Valoración de la marcha asistida con bastones de antebrazo: diseño de métodos observacional y tecnológico. Análisis innovador de parámetros espaciotemporales del paso

AGRADECIMIENTOS A la Dra. Gema Chamorro, por darme la oportunidad de adentrarme en el mundo de la investigación, por guiarme y enseñarme, por su dedicación e inestimable ayuda. Al Dr. Joaquín Ojeda, por su dedicación, sus esclarecedoras explicaciones y sus consejos. A mi familia, por ayudarme incondicionalmente, por quererme, apoyarme, compartir mis proyectos y creer siempre en mí. A Javier, por acompañarme en cada momento de este camino, por comprenderme, escucharme y tener una posible solución a cualquier problema. No puedo imaginar lo difícil que habría sido esto sin ti. A mis amigas, las de siempre, por todos los consejos con un café, por escucharme, ayudarme a relativizar y ser capaces de dibujar una sonrisa en cualquier momento amargo. Sete, gracias por tu valiosa creatividad. Nazaret, gracias por escucharme y por darme luz en cada momento compartido. A todas las personas que en cualquier ámbito de mi vida y de mi profesión han depositado su confianza en mí. Todas ellas me han dado valor para continuar en este camino. ÍNDICE RESUMEN .......................................................................................................................... 6 1. INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 8 1.1 LA MARCHA HUMANA ......................................................................................... 8 1.1.1 El ciclo de la marcha .................................................................................... 9 1.1.2 Los parámetros del paso ........................................................................... 10 1.2 REEDUCACIÓN DE LA MARCHA ....................................................................... 12 1.2.1 Marcha asistida: dispositivos de ayuda ................................................... 13 1.3 ANÁLISIS DE LA MARCHA ................................................................................... 19 1.3.1 Análisis observacional o clínico ................................................................. 21 1.3.2 Análisis biomecánico de la marcha ......................................................... 24 1.3.3 Análisis de la marcha mediante medios tecnológicos ......................... 25 1.3.4 Valoración de la marcha asistida ............................................................. 28 2. OBJETIVOS .............................................................................................................. 37 2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 37 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 37 3. RESULTADOS ........................................................................................................... 38 3.1 ESTUDIOS PRELIMINARES..................................................................................... 38 3.1.1 Comunicación oral sobre innovación tecnológica en el análisis de la marcha asistida como tarea doble ................................................................... 38 3.1.2 Comunicación oral sobre la influencia de la carga aplicada sobre bastones de antebrazo en la biomecánica de la marcha asistida unilateral ................................................................................................................................. 39 3.2 ESTUDIOS PRESENTADOS EN LA TESIS ................................................................ 40 3.2.1 Reliability and validity study of the Chamorro Assisted Gait Scale for people with sprained ankles, walking with forearm crutches ........................ 40 3.2.2 Influence of the load exerted over a forearm crutch in spatiotemporal step parameters during assisted gait: pilot study ............................................. 41 3.2.3 Analysis of spatial and temporal step parameters during crutchassisted gait as a dual task: a pilot study .......................................................... 41 3.3 RELACIÓN ENTRE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y LOS ESTUDIOS DEL COMPENDIO ............................................................................................................. 42 4. DISCUSIÓN.............................................................................................................. 43 4.1. Diseño, desarrollo y validación de la escala CHAGS de valoración observacional de la marcha asistida .................................................................... 45 4.1.1 Contenido de la escala ............................................................................. 46 4.1.2 Aplicación clínica e interpretación .......................................................... 48 4.2. Análisis de la influencia de la carga ejercida sobre un bastón de antebrazo en los parámetros espaciotemporales del paso durante la marcha asistida ....................................................................................................................... 49 4.2.1 Efectos sobre los parámetros espaciotemporales del paso ................. 50 4.2.2 Progresión de la marcha asistida bilateral a unilateral ......................... 51 4.3. Análisis de los parámetros espaciotemporales del paso durante la marcha asistida como tarea doble (dual-task) .................................................. 52 4.3.1 Cambios producidos en los parámetros espaciotemporales del paso ................................................................................................................................. 54 4.3.2 Influencia de la dominancia en la marcha asistida unilateral como tarea doble ............................................................................................................ 55 4.3.4 Relación entre el efecto de la inclusión de un bastón y el aumento de la carga aplicada en la marcha asistida ......................................................... 56 4.4 Efectos sobre la simetría de la marcha .......................................................... 56 4.5 Limitaciones y prospectiva ............................................................................... 59 5. CONCLUSIONES..................................................................................................... 60 6. REFERENCIAS .......................................................................................................... 62 7. ANEXO: AUTORIZACIÓN DEL COMITÉ ÉTICO ..................................................... 78 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1. Fases del ciclo de la marcha. .................................................................. 10 FIGURA 2. Parámetros espaciales del paso: longitud del paso, longitud de zancada, ancho del paso y ángulo del paso. ........................................................ 12 FIGURA 3. Bastón de antebrazo. ................................................................................ 16 FIGURA 4. Marcha asistida unilateral en dos tiempos, con apoyo simultáneo de talón y bastón. .............................................................................................................. 16 FIGURA 5. Cámara infrarroja de captura del movimiento de Vicon. .................. 29 FIGURA 6. Cámaras del Sistema Vicon dispuestas para una grabación. ........... 30 FIGURA 7. Protocolo de marcadores para la recogida de datos. ....................... 31 FIGURA 8. Interfaz tridimensional de Vicon Nexus: visualización de las cámaras y del pasillo de marcha. ................................................................................................ 32 FIGURA 9. Imagen de la interfaz Vicon Nexus reconstruida. ................................. 33 FIGURA 10. Etiquetado de marcadores.................................................................... 33 FIGURA 11. Relación entre los objetivos específicos y los estudios del compendio. .................................................................................................................. 42 RESUMEN 6 RESUMEN La reeducación de la marcha es parte fundamental del tratamiento de multitud de pacientes en Fisioterapia. Para este proceso de recuperación resulta imprescindible la valoración, tanto inicial, como evolutiva y final. Con el fin de valorar esta función motriz, se ha diseñado una gran variedad de herramientas. Por un lado, las escalas de valoración visual, basadas en el examen observacional. Estos procedimientos están disponibles para su empleo en cualquier ámbito asistencial o investigador, aunque tienen limitaciones como la falta de validación de muchos de ellos. Por otro lado, sofisticados sistemas tecnológicos, que aportan información fiable y objetiva para caracterizar el movimiento. Estos dispositivos cuentan, a pesar de ello, con limitaciones como un alto coste económico o un elevado nivel de destreza en su empleo. La combinación de los sistemas observacionales y tecnológicos con objeto de valorar la marcha asistida es llevada a cabo de forma novedosa en esta Tesis Doctoral. Así se complementan los beneficios de ambos métodos para lograr una evaluación completa, objetiva, analítica y global de la marcha asistida del paciente. Este estudio se centra en la marcha asistida con bastones de antebrazo en dos tiempos por ser una modalidad frecuentemente empleada durante la reeducación de la marcha de pacientes que precisan descargar un miembro inferior afecto a causa de una lesión musculoesquelética. De este modo, el objetivo principal de esta Tesis fue diseñar, desarrollar y validar nuevas herramientas de valoración, observacional y tecnológica complementarias, en la marcha asistida con bastones de antebrazo para descargar un miembro inferior afecto debido a una lesión musculoesquelética; así como analizar los parámetros espaciotemporales del paso mediante protocolos innovadores. El abordaje de este propósito se realiza en el marco de una Tesis por Compendio de tres publicaciones científicas. Así, el primer estudio del compendio presenta la creación, desarrollo y validación de la herramienta Chamorro Assisted Gait Scale (CHAGS), la primera escala de valoración observacional de la marcha asistida con bastones de antebrazo. El segundo artículo contiene el análisis del comportamiento de los parámetros RESUMEN 7 espaciotemporales del paso en base a la influencia de las diferentes cargas aplicadas sobre el bastón. Para ello, es empleado un protocolo de valoración innovador que combina un sistema de análisis de movimiento en 3D junto con bastones instrumentados. Ambos sistemas han sido también utilizados en la tercera y última publicación, que expone el análisis de la marcha asistida con un bastón de antebrazo como tarea doble, en la que el bastón supone un efecto distractorio para la marcha del usuario. Los resultados obtenidos han indicado que la escala CHAGS diseñada, constituye un método válido y fiable para analizar la marcha asistida con bastones de antebrazo de pacientes que padecen esguince de tobillo; y ha permitido corroborar que el 10% del peso corporal es la descarga máxima que un usuario puede ejercer con un solo bastón. A partir de esa cantidad la marcha asistida debe ser bilateral. Además, el empleo de un solo bastón de antebrazo contralateral llevó a una reducción de la longitud del paso y la velocidad, acompañadas de un aumento del tiempo del paso. Por último, la marcha asistida unilateral resultó ser más efectiva cuando el bastón era portado por la mano dominante. Como conclusión, estos hallazgos permitieron identificar aspectos relevantes a los que se debe prestar especial atención para una correcta reeducación de la marcha en los ámbitos clínico y científico. En este sentido, la optimización del proceso de reeducación de la marcha conllevará una mayor eficacia de las intervenciones en Fisioterapia, consiguiendo reducir los tiempos de tratamiento y evitar posibles recaídas en la lesión. INTRODUCCIÓN 8 1. INTRODUCCIÓN La marcha bípeda es considerada como una de las adaptaciones evolutivas más importantes del ser humano, debido a que permitió el uso libre de las manos al caminar(1). Este proceso funcional esencial se produce como resultado de la integración entre los sistemas musculo-esquelético, neurológico y articular(2–4). Todos ellos deben ser considerados, por tanto, en la evaluación y reeducación de la marcha de los pacientes con alteraciones de esta función. 1.1 LA MARCHA HUMANA La efectiva interacción de los sistemas que intervienen en la marcha posibilita el desplazamiento del individuo, cuyo peso es cargado de manera alternativa por ambos miembros inferiores(5,6). Cuando la masa corporal es soportada sobre el miembro de apoyo, la extremidad inferior contralateral se balancea preparándose para el siguiente apoyo. Uno de los pies se encuentra siempre en contacto con el suelo y, en el periodo de transferencia de peso del miembro inferior atrasado al adelantado existe un intervalo breve de tiempo en el que ambos pies contactan con el suelo(7). La secuencia de la marcha está conformada por una cascada de circunstancias con un sistema de retoalimentación o biofeedback que son activados a tiempo real(8). Los sistemas que participan de esta función, y que deben permanecer en equilibrio, son: tres sistemas sensoriales aferentes (visual, vestibular y propioceptivo), un sistema locomotor eferente (músculos, tendones, articulaciones, huesos y nervios periféricos) y el sistema nervioso central. Este último se encarga del control estricto del proceso, en el que intervienen el cerebelo, los ganglios basales y mecanismos corticales(1,9–11). El mantenimiento de la alineación corporal y de la estabilidad en el campo gravitacional, la reacción ante perturbaciones externas y el apoyo mecánico para la acción permiten el adecuado control postural durante la marcha(12). Mecanismos espinales y corticales, además de los mencionados INTRODUCCIÓN 9 sistemas visual, vestibular y propioceptivo, contribuyen al mantenimiento de una postura estable(10,13). Así, la actividad coordinada de estas estructuras hace posible el intercambio entre estabilidad y movimiento necesario para que se lleve a cabo la marcha normal(4,8). La marcha es asumida como una actividad cíclica, compuesta por una sucesión de pasos. Esta perspectiva permite ajustar su análisis a un único ciclo que, debidamente seleccionado, constituye una muestra representativa de la marcha del paciente. 1.1.1 El ciclo de la marcha El ciclo de la marcha o zancada se define como el conjunto de acontecimientos que tienen lugar entre dos contactos iniciales consecutivos del mismo pie sobre el suelo(1,14). Durante el ciclo de la marcha, cada miembro inferior pasa por una fase de apoyo y una fase de oscilación (Figura 1). La fase de apoyo tiene comienzo con el contacto inicial, que generalmente se produce a través del talón, y finaliza con el despegue del antepié. La fase de oscilación comienza con el despegue del antepié y concluye cuando se realiza el consecutivo contacto con el suelo. La fase de doble apoyo, por su parte, comprende el intervalo de tiempo en el que ambos pies se encuentran en contacto con el suelo(7,8,15). Durante la marcha, el centro de gravedad realiza un movimiento sinuoso, encontrándose en el punto más elevado en la fase de apoyo monopodal. Esta fase se corresponde con el momento de menos equilibrio, en la que el centro de gravedad se localiza fuera de la base de sustentación y representa aproximadamente el 80% del ciclo de la marcha. Durante la fase de doble apoyo, el centro de gravedad se encuentra en su punto más bajo, e incluido dentro de la base de sustentación del individuo(8,16). INTRODUCCIÓN 16 FIGURA 3. Bastón de antebrazo. En relación con las modalidades de marcha, una marcha asistida en dos tiempos, es decir, con apoyo simultáneo de talón y bastón o bastones, es la más indicada para descargar un miembro lesionado (Figura 4). En el caso de la marcha asistida unilateral, la colocación del bastón es contralateral al miembro afecto. De este modo, se conserva la disociación entre cintura pélvica y escapular de la marcha libre o sin ayudas y se favorece la carga sobre el miembro inferior contralateral. Además, se evitan otras alteraciones generadas por el desplazamiento lateral del centro de gravedad. FIGURA 4. Marcha asistida unilateral en dos tiempos, con apoyo simultáneo de talón y bastón. El apoyo simultáneo con dos bastones de antebrazo es la modalidad más utilizada en las primeras fases de tratamiento después de intervenciones quirúrgicas como meniscectomía o plastia de ligamento cruzado de rodilla o lesiones de cierta gravedad como fracturas de astrágalo o de metatarsianos INTRODUCCIÓN 17 que siguen un tratamiento conservador. El uso de ambos bastones hace posible la descarga total de la extremidad afecta(32). En este primer momento, se desarrolla una marcha testimonial, en la que el contacto del pie con el suelo es sólo propioceptivo y la totalidad del peso corporal es transmitida a los bastones. A medida que se avanza en el proceso de recuperación funcional, la carga ejercida sobre los bastones debe ser reducida progresivamente, lo que consecuentemente aumenta la carga en el miembro afecto. De este modo, la marcha asistida bilateral será sustituida por una marcha asistida unilateral o con un único bastón contralateral, que progresará hasta alcanzar la marcha libre o sin bastones. Existen diferentes recomendaciones sobre el momento en el que la marcha asistida unilateral sustituye a la marcha bilateral. Autores como Ebert et al.(39) y López-Oliva et al.(40) aconsejan que este cambio se produzca cuando el paciente es capaz de aplicar el 50% de su peso corporal sobre el bastón. Otros autores sugieren incluso que hasta un 80% del peso corporal puede ser cargado sobre el miembro afecto(32). En este punto, debe tenerse en cuenta que una marcha asistida alterada da lugar a desalineaciones corporales, lo que genera alteraciones musculares y sobrecargas articulares, entre otros(22,38,41). Estas consecuencias dan lugar a tratamientos más largos, así como posibles recaídas en la lesión. Los parámetros espaciotemporales que influyen en la marcha han sido analizados en la modalidad de marcha asistida con bastones de antebrazo(42). Sin embargo, no se habían estudiado hasta la fecha comparando diferentes niveles de carga sobre el bastón. Por este motivo, no había sido hallada la carga óptima en la que se debe pasar de la marcha asistida bilateral a unilateral. Es decir, el momento en el que se tiene que dejar de utilizar uno de los dos bastones de antebrazo. Eran las recomendaciones clínicas existentes las que guiaban este proceso, a falta de su análisis científico. Era difícil, por tanto, establecer protocolos que guiasen las intervenciones clínicas para una reeducación óptima y correcta de la marcha, inicialmente asistida por bastones y reduciendo la carga hasta llegar a la marcha normal o sin ayudas(22). INTRODUCCIÓN 18 La marcha asistida como tarea doble (dual-task) Tal y como ha sido expuesto en los apartados anteriores, la necesidad de descargar un miembro inferior afecto por un bastón de antebrazo hace que el paciente tenga que desarrollar un patrón de marcha asistida. La marcha asistida supone una doble tarea para el usuario frente al gesto automático de la marcha normal. En esta tarea doble, el bastón actúa como un efecto distractorio. La marcha asistida como tarea doble ha sido considerada previamente por autores como Muir-Hunter(43) y Wellmon(44). El paradigma de las tareas dobles establece que la introducción de una segunda tarea durante una actividad cognitiva o motora conduce a una posible competición por los recursos atencionales disponibles(11,45–48). Esto tiene como resultado un empeoramiento en el desarrollo de ambas tareas(49,50). La marcha como tarea doble ha sido objeto de diversos estudios de investigación. Numerosos autores han profundizado en el conocimiento de las demandas atencionales relativas que tiene el control de la marcha frente al desempeño de otras actividades. Las tareas a las que frecuentemente se hace referencia en la literatura, y que han sido ampliamente analizadas, son cognitivas. Entre ellas, podemos encontrar: contar hacia atrás(51,52), recitar los días de la semana hacia atrás(53), nombrar letras alternativas del alfabeto(50), citar palabras que empiecen por una determinada letra(18,54), cantar o tocar un instrumento musical(55) o escribir un mensaje de texto en un teléfono móvil(56) al tiempo que se camina, entre otras. Algunas tareas motoras, por su parte, han sido recientemente analizadas por autores como Dos Santos et al.(57), Brustio et al.(48) o Monticone et al.(18), que estudiaron tareas manuales secundarias a la marcha como abrochar o desabrochar una camisa o portar una bandeja con vasos. Tal y como mencionábamos al principio de este apartado, la marcha asistida con un dispositivo de ayuda ha sido previamente considerada como una doble tarea, aunque no había sido analizada hasta la fecha(43,44). Se desconocía, por tanto, la influencia de uno o dos bastones de antebrazo sobre el gesto correcto de la marcha asistida. En este sentido, el análisis científico de la marcha asistida con un bastón o dos bastones de antebrazo frente a la marcha normal ha permitido conocer la influencia real que ejerce este INTRODUCCIÓN 19 dispositivo de ayuda. Se posibilita así la identificación de los parámetros o gestos a considerar y corregir durante la reeducación clínica de la marcha. Todo ello permite el desarrollo de un correcto patrón de marcha asistida, evitando la aparición de lesiones secundarias a un mal gesto de la marcha y optimizando los tiempos de recuperación de la lesión. En lo referente a las habilidades coordinativas necesarias para desarrollar una doble tarea motora, la dominancia ejerce un papel relevante. Las demandas atencionales de una tarea y la interferencia entre dos tareas simultáneas a nivel de la corteza cerebral prefrontal puede estar influenciada por diversos factores. Entre ellos, encontramos: la naturaleza de las tareas, la edad del sujeto, el nivel de destreza o la dominancia en el caso de tareas unilaterales(50,58). Cuando se trata de tareas unilaterales, el miembro dominante tiene una menor exigencia coordinativa que el miembro no dominante. Por tanto, es más fácil para el sujeto realizar la tarea empleando su miembro dominante. En referencia a la marcha asistida unilateral, no se ha encontrado evidencia científica previa a este estudio sobre la influencia de la dominancia del paciente en el uso de un bastón de antebrazo. A pesar de ello, el avance del conocimiento científico en otras dobles tareas analizadas en mayor profundidad llevó a pensar en una posible facilitación de la marcha asistida cuando el bastón es portado por el brazo dominante. Su análisis exhaustivo ha permitido esclarecer esta cuestión y reconocer a la dominancia como un factor a considerar en la reeducación clínica de la marcha. De este modo, se ha impulsado la dedicación de una especial atención al aprendizaje y práctica del gesto correcto de la marcha, empleando los medios necesarios para un correcto feedback del paciente. Ello contribuirá a la optimización del proceso clínico de reeducación de la marcha, con el desarrollo de un patrón de marcha correcto desde su aprendizaje. 1.3 ANÁLISIS DE LA MARCHA La intervención en reeducación de la marcha precisa de la valoración de esta función motriz. Sólo a través de la valoración fiable y objetiva podrán identificarse las limitaciones estructurales y funcionales que guíen el INTRODUCCIÓN 20 establecimiento de los objetivos terapéuticos y la elección del tratamiento adecuado para el paciente. La valoración inicial del paciente es, por tanto, fundamental. Posteriores evaluaciones, realizadas de forma continuada, permitirán conocer la evolución del usuario a lo largo del tiempo(59–61). Además, gracias a estas valoraciones podrán realizarse las modificaciones necesarias, ya que actuarán como mecanismo de feedback de la marcha del paciente. La evaluación final posibilitará el análisis del efecto del tratamiento o los tratamientos realizados(27,62). Asimismo, los métodos de valoración dan lugar a la creación de un lenguaje común de comunicación entre los profesionales de un mismo o distinto equipo multidisciplinar(63,64). De este modo se favorece el control clínico del paciente a través de las evaluaciones almacenadas en su historia clínica y de los posibles informes generados. Estas motivaciones clínicas han llevado al desarrollo de una gran variedad de herramientas de valoración de la marcha. Todas ellas persiguen cualidades como la objetividad, la fiabilidad y la facilidad en su manejo. El desarrollo de métodos que reúnen dichas características tiene un efecto directo sobre la evolución de los pacientes a través de la optimización de los tratamientos, que son guiados por su protocolización según la patología y la fase en la que se encuentra el usuario. La elusión de posibles recaídas y recidivas en la lesión es otro beneficio derivado del desarrollo y perfeccionamiento de los medios de evaluación disponibles. En el ámbito de la investigación, la disponibilidad de métodos de valoración objetivos, cuantitativos, eficaces y eficientes supone importantes avances. Entre ellos, se encuentran el desarrollo de tratamientos novedosos capaces de abordar nuevos propósitos terapéuticos o la comparación entre diferentes terapias, ya sean conservadoras o quirúrgicas, para conocer su efectividad. Ejemplo de ello sería el estudio comparativo de la efectividad de dos programas de fisioterapia en sujetos que han sufrido ictus(65), el resultado de una intervención quirúrgica realizada en pacientes con escoliosis vertebral(66) o el desarrollo de una nueva ortesis de rodilla para mejorar la marcha de pacientes con artritis(67). De este modo se consigue aportar información que mejore el resultado de las intervenciones terapéuticas, basadas en la evidencia científica. INTRODUCCIÓN 21 Dada la relevancia de la valoración de la marcha, han sido muchos los investigadores que se han centrado en el desarrollo de diferentes métodos de análisis de esta función motriz. Así, la marcha ha sido evaluada desde diferentes perspectivas: biomecánica, tecnológica y clínica. 1.3.1 Análisis observacional o clínico El análisis clínico de la marcha tiene como objeto principal deducir los desórdenes de esta función motriz a través de datos visuales, objetivarlos, cuantificarlos y documentar el progreso de los pacientes durante el proceso terapéutico(68). Estas técnicas, ampliamente utilizadas por los profesionales de la salud, exigen un procedimiento riguroso y sistemático en su ejecución(7). La evaluación sistemática de la marcha a través del análisis observacional requiere de tres etapas fundamentales(7): - La organización de la información a registrar. - El establecimiento de una secuencia de observación, con la que el evaluador debe estar familiarizado. - Un criterio de interpretación unificado. Es recomendable evaluar la marcha de los pacientes mediante grabaciones en vídeo. Para ello pueden emplearse dos cámaras de vídeo comercial, que dispongan de zoom y enfoque automático, apoyadas sobre un trípode en una sala normalmente iluminada. Una de las cámaras se coloca en el plano frontal y la otra en el plano sagital. De este modo se consigue un registro de la marcha de los pacientes, además de facilitar la enseñanza del análisis observacional a otros profesionales sanitarios(7). Escalas de valoración observacional de la marcha Las escalas de valoración observacional fueron introducidas para mejorar la calidad de las evaluaciones y generar información comparable y objetiva(64). Estas herramientas están constituidas por una serie de ítems, que pueden dividirse en diferentes componentes, y cuyas puntuaciones pueden ser cuantitativas o cualitativas. La primera escala de valoración visual de la marcha, conocida como Full Body Gait Assessment Form, fue diseñada por el Centro Médico Rancho los Amigos de California en 1989(68). En 1994, INTRODUCCIÓN 22 Koman(69) diseñó la escala Physician Rating Scale con el propósito de documentar los cambios posteriores a la aplicación de inyecciones intramusculares de toxina botulínica en niños con marcha equina(70). Desde este momento, se han publicado numerosos estudios sobre esta herramienta. Además, ha servido como base para la creación de diversas escalas(71,72, 73). Se ha ocasionado así un proceso de evolución que ha dado lugar al diseño de multitud de herramientas centradas en la valoración funcional de la marcha. Ejemplo de ello son las escalas Edinburgh Visual Gait Scale(74) y Observational Gait Scale(62) para evaluar la marcha de niños con parálisis cerebral; Gait Assessment and Intervention Tool(75), centrada en pacientes que han sufrido ictus; Dynamic Parkinson Gait Scale(76), diseñada para sujetos con Parkinson; Six-Minute Walk Test(77) para pacientes con alteraciones cardiovasculares o Tinetti Scale(78), que evalúa la marcha y el equilibrio y contiene adaptaciones para pacientes neurológicos y sujetos con edad avanzada. Sin embargo, hay numerosos pacientes que no padecen dichas patologías pero requieren de una valoración de su marcha debido a una lesión musculoesquelética de miembro inferior, como un esguince de rodilla, una artrosis de cadera o una fractura de astrágalo. Ninguna de las escalas mencionadas, extendidas en el ámbito de reeducación de la marcha, es aplicable para este tipo de lesiones. Se trata de un amplio abanico de patologías que cuentan con muy escasas herramientas útiles para su evaluación específica. Entre ellas, se encuentra la escala Stantardised Gait Score to predict the healing of tibial fractures, diseñada por Macri et al.(79) para evaluar la marcha de pacientes con fractura de meseta tibial y algunas escalas que han sido aplicadas a lesiones traumatológicas a pesar de haber sido diseñadas con otros propósitos. Ejemplo de ello son: Modified Gait Abnormality Rating Scale y Rivermead Mobility Index. Modified Gait Abnormality Rating Scale fue diseñada por VanSwearingen et al.(80) en 1996 para su uso en sujetos con edad avanzada, pero empleada por Goehring et al.(81) en 2009 para evaluar la marcha después de la reconstrucción del tendón tibial anterior. Rivermead Mobility Index fue creada y validada por Collen et al.(82) en 1991 para evaluar la marcha de pacientes que han sufrido ictus, y administrada por Buker et al.(83) en su estudio sobre dolor sacroilíaco INTRODUCCIÓN 23 en 2014. Podemos decir, por tanto, que existe una falta de herramientas de valoración de la marcha generalizada en el campo de las lesiones traumatológicas. Además, si nos centramos en la marcha asistida, no disponíamos de ninguna escala específica para evaluarla, a pesar de ser empleada durante la recuperación funcional de multitud de pacientes que sufren alteraciones musculoesqueléticas de miembro inferior. La utilización de las escalas de análisis observacional se basa en la psicofísica y en la psicométrica. La psicofísica se centra en el proceso de cuantificación de los fenómenos perceptibles, es decir, traslada a un sistema numérico sucesos intangibles, como los síntomas o la discapacidad. La psicométrica permite analizar la adecuación de la herramienta al fenómeno objetivo de la medición y la calidad de la medida(84). Las escalas de evaluación visual de la marcha son de amplia utilidad en la práctica clínica. Además de tener un bajo coste económico, su empleo no requiere de equipamiento o ubicación especializada(62). Estas ventajas, unidas a la dificultad de acceder a un laboratorio de marcha y al conocimiento especializado que éstos requieren, han propiciado el desarrollo de una gran variedad de herramientas observacionales(62,85). De este modo, las escalas de evaluación visual se han convertido en una importante alternativa, por su rapidez y fácil empleo, llegando a ser probablemente el método más usado para evaluar la marcha humana(28). A pesar de su viabilidad, este tipo de evaluación cuenta con algunas limitaciones. Además de requerir una buena comprensión de la biomecánica humana(86), aún es relativamente subjetiva debido a que numerosas escalas observacionales no han sido validadas. Esto puede dirigir a una baja validez, fiabilidad, sensibilidad y especificidad en comparación con el análisis instrumentado realizado en laboratorio(62,85). Aunque depende de la visualización de los humanos, se han encontrado ya altos niveles de correlación entre diferentes escalas de valoración observacional y las mediciones realizadas mediante sistemas de análisis tecnológico de la marcha validados(78,86). INTRODUCCIÓN 24 Validación de escalas de valoración visual de la marcha Las escalas de evaluación observacional son diseñadas, constantemente revisadas y modificadas, aumentando su validez y fiabilidad con el fin de cuantificar, estandarizar, sistematizar y aumentar la objetividad del análisis visual de la marcha(62,64). Una escala de valoración válida, como todo instrumento de medición, debe reunir las siguientes condiciones(84): - Ser sencillo, viable y aceptado por los pacientes, por los profesionales que trabajan en el ámbito clínico y por los investigadores. - Ser fiable y preciso, proporcionando mediciones libres de error. - Ser adecuado para el problema que se pretende medir. - Reflejar la teoría del fenómeno o concepto que se pretende medir. - Ser capaz de evaluar cambios, tanto en los diferentes individuos como en la respuesta de un mismo sujeto a través del tiempo. De este modo, la herramienta ideal para evaluar la marcha de un determinado paciente debe contar con las siguientes características: ser fácil de entender y de utilizar, rápido de emplear, válido y fiable(28). 1.3.2 Análisis biomecánico de la marcha La biomecánica analiza la marcha desde las perspectivas cinemática y cinética. El análisis cinemático estudia el movimiento de los cuerpos, sin analizar las fuerzas que generan ese movimiento(87–89). La goniometría y la electrogoniometría, que miden el rango de movilidad de una determinada articulación durante la marcha, o la videofotogrametría, que aporta información bidimensional o tridimensional del movimiento y que será expuesta más adelante, son ejemplos de análisis cinemático(90). El análisis cinético se centra en el estudio de las fuerzas a las que está sometido el cuerpo. Estas fuerzas se agrupan en dos categorías: fuerzas internas y externas. Las fuerzas internas agrupan principalmente a los esfuerzos de deformación a los que están sometidos los distintos miembros del cuerpo y a las fuerzas de reacción articular. Para la estimación de estas fuerzas es necesaria la definición de modelos biomecánicos y la resolución de problemas dinámicos. Las fuerzas INTRODUCCIÓN 25 externas engloban a las fuerzas gravitatorias y a cualquier otra fuerza aplicada sobre el cuerpo externamente. En este grupo se pueden incluir también las fuerzas de reacción con el suelo. Existen diferentes dispositivos para tratar de estimar estas fuerzas como las plataformas de fuerza o las plantillas dinamométricas(91). 1.3.3 Análisis de la marcha mediante medios tecnológicos Los últimos avances tecnológicos en el campo de la Biomecánica comprenden una serie de métodos de evaluación eficaces y eficientes, que priorizan la precisión en los datos cuantitativos(49,92). A lo largo del tiempo, se han desarrollado una gran variedad de dispositivos para su uso clínico. Entre los medios tecnológicos más empleados podemos encontrar: la dinamometría, la acelerometría, los podómetros, las plantillas instrumentadas, los sistemas de grabaciones en vídeo, la electromiografía y los sistemas de análisis de movimiento en tres dimensiones. Cada uno de ellos, empleado en laboratorio, es capaz de valorar distintos ámbitos de la biomecánica de la marcha, como el movimiento de las articulaciones, la actividad eléctrica muscular o las fuerzas generadas. A continuación exponemos algunos de los medios tecnológicos más utilizados en el análisis de la marcha: Las plataformas dinamométricas miden la fuerza de reacción que un individuo ejerce sobre el suelo en la ejecución de un movimiento o gesto determinado(7). De este modo, es posible monitorizar, registrar y analizar las interacciones que se producen entre el pie y la superficie de la plataforma en el transcurso del ciclo de la marcha(93). Estos dispositivos pueden llegar a proporcionar la resultante de fuerzas y momentos en 3D además de la ubicación del centro de presiones durante la pisada. Las plantillas instrumentadas permiten cuantificar la fuerza o la presión que ejerce el pie sobre su superficie. Ambos tipos de plantillas instrumentadas permiten una medición sin restricciones de espacio, a diferencia de las plataformas dinamométricas. Sin embargo, las plantillas suelen proporcionar sólo la fuerza normal de contacto. Estos instrumentos aportan información INTRODUCCIÓN 32 de las cámaras para comprobar que todos los marcadores se encuentran dentro del volumen de trabajo prefijado y están siendo reconocidos antes de comenzar la recogida de datos. 3. Capturas estáticas: permiten al sistema escalar la plantilla que tiene precargada en su base de datos al tamaño del sujeto de estudio. Las capturas estáticas se realizaron de frente y de perfil, y se repitieron en 6 ocasiones para cada modalidad de marcha. Es decir, sin bastones, con bastón izquierdo y con bastón derecho. FIGURA 8. Interfaz tridimensional de Vicon Nexus: visualización de las cámaras y del pasillo de marcha. Una vez realizadas las capturas estáticas, el sistema ya está preparado para la recogida de datos. - Capturas del ciclo de la marcha. En esta investigación, se solicitó a los participantes una marcha normal o sin bastones y con un bastón de antebrazo. Dentro de la marcha asistida, se pidió, en primer lugar, caminar de forma cómoda, sin requerimientos de carga. A continuación, se solicitó una carga del 25% y del 50% del peso corporal o máximo posible. Los participantes mantuvieron cada modalidad hasta recoger 10 ciclos de marcha correctos. Es decir, con el mantenimiento del requerimiento de carga y en el que las cámaras capturasen todos los marcadores en el ciclo completo. - Reconstrucción en tres dimensiones. La combinación de la información recogida por las diferentes cámaras permite el cálculo de las coordenadas de cada marcador en tres dimensiones (Figura 9). De este modo, la reconstrucción nos va a permitir tener una primera idea del INTRODUCCIÓN 33 movimiento realizado por el sujeto. Los datos generados son almacenados en archivos C3D. - Identificación o etiquetado de marcadores. Al finalizar este paso, obtendremos una imagen tridimensional en la que cada uno de los marcadores estará identificado y que permitirá la visualización su trayectoria (Figura 10). Una vez concluida esta fase, los datos son almacenados para su procesamiento en Matlab®. Una rutina diseñada específicamente para este análisis y aplicada a Matlab obtuvo las variables del estudio de forma cuantitativa. Es decir, la longitud del paso, el tiempo del paso, la velocidad de la marcha, el ancho y el ángulo del paso, para cada uno de los ciclos de marcha capturados. FIGURA 9. Imagen de la interfaz Vicon Nexus reconstruida. FIGURA 10. Etiquetado de marcadores. INTRODUCCIÓN 34 Sistema GCH 2.0 de Medición de Cargas para la Marcha Asistida El Sistema GCH 2.0 de Medición de Cargas para la Marcha Asistida es un dispositivo tecnológico eficaz para objetivar la carga ejercida sobre uno o dos bastones de antebrazo. Consiste en un bastón instrumentado de diseño compacto, capaz de medir la fuerza de reacción vertical del suelo sobre el bastón(24,111). Dicha fuerza de reacción es directamente proporcional a la fuerza que el sujeto ejerce sobre el bastón. El Sistema GCH 2.0 contiene un sensor de fuerza en miniatura localizado en el interior de la parte distal de la caña del bastón. Dicha célula está conectada a un componente electrónico y a unas baterías. Una tarjeta de adquisición de datos se encarga de emitir una señal inalámbrica que es detectada por un dispositivo USB conectado a un ordenador(111). El programa informático que acompaña a este dispositivo, el GCH Control Software 1.0, permite obtener datos gráficos sobre las cargas que se ejercen en el bastón. Además, está diseñado para comprobar si la cantidad de carga ejercida coincide con la solicitada al paciente por el fisioterapeuta, dentro de un margen de tolerancia modificable. Los datos son transmitidos simultáneamente al ordenador mediante un sistema inalámbrico para ser registrados, analizados y visualizados gráficamente. De este modo, el Sistema GCH 2.0 permite al investigador, al fisioterapeuta o al paciente visualizar a tiempo real las cargas ejercidas sobre el bastón de antebrazo para realizar las correspondientes correcciones(111). Este instrumento es un medio novedoso, diseñado y patentado por la Dra. Gema Chamorro en el seno de la Universidad de Sevilla como Sistema GCH 1.0 en 2013(24,113) y optimizado por la misma inventora en el Sistema GCH 2.0 en 2016(111), específicamente para evaluar la marcha asistida con bastones de antebrazo. Además, ha sido empleado en la Tesis Doctoral presentada por la Dra. Raquel Sobrino sobre la cinemática de la cabeza, el tronco, la pelvis y la hemipelvis durante la marcha asistida con bastones de antebrazo(114). INTRODUCCIÓN 35 Una vez concluido el apartado de valoración de la marcha asistida y previo a la presentación de los objetivos de esta Tesis Doctoral, exponemos una síntesis del capítulo de introducción. A lo largo de este capítulo se ha explicado la necesidad de evaluar la marcha de forma objetiva y eficiente, así como el abanico de sistemas de diferente índole que han sido diseñados con este propósito. Por un lado, herramientas observacionales, disponibles para su aplicación en cualquier ámbito clínico o de investigación, debido a que no requieren recursos espaciotemporales específicos, tienen un bajo coste y son rápidas de utilizar. A pesar de ello, con limitaciones como la falta de validación de muchas herramientas. Por otro lado, medios tecnológicos, capaces de aportar información fiable y objetiva, pero con limitaciones relacionadas con su accesibilidad, su difícil manejo y su elevado coste económico. Basados en la observación clínica o en el uso de tecnología innovadora, los medios de valoración de la marcha han sido aplicados en multitud de estudios de investigación. Sin embargo, esta Tesis los combina de forma novedosa para conseguir una evaluación analítica, holística y completa de la marcha asistida. De este modo, la evaluación observacional, que proporciona una visión global, clínica y funcional de la marcha del paciente, se complementa con el alto grado de objetividad y fiabilidad que aportan los sistemas tecnológicos aplicados. La precisión en los datos cuantitativos es completada con la evaluación global y funcional del paciente, necesaria para obtener resultados aplicables en el ámbito clínico. Con este propósito, se aborda en primer lugar la creación, desarrollo y validación de la escala Chamorro Assisted Gait Scale (CHAGS) de valoración observacional de la marcha asistida. Esta herramienta permitirá la evaluación específica de la marcha de pacientes que precisan del empleo de uno o dos bastones de antebrazo debido a una lesión musculoesquelética de miembro inferior. En segundo lugar, se examinan los parámetros que influyen en la marcha asistida, analizada por primera vez como tarea doble. Este estudio ha hecho posible conocer la influencia del uso del bastón de antebrazo en la marcha del sujeto y discernir su efecto cuando es empleado con la mano dominante o no dominante. En tercer lugar, se analizan los parámetros del paso en función de la carga ejercida sobre el bastón de antebrazo. Dicho estudio ha permitido dilucidar la carga óptima a INTRODUCCIÓN 36 aplicar sobre un bastón de antebrazo, además de conocer el efecto del aumento de carga sobre la marcha del paciente. Con los tres estudios mencionados se consigue complementar en esta Tesis las evaluaciones observacional y tecnológica para contribuir a una finalidad común: mejorar la calidad de las intervenciones clínicas en reeducación de la marcha asistida con un bastón de antebrazo. Con este propósito, esta investigación busca identificar los aspectos que tienen influencia en el desarrollo de la marcha asistida en dos tiempos con un bastón de antebrazo contralateral para su posterior corrección clínica. Esto va unido a la creación de una escala de valoración factible para su uso clínico y científico. La objetivación de los medios empleados en el análisis de la marcha asistida y la protocolización de los tratamientos aplicados, en función de la patología del paciente y la fase de tratamiento en la que se encuentre contribuirán a la mejora de la calidad de las intervenciones. Permitirán, además, acortar los tiempos de tratamiento y evitar recaídas y recidivas en la lesión. OBJETIVOS 37 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL El objetivo general propuesto en la presente Tesis Doctoral fue: Diseñar, desarrollar y validar nuevas herramientas de valoración, observacional y tecnológica complementarias, en la marcha asistida con bastones de antebrazo para descargar un miembro inferior afecto debido a una lesión musculoesquelética; así como analizar los parámetros espaciotemporales del paso mediante protocolos innovadores. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS El objetivo principal se complementa con los objetivos específicos presentados a continuación: - Diseñar, desarrollar y validar una escala de valoración funcional para la marcha asistida con bastones de antebrazo y evaluar su fiabilidad en pacientes con esguince de tobillo. - Analizar la influencia de la aplicación de diferentes porcentajes de peso corporal sobre un bastón de antebrazo en los parámetros espaciales y temporales del paso durante la marcha asistida contralateral. - Determinar el umbral de carga aplicada sobre un bastón de antebrazo durante la marcha asistida contralateral a partir del cual se producen alteraciones en su biomecánica. - Evaluar los cambios en los parámetros espaciales y temporales del paso durante una doble tarea: caminar con un bastón de antebrazo para descargar parcialmente el peso corporal de un sujeto sano. - Valorar la influencia del uso de un bastón antebrazo con la mano dominante o no dominante en los parámetros esenciales del paso durante la marcha asistida contralateral. RESULTADOS 38 3. RESULTADOS El apartado de resultados se organiza según las normas de presentación para las Tesis Doctorales por Compendio de Publicaciones de la Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad de Sevilla. De este modo, la parte fundamental de esta sección incluye una copia de los tres artículos que conforman las Publicaciones del Compendio. Previamente se exponen los estudios preliminares, cuyo desarrollo favoreció el diseño de los tres estudios principales de esta Tesis. 3.1 ESTUDIOS PRELIMINARES Los estudios preliminares están conformados por dos comunicaciones orales que impulsaron la definición de los artículos del compendio de esta Tesis Doctoral. A continuación se presenta un breve resumen de ambos estudios: 3.1.1 Comunicación oral sobre innovación tecnológica en el análisis de la marcha asistida como tarea doble Ridao-Fernández C, Chamorro-Moriana G, Ojeda J. Innovación tecnológica en el análisis biomecánico de la marcha asistida como tarea doble: estudio piloto. En: VI Reunión del Capítulo Español de la Sociedad Europea de Biomecánica (ESB). Badajoz, España; 2016. p. 42–43. ISBN: 978-84-697-6124-3. Esta comunicación oral fue presentada en la VI Reunión del Capítulo Español de la Sociedad Europea de Biomecánica, celebrada en la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Extremadura los días 6 y 7 de Octubre de 2016. Se trata de un evento anual de encuentro de profesionales del ámbito de la ingeniería y la clínica en el que se presentan las líneas de trabajo de los diferentes grupos nacionales que trabajan en el campo de la biomecánica. El objetivo de este trabajo fue examinar mediante tecnología innovadora los cambios que se producen en la longitud, el tiempo y el ancho del paso durante la marcha asistida con bastón de antebrazo como tarea RESULTADOS 39 doble, con el fin de llevar a cabo una descarga parcial de peso corporal sobre el miembro lesionado. Con este propósito, fueron empleados medios tecnológicos como el Sistema de Análisis Movimiento con seis cámaras Vicon®. El Sistema GCH 2.0 de Medición de Cargas y el Programa GCH Control Software 1.0 fueron utilizados por primera vez para visualizar y controlar a tiempo real las cargas ejercidas sobre los bastones de antebrazo durante la recogida de datos. Los resultados mostraron que la tarea doble que supone la marcha asistida con un bastón de antebrazo dio lugar a una modificación de la longitud y del tiempo del paso, aunque sin modificar el ancho del paso. Este estudio demostró que el procedimiento propuesto de tecnologías innovadoras utilizadas de forma combinada había resultado eficaz en el análisis de la marcha asistida con bastones de antebrazo. De este modo, el empleo de dichos sistemas para analizar tres parámetros fundamentales de la marcha en una muestra de tres sujetos sanos supuso una aproximación para realizar estudios posteriores de mayor envergadura. 3.1.2 Comunicación oral sobre la influencia de la carga aplicada sobre bastones de antebrazo en la biomecánica de la marcha asistida unilateral Ridao-Fernández C, Ojeda J, Chamorro-Moriana G. Influence to the loads applied to forearm crutches in the biomechanic of unilateral assisted gait: pilot study. En: 23rd Congress of the European Society of Biomechanics. Seville, Spain; 2017. Esta comunicación oral fue presentada en lengua inglesa en el décimo tercer Congreso de la Sociedad Europea de Biomecánica, celebrado en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla los días 2, 3, 4 y 5 de julio de 2017. El objetivo de este estudio fue determinar la máxima descarga de peso corporal apropiada durante la marcha asistida unilateral con un bastón de antebrazo para mantener la correcta biomecánica del paso. La muestra estuvo conformada por 12 sujetos sanos, que caminaron con un bastón de antebrazo y realizaron dos modalidades de marcha asistida: libre, que consistió en aplicar sobre el bastón la carga elegida por el sujeto para caminar de RESULTADOS 40 forma cómoda y el 25% de su peso corporal. El Sistema de Análisis Movimiento con seis cámaras Vicon ® midió los parámetros esenciales del paso durante las dos modalidades de marcha. El Sistema GCH 2.0 de Medición de Cargas y el Programa GCH Control Software 1.0 fueron empleados para medir y controlar las cargas ejercidas sobre el bastón de antebrazo. Los resultados de este estudio preliminar indicaron que los sujetos no fueron capaces de mantener un patrón de marcha funcional ante la solicitación de la descarga del 25% de su peso corporal. Sin embargo, cuando se les pidió realizar una marcha cómoda, que coincidió aproximadamente con la descarga del 10% de su peso corporal, sí fueron capaces de desarrollar una marcha asistida funcional. Estos hallazgos permitieron establecer las bases para desarrollar un estudio que contase con un análisis más pormenorizado de las modificaciones que sufren los parámetros del paso ante la descarga de diferentes porcentajes de peso corporal durante la marcha asistida. 3.2 ESTUDIOS PRESENTADOS EN LA TESIS Los siguientes artículos son presentados como Publicaciones del Compendio de la presente Tesis Doctoral: 3.2.1 Reliability and validity study of the Chamorro Assisted Gait Scale for people with sprained ankles, walking with forearm crutches Chamorro-Moriana G, Ridao-Fernández C, Ojeda J, Benitez-Lugo M, Sevillano JL. Reliability and Validity Study of the Chamorro Assisted Gait Scale for People with Sprained Ankles, Walking with Forearm Crutches. PLoS One. United States; 2016;11(5):e0155225. ISI Journal Citation Reports® Ranking: 2017; 15/64 (Multidisciplinary Sciences) Impact Factor: 2,766; Quartile: Q1 RESULTADOS 41 3.2.2 Influence of the load exerted over a forearm crutch in spatiotemporal step parameters during assisted gait: pilot study Ridao-Fernández C, Chamorro-Moriana G, Ojeda J. Influence of the load exerted over a forearm crutch in spatiotemporal step parameters during assisted gait: pilot study. Biomed Eng Online. England; 2018 Jul;17(1):98. ISI Journal Citation Reports® Ranking: 2017; 51/78 (Engineering, Biomedical) Impact Factor: 1,676; Quartile: Q3 3.2.3 Analysis of spatial and temporal step parameters during crutchassisted gait as a dual task: a pilot study Ridao-Fernández C, Ojeda J, Chamorro-Moriana G. Analysis of Spatial and Temporal Step Parameters During Crutch-Assisted Gait as a Dual-Task: A Pilot Study. J Biomech Eng. United States; 2018 Oct;140(10). ISI Journal Citation Reports® Ranking: 2017; 49/72 (Engineering, Biomedical) Impact Factor: 1,916; Quartile: Q3 DISCUSIÓN 48 alterar su centro de gravedad a causa de la asimetría de las cargas y la diferencia de inclinación entre ambos bastones. 4.1.2 Aplicación clínica e interpretación Respecto a la aplicación de la escala CHAGS en el ámbito clínico, se recomienda a los evaluadores un periodo de aprendizaje. El objeto de esta fase preliminar es adquirir habilidades en su manejo(72,117). Un entrenamiento con varios individuos sería suficiente, al tratarse de una herramienta fácil de utilizar en la que cada parámetro es observado con independencia al resto. La observación individual de los ítems permite focalizar la atención sobre un único evento para su correcta observación y documentación. A pesar de ello, se recomienda un examen visual global que ayude a tener una concepción general de la marcha del paciente y favorezca el posterior reconocimiento de cada ítem. Respecto a la interpretación de la escala CHAGS, existen dos formas posibles y útiles para la evaluación inicial, evolutiva y final del paciente. Por un lado, la puntuación global de la escala, que tiene un máximo de 40 puntos para la marcha asistida bilateral y 36 para la unilateral. Ambos resultados reflejan una marcha correcta. Por otro lado, la puntuación analítica de cada uno de los ítems, evaluados en una escala de 5 puntos (0-4), similar al de otras herramientas de análisis visual de la marcha(92,121,125). Esta valoración analítica de cada ítem de la escala permite identificar los errores que comete el paciente para trabajar específicamente sobre ellos. Dentro de la aplicabilidad clínica de esta escala, destacamos su utilidad como sistema de feedback. El fisioterapeuta será quien proporcione al paciente un feedback de tipo acústico, prácticamente inmediato (ya que es recibido de forma simultánea mientras camina), que aportará datos sobre el rendimiento de la marcha (por ejemplo, si mantiene el ritmo correctamente o separa el antebrazo del bastón) y preceptivo (debido a que ofrecerá el modo de corregir los posibles errores)(126). De esta forma, la identificación de errores, como puede ser la asimetría entre la longitud del paso derecho y el izquierdo o la falta de apoyo simultáneo entre el pie y el bastón, en la que el talón contacta antes con el suelo, y su corrección, facilitará el desempeño de una DISCUSIÓN 49 marcha asistida correcta(126). Éste es el motivo por el que la evaluación individualizada de cada ítem es considerada un valor añadido de la escala. En definitiva, la escala CHAGS es una herramienta útil para el análisis funcional de la marcha asistida al inicio del tratamiento, durante su evolución y al finalizar el mismo. Además, ha demostrado ser objetiva, rigurosa y eficiente(127). Es fácil de utilizar y no requiere recursos espaciotemporales o económicos, lo que la convierte en una herramienta factible para su uso clínico(28). 4.2. Análisis de la influencia de la carga ejercida sobre un bastón de antebrazo en los parámetros espaciotemporales del paso durante la marcha asistida El segundo estudio del compendio de esta Tesis Doctoral analizó la influencia del nivel de carga aplicada sobre el bastón de antebrazo en los parámetros espaciotemporales del paso. Los participantes de este estudio realizaron dos modalidades de marcha: marcha sin bastones o libre y marcha asistida unilateral contralateral con bastón de antebrazo. Las cargas aplicadas durante esta modalidad fueron: carga libre, en la que se pidió a los pacientes que caminasen de forma cómoda; 25%; y 50% de su peso corporal o máxima carga posible. Para los dos últimos casos, las cargas se mantuvieron dentro de un margen de tolerancia previamente establecido del 5%. El Sistema GCH 2.0 de Medición de Cargas para la Marcha Asistida y el GCH Control Software 1.0(111) fueron empleados a tal efecto. De este modo, los observadores pudieron visualizar las cargas a tiempo real y dar instrucciones verbales a los participantes para aplicar el porcentaje de peso corporal requerido. Esta metodología de investigación obligó a constituir una muestra integrada por sujetos sanos, carentes de cualquier patología que pudiese alterar el patrón de marcha normal(4,128). Además, la presencia de una lesión de miembro inferior que requiriese de una descarga de peso corporal no hubiese permitido realizar y comparar la modalidad de marcha sin bastones con diferentes niveles de carga aplicados sobre un bastón de antebrazo. El estudio de la descarga de diferentes porcentajes de peso corporal posibilitó la comprensión de las compensaciones que tienen lugar durante la marcha DISCUSIÓN 50 asistida. Dichas compensaciones son perjudiciales y pueden conllevar alteraciones biomecánicas como desviaciones vertebrales o sobrecargas articulares o musculares, entre otras(22). Es decir, una posición o gesto incorrecto durante la recogida de datos resulta perjudicial para el sujeto, pudiendo además agravar una lesión preexistente(41). 4.2.1 Efectos sobre los parámetros espaciotemporales del paso La longitud del paso, el tiempo del paso y la velocidad de la marcha mostraron diferencias entre la marcha sin bastones y las diferentes modalidades de marcha asistida (libre o cómoda, 25% y 50% del peso corporal o máximo posible). Los cambios registrados se mantuvieron a medida que se incrementaba la carga ejercida sobre el bastón. Además, se observó una reducción de la longitud del paso, un aumento del tiempo del paso y una reducción de la velocidad de la marcha. Por otro lado, los resultados hallados respecto a estos tres parámetros demostraron menos diferencias cuando se compararon dos niveles consecutivos de carga. Es decir, en las comparaciones entre: marcha sin bastones y carga libre, carga libre y 25% del peso corporal, y 25% y 50% del peso corporal. Por tanto, cuanto mayor fue la carga ejercida, más se modificaron los parámetros del paso, alejándose progresivamente del patrón de marcha correcto para la marcha sin bastones(22). La longitud, el tiempo y el ángulo del paso son los tres parámetros que permitieron una medición bilateral, es decir, para los pasos homolateral y contralateral al bastón. De ellos, la longitud fue el parámetro más constante, a pesar de que los sujetos cumpliesen con los requerimientos de carga. El aumento de la carga solicitada fue una progresión en el grado de dificultad de la marcha, compensada a través del aumento del tiempo de los pasos y la disminución de la velocidad(50). Los cambios en dichos parámetros se debieron a los ajustes biomecánicos realizados como mecanismos de compensación. Cuando la fuerza ejercida sobre el bastón era excesiva, resultaba muy difícil para los sujetos mantener la estabilidad del área corporal proximal (tronco, pelvis, etc.). Esto es debido a la inclinación vertebral y, por tanto, la desviación del centro de gravedad, necesarias en altos niveles de carga. El ángulo del paso fue el parámetro que mostró más dispersión, sin DISCUSIÓN 51 seguir un patrón característico en relación con las variables estudiadas. Las mediciones realizadas respecto al ancho del paso mostraron escasas diferencias entre las modalidades de marcha solicitadas, que no fueron consideradas clínicamente relevantes. A pesar de los resultados hallados en el ángulo y el ancho del paso, la experiencia clínica nos indica que sería conveniente estudiar estos parámetros en más profundidad para conocer su comportamiento ante la aplicación de diferentes niveles de carga sobre el bastón de antebrazo. 4.2.2 Progresión de la marcha asistida bilateral a unilateral En cuanto a las recomendaciones clínicas acerca del paso de la marcha asistida bilateral a unilateral, la tendencia clínica indicaba que se debía retirar un bastón de antebrazo cuando el paciente podía cargar el 50% de su peso corporal sobre el miembro afecto(39,40). Se asumía, por tanto, que el 50% restante quedaría aplicado sobre el bastón de antebrazo. Dicha indicación fue rechazada sistemáticamente en base a los resultados de esta investigación, que demostraron que la reeducación de la marcha no es correcta ni funcional cuando se descarga el 50% del peso corporal o el máximo porcentaje posible sobre un único bastón de antebrazo. En muchos casos, además, los sujetos no eran capaces de alcanzar el 50% de carga a pesar de forzar las compensaciones necesarias (desplazamiento del centro de gravedad fuera de la base de sustentación, inclinación del bastón, etc.). En este sentido, la máxima carga posible fue solicitada por los evaluadores tras comprobar que los sujetos eran incapaces de descargar el 50% de su peso corporal sobre el bastón. Esta máxima carga no llegó al 40% en algunos participantes. Otros consiguieron alcanzar el 50% aunque no lo pudieron mantener más de unos segundos. Diferentes autores han establecido que el patrón de marcha se altera biomecánicamente cuando la carga aplicada sobre un bastón de antebrazo durante la marcha asistida unilateral es superior al 25% del peso corporal(129,130). En este sentido, los resultados obtenidos mostraron modificaciones también entre el 25% y el 10% de peso corporal descargado. El patrón de marcha funcional desempeñado durante la marcha libre, que coincidió con la aplicación del 10% de peso corporal, se desvirtualizó al aumentar la descarga de peso al 25%. Este porcentaje, sin embargo, no se DISCUSIÓN 52 correspondió con una marcha biomecánicamente correcta, que implicase el mantenimiento de la alineación corporal, el desarrollo de un movimiento fluido y el apoyo simultáneo del talón y el bastón, entre otros. 4.3. Análisis de los parámetros espaciotemporales del paso durante la marcha asistida como tarea doble (dual-task) El tercer estudio objeto de esta Tesis Doctoral analizó la influencia que un bastón de antebrazo contralateral ejerce sobre la marcha mediante los cambios acontecidos en los parámetros espaciotemporales del paso. Así, este análisis de la marcha asistida como tarea doble y el estudio presentado anteriormente sobre la influencia de la carga en la marcha son complementarios en el estudio de la marcha asistida con un bastón de antebrazo. Ambos conducen a una mayor comprensión de esta modalidad de marcha, posibilitando una mejora en la reeducación funcional de multitud de pacientes que precisan descargar un miembro inferior afecto durante su proceso de recuperación. En este artículo se aisló el efecto del bastón para conocer su interferencia. Es decir, se evitaron tanto la presencia de cualquier patología o alteración, que pudiese modificar la marcha del sujeto, como el requerimiento de carga. Por tanto, se pidió a los participantes que ejerciesen la cantidad de peso que considerasen necesaria para caminar de forma cómoda. De este modo, los sujetos caminaron sin prestar atención a la carga aplicada sobre el bastón de antebrazo. Ante este requerimiento, las mediciones registradas a través el Sistema GCH 2.0(111) fueron muy próximas al 10% del peso corporal. Estos resultados coincidieron con los hallazgos del segundo estudio del compendio de esta Tesis. Ambos análisis sugieren que las alteraciones de la marcha aparecen cuando se aplican porcentajes más elevados que el 10% del peso corporal sobre un único bastón. Este porcentaje, por el contrario, garantizaría el desarrollo de un patrón de marcha correcto. Las investigaciones ejecutadas nos llevan a defender, por tanto, que a partir del 10% del peso corporal debe ser añadido un segundo bastón de antebrazo. En estos casos, la realización de una marcha asistida bilateral permitirá mantener un patrón correcto y funcional de marcha, sin alterar la alineación corporal ni los parámetros del paso. DISCUSIÓN 53 Tal como ha sido mencionado en el párrafo anterior, la muestra fue compuesta por sujetos sanos, eludiendo la presencia de cualquier patología o alteración (por ejemplo, sensitivas, coordinativas o de equilibrio) que pudiese alterar el gesto correcto de la marcha(4,128). Además, sólo una muestra integrada por participantes desprovistos de patología permitiría cambiar el bastón de un miembro superior al contralateral para analizar la influencia de la dominancia en los parámetros esenciales del paso. Estos factores posibilitaron el desarrollo de un patrón de marcha biomecánicamente correcto durante la marcha asistida unilateral. El análisis de la marcha fue realizado desde el paradigma de las tareas dobles(43,44,46). Como ha sido expuesto previamente, la inclusión del bastón en la marcha del usuario supone un efecto distractorio. Se trata, por tanto, de una tarea más compleja, que deja de ser automática y afecta a los requerimientos atencionales y coordinativos de la marcha(44,129,131). Wellmon et al.(44), en su estudio publicado en 2006, y posteriormente, Muir- Hunter et al.(43), en 2017, consideraron que la marcha asistida constituye una doble tarea, de complejidad aumentada debido al uso del dispositivo de ayuda. A pesar de ello, no se ha encontrado en la literatura ningún estudio que analice la marcha asistida con dispositivos externos como una tarea doble. Jayakaran et al.(42) analizaron en 2014 la influencia del empleo de un bastón de mano en la duración de las fases de oscilación y de apoyo del ciclo de la marcha, así como sobre el tiempo de apoyo monopodal y de apoyo bipodal. Realizado en sujetos sanos, este estudio concluyó que los dispositivos de ayuda modifican ambas fases del ciclo de la marcha. Aunque no mencionaron que se tratase de una tarea doble, el planteamiento presentado fue muy similar al de este paradigma. Los autores pusieron de manifiesto la necesidad de investigar más profundamente sobre el efecto de los dispositivos de ayuda en los parámetros de la marcha. Nuestro estudio es, por todo ello, novedoso en la aplicación del paradigma de las tareas dobles (dual-task) a la marcha asistida, y concretamente, al empleo de un bastón de antebrazo portado por el miembro superior dominante y no dominante. DISCUSIÓN 54 4.3.1 Cambios producidos en los parámetros espaciotemporales del paso Los resultados obtenidos en el análisis de la longitud del paso, el tiempo del paso y la velocidad mostraron diferencias entre la marcha sin bastones y la marcha asistida unilateral. Estas variaciones se explicaron por la necesidad de adaptarse al uso del bastón cuando la coordinación era insuficiente para realizar ambas tareas de forma simultánea y con efectividad. Se produjo entonces una reducción de la longitud del paso, un aumento del tiempo del paso y una disminución de la velocidad de la marcha. Estos hallazgos son apoyados por diferentes autores. Schabrun et al.(132) y Learmonth et al.(133), en sus estudios publicados en 2016 y 2014 respectivamente, encontraron disminuciones de la longitud del paso y la velocidad, así como aumentos en el tiempo del paso en dobles tareas cognitivas que implicaban la marcha. Montero-Odasso et al.(134), por su parte, demostraron en 2009 que la realización de una tarea simultánea a la marcha (en este caso, contar hacia atrás desde 100) genera un aumento del tiempo del paso, acompañado por una reducción de la velocidad. Este cambio en la velocidad de la marcha es secundado también por Kelly et al.(53). Rochester et al.(135), por otro lado, evidenciaron en 2007 la reducción de la velocidad y la longitud del paso debidas a la inclusión de una tarea simultánea a la marcha. Con respecto a la longitud del paso, este parámetro fue el mejor adaptado a las nuevas demandas de la doble tarea ejecutada, ya que mostró menos diferencias significativas entre la marcha sin bastones y la marcha asistida unilateral que el tiempo del paso y la velocidad. De este modo, la longitud del paso se mantuvo sin cambios en participantes que eran considerados como coordinados. En estos casos, el nivel de coordinación dio lugar a una reducción en las demandas atencionales de la marcha. Como resultado, la doble tarea fue ejecutada de forma satisfactoria(44,48). El ancho y el ángulo del paso, por su parte, no mostraron un patrón característico en relación con las variables estudiadas. El análisis efectuado demostró, por tanto, que ambos parámetros no se ven modificados al incluir el efecto de un bastón de antebrazo sobre la marcha del sujeto. Un aumento del ancho del paso podría ser esperado en la marcha asistida respecto a la DISCUSIÓN 55 marcha sin bastones para aumentar la base de sustentación, como respuesta al mayor requerimiento coordinativo(136). Sin embargo, este cambio podría producirse en casos de mayor inestabilidad, como ocurre con frecuencia en los pacientes con alteraciones neurológicas(137). 4.3.2 Influencia de la dominancia en la marcha asistida unilateral como tarea doble Por otro lado, el efecto de la dominancia sobre la marcha asistida unilateral contralateral en dos tiempos fue analizado en el tercer estudio presentado en esta Tesis. Así, se examinó la influencia de la coordinación en la tarea doble que supone la marcha asistida con un bastón de antebrazo. La longitud del paso, el tiempo del paso y la velocidad de la marcha mostraron menos diferencias significativas cuando el bastón era portado por la mano dominante. Es decir, el uso de este dispositivo con el miembro dominante produjo una mejor adaptación a las demandas de la marcha asistida, dando lugar a una marcha más efectiva(58). Los resultados hallados durante la validación de la escala CHAGS ya sugirieron la interferencia de la dominancia sobre los parámetros de la marcha. Los pacientes que portaban el bastón con su mano dominante obtuvieron en esta investigación mayores puntuaciones que aquellos que empleaban su mano no dominante. Sin embargo, dicho estudio consideraba el bastón portado por la mano dominante o no dominante en función de la lateralidad de la lesión del paciente. La presencia de patología impedía cambiar el bastón de un miembro superior a otro y realizar, por tanto, una comparación entre ambas modalidades de marcha asistida unilateral contralateral. La consideración de los parámetros esenciales del paso cuando el bastón era portado por la mano dominante y no dominante permitió confirmar que la lateralidad y, por tanto, la coordinación, tienen influencia sobre la marcha asistida. Las habilidades coordinativas del sujeto determinan la presencia de un adecuado control del bastón durante la marcha asistida. DISCUSIÓN 56 4.3.4 Relación entre el efecto de la inclusión de un bastón y el aumento de la carga aplicada en la marcha asistida Los cambios registrados en los parámetros espaciotemporales del paso al añadir un bastón de antebrazo y al incrementar la carga ejercida sobre este dispositivo mostraron elevadas coincidencias. Ambos produjeron una disminución de la longitud del paso y de la velocidad de la marcha, acompañada por un aumento del tiempo del paso. Además, ninguno de ellos registró un patrón característico para el ancho y el ángulo del paso. La modificación del uso del bastón entre la mano dominante y no dominante también tuvo influencia sobre los citados parámetros. La marcha asistida fue más efectiva cuando se empleó la mano dominante. Se trata, por tanto, de adaptaciones a los nuevos requerimientos de la marcha. Tanto la inclusión de un bastón sobre la marcha del usuario, como uso del bastón con la mano no dominante y el aumento de la carga ejercida suponen un aumento en la dificultad de la tarea. En el caso de la dominancia, estos efectos deberán ser contrarrestados con un proceso de aprendizaje(138). Así se podrá trabajar sobre las habilidades coordinativas del paciente para realizar una correcta marcha asistida en los casos en los que la lesión requiera que el bastón sea portado por la mano no dominante. En el caso del aumento de carga, se deberá añadir un segundo bastón de antebrazo cuando se requiera una carga superior al 10% del peso corporal del paciente. De este modo, también se efectuará un patrón correcto de marcha, que permita mantener los parámetros esenciales del paso de forma muy similar a los que se tendrían en la marcha normal o sin bastones. 4.4 Efectos sobre la simetría de la marcha La simetría es un parámetro de considerada relevancia en todos los artículos que conforman esta Tesis. Además, en los dos estudios realizados acerca de los parámetros espaciotemporales del paso se llevó a cabo un análisis cuantitativo de la simetría de un paso respecto al contralateral. De este modo, se pudieron examinar los cambios acontecidos en la simetría de la marcha. Por un lado, en el Segundo Estudio del Compendio, acerca de la influencia de la carga ejercida sobre un bastón de antebrazo en la marcha DISCUSIÓN 57 asistida. Los resultados del análisis de los parámetros del paso homolateral al bastón respecto al contralateral sugirieron que los pacientes contaban con un nivel de coordinación suficiente para realizar las descargas requeridas sin alterar la simetría del paso(44). Las escasas mediciones que mostraron diferencias fueron argumentadas porque el requerimiento de carga era alto y la marcha desarrollada no fue funcional. En estos casos la demanda de la marcha asistida fue, por tanto, mayor. Por otro lado, en el Tercer Estudio del Compendio, en el que la marcha asistida fue analizada como tarea doble, el paso izquierdo y el paso derecho demostraron ser similares. La doble tarea que supuso el uso del bastón de antebrazo no alteró la simetría de los pasos. Este hallazgo se explicó por el nivel de coordinación y el aprendizaje previo del gesto de la marcha asistida de los sujetos de estudio(44). Además, todos los participantes eran sanos y, en este caso, la carga ejercida sobre el bastón fue mínima. Por los motivos expuestos, en esta investigación se dieron las condiciones ideales para una marcha funcional, óptima y simétrica. Una tendencia clínica a la asimetría de la marcha fue observada, sin embargo, en ambos estudios. Dicha tendencia, considerada relevante desde el punto de vista clínico, estuvo influenciada por la presencia del bastón, por el nivel de carga ejercido y por la dominancia de los participantes. Cuando el bastón era portado por la mano no dominante, se advirtió una tendencia a aumentar el tiempo y reducir la longitud y la velocidad del paso contralateral al bastón(139). Este dato resalta la importancia de la dominancia en el campo de la reeducación de la marcha(140). La relevancia de la observación y valoración de la simetría fue especificada como parte de la aplicabilidad clínica de la escala CHAGS de marcha asistida con bastones de antebrazo, en el primer estudio del Compendio de esta Tesis Doctoral. Uno de los ítems de la misma es la simetría de la longitud del paso, parámetro a observar con objeto de identificar errores y aplicar las correcciones necesarias para una adecuada reeducación funcional de la marcha. En la misma línea, los dos estudios posteriores presentados en el Compendio de la presente Tesis destacaron la importancia de prestar especial atención a la simetría de la marcha especialmente: en pacientes con un bajo nivel de coordinación (debido a sus propias REFERENCIAS 64 with Sprained Ankles, Walking with Forearm Crutches. PLoS One. 2016;11(5):e0155225. 23. Ridao-Fernández C, Ojeda J, Chamorro-Moriana G. Analysis of spatial and temporal step parameters during assisted gait as a dual-task: a pilot study. J Biomech Eng. 2018 Oct;140(10). 24. Chamorro-Moriana G, Rebollo-Roldán J, Jiménez-Rejano JJ, Chillón-Martínez R, Suárez-Serrano C. Design and validation of GCH System 1.0 which measures the weight-bearing exerted on forearm crutches during aided gait. 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