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INTRODUCCIÓN
Una marcha saludable está estrechamente asociada con la calidad de vida de las personas 1. El ciclo de marcha, es la unidad habitual para definir medidas que permiten realizar una evaluación biomecánica1,2. Parámetros espacio-temporales definidos para el ciclo de marcha, como la velocidad media, la longitud y la frecuencia, son habitualmente considerados en las evaluaciones clínicas de la marcha1,2,3,4. Por su parte, otro conjunto de variables permite analizar lo que Willems3, denominó “el mecanismo de la marcha”. Esas variables a veces denominadas energéticas5 son; trabajo mecánico externo (Wext), trabajo mecánico interno (Wint), trabajo mecánico total (Wtot) y Energy Recovery (R)6,7. Todas ellas han sido utilizadas en diferentes poblaciones de pacientes5,9,10,11 para discutir la minimización del costo de energía durante el desplazamiento, que es uno de los objetivos fundamentales de la marcha1. La energía metabólica neta en la marcha puede describirse por unidad de distancia, como costo del transporte, expresado en forma absoluta (Cabs) o, más comunemente, normalizado por la masa corporal (CoT)6. Así, el análisis de variables espacio-temporales, energéticas y CoT en la marcha a velocidad autoseleccionada (VA), permite una evaluación mecánico-funcional 12, que puede contribuir en la definición de tratamientos y procesos de rehabilitación5,9,11,13. Dado que los parámetros espacio-temporales y energéticos no presentan diferencias significativas para adultos saludables al caminar en piso o cinta caminadora14, este tipo de evaluación suele hacerse en cinta15.
Una de las aplicaciones de los análisis de la marcha es llevar a cabo pruebas clínicas en pacientes individuales3. Normalmente, la interpretación de los resultados de tales pruebas se basa en valores de referencia obtenidos de personas sanas3. Estas referencias, en el caso de adultos, abarcan un amplio rango de edad1. Este es un primer aspecto que puede constituir una fuente de error en las interpretaciones de pruebas clínicas, ya que la variación de los parámetros espacio-temporales entre los 18 y 65 años es discutible16,17. Sin embargo, en adultos mayores se observó un CoT mayor con respecto a jóvenes, sin cambios de la velocidad autoseleccionada18. Por otra parte, los resultados de varios estudios sugieren que el sobrepeso y la obesidad pueden afectar la energética de la marcha19,20,21,22,alterando en algunos casos el CoT y Wint en 21. Este es un segundo factor que podría influir en la interpretación de los resultados de pruebas clínicas que incluyan variables mecánicas en pacientes uruguayos, especialmente si ellas se basan en valores obtenidos con personas cuyos niveles de IMC23, difieren de los del paciente analizado.
En otro orden, la obtención de variables energéticas requiere del modelado del cuerpo a partir de la posición de marcadores ubicados en su superficie6. Durante las pruebas clínicas de marcha se utilizan mayoritariamente modelos convencionales basados en ecuaciones de regresión24,25,26, las cuales se ha indicado que no resultan satisfactorias para la determinación del centro de la articulación de la cadera en adultos saludables27. Esta puede ser una fuente de error importante, ya que el centro articular de la cadera es utilizado para definir los centros de articulaciones más distales, los que a su vez permiten definir los segmentos de miembros inferiores cuando se utiliza el Plug-In-Gait Biomechanical Modeller 1.7 de Vicon Motion Systems (Oxford Metrics Ltd), que es el sistema habitualmente utilizado por los laboratorios de biomecánica a nivel nacional. La determinación precisa de la posición de esos segmentos es determinante para el cálculo de Wint, y para la posición del centro de masa corporal (CoM), en la cual se basan los cálculos de Wext y R. Una alternativa, es utilizar un modelo más simple constituido por 18 marcadores, que ha probado ser más preciso en la determinación del centro de masa corporal a partir de 11 segmentos28,29.
En base a lo expuesto, este trabajo tiene dos objetivos: a) obtener valores espacio- temporales y energéticos utilizando un modelo de 18 marcadores y CoT durante la marcha a velocidad autoseleccionada en cinta caminadora para adultos saludables uruguayos; b) evaluar si el IMC y la edad pueden ser factores de confusión en la interpretación de una evaluación mecánico-funcional en cinta caminadora en pacientes adultos uruguayos.
MATERIALES Y MÉTODOS
Participantes
Veintiocho adultos saludables (edad: 39,3 ± 14,8 años, peso: 75,9 ± 12,5 kg, altura:1,74
± 0,09 m, IMC 25,2 ± 4,06, 17 de sexo biológico masculino y 11 femenino) participaron de este estudio. Se consideraron los siguientes criterios de inclusión:-Adultos de ambos sexos entre 18 y 64 años de edad.
-Sin dolor muscular, afecciones cardiovasculares, enfermedades neuromusculares, afecciones visuales o cualquier condición que pudiera alterar su patrón de marcha o metabolismo.
-Sin ingesta de neurolépticos y/o benzodiacepinas que afecten la marcha.
-Familiarizados con el uso de la cinta caminadora.
Los participantes firmaron un consentimiento informado por escrito, según la Declaración de Helsinki. El proyecto fue aprobado por el Comité de Ética del Centro Universitario Regional Litoral Norte, Universidad de la República.
Procedimiento experimental
Se colocaron marcadores reflectantes en los centros articulares principales para definir 11 segmentos en base a los cuales reconstruir los movimientos 3D28 y se equiparon los sujetos con metabógrafo portátil (K5, Cosmed, Italia). Se registró el consumo de oxígeno (̇VO2) en reposo en posición vertical durante 5 min, que representa la línea base de VO2 (mlO2/kg.min). Los participantes se desplazaron durante 5 minutos en una cinta caminadora (T2100, General Electric, EEUU) a su VA. Se obtuvieron datos cinemáticos mediante 8 cámaras Bonita a 100 Hz utilizando el software Nexus 2.5 (Vicon Motion System, Oxford, Reino Unido) y se midieron los intercambios de gases respiratorios durante los cinco minutos de marcha.
Procesamiento de datos y cálculo de variables.
Las variables espacio-temporales y energéticas se calcularon con el valor promedio de 10 ciclos de marcha consecutivos. Se seleccionaron los ciclos más cercanos al final de la recopilación de datos para garantizar el estado metabólico estable.
Variables espacio-temporales:
-La VA correspondió a la velocidad que los participantes desarrollaron en la cinta con comodidad. La frecuencia de cada ciclo (FC) se estimó como el recíproco de la duración del ciclo, calculada utilizando la posición vertical del marcador del talón de la pierna derecha. La longitud del ciclo (LC) se calculó multiplicando la duración por la velocidad de la cinta.
Variables energéticas:
Las posiciones del CoM, se calcularon como la media ponderada de los centros de masa de los 11 segmentos corporales considerados, los cuales se determinaron utilizando tablas antropométricas de Dempster30. Las velocidades y, en consecuencia, las energías cinéticas 3D asociadas con cada eje (Ekx, Eky, Ekz), se derivaron de la trayectoria del CoM, mientras que el curso temporal de la energía potencial (Ep) se calculó a partir de su posición en el eje vertical. El trabajo mecánico vertical (Wv), realizado para elevar el CoM, se obtuvo de la suma de los incrementos en el tiempo de Ep + Ekz31. El trabajo realizado para acelerar el CoM en el plano transversal (horizontal) (Wh), se calculó como la suma de los incrementos de Ekx + Eky31. El trabajo externo (Wext) se obtuvo por la suma de los incrementos de la energía resultante de la suma de Ep + Ekx + Eky + Ekz31. El trabajo interno (Wint) se calculó como la suma de los incrementos de energía interna (Einternal)32, definido de la siguiente manera:
Einternal = ½ mi V 2 + ½ mi V 2 + mi K 2 w 2
donde Vy y Vz son las componentes anteroposterior y vertical de la velocidad de cada segmento corporal i respecto al CoM, mi es la masa de cada segmento, ωi es la velocidad angular de cada segmento i y K es el radio de giro de cada segmento i. Einternal de las mismas extremidades se sumó asumiendo transferencia de energía. Wtot se calculó como la suma de Wext y Wint. Todos los trabajos mecánicos se expresaron por unidad de masa y unidad de distancia (J/kg.m). El desfase entre las curvas de los cursos temporales de Ep
+ Ekz y de Ekx + Eky determina que la suma de |Wv| + |Wh| es mayor que Wext33, en base a ello se determinó R según la relación33:
R = ((Wv + Wh - Wext) / (Wv + Wh)) x 100
Análisis metabólico y CoT:
Debido a la curva de crecimiento del consumo de oxígeno durante un ejercicio aeróbico, se descartaron los primeros minutos de registro, y se calculó el promedio de VO2 y de el cociente respiratorio (RQ) en el último minuto de cada prueba. El VO2 neto se obtuvo restando de este promedio el valor de VO2 obtenido en reposo. Para pasar de valores volumétricos a energéticos se utilizó un factor de conversión (mlO2 a J) según una tabla basada en el valor de RQ34,35. Convirtiendo el tiempo (de min a s) y dividiendo por la velocidad de marcha (m/s) se obtuvieron finalmente los valores de Cabs (J/m) y de CoT (J/kg.m).
Análisis de datos.
Los valores (media ± DE) del conjunto de voluntarios fueron divididos por edad e IMC. Considerando la edad, el grupo se dividió entre adultos jóvenes 18 a 44 (n=17) años y adultos de mediana edad 45 a 64 años (n=11)36,37. Para visualizar los efectos del IMC se consideraron dos rangos de manera de incluir los voluntarios con sobrepeso y obesidad tipo I y II (25 ≤ IMC ≤ 39,9) en un único grupo (n=11) y los de peso normal (18,5 ≤ IMC
≤ 24,9) en el otro grupo (n=17)23. Se evaluó el ajuste a normalidad mediante test de Shapiro-Wilk y homogeneidad de varianza con test de Levene. Las diferencias entre los grupos se analizaron mediante test de t Welch y el tamaño del efecto con valor absoluto de d de Cohen. El tamaño del efecto se consideró insignificante (<0,2), pequeño (0,2-0,5), moderado (0,5-0,8) y grande (≥0,8)38. La significancia estadística se estableció en p≤0,05. Todos los análisis se realizaron con JASP versión 0.9.0.1.
RESULTADOS.
Los valores obtenidos para cada una de las variables analizadas considerando todo el grupo de sujetos analizados se presentan en la tabla 1.
Los valores y su comparación considerando rango de edad e IMC son presentados en las tablas 2 y 3 respectivamente.
Tabla 1: Resultados, media (DE), para todas las variables analizadas tomando en cuenta todo el grupo de sujetos analizados (n=28).
Tabla 2: Resultados de las comparaciones para todas las variables considerando la edad.
Las diferencias significativas son indicadas con *
DISCUSIÓN
En este trabajo nos planteamos a) obtener valores para variables espacio-temporales, energéticas y CoT durante la marcha a velocidad autoseleccionada en cinta caminadora para adultos saludables uruguayos utilizando un abordaje que permite minimizar los errores de cálculo y b) evaluar si el IMC y la edad pueden resultar factores de confusión en la interpretación de evaluaciones mecánico-funcionales en base a las variables consideradas. Se obtuvieron valores de referencia que presentan algunas diferencias respecto a la bibliografía y en términos generales los resultados sugieren que tener en cuenta si el adulto evaluado es mayor o menor de 45 años, puede contribuir a una interpretación más precisa en este tipo de evaluaciones.
En cuanto a las variables espacio-temporales, los valores de velocidad autoseleccionada desarrolladas por los voluntarios este estudio, estuvieron por debajo de los reportados en otros análisis con cinta caminadora para adultos jóvenes15,16,39),. Además, los adultos de mediana edad caminaron con una velocidad significativamente menor a la del grupo de adultos jóvenes, mientras que la comparación considerando el IMC no mostró diferencias. Lo primero discrepa con investigaciones anteriores que no encontraron diferencias significativas en la velocidad de marcha al comparar adultos jóvenes y adultos mayores en cinta caminadora15,16. El valor registrado para el grupo de adultos de mediana edad en este estudio, resulta particularmente llamativo ya que se encuentra por debajo del rango indicado para adultos asintomáticos (1,04 a 1,60 m/s)40. Este resultado apoya la idea de que factores demográficos y antropométricos pueden influir sobre algunas de las variables espacio temporales consideradas en pruebas clínicas40. Así, debería tenerse precaución en la identificación de desviaciones en el patrón de la marcha durante pruebas clínicas realizadas en cinta caminadora cuando los pacientes son mayores de 45, ya que estas podrían estar asociadas tanto con la patología como la diferencia en la velocidad con la que este grupo de sujetos se desplaza41. De hecho, uno de los pocos estudios en los que la media de la población estudiada estuvo dentro del rango considerado de mediana edad, indicó que la velocidad al caminar tiene efectos considerables sobre ángulos articulares y fuerzas de reacción del suelo42.
La disminución de la velocidad se puede explicar por un cambio en FC, en LC o en ambos2,6). En nuestro estudio los valores de FC para el análisis de todos los voluntarios sin discriminación y para todos los grupos estuvo en el entorno de los valores reportados en estudios previos 15,16,39. La situación es semejante para LC si se considera la totalidad de los datos15,16,39, sin embargo los valores para los grupos de adultos jóvenes y de adultos con masa corporal normal fueron comparables a los de algunos estudios previos 39. De manera que, la diferencia en VA en cinta observada para el grupo de adultos de mediana edad respecto a los jóvenes se explica principalmente por su menor LC, es decir dan pasos significativamente más cortos mientras que la frecuencia se mantiene. Esto constituye una característica de la marcha de los adultos de mediana edad estudiados que los diferencia del grupo de adultos jóvenes y también de los adultos mayores (más de 65 años), quienes tienden a caminar a FC más altas16.
El comportamiento observado para las variables espacio-temporales, puede explicar los registros obtenidos para algunas de las variables energéticas. Para este grupo de variables al considerar el grupo en su conjunto nuestros resultados se alinean completamente con el rango documentado para sujetos adultos sanos a una velocidad autoseleccionada para Wext6,7,4 3, Wint44 y Wtot6,43, estando un poco por debajo para R 6,7. El Wext fue significativamente mayor en el grupo de mediana edad lo que determino una variación proporcional en R que resultó significativamente menor en este grupo. Esto sugiere que durante la marcha en cinta caminadora existe un compromiso mayor en la eficiencia de la mecánica pendular en este grupo de sujetos11,13,32.
Finalmente, durante la marcha el CoT muestra una respuesta en “forma de U” en función de la velocidad, con un mínimo de aproximadamente 2 J/kg.m a velocidades que oscilan entre 1,1 y 1,4 m/s en piso6,7. Aunque trabajos donde se ha comparado el CoT en cinta caminadora respecto a piso indican que CoT es mayor en cinta caminadora, en particular si se camina autoseleccionando la velocidad en la cinta, como ocurrió en nuestro estudio, y no ajustando ésta a la velocidad autoseleccionada en piso45,46. Nuestros resultados para CoT al considerar no apoyan esa idea y además no se observaron diferencias entre grupos con ambos criterios considerados. En los adultos de mediana edad se observó un CoT un poco más alto que en los adultos jóvenes, lo que indica que hay una tendencia similar a la reportada en estudios previos18. En ese trabajo la comparación fue entre jóvenes y adulto mayores, y el CoT resultó significativamente superior en este último grupo18. El IMC generalmente no influye sobre el CoT de la marcha21. Sin embargo la normalización por la masa puede, en este caso, afectar la comparación, y se han reportado valores significativamente mayores en personas con sobrepeso respecto a personas con peso normal, cuando el costo metabólico era expresado en valores absolutos21. En la presente investigación se observó una inversión de tendencia al pasar de CoT a Cabs, pero siempre sin diferencias estadísticamente significativas. Como tampoco se observaron cambios significativos entre grupos en Wtot, en caso de estimarse la eficiencia6,7 en adultos uruguayos de cualquier edad estos valores se pueden comparar con las referencias para eficiencia presentes en la literatura.
CONCLUSIONES
Los resultados de este estudio sugieren que los adultos saludables uruguayos durante la marcha en cinta caminadora presentan diferencias en varias medidas, espacio-temporales, energéticas respecto a los valores que presenta la literatura.
La marcha de los adultos jóvenes y de mediana edad uruguayos presenta diferencias significativas en la VA, LC Wext y R, por lo que el rango de edad es un factor a considerar en pruebas clínicas donde estas variables sean cuantificadas
El IMC no es un factor que altere significativamente la VA, el LC, la FC, las variables energéticas y el CoT de la marcha en cinta caminadores en adultos saludables uruguayos.
