Jesús Cámara^*

• Clasificación JEL: I100

Fecha de recepción: 11-01-2011 - Fecha de aceptación: 14-02-2011

Resumen

La marcha se define como un modo de locomoción bípedo donde se suceden los periodos de apoyo monopodal y bipodal, posibilitando el desplazamiento del centro de gravedad del cuerpo humano con un coste energético menor a cualquier otra forma de locomoción humana. La zancada forma el ciclo básico de la marcha. El análisis de las variables espacio-temporales de la marcha permite un estudio detallado de este modo de locomoción. Son abundantes los estudios científicos que analizan las variables espacio-temporales de la marcha, tales como la longitud y tiempo de paso y de zancada, los tiempos de apoyo y de balanceo, así como la cadencia de pasos y la velocidad. Los objetivos del presente estudio son aunar la información más relevante respecto a las fases en las que se divide la marcha, así como identificar las variables espacio-temporales utilizadas para su análisis. El análisis espacio-temporal de la marcha ha mostrado ser un método adecuado para un estudio detallado de la misma.

Palabras clave: Biomecánica, condición de calzado, paso, velocidad de marcha, zancada.

Abstract

The gait is defined as a bipedal mode of locomotion formed by a succession of single-and double-leg support periods enabling the displacement of the center of gravity of the human body with a smaller energy cost than any other form of human locomotion. The basic walking cycle is formed by the stride. Analysis of the spatio-temporal variables makes it possible to perform a detailed study of this mode of locomotion. There is a plethora of scientific studies analyzing spatio-temporal gait variables, such as length and duration of step and stride, support and swing times, and cadence and walking speed. The aims of this study are to present the most relevant information about the phases into which the gait can be divided, and to identify the spatio-temporal variables used for gait analysis. Spatio-temporal analysis has been shown to be a valid method of providing a detailed study of gait.

Keywords: Biomechanics, shoe condition, step, walking velocity, stride.

Introducción

Según Lamoreux (1971) la marcha es un modo de locomoción que requiere de un aprendizaje por el cual el cuerpo humano al estar siempre en contacto con el suelo se mueve hacia adelante en posición erguida y desplaza, como señala Inman, (1966), su centro de gravedad con un coste energético menor a otras formas de locomoción humanas y donde su peso es soportado alternativamente por ambas piernas.

Al-Obaidi y cols. (Al-Obaidi, Wall, AL-Yaqoub y Al-Ghanim, 2003) la definen como un modo de locomoción bípedo en el que a un periodo de doble apoyo le sigue uno de apoyo monopodal, mientras el miembro inferior contrario se balancea hacia adelante.

Teniendo en cuenta que la marcha es la actividad física más practicada esto hace de la misma una de las más estudiadas por la comunidad de biomecánicos. Además, la alta fiabilidad de los parámetros espacio-temporales obtenida por Cámara (2010); Danion (2003); Goble (2003); Hartmann (2009); Lee (2010); Menz (2004); Murray (1964); Van Uden (2004) y Zeni (2010), hacen del estudio espacio-temporal de la marcha un análisis fiable para evaluar esta actividad física. Ante la abundancia de investigaciones sobre la marcha, los objetivos del presente estudio son por un lado aunar la información más relevante respecto a las fases en las que se divide la marcha, y por otro identificar las variables espacio-temporales normalmente utilizadas para su análisis.

1. Fases de la marcha

La marcha está compuesta por pasos que a su vez forman zancadas. A la zancada Gage (1990); Lamoreux (1971); Murray (1964) y Whittle (1997) también la denominan ciclo de la marcha.

1.1. Paso

Es la secuencia de acontecimientos que tiene lugar entre sucesivos puntos de contacto de pies alternos con el suelo (Lamoreux, 1971). Un paso incluye un intervalo de apoyo bipodal y otro de apoyo monopodal (Figura 1). Dos pasos consecutivos constituyen una zancada(Dommasch, Brandell y Murray, 1972; Lamoreux, 1971; Murray et al., 1964).

El intervalo de acontecimientos desde el apoyo del pie derecho en el suelo hasta el apoyo del pie izquierdo se denomina paso izquierdo. El paso derecho es el intervalo de acontecimientos desde el apoyo del pie izquierdo en el suelo hasta el apoyo del pie derecho (Lamoreux, 1971).

1.2. Zancada

También denominada el ciclo básico de la marcha por Gage (1990); Lamoreux (1971); Murray (1964) y Whittle (1997). Para Bresler (1950); Dommasch (1972); Gage, (1990); Jacobs (1972); Lamoreux (1971); Murray (1967); Murray (1966); Sutherland (1988) y Whittle (1997) el inicio de la zancada se considera el instante en el que un pie toca el suelo y el final el momento en el que el mismo pie vuelve a tocar el suelo.

Una zancada está comprendida por dos intervalos de apoyo bipodal y dos de apoyo monopodal, uno por cada pie (Jacobs, 1972; Murray, 1967; Murray et al., 1966). La zancada derecha empieza con el contacto inicial del pie derecho con el suelo y termina con el contacto inicial consecutivo del pie derecho con el suelo (Figura 1). La zancada izquierda comienza con el contacto inicial del pie izquierdo con el suelo y termina con el contacto inicial consecutivo del pie izquierdo con el suelo.

En la descripción que realizamos a continuación, establecemos que la zancada empieza con el apoyo del más cercano al observador, denominado pie ipsilateral. Al pie más lejano al observador nos referimos como pie contra-lateral.

1.2.1 Periodo de apoyo del pie ipsilateral

Es el periodo en el que el pie está en contacto con el suelo (Murray, 1967; Murray, Kory y Sepic, 1970). En un principio Bradford (1987), pensaba que el pie realizaba el primer contacto con el suelo con toda la planta del pie a la vez, hasta que la fotografía demostró que la primera parte del pie que toca el suelo durante la marcha sin ningún tipo de patología es el talón. Se considera por lo tanto que la zancada comienza cuando el talón de un pie (en este caso el pie ipsilateral) toca el suelo y termina cuando los dedos del mismo pie dejan de tocarlo.

Durante este periodo el pie contra-lateral pasa de estar en contacto con el suelo a un periodo de balanceo, para terminar de nuevo apoyado en el suelo. (Murray, 1967; Sutherland et al., 1988).

Este periodo está compuesto por dos intervalos de apoyo bipodal y uno de apoyo monopodal (Murray, 1967).

Primer intervalo de apoyo bipodal Lamoreux (1971) también le denomina intervalo de "carga" o de "transferencia del peso". En este momento, Murray (1964) y Yamashita (1976) afirman que los dos pies están en contacto con el suelo. El pie ipsilateral, tal y como comentan Macellari (1999); Sutherland (1988) y Titianova, (2003), acaba de tocar el suelo y el contra-lateral todavía no ha empezado su fase de balanceo. El inicio de este intervalo marca el principio de la zancada. La desaparición del tiempo de apoyo bipodal según Farley (1988) y Nilsson (1989) marca el paso de la marcha a la carrera.

Intervalo de apoyo monopodal del pie ipsilateral El pie ipsilateral está en contacto con el suelo mientras que el pie contra-lateral está en periodo de balanceo (Chao, Laughman, Schneider y Stauffer, 1983; Gage, 1990; Murray et al., 1964; Sutherland et al., 1988).

Segundo intervalo de apoyo bipodal Gage(1990), también le denomina "fase de prebalanceo" del pie ipsilateral. Comienza cuando el pie contra-lateral toca el suelo. Termina cuando el pie ipsilateral empieza su periodo de balanceo (Sutherland et al., 1988). La duración de esta fase según Chen (2003); Gage (1990); Gill (2003) y Sutherland (1988) engloba aproximadamente desde el 50% hasta el 60-62% de la zancada.

1.2.2 Periodo de balanceo del pie ipsilateral

Es el periodo en el que el pie ipsilateral no está en contacto con el suelo. Según Macellari (1999) y Titianova (2003) comienza con el despegue completo del pie y termina cuando el mismo pie vuelve a tocar el suelo.

2. Variables espacio-temporales

2.1. Longitud de paso

Es la distancia entre sucesivos puntos de contacto de pies alternos con el suelo (Lamoreux, 1971; Murray, 1967; Murray, et al., 1964; Murray et al., 1966).

Como durante la marcha a velocidad espontánea el apoyo inicial de ambos pies se realiza con el talón, Begg (1998); Dankloff (1992) y Ocaña (1993) definen la longitud de paso como la distancia en la línea de progresión entre el apoyo del talón de un pie y el apoyo del talón del pie contrario.

La distancia del pie izquierdo al derecho y la del pie derecho al izquierdo son iguales (Murray et al., 1964).

A velocidad espontánea las longitudes de paso que han obtenido diversos autores se observan en la Tabla 1.

A partir de los sesenta años, las personas empiezan a disminuir su longitud de paso. En personas por debajo de esta edad Murray (1964) no obtuvo diferencias significativas.

La fórmula que define la longitud de paso es la siguiente:

Fórmula 1. Longitud de paso.

Longitud de paso (m) = velocidad (m*min-1) / cadencia de pasos por minuto (pasos*min-1) Lamoreux, 1971)

Para anular la influencia de la altura sobre esta variable, Chao (1983) la normaliza por la longitud del miembro inferior, mientras que Hof (1996); Lamoreux (1971); Owings (2004) y Van der Linden (2002) la normalizan por la altura de los sujetos. Kimura (2004) y Titianova (2003) determinan la longitud del miembro inferior, con el sujeto de pie, midiendo la distancia desde el trocánter mayor del fémur hasta el suelo, mientras que Breit (1997) la determina desde el cóndilo lateral de la tibia hasta el maleolo lateral externo. De esta manera se eliminan las diferencias en la longitud de paso debidas a las distintas alturas de los sujetos.

2.2. Tiempo de paso

Según Lamoreux (1971); Murray (1964) y Titianova (2003) el tiempo de paso es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial de un pie con el suelo y el contacto inicial del pie contrario.

El tiempo de paso del miembro inferior izquierdo es el periodo transcurrido desde el contacto inicial del pie derecho hasta el contacto inicial del pie izquierdo. El tiempo de paso del miembro inferior derecho es el lapso desde el contacto inicial del pie izquierdo hasta el contacto inicial del pie derecho. Ambos tiempos, según demostró Jacobs (1972) mediante el registro de la componente vertical con las plataformas diseñadas por Skorecki (1966) son similares.

A velocidad espontánea se dan diferencias interindividuales en el tiempo de paso. Estas diferencias no están relacionadas ni con la altura, ni con la edad de los sujetos (Murray et al., 1964).

El tiempo de paso se normaliza por el tiempo de zancada. De esta forma se pueden realizar comparaciones sin que afecten las distintas velocidades de marcha de cada registro sobre esta variable. Kadaba (1990); Van Uden (2004) y Zijlstra (2004) no lo normalizan, por lo que a la hora de realizar comparaciones de su magnitud, éstas se verán enmascaradas por las diferencias de velocidad entre los distintos registros.

2.3. Cadencia de pasos

Es el número de pasos o zancadas que da un sujeto en un tiempo determinado. Gill (2003) y Murray (1964) midieron el número de pasos en un minuto. Chao (1983) midió el número de zancadas en un minuto y Hay (2002) el número de zancadas en un segundo.

La cadencia natural se define como, el número de pasos en un tiempo determinado que da una persona cuando anda a velocidad espontánea (Radin, Yang, Riegger, Kish y O´Connor, 1991).

Whittle (1997) establece unos rangos de la cadencia de pasos para cada grupo de edad (Ver Tabla 2).

Murray (1964) en un estudio realizado en personas calzadas agrupadas por rangos de edad (Ver Tabla 3), obtuvo unas cadencias de paso acordes con los valores que Whittle (1997) señala como pertenecientes a la marcha normal (Tabla 2).

Otros autores obtuvieron las cadencias de pasos que se pueden observar en la Tabla 4.

La cadencia de pasos se determina mediante las siguientes fórmulas:

Fórmula 2. Cadencia de pasos I.

Cadencia de pasos (pasos*s-1) = número de pasos (pasos) / tiempo (s)

Fórmula 3. Cadencia de pasos II.

Cadencia de pasos (pasos*min-1) = (velocidad (m*s-1)/ longitud de zancada (m))*120

Fórmula 4. Cadencia de pasos III.

Cadencia de pasos (pasos *m-1) = 600 / tiempo tardado en dar 10 pasos (s)

2.4. Longitud de Zancada

Es la distancia en la dirección de progresión entre sucesivos puntos de apoyo del mismo pie en el suelo (Cavanagh, 1987; Dommasch et al., 1972; Lamoreux, 1971; Macellari et al., 1999; Murray, 1967; Murray, et al., 1964; Murray et al., 1966; Murray et al., 1970; Titianova, et al., 2003).

Una zancada está compuesta por dos pasos, por lo que dos longitudes de paso constituyen una longitud de zancada (Gill y O´Connor, 2003).

Las fórmulas comúnmente utilizadas para determinar la longitud de zancada son las siguientes:

Fórmula 5. Longitud de zancada I.

Longitud de zancada (m) = longitud de paso del miembro inferior derecho (m) + longitud de paso del miembro inferior izquierdo (m)

Fórmula 6. Longitud de zancada II.

Longitud de zancada (m) = velocidad (m« s-l) • tiempo de zancada (s)

Los valores obtenidos en diversos estudios de la magnitud de variable se obervan en la Tabla 5.

Al igual que sucede con la longitud de paso, la longitud de zancada no muestra diferencias significativas en personas con una edad inferior a los 60 años. Murray (1964) obtuvo en personas con una edad comprendida entre los 60 y los 65 años una longitud de zancada significativamente inferior respecto a aquellas con una edad entre los 20 y los 25 años.

La magnitud de esta variable está directamente relacionada con la altura de las personas (Murray et al., 1964), por lo que Chao (1983); Grieve (1966); Grieve (1968) y Kimura (2004) normalizan esta variable por la longitud del miembro inferior o por la altura de los sujetos. Gill (2003) y Murray (1964) por el contrario, no normalizan esta variable.

2.5. tiempo de Zancada

Comprende el intervalo entre dos apoyos sucesivos del mismo pie en el suelo (Cavanagh, 1987; Lamoreux, 1971; Murray et al., 1964; Titianova et al., 2003). Está compuesto por un tiempo de apoyo y un tiempo de balanceo del mismo pie.

Se determina mediante la siguiente fórmula:

Fórmula 7. Tiempo de zancada I.

Tiempo de zancada (s) = 120 / cadencia (pasos*min-1)

Los valores obtenidos de esta variable por diversos autores se muestran en la Tabla 6.

2.6. Tiempo de apoyo

Es el tiempo que un pie está en contacto con el suelo (Aminian, Najaf, Büla, Levyraz y Robert, 2002; Diop, Rahmani, Belli, Gautheron, Geyssant y Cottalorda, 2004; Dommasch, et al., 1972; Macellari, et al., 1999; Murray, et al., 1964). Empieza con el contacto inicial del talón de un pie en el suelo y termina con el contacto final del antepié del mismo pie en el suelo. Murray (1964) obtuvo una alta reproducibilidad de esta variables en un mismo registro, así como entre diferentes registros. Los valores de esta variable obtenidos por diversos autores se observan en la Tabla 7.

Blanc (1999); Bresler (1950); Cairns (1986); Chao (1983); Gill (2003); Kadaba (1990); Macellari (1999); Mill (2001); Murray (1964); Murray (1966); Perry (1955); Stacoff (2005) y Winter (1984) normalizan el tiempo de apoyo por el tiempo de zancada.

El tiempo de apoyo está formado por dos tiempos de apoyo bipodal y uno de apoyo monopodal.

2.6.1. Tiempo de apoyo bipodal

Comprende el tiempo en el que ambos pies están apoyados en el suelo (Murray et al., 1964; Yamashita y Katoh, 1976). Los dos tiempos de apoyo bipodal de una zancada muestran la misma magnitud (Jacobs, 1972; Murray et al., 1964; Schwartz y Heath, 1947).

Las magnitudes de esta variable obtenidas en diversos estudios se encuentran en la Tabla 8.

Chao (1983); Gill (2003); Kadaba (1990); Murray (1964) y Smith (1960) normalizan el tiempo de apoyo bipodal por el tiempo de zancada.

2.6.2. Tiempo de apoyo monopodal

El tiempo de apoyo monopodal comprende el intervalo en el que sólo un pie está en contacto con el suelo (Chao et al., 1983; Gage 1990; Murray et al., 1964). Jacobs (1972) obtuvo un tiempo de apoyo bipodal similar en ambos miembros inferiores. Esta variable se utiliza como indicador de la habilidad de un sujeto para mantener el peso de su cuerpo sobre un solo miembro inferior.

Las magnitudes de esta variable obtenidas en diversos estudios se observan en la Tabla 9.

Blanc (1999); Cairns (1986); Gill (2003); Mills (2001) y Murray (1964) normalizan el tiempo de apoyo monopodal por el tiempo de zancada.

2.7 Tiempo de balanceo

Es el tiempo en el que el pie no está en contacto con el suelo (Dommasch et al., 1972; Murray et al., 1964). Coincide en magnitud con el tiempo de apoyo monopodal del pie contrario. Murray (1964) no obtuvo una influencia de la edad y altura en la magnitud de esta variable.

Las magnitudes de esta variable obtenidas en diversos estudios se muestran en la Tabla 10.

Cairns (1986); Chao (1983); Gill (2003) y Murray (1964) normalizan el tiempo de balanceo por el tiempo de zancada.

2.8 Velocidad de marcha

Es la distancia que recorre una persona en un tiempo determinado. Chao (1983) menciona que en los estudios biomecánicos se suele medir en m*s-1 o en m*m-1.

La transición de la marcha a la carrera empieza a producirse de acuerdo con las características o preferencias de las personas. Según Thorstensson (1987) ésta se da a partir de los 1,3 m*s-1. Walters (1999) obtuvo esta transición a partir de los 1,6 m*s-1.

Las fórmulas que definen la velocidad de marcha son las siguientes:

Fórmula 8. Velocidad I.

Velocidad (m«s-l) = distancia recorrida (m) / tiempo(s)

Fórmula 9. Velocidad II.

Velocidad (m«s-l) = longitud de zancada (m) / tiempo de zancada(s)

Al depender la velocidad de marcha de la longitud de zancada y tiempo de zancada, la variación de una de estas dos variables influirá en la velocidad. Las personas tienden a modificar la velocidad mediante la variación conjunta de estas dos variables.

A la hora de hacer comparaciones entre sujetos, Al-Obaidi (2003); Grieve (1968); Hof (1996); Titianova (2003) y Van der Linden (2002), para evitar la influencia de la altura sobre la velocidad de marcha, normalizan la magnitud de esta variable por la altura de los sujetos y/o por la longitud de su miembro inferior.

La velocidad utilizada en diferentes estudios ha sido una velocidad espontánea o impuesta.

2.8.1. Espontánea

Es la velocidad que adquiere un sujeto cuando anda con naturalidad, sin que se le haya impuesto ninguna velocidad predeterminada. A esta velocidad, según Beckett (1968); Holt (1991); Inman (1966) y Ralston (1958) el gasto energético es menor que a cualquier otra velocidad.

Varios autores tales como Andriacchi (1977); Begg (1998); Carmichael (1999); Chao (1983); Collins (1989); Esenyel (2004); Folman (2004); Forner (2004); Gill (2003); Kerrigan (2002); Kimura (2004); Maki (1997); Menz (2004); Mills (2001); Oeffinger (1999); Owings (2004); Polio (1999); Radin (1991); Ralston (1958); Sekiya (1998); Shiba (1995); Stacoff (2005); Tesio (1998); Van Uden (2004); White (2005); Whittle (1997) y Zhan (2006) utilizan esta velocidad para el análisis de la marcha.

Velocidades mayores y menores que la espontánea también son habituales en los estudios biomecánicos. En estos casos se pide a los sujetos que anden más rápido y/o más lento de su velocidad espontánea, sin imponerles una velocidad específica tal y como se realizó en los estudios de Al-Obaidi (2003); Andriacchi (1977); Cutlip (2000); Gard (2003); Lelas (2003); Murray (1966); Murray (1970); Riley (2001); Van Uden (2004); Webster (2004) y Zijlstra (2004).

Whittle (1997) establece unos rangos de velocidad espontánea divididos por grupos de edad (Tabla 11).

Si la velocidad de un sujeto está fuera de este rango se puede prever la posible existencia de algún tipo de patología que afecte la marcha. Radin (1991) además menciona que si la velocidad de marcha está dentro de estos valores no implica necesariamente la ausencia de patologías que afecten al miembro inferior.

En la Tabla 12 se muestran las velocidades espontáneas adoptadas en diferentes estudios.

2.8.2 Impuesta

Es la velocidad específica que se le impone a un sujeto. Cuando se utiliza esta velocidad Hamill (1984); Martin (1992); MacCaw (2000); Nurse (2005); Voloshin (1981) y Wosk (1981) miden la velocidad de marcha y comprueban que ésta no difiera de la velocidad predeterminada en un porcentaje previamente señalado.

La desventaja de esta velocidad es que el sujeto está sometido a un condicionamiento externo que le puede impedir la marcha con normalidad. Martin (1992) utilizó un tapiz rodante y Bishop (2004) y Ziljstra (1995) usaron un metrónomo para indicar al sujeto el ritmo de marcha.

4. Conclusiones y consideraciones finales

La marcha se puede dividir en fases claramente identificables. El análisis espacio-temporal de estas fases, así como del resto de características espacio-temporales de la marcha permiten un estudio detallado de esta actividad física. Para la realización de este tipo de análisis no hace falta una cara instrumentación. Esto hace de este tipo de análisis un método adecuado para un estudio detallado de la marcha en instituciones donde no hay una gran infraestructura. Este método ha mostrado ser válido para evaluar las características de las marcha.

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Jesús Cámara
Doctor en Fisiología del Ejercicio. Licenciado en Ciencias del Ejercicio de la Actividad Física y del Deporte. Profesor de la Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. Miembro de los grupo de Investigación del Laboratorio de Biomecánica y Fisiología de la Facultad de la Actividad Física y del Deporte de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. España y del Grupo de investigación del Servicio de Rehabilitación del Hospital de Basurto. España.