en función de la cadencia de marcha el material presenta curvas de diferentes pendientes y cómo ésta se hace más vertical conforme mayor es la fuerza aplicada. Cada salto en la gráfica representa una determinada cadencia de marcha. (Gráfico 3) Gráfico 3: Ensayo de dinámica: desglose en cadencia de marcha Espuma de Polietileno (Roval-foam®) Familia Espuma de Polietileno (Roval foam®) 62 SA 5 mm 39 SA 5 mm 36,5 SA 5 mm 36 SA 3 mm Estática Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 80 Gráfico 4: Comportamiento en estática y dinámica de muestra espuma de Polietileno EVA corcho Dinámica Familia Espuma de Polietileno (Roval foam®) 62 SA 5 mm 39 SA 5 mm 36,5 SA 5 mm 36 SA 3 mm Estática EVA corcho 48 SA 5 mm 41 SA 4 mm Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 81 Gráfico 5: Comportamiento en estática y dinámica de muestra espuma de EVA corcho Poliuretano (Porón®) EVA corcho 48 SA 5 mm 41 SA 4 mm Dinámica Estática Poliuretano (Porón®) 22 SA 4 mm 20 SA 3,2 mm 18 SA 5 mm 16 SA 3 mm Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 82 Gráfico 6: Comportamiento en estática y dinámica de muestra Poliuretano EVA Estática Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 83 Gráfico 7: Comportamiento en estática y dinámica de muestra EVA Combinados de Materiales Materiales de dos capas: Estática Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 90 Gráfico 18: Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, EVA 41 SA 4 mm Gráfico 19: Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, combinado EVA + Poliuretano azul 6 mm Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 91 Gráfico 20: Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, combinado EVA + Poliuretano alta memoria 6 mm Gráfico 21: Comportamiento en dinámica a lo largo de 20 ciclos de marcha, forro EVA + Poliuretano + EVA 3 duro 6 mm Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 92 Todas las gráficas de desgaste tienden a un desplazamiento progresivo hacia la izquierda, mostrándose un aumento de la rigidez en todos los materiales con el paso de los ciclos, siendo más acentuado cuanto más vertical sea la representación. Aquellos materiales que se alejen más del primer ciclo (representado en rojo) se desgastan con mayor rapidez. Gráfico 22: Progresión del desgaste durante 20º ciclos Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 93 6.2 Estadística inferencial Comparar módulos de Young en Estática Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Los resultados no siguen una distribución normal de los datos; por tanto, se aplican pruebas no paramétricas para los módulos de Young en estática. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk 046 Newton 0,01 270 Newton 0,04 540 Newton 0,01 820 Newton 0,01 Tabla nº 10: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para rigidez en estática Al ser muestras relacionadas y que siguen una distribución no gaussiana se aplica el test estadístico de Friedman. Si p ≤0,05 hay diferencias entre las medias de los distintos módulos Young en la estática. Tras realizar el test Friedman se comprueba que hay diferencias significativas entre los módulos de Young en estática. Test de Friedman Significación 0,0001 Tabla nº 11: Test de Friedman para la diferencia de rigidez en diferentes presiones en estática Comparar la pérdida de grosores en estática Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk 046 Newton 0,09 270 Newton 0,04 540 Newton 0,49 Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 94 820 Newton 0,11 Tabla nº 12: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para el grosor en estática. Siguen una distribución normal a los 540 y 820 Newton; sin embargo, la distribución no lo es a los 46 Newton y los 270 Newton. Por lo tanto, se aplica el test estadístico de Friedman para K muestras dependientes. Test de Friedman Significación 0,0001 Tabla nº 13: Test de Friedman para la pérdida de grosor en diferentes presiones en estática Hay diferencias significativas entre las pérdidas de grosor de los materiales estudiados en estática. Los materiales en estática tienen pérdidas diferentes de grosor y diferentes comportamientos en función de su rigidez en estática. Comparar la rigidez en diferentes cadencias Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Módulo Young 060 0,001 Módulo Young 070 0,001 Módulo Young 080 0,001 Módulo Young 085 0,001 Módulo Young 090 0,001 Módulo Young 100 0,001 Módulo Young 115 0,001 Módulo Young 120 0,001 Tabla nº 14: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para la rigidez en dinámica Tras realizar el test de normalidad se observa una distribución no gaussiana; por tanto, se aplica el test de Friedman para muestras relacionadas. Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 95 Test de Friedman Significación 0,0001 Tabla nº 15. Test de Friedman para los módulos Young en diferentes presiones en dinámica Los materiales tienen diferente rigidez en función de la cadencia de la marcha. Todo esto tiene que concordar con el apartado siguiente en el que la pérdida de grosor debe ser diferente en dinámica. Comparar la pérdida de grosores en dinámica. Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Grosores 060 0,013 Grosores 070 0,100 Grosores 080 0,317 Grosores 085 0,162 Grosores 090 0,693 Grosores 100 0,949 Grosores 115 0,134 Grosores 120 0,018 Tabla nº 16: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para el grosor en dinámica Tras realizar el test de normalidad se observa una distribución no gaussiana ya que los grosores a cadencia de 60 y 120 no siguen una distribución normal; por tanto, se aplica la prueba no paramétrica, test de Friedman para muestras relacionadas. Test de Friedman Significación Pérdida de grosor en diferentes cadencia en dinámica 0,0001 Tabla nº 17: Test de Friedman para muestra relacionadas pérdida de grosor en diferentes cadencia en dinámica. Los materiales tienen diferente pérdida de grosor en función de la cadencia de marcha. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 96 Comparar pérdida de grosor en estática frente a la dinámica. Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Dinámica 0,032 Estática 0,941 Tabla nº 18: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk grosor máximo en estática y dinámica. Tras realizar el test de normalidad se observa una distribución no gaussiana; por tanto, se aplica el test de Friedman para muestras relacionadas. t de Student Significación Dinámica- Estática 0,655 Tabla nº 19: Test t de Student para muestra relacionadas entre grosor final perdido en Dinámica- Estática No hay diferencias en el grosor final en los materiales. Esto quiere decir que no hay diferencias significativas en la pérdida de grosor tanto en dinámica como en estática. Sin embargo, si se crea una variable donde se estima la diferencia entre la pérdida de grosor final en dinámica respecto a esta pérdida en estática, se puede observar desigualdad entre ellas. En algunos materiales, las diferencias son importantes mientras que en otros son bastante reducidas. Para algunos materiales la deformación se favorece en estática, ya que se amoldan paulatinamente a los cambios de presión, mientras que para otros, la deformación es más pronunciada en dinámica. (Tabla nº20) Material Dinámica Estática Diferencia Dinámica –Estática Espuma polietileno 62 SA 0,31 0,52 -0,21 Espuma polietileno 39 SA 2,73 3,10 -0,37 Espuma polietileno semi 5 mm 3,04 3,16 -0,12 Espuma polietileno semi 3 mm 2,68 1,95 0,73 EVA corcho 49 SA 0,22 0,76 -0,54 Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 97 EVA corcho 40 SA 1,49 1,52 -0,03 EVA Globus® 45 SA 3,40 2,34 1,06 EVA 41 SA 4,26 1,78 2,48 EVA 40 SA 3,63 2,05 1,58 EVA 39,4 SA 2,81 1,58 1,23 EVA 39,10 SA 3,38 2,19 1,19 EVA 37 SA 3,93 2,85 1,08 EVA 30 SA 3,32 2,69 0,63 EVA 15,10 SA 3,65 3,95 -0,30 Poliuretano 18 SA 3,29 3,17 -0,12 Poliuretano 22 SA 1,10 2,29 -1,19 Poliuretano 20 SA 0,70 2,12 -1,42 Poliuretano 16 SA 0,75 1,82 -1,07 EVA+Porón ® azul 3,25 3,27 -0,02 EVA+Porón ® Parte EVA 3,19 3,45 -0,26 Forro parte dura 3,90 3,38 0,52 Forro parte blanda 4,36 4,40 -0,04 Tabla 20: Diferencias de grosor en estática y dinámica Comparar pérdida de grosor en estática frente a la dinámica en la presiones máxima, 540 Newton y a los 270 Newton Para poder comparar la estática y la dinámica se deben analizar las cadencias del estudio dinámico en que las fuerzas aplicadas coinciden con las fuerzas del estático; es decir, la fuerza máxima de 815 N, que se aplica con la cadencia de 120 pasos, la fuerza de 540 N, en la de 90 pasos y, por último, la fuerza de 270 N en la de 60 pasos por minuto, respectivamente. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 98 Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Dinámica 815 N 0,116 Estática 815 N 0,296 Dinámica 540 N 0,773 Estática 540 N 0,857 Dinámica 270 N 0,052 Estática 270 N 0,106 Tabla nº 21: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk para el grosor y la presión a los 815-540 y 270 Newton estática y dinámica t de Student Nivel de sig. Correlación Significación Dinámica-Estática 270 Newton 0,0100 0,1260 Dinámica-Estática 540 Newton 0,0108 0,0250 Dinámica Estática 815 Newton 0,0001 0,0001 Tabla nº 22: Test t de Student para muestras relacionadas entre grosor y la presión a los 815-540 y 270 Newton en Dinámica- Estática Se compara la pérdida de grosor en estática y dinámica en momentos puntuales y se observa que no siempre tiene el mismo comportamiento. Las diferencias son muy significativas a la fuerza máxima, alcanzan diferencias y significación con fuerzas intermedias y son diferentes pero no significativas con fuerzas iniciales. (Tabla nº 22 ) Comparar si hay diferencia entre las familias de materiales Espuma de polietileno (Roval foam®) En función del Módulo de Young Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 99 Prueba de normalidad Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Espuma polietileno 62 SA 0,907 Espuma polietileno 39 SA 0,163 Espuma polietileno 36 SA 5 mm 0,007 Espuma polietileno 36 SA 3 mm 0,019 Tabla nº 23: Pruebas de normalidad en la familia espuma polietileno Módulo Young Se observa que hay materiales que siguen una distribución gaussiana mientras que otros no; por tanto, se aplica el test de Friedman para muestras relacionadas para valorar si hay diferencias significativas entre la familia del Roval foam®. Test de Friedman Significación 0,0001 Tabla nº 24: Test de Friedman para valorar si hay diferencia significativa entre la familia de espuma polietileno en dinámica En función del grosor perdido Prueba de normalidad Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Espuma polietileno 62 SA 0,729 Espuma polietileno 39 SA 0,003 Espuma polietileno 36 SA 5 mm 0,152 Espuma polietileno 36 SA 3 mm 0,112 Tabla nº 25: Prueba de normalidad de la familia de espuma polietileno en función grosor Tras realizar el test de normalidad se observa una distribución no gaussiana; por tanto, se aplica el test de Friedman para muestras relacionadas. (Tabla nº 25) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 106 Test de Wilcoxon Significación 0,161 Tabla nº 40: Test de Wilcoxon para la pérdida de grosor dentro del combinado de dos capas de EVA con poliuretano en dinámica Se observa que no hay diferencias significativas entre el orden de posición de los materiales a la hora de confeccionar la ortesis. Tres capas Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Combinado EVA Forro+Poliuretano azul+EVA (Parte EVA) 0,936 Combinado EVA Forro+Poliuretano azul+EVA (Parte blanda) 0,003 Tabla nº 41: Prueba de normalidad de los materiales de doble capa en función del módulo de Young Tras realizar el test de normalidad se observa una distribución no gaussiana; por tanto, se aplica el test de Wilcoxon para dos muestras relacionadas. Test de Wilcoxon Significación 0,779 Tabla nº 42: Test de Wilcoxon para la pérdida de grosor dentro del combinado tres capas de EVA con poliuretano en dinámica Los resultados evidencian que, al igual que su homólogo bicapa, no hay diferencia significativa entre poner los materiales de una forma u otra. Correlación entre el grosor perdido máximo y la dureza del material Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk Dureza 0,059 Grosor Perdido total 0,120 Tabla nº 43: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk en el grosor total y la dureza Comportamiento de los Materiales de Descarga Resultados 107 Por tanto, se aplica el test de correlación de Pearson para conocer si existe relación entre las dos variables estudiadas. Test Correlación de Pearson Significación 0,629 Tabla nº 44: Test de Correlación de Pearson para las variables grosor total en dinámica y dureza de los materiales Por lo tanto, no existe relación entre las variables de estudio, dureza y pérdida de grosor. Se puede deducir por los resultados obtenidos que la dureza no es un factor que influya en la pérdida final de grosor. Correlación entre la capacidad amortiguadora y dureza Pruebas de normalidad Para comprobar si los datos seguían una distribución gaussiana se utiliza la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk. Prueba Normalidad Shapiro-Wilk. Dureza 0,059 Aréa disipación 0,517 Tabla nº 45: Prueba Normalidad: Shapiro-Wilk en capacidad amortiguadora y la dureza. Por tanto, se aplica el test de correlación de Pearson para conocer si existe relación entre las dos variables estudiadas. Test Correlación de Pearson Significación 0,507 Tabla nº46: Test de Correlación de Pearson para las variables capacidad amortiguadora y dureza de los materiales Se observa que la dureza no es un factor que tenga relación con el área de disipación de las fuerzas de los materiales estudiados. 7. DISCUSIÓN Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 111 7. Discusión 7.1 Comportamiento de los materiales Revisando la bibliografía podológica, los materiales se clasifican en función de diferentes propiedades. Así Levy, en el libro de Ortopodología y Aparato locomotor, realiza una clasificación de los materiales según las propiedades de deformación de éstos. En él se puede leer que hay materiales plásticos, materiales elásticos y materiales viscoelásticos. Dentro de la clasificación se comenta que los materiales plásticos no recuperan su forma y estructura original y como ejemplos se refieren los cueros y metales. En el grupo de los elásticos, se explica que al sufrir una carga éstos se deforman en proporción al nivel de la misma, recuperando su forma inicial al finalizar la carga. Añade que la mayoría de los polímeros, el látex y el corcho cumplen estos criterios. Por último, se definen los materiales viscoelásticos, que son materiales cuya deformación varía en función del tiempo, recuperando su forma original al finalizar la carga. Como grupo representativo enumera las siliconas y las espumas de poliuretano de recuperación lenta. (Levy, 2003) En el campo de la Física, los materiales se clasifican en plásticos, elásticos y viscosos, encontrándose múltiples combinaciones entre ellos, apareciendo materiales elastoplásticos, viscoplásticos y viscoelásticos. Los resultados obtenidos difieren de lo publicado ya que todos los materiales utilizados en Podología no tienen un comportamiento plástico ni elástico (no siguen la ley de Hooke de los muelles); tienen un comportamiento viscoelástico; es decir, tienen todos un componente viscoso y una parte elástica. Esta combinación viscoelástica difiere de lo expuesto por Levy, que comenta que la mayoría de polímeros son elásticos. (Levy, 2003) Este matiz es importante, ya que al tener un comportamiento viscoso por definición, este tipo de materiales no tiene un comportamiento lineal como los materiales plásticos o elásticos. Además, un material elástico no absorbe la energía ya que la fuerza trasmitida es devuelta en dirección contraria como ocurre con un muelle; sin embargo, en el comportamiento viscoso la fuerza es absorbida para devolver una fuerza de menor magnitud. (Barroso et al., 2008; Whittle, 1999) Dicha propiedad constituye una de las bases para su utilización en la confección de las ortesis plantares. Se sabe que, debido su estructura de cadenas, no tienen un comportamiento lineal porque los materiales viscosos se deforman en función del tiempo y la recuperación no es instantánea como pasa en los materiales elásticos (Barroso et al., 2008) Además, si se observan los resultados obtenidos en las gráficas y de forma indirecta el módulo de Young, que nos indica la rigidez de los materiales, se verifica que los módulos no tienen una cadencia ascendente o descendente marcada, sino que aumenta o disminuye arbitrariamente, aunque conservan cierta relación con la presión y cadencia de la marcha. Esta no linealidad ha sido valorada en estudios parecidos por otros autores que más adelantes se comentan. (Sun et al., 2008) Que los materiales tengan un comportamiento viscoelástico puede marcar los resultados de los soportes plantares, ya que en función del paciente y su patología habrá unos materiales que puedan Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 112 ser útiles y otros no. En consonancia a esto último, Expósito en 2010 refiere que todo tratamiento ortopodológico tiene cuatro fundamentos para el éxito: buen diagnóstico, buen diseño de la ortesis, tener una buena técnica de fabricación/adaptación y elegir los materiales más adecuados. (Expósito, 2010) En esa misma línea de actuación se encuentran otros autores que refieren la importancia de los materiales para la consecución del objetivo marcado tras realizar el diagnóstico clínico. (Nicolopoulos et al., 2000)Esto quiere decir que si el profesional opta por un PUR con poco grosor en una persona con cadencia de marchas elevadas o picos de presión altos, éste puede no tener suficiente capacidad de deformación y recuperación para el siguiente paso y, por tanto, su función de “amortiguar” el impacto queda limitada. Para la consecución de los objetivos es fundamental conocer la patología, el perfil de marcha del paciente y las prestaciones del material y grosor a utilizar. Así, los materiales que tengan una recuperación lenta en caso de presiones altas o cadencia de la marcha alta, se comportarán de forma muy rígida (líneas muy verticales en las gráficas), pudiendo actuar como un agente agresivo al ocupar espacio (Gráfico 11). De igual modo, cambios bruscos de presión también producen picos de rigidez, ya que el material necesita un tiempo para adaptarse a la nueva carga. Todo esto dependerá del porcentaje viscoso (adaptación progresiva) y elástico (adaptación rápida). Los materiales tienen un comportamiento similar a la grasa plantar, ya que ésta es también de naturaleza viscoelástica. La almohadilla plantar tiene un comportamiento no lineal igual que estos materiales, ya que la curva fuerza-desplazamiento depende de la intensidad, frecuencia y velocidad aplicada. La elección a priori más coherente para un material que suple las deficiencias o la ausencia de la grasa plantar es aquél que tenga un comportamiento parecido a ésta. (Cavanagh et al., 1984; Fontanella et al., 2012, Valiant, 1984) Existen evidencias del alivio sintomático producido por el uso de materiales viscoelásticos. Voloshin utiliza plantillas viscoelásticas en pacientes con enfermedad degenerativa de las articulaciones, obteniendo una mejoría del 97% de los participantes. (Voloshin et al., 1981) Johnson evidencia la capacidad de los materiales viscoelásticos para atenuar las fuerzas al caminar y correr. (Johnson 1986; Johnson 1988) Tooms et al. realizan un estudio comparativo entre zapatos y zapatos con plantillas de espumas de poliuretano, por un período de 5 semanas. El grupo que utilizó plantillas mostró una disminución significativa en la incidencia de dolor de espalda y reducciones significativas en la frecuencia y duración del dolor en espalda y piernas. (Tooms et al., 1987) Basford et al. demuestran que el uso de plantillas viscoelásticas de poliuretano en bipedestación continua reduce el dolor en espalda, piernas y pie. (Basford et al., 1988) Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 113 7.2 Comportamiento por familias 7.2.1. Espuma de Polietileno-Roval foam® Espuma de polietileno es un material que tanto en estática como en dinámica se comporta de forma parecida, como se observa en las gráficas. (Gráfico 4) Es un material que dependiendo del Shore A y estructura tiene mayor capacidad amortiguadora. Se observa que la espuma de polietileno duro de 62 SA, apenas tiene capacidad de desplazar su grosor; eso quiere decir que soporta perfectamente las presiones y los requerimientos mecánicos del pie. Sin embargo, su capacidad de absorción de energía es escasa siendo, por tanto, un material muy rígido, ideal para la corrección biomecánica. Las presentaciones catalogadas como “semi” son muy interesantes, ya que aguantan las presiones sin comportarse como un agente traumático como su homólogo “duro”, pero se deforman conforme se le aplica fuerza, consiguiendo absorber energía. Es un material que tiene un comportamien- to viscoelástico, que con el tiempo degenera a viscoplástico; al tener una estructura con un gran número de poros que con el uso van disminuyendo progresivamente en función de la fuerza ejercida, consiguen lo que su inventor Evaristo Rodríguez define como una descarga auto limitada en las zonas de mayor conflicto.(Gráfico 4) Sin embargo, al ser un material no lineal, predecir cuando se realiza este tipo de descargas con exactitud es complejo, pues influyen multitud de variables como cantidad de poros, terreno, presión, cadencia de la marcha, forma del agente agresor etcétera. En cualquier caso, al ser un material con una adaptación rápida a los cambios de presión y que amortigua, es de gran utilidad y aplicación en Podología. Levy comenta que es un material con resistencia moderada a la compresión; sin embargo, se comprueba que, tanto en dinámica como estática, es un material que soporta cargas altas sin llegar precisamente a su límite. (Levy, 2003) 7.2.2 EVA corcho Los resultados reflejan en estática un comportamiento viscoelástico con capacidad amortiguadora. En dinámica el material cambia drásticamente, ya que, como se observa en la gráfica, los módulos de Young son muy verticales en las diferentes cadencias de la marcha. (Gráfico 5) Esto indica que este tipo de material se comporta de forma muy rígida; incluso su presentación de menor dureza realiza picos de presión en cadencias y presiones bajas. Esto quiere decir que es un material tan compacto y rígido que no se adapta bien a los cambios de presión producidos por el aumento de la cadencia. Este material no es útil para ponerlo en contacto con la planta del pie, pudiéndose utilizar como posteo, estabilizador o en caso de usar en antepié, para aislar del pie, siempre y cuando se coloque sobre él un material con capacidad amortiguadora. Su adaptación en dinámica es pobre, como demuestran los picos de presión de la gráfica y, además, la menor deformación en milímetros en dinámica respecto a la estática, sobre todo en la pre- Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 114 sentación con más SA. Esta característica de rigidez y compactación vienen determinada por la adición de corcho al EVA. El porcentaje mayor o menor de este aditivo modificará las propiedades elásticas inherentes al EVA. (Gráfico 5) (Coca et al., 2001) 7.2.3 Espuma de poliuretano (Porón®) El PUR en estática tiene comportamiento viscoelástico homogéneo, soportando las cargas perfectamente. Sin embargo, en dinámica su comportamiento varía sustancialmente. Por un lado, tenemos los PUR de 4 y 3 mm que soportan la marcha moderada-lenta o presiones moderadas-bajas (≤650 Newton), pero a presiones altas no se adaptan bien, produciendo picos de presión. Esto no ocurre con la presentación de mayor grosor (5 mm), que consigue buena adaptación, incluso a presiones máximas. Estos resultados aportan un dato de interés ya que el PUR es muy utilizado para disminuir las presiones debido a su capacidad “amortiguadora”. La capacidad amortiguadora no está relacionada exclusivamente con el grosor; también influye la estructura del material. Existen PUR muy compactos (espumosos), sin apenas porosidad, que producen un efecto rebote, parecido a la goma, debido a su mayor componente elástico (más resiliencia). En el lado opuesto, hay PUR con mayor número de poros, que permiten la deformación y mejor adaptación del material a los cambios bruscos de presiones, reflejando un comportamiento más viscoso, con mejor capacidad de absorción de la energía trasmitida (más histéresis) en cadencias bajas o moderadas. No obstante, ante presiones altas o cadencias de marcha elevada el material no ejerce este efec- to. Esto es debido a que este material pierde mucho grosor con poca presión. (Gráfico 6). Al deprimirse mucho con poca presión, provoca que quede muy poca maniobra de compresión, volviéndose rígido en cadencias de marchas altas. De ahí la importancia de un grosor adecuado para que la franquicia de compresión sea mayor. Estos resultados vienen reflejados en la gran diferencia observada entre el grosor desplazado en estática y en dinámica, donde el material no se adapta a los cambios de cadencia. 7.2.4 Etil vinil acetato Constituye el grupo más numeroso de materiales, con SA comprendidos entre los 45 -15 SA. Los resultados muestran que no hay diferencias entre la familia, siendo su comportamiento parecido en estática y dinámica. (Gráfico 7) Aún con variaciones en rigidez, las diferencias entre la familia de EVA no son significativas. Se trata de un material con gran capacidad de amortiguación, que soporta muy bien las cargas. Se adapta bastante bien a los cambios de presión disipando en gran medida la energía trasmitida. Estos resultados siguen la línea de lo expuesto por Barini en su estudio de elementos finitos sobre diferentes materiales, entre ellos el EVA. Barini et al. demuestran que la mayoría de estos materiales son muy Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 115 eficaces en términos de reducción de las concentraciones de tensiones plantares. (Barini et al., 2005) Esto justifica que estos materiales sean de los más utilizados en la confección de ortesis plantares, ya que debido a su polivalencia y su gran variedad, son aplicables a multitud de patologías. Su comportamiento tanto en estática como en dinámica se adapta perfectamente a las presiones y las diferentes cadencias de marcha, permitiendo soportar la máxima presión sin problemas y respondiendo de forma eficiente a los cambios de presión. En 2012, Healy et al., realiza un estudio donde compara EVA con PUR tanto en palmillas como en soportes personalizados. En relación a las palmillas se obtiene una mejor reducción en los PUR de 55 y 25 SA en relación a los EVA 50-25 SA. En cuanto a las plantillas personalizas se encuentra que ambos materiales de baja densidad (PUR y EVA) reducen significativamente los picos de presión en los metatarsianos laterales en comparación con el zapato solo. Todos los materiales fueron eficaces reduciendo significativamente la presión máxima en el talón medial y lateral cuando se compara con con la condición de solo zapato. Los materiales de densidad 55-50 SA de PUR y EVA aumentan la fuerza en el hallux y zona media del pie cuando se compara con el zapato. Concluye por tanto que cuando se utilizen palmillas se elijan PUR de densidad media. (Healy et al., 2012) Estos resultados no son comparables con los de este estudio pues ningún PUR de los ensayados supera los 25 SA, por tanto no se puede comprar los resultados de este autor con los de este estudio. La diferencia fundamental radica en su poder amortiguador, como se observará más adelante, ya que, a pesar de comportarse de forma parecida y perder grosores similares, unos amortiguan mejor que otros. 7.2.5 Combinados doble capa y triple capa La combinación de materiales aumenta las posibilidades, ya que reúnen las propiedades individuales en un material compuesto (composite). El rendimiento de un material compuesto está influenciado por el grosor total y la composición porcentual del material. (Kuncir et al., 1990; Lemmon et al., 1997) Los materiales de doble capa estudiados han mostrado una capacidad de descarga y amortiguamiento útiles. Las diferencias radican en la capacidad de disipación de las fuerzas y el orden de la colocación de los materiales. Los ensayos en dinámica han mostrado una respuesta ante máximas cargas y una capacidad amortiguadora bastante importante en los materiales compuestos por doble capa de EVA con poliuretano y los de triple capa de Forro con poliuretano y EVA. Su adaptación a los cambios de cadencia es efectiva sin producir picos de impacto durante el proceso. (Gráficos 8-9) Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 122 les que deben estar debajo de los PUR o material de baja densidad, ya que absorben el impacto trasmitido por el pie contra el suelo, minimizando por tanto la fuerza inversa de la tercera ley de Newton o ley de acción-reacción. (Levy, 2003; Tippens, 1992) Siguiendo lo expuesto sobre la dureza, vemos que el EVA 15 SA 5 mm, un material denominado blando, tiene peor capacidad de amortiguar pero, debido a su bajo SA, su reparto de presiones es más homogéneo proporcionando confort al paciente. Por tanto, se insiste en que la dureza determina el orden en la ortesis no por su capacidad de amortiguación sino por su adaptación al impacto. En la familia de espuma de polietileno (Roval foam®) los materiales catalogados como semi tienen buena capacidad de absorción de la energía, teniendo en este caso una relación directa con el grosor. El Roval foam® duro presenta una capacidad de amortiguamiento pobre, siendo una mala elección en el antepié, ya que, a pesar de ser un buen elemento de descarga, su poca capacidad de absorber la energía produciría que ésta se trasmita a los metatarsianos. El Eva corcho presenta una capacidad de absorción de energía aceptable. Las dos presentaciones estudiadas de 41 SA 4 mm y 49 SA 5 mm han demostrado tener capacidad amortiguadora; a pesar de ello no hay que obviar el mal comportamiento que tienen en dinámica, lo que los descarta como material de primera elección para descarga del antepié. Los materiales combinados se sitúan entre los de más alta capacidad de absorción de energía a lo largo del tiempo. Debido a que unen las cualidades de buena adaptación al reparto de presiones en el impacto y amortiguamiento a lo largo del tiempo,ello les hace una elección altamente recomendable para la confección de soportes plantares. La unión de materiales es realmente útil ya que se suman las cualidades de los materiales representados. Por último, reseñar que el látex, aunque desechado para el estudio, tiene una relación de absorción parecida al PUR, con magnífica adaptación al impacto y pobre capacidad de amortiguar en el tiempo. Por tanto, es otro candidato a estar en contacto con el pie previo forro de protección. Se finaliza el apartado amortiguación comentando que, por regla general, los materiales de dureza baja tienen mala capacidad amortiguadora de la energía pero son muy útiles para adaptarse al impacto del pie contra el terreno. Gráficamente se observa cómo las áreas de disipación de la energía de los materiales de estudio son diferentes. Esto refuerza la idea de que para una correcta confección y tratamiento es vital conocer los materiales de que disponemos y elegir en función de las características biomecánicas de cada usuario. (Gráfico 12) 7.6 Aplicación clínica: ¿Descargar o Amortiguar? El eterno debate que tienen muchos profesionales a la hora de hacer frente a las zonas de máxima presión es la elección entre realizar la descarga dejando un hueco sin material (descarga selecti- Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 123 Figura 27. Visión de amortiguación desde plano inferior de la ortesis va), rellenar el hueco con un material de rápida respuesta al impacto (descarga virtual) o poner un material con moderada capacidad de absorción de la energía y rápida respuesta al impacto (bandas metatarsales).Cuando se realiza una descarga selectiva dejando el metatarsiano afectado sin apoyo estamos incurriendo en el síndrome de transferencia de cargas. El síndrome de transferencia de cargas se basa en la ley física de conservación de la energía, es decir, ya que las fuerzas no desaparecen, el reparto de presiones a los metatarsianos contiguos aumenta cuando realizamos una descarga selectiva de un metatarsiano. Este síndrome puede dar sintomatología trasladando el problema de base a los metatarsianos colindantes o a otro lugar. Tiene como ventaja su escasa presión en la zona seleccionada; en contraposición, su aplicabilidad tiene limitaciones (extensión o características de la zona anatómica,…). (Lázaro et al., 2003) Una modificación de la anterior descarga es la integración de un material de menor densidad en la zona de máxima presión. Con ello se suaviza el síndrome de trasferencia de cargas, ya que se iguala la altura del suelo. Esta técnica tiene como ventaja un reparto menos agresivo de las cargas; sin embargo, es fundamental el material colocado en la zona de conflicto. Los poliuretanos (Porón®), se usan mucho en este tipo de técnica, utilizando grosores de 3 mm o inferiores sin tener en cuenta la estructura de este material, pudiendo elegir un poliuretano demasiado compacto (celda cerrada) que provocase un efecto rebote. Esto se ha comprobado no solo en este estudio sino en otros anteriores, que justifican la importancia del grosor para aumentar la amortiguación. (Even et al., 2006; García et al., 1995; Loy et al., 1991; Sun et al.. 2008) El fracaso de la técnica puede estar relacionado, además de por la insuficiencia de grosor, por la disposición y por la elección del material. Esta técnica, al colocar los materiales de “amortiguación” instantánea en la zona inferior, en contacto con el suelo en vez de con el pie, puede provocar un mal reparto de las cargas, ya que los materiales más blandos están debajo de los más duros. Si bien se ha observado que no hay diferencias en cuanto a pérdida de grosor o rigidez final, sí se observa que la disposición de los materiales puede ser fundamental en la capacidad de absorción de energía y adaptación a los cambios de presión. Sun et al., postulan que los materiales con menor rigidez y mayor viscosidad constituían el cojín más eficaz en términos de atenuación de energía de impacto. (Sun et al., 2008) Por tanto, para un reparto homogéneo de las presiones puede ser más favorable que los materiales con mayor capacidad de adaptación tengan preferencia para re- Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 124 cibir las cargas respecto a los materiales de mayor rigidez, aunque estos últimos puedan absorber más energía. (Figura 27) Por último, está la opción de colocar una banda metatarsal de un material de densidad baja. (Lafuente et al., 2009) En esta opción, como ocurre en la técnica anterior, en muchos casos se coloca la banda en la zona inferior de los soportes superponiendo sobre ella un material más rígido. Con los materiales que se suelen usar para este tipo de bandas (poliuretano), se busca una amortiguación en la zona; pero puede que, en realidad, lo que se está realizando, debido a su baja dureza, es un reparto menos agresivo de las presiones, reduciendo el impacto, absorbiendo una moderada energía y proporcionando confort. Algunos profesionales presuponen que la amortiguación es una técnica pobre para disminuir las presiones porque atribuyen a los materiales blandos esta cualidad de absorber energía. Pero, el verdadero concepto de amortiguación viene dado por la capacidad de absorción de la energía producida, disminuyendo las fuerzas de presión inversa producida por el terreno. Esta capacidad no se evalúa solo en la disminución en la presión pico puntual, sino en su poder de aminorarla en su evolución temporal (presión integral) - no es lo mismo 20 Newton aplicados durante 1 segundo que 20 Newton durante 2 segundos -. Los materiales viscoelásticos, al igual que la grasa plantar, absorben la energía de impacto y pueden aminorar la curva de la presión integral tiempo. Esta medida, dada por muchas plataformas de presión, e infravalorada respecto a la presión máxima, debería ser tenida en cuenta, ya que la presión está influenciada por el tiempo de exposición. Hay estudios que relacionan la presion integral tiempo con el módulo de Young de los materiales viscoelasticos (Lavery et al., 1997) Existen materiales que disponen de una buena capacidad de amortiguamiento en función del tiempo. La colocación de una banda metatarsal puede ser de gran utilidad para casos de sobrecarga no puntual, casos de pérdida de tejido graso plantar o aquellos casos de fracaso por síndrome de transferencia de cargas. Aunque todos los materiales viscoelásticos están compuestos por una parte lenta viscosa y una parte rápida elástica, sería muy interesante el uso de bandas metatarsales bicomponentes, donde en uno de los materiales predomine la adaptación rápida a la fuerza y en el otro la capacidad de absorber energía. 7.7 Desgaste El comportamiento viscoelástico de los materiales estudiados es variable y tiende a ser más rígido con el paso de los ciclos. El primer ciclo en muchos de los materiales difiere algo debido a la necesidad de adaptación de los materiales tras su colocación. Los bucles de histéresis se desplazan a la izquierda, lo que indica aplanamiento gradual de los materiales, al igual que ocurre en el estudio de Sun et al. (Sun.et al., 2008) La rigidez es paulatina formando un abanico progresivo que va alejándose del ciclo primario. Sin embargo, en este tipo de materiales, debido a su carácter no lineal y la cantidad de variables a controlar: tiempo, velocidad, cadencia, tipología de terreno, calzado, etc. la predicción de su durabilidad es Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 125 difícil e imprecisa sin realizar ensayos experimentales y cálculos matemáticos extremadamente complejos, actualmente fuera del ámbito sanitario en este campo. A pesar de ello, de la experiencia clínica se conoce que para muchas situaciones de carga, las máximas tensiones en un componente o estructura se producen en su superficie; consecuentemente, la mayoría de las fisuras que llevan a la fractura por fatiga, se originan en la superficie, específicamente en lugares de concentración de tensiones. Se ha observado que la resistencia a la fatiga es especialmente sensible a las condiciones y configuración de la superficie de los componentes. De ahí la necesidad, para aumentar la vida útil, de los forros, sobre todo en los materiales con bajo coeficiente de fricción como algunos poliuretanos, que aumentan su degradación en contacto con el sudor. Otra consideración, derivada del comportamiento viscoelástico, es la recuperación, que va en función del tiempo; por tanto, para aumentar la durabilidad de los materiales sería aconsejable la confección de dos pares de soportes plantares para que se puedan intercalar en su uso. Asimismo, en algunos materiales, sería deseable una reevaluación tras los ciclos iniciales, ya que su proceso de adaptación puede diferir sustancialmente. Debido a estas dificultades, extrapolamos la evaluación del desgaste al estudio de la pérdida de función y su relación con su deterioro físico, que cuantificamos en una disminución permanente del espesor del material. En relación al desgaste, Cronkwright et al realizan un estudio sobre cómo afecta a la capacidad de disminución de los picos de presión; comparando ortesis antiguas con nuevas. Ambas obtuvieron redistribución de las presiones similares en comparación con la condición de colocar únicamente el calzado. Las ortesis que habían sido usadas durante 12 meses (es decir, las antiguas ortesis) exhibieron un aumento del 6% de la presión en el talón y un aumento del 2% en el antepié en comparación con las nuevas ortesis. Su conclusión es que las ortesis disminuyen ligeramente su eficacia en cuanto a redistribución de la presiones a partir de los 12 meses. (Cronkwright et al., 2011) Cook et al. demuestran que la capacidad de absorción de energía se redujo notablemente en calzado deportivo con mayor kilometraje de funcionamiento(Cook et al., 1985) Hsu et al. informan que el proceso de envejecimiento podría llevar a una pérdida de la absorción de energía de impacto en taloneras. (Hsu et al., 1998) Verdejo et al., estudian la fatiga del calzado deportivo fabricado de EVA y observan que, a partir de los 500 Km, los picos de presión aumentan en la zona del talón. Este aumento suponía un 100% y consideran que el calzado ya no es eficaz frente a la mitigación de las fuerzas. (Verdejo et al., 2004) Sun et al., también observan una disminución de la capacidad amortiguadora de los materiales con el tiempo. Realizan un estudio comparando distintos materiales para disminuir las presiones en el talón. Para ello utilizaron elastómeros y siliconas de tres durezas (15-20-25 SA) y seis espesores (6, 8, 10, 12, 14 y 16 mm) diferentes. Se someten a ciclos de cargadescarga consecutivos, liberando 0-1050 N y, al igual que este estudio, se graba el desplazamiento del espesor del material durante la compresión cíclica que se aplica. Se valora la capacidad de disipación de energía mediante las curvas de deformación, observándose que las taloneras tipo EVA disipan Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 126 mejor la energía, ya que las siliconas perdían sus propiedades mecánicas de amortiguación con me- nor número de ciclos. También coinciden en que los materiales tienden a volverse más rígidos conforme se le aplican ciclos. (Sun et al., 2008) Todos estos estudios concuerdan con nuestros resultados, ya que se observa cómo, en mayor o menor medida, todos los materiales tienden a verticalizarse en los gráficos y desplazarse haciéndose más rígidos. Sin embargo, hay que insistir en que determinar la durabilidad de materiales con tantas variables es complejo y que la estimación mediante ensayos clínicos y de laboratorio, aunque útil, es tan solo una aproximación (Gráfico 22). 7.8 Confección empírica de las ortesis Partiendo de estos resultados se pueden exponer algunas puntualizaciones sobre la confección empírica de una plantilla. En primer lugar, utilizar materiales con semejanza a la grasa plantar, es decir con cualidades que imiten sus principales funciones: absorber los impactos, proteger contra el excesivo estrés local y reducir las presiones. (De Clercq, 1994; Ker et al., 1989; Robbins et al., 1989) En segundo lugar, el material con mayor capacidad de adaptación rápida y transmisión de las cargas debe estar situado contra el pie (Izquierdo et al., 2008; Levy, 2003) y los materiales más rígidos se colocarían debajo de éstos para conseguir una mejor disipación de las fuerzas y aislar al pie del terreno. (Fontanella et al., 2012; Sanchez, 1993; Vinyes, 2000) Esto se basa en la tercera ley de Newton, que enuncia que a toda fuerza de acción le corresponde otra de igual magnitud y dirección pero de sentido contrario. Cuando el pie impacta con el suelo, si éste no se deforma, devuelve una fuerza de igual magnitud y dirección contraria a las cabezas metatarsales y articulaciones. Está comprobado en el ámbito deportivo que las pistas rápidas, que son las más rígidas, son las que producen mayores lesiones. Esta forma de confección es totalmente empírica y debe validarse de forma clínica para evaluar si el uso actual de bandas metatarsales debajo de materiales de mayor rigidez o el uso de descargas virtuales en la zona inferior de la plantillas es un tratamiento idóneo. En cuanto a la selección del material los resultados apoyan que la unión de varias capas de diferentes familias o diferentes SA dentro de una familia proporciona mejores prestaciones y aúna las cualidades que, por separado, tiene cada material. Por tanto, el uso de plantillas bicomponente o tricomponentes es una forma útil de aunar diferentes objetivos. En tercer lugar, hay que tener en cuenta que el shore A no indica la capacidad de amortiguación de los materiales pero sí la capacidad de respuesta rápida al impacto. Por tanto, los materiales con SA bajo, comprendido entre 25-10, son útiles para un reparto más homogéneo de fuerzas sobre las cabeza metatarsales, proporcionando confort y disipando la energía con una baja o moderada amortiguación. Este tipo de materiales suele tener bajo coeficiente de fricción y se deteriora con facilidad; por ello, la inclusión de un forro de protección puede aumentar la vida útil del material sin disminuir la característica mecánica para la que está destinado. No solo hay que fijarse en la dureza; también Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 127 materiales con mayor número de poros, de densida/estructura espumosa, tienen mejor capacidad de adaptarse rápidamente evitando el efecto rebote que producen algunos materiales de baja dureza. La primera capa en contacto con el pie sería de SA bajo con forro; con ello conseguimos una mejor adaptación del pie a los impactos del terreno, mejorando el reparto de cargas. La siguiente capa seria de un material con capacidad de amortiguación que absorba la energía y reduzca la energía devuelta al pie por parte del suelo, disipándola en forma de calor. Como hemos visto, los EVA o los Roval-foam® catalogados como semi, son muy útiles para conseguir este objetivo. No es útil cualquier material rígido para el antepié, pues hay materiales con nula capacidad de absorber energía que van a producir un impacto excesivo sobre el pie. 7.9 Controversia en los materiales Tras esta valoración de los materiales se pueden discutir algunos conceptos clásicos asumidos por algunos profesionales:  “Los materiales no tiene importancia en la consecución de los objetivos marcados por el profesional sino las maniobras técnicas y la confección”. Como se ha comprobado los materiales tiene diferentes características mecánicas; por tanto, es un factor a tener en cuenta para la consecución de los objetivos que se marcan en los soportes plantares. No es lo mismo un EVA que un PUR o un látex, ni todos dentro de una misma familia de materiales. (Expósito, 2011)  “Los materiales blandos amortiguan y la clasificación va determinada por la dureza”. La dureza es la cualidad a ser penetrado y no está relacionada con la capacidad de amortiguación de los materiales, pero sí tiene relación con la capacidad de adaptarse rápido al impacto y al reparto homogéneo de las presiones. Un material blando proporciona mayor rapidez de adaptación a las presiones que un material más duro.  “Los poliuretanos son grandes amortiguadores y la amortiguación es un método pobre para disminuir las presiones ya que es necesario grandes grosores para conseguir los efectos buscados”. Si se relaciona amortiguación con materiales blandos se puede incurrir en un error de concepto, ya que la “verdadera” amortiguación viene dada por la capacidad de disipar energía. Los PUR relacionados con los soportes plantares en los grosores y durezas estudiados no son grandes amortiguadores. Sin embargo, si entendemos la “amortiguación” como adaptación al impacto y la capacidad de repartir mejor las presiones, son materiales muy útiles. Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 128  “La colocación de las bandas metatarsales o materiales blandos debajo de los duros no influye en el objetivo final de disminuir las presiones”. Los resultados pueden dar un nuevo enfoque al planteamiento de la confección de ortesis plantares en el antepié. Hecha la salvedad de ser un estudio de laboratorio, parece reflejar que un material blando debajo de uno duro no realiza una función adecuada si se quiere aislar el pie de las fuerzas externas trasmitidas por el terreno. Este concepto está más desarrollado en la industria del calzado donde confeccionan las capas del zapato en función de la densidad, dureza y capacidad de deformación del material. (Ghassemi et al., 2014; Montiel, 2008)  “En el catálogo de la casa comercial se observa que este material es más duradero que este, por tanto es mejor.” Los materiales utilizados normalmente en el antepié tiene naturaleza viscosa y ,por tanto, no son materiales lineales. Actualmente, se comienza a valorar el comportamiento en el tiempo de materiales viscosos realizando complejos ensayos y estudios matemáticos (serie de Prony). Los valores enunciados por algunas casas comerciales son de carácter orientativo y cualitativo en función de lo que les proporciona el fabricante. (Serra A, 2013) 7.10 Limitaciones En términos generales se consideran limitaciones de esta investigación:  Los ensayos se han realizado en laboratorio y a pesar de que se han reproducido las condiciones referentes a cadencias de la marcha y presiones ejercidas durante la marcha, no se han tenido en cuenta factores como variabilidad del terreno, de calzado, retropié, etcétera.  Es complejo reproducir todas las cualidades de la marcha en una máquina de laboratorio.  Déficit de información en materiales: se necesitaría realizar mayor número de estudios sobre los materiales para aumentar el cuerpo de conocimientos en esta materia, ya que a diferencia de otras profesiones donde los materiales siempre han tenido un papel importante, en la podología los materiales han sido relegados a un segundo plano.  Establecer un umbral de durabilidad: en consonancia con el anterior apartado, no ha sido posible por la naturaleza de éstos y no disponer de un referente clínico.  Déficit en conceptos físicos y matemáticos de alto nivel hacen que la complejidad del tema sea de difícil estudio y exposición.  Las casas comerciales o bien no disponen de la información requerida (están a expensas de la información dada por el fabricante) o la disponible la tienen de uso privado. Comportamiento de los Materiales de Descarga Discusión 129 7.11 Prospectivas  Realizar estudios clínicos con pacientes para valorar el desgate de los materiales y determinar la durabilidad controlando el mayor número de variables posibles.  Valorar clínicamente la eficacia de las plantillas confeccionadas según los datos del estudio, estableciendo comparaciones con las plantillas utilizadas habitualmente para las descargas metatarsales.  Valorar la tolerancia máxima de dureza en los materiales durante la marcha.  Introducir materiales novedosos en los ensayos.  Extrapolar algún material de ortopodología al tratamiento de las hiperpresiones plantares en la úlcera del pie diabético. 7.12 Aplicaciones prácticas del estudio Hoy día se realizan multitud de ortesis plantares para la compensación de diferentes patologías relacionadas con las hiperpresiones plantares. Por ello, conocer el comportamiento de los materiales de los que están confeccionadas las ortesis plantares que se puede derivar de este estudio, puede ser una primera piedra en la búsqueda de mejorar el tratamiento ortésico de los pacientes. Determinar que los materiales estudiados tienen un comportamiento viscoelástico supone un avance y estimula a realizar ensayos clínicos que corroboren los resultados obtenidos en el laboratorio. Saber que dentro de una familia de materiales se encuentran diferencias sustanciales en cuanto a densidad, estructura, dureza, rigidez, capacidad amortiguadora etcétera y que esto condiciona cualidades distintas. Por tanto, puede no ser apropiado poner sistemáticamente el mismo PUR o EVA a todos los usuarios, ya que si la confección se da de forma personalizada, el material que se emplea también debe serlo en función de los objetivos marcados. Se incorporan varios conceptos, que utilizan otros campos, como histéresis y resiliencia. Se intenta clarificar el concepto amortiguación como capacidad de disipar la energía por parte de un material, aunque los podólogos la utilizamos como la capacidad de frenar el impacto, haciendo un mejor reparto de las presiones y aumentando aparentemente el confort durante la marcha por parte del paciente. Ante una metatarsalgia o problema puntual de hiperpresión, se deben elegir materiales con grosores suficientes para aislar la lesión, con la suficiente rigidez -que no dureza- y teniendo en cuenta las características propias de cada familia. Principalmente se concluye que algunos PUR son idóneos para disminuir el impacto, no porque amortigüen bien en el tiempo sino por su rápida adaptación a los cambios de presión, dando al paciente confort. Se muestra que los EVA son grandes amortiguadores desplazando a un segundo lugar a los PUR, clarificando el concepto de capacidad amortigua- Manuel Pabón Carrasco | Tesis Doctoral 130 dora. Se comprueba que las espumas de polietileno proporcionan ambas cualidades en cuanto amortiguación y capacidad de descarga a altas presiones. Además, se realiza una hipótesis sobre la confección, desde el punto de vista mecánico-teórico, de una ortesis que disipe bien las fuerzas, ya que en la práctica clínica no hay un criterio uniforme en este sentido. Se propone un modelo técnico de confección de ortesis para disminuir las presiones de forma efectiva. Por último, permite al profesional aumentar su cuerpo de conocimiento y disponer de una serie de datos básicos para la valoración de los parámetros que sobre los materiales proporcionan las casas comerciales, ayudándoles en su decisión a la hora de adquirirlos a los diferentes proveedores. 8. CONCLUSIONES