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c a p í t u l o

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INTRODUCCIÓN A LA BIOMECÁNICA DEL PIE

El análisis de las alteraciones que afectan al pie requiere en-tender primero la estructura de un pie normal y sus diferentes comportamientos mecánicos durante las distintas exigencias que la actividad del hombre plantea cotidianamente. Por ello trataremos de hacer un mero resumen de la mecánica articular, incluyendo los aspectos anatómicos de sus componentes, tanto blandos como óseos, así como su contemplación en el espacio, para analizar sus comportamientos en las tres dimensiones siempre en relación con la estructura a la cual soporta.

Abordaremos el comportamiento de un cuerpo rígido dentro de los sistemas de referencia, lo que conocemos como traslaciones, torsiones y rotaciones, entendiendo la traslación como el desplazamiento lineal de todas las partes contenidas en el cuerpo analizado durante un tiempo específico, y la rotación como el movimiento de todas las partes contenidas en el cuerpo en una trayectoria circular alrededor de un eje denominado eje de rotación, contenido en el centro del cuerpo, girando por tanto todas las partes la misma amplitud en una unidad de tiempo. Se produce torsión cuando un cuerpo es sometido a movimientos opuestos entre los dos extremos de un eje longitudinal.

La descripción de cómo un cuerpo rígido se mueve dentro del sistema de referencia se denomina cinemática, mientras que el estudio de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y producen movimientos de traslación o rotación se llama dinámica.

Para que se produzca el movimiento, es necesaria la aplicación de una fuerza.

Entenderemos por fuerza cualquier acción que causa o tiende a causar cambio en el movimiento de un objeto. Es una cantidad vectorial, es decir, tiene magnitud y dirección. También tiene una línea de acción y un punto de aplicación. Como ejemplos más claros de fuerzas tenemos la acción de la gravedad, la reacción del suelo y la tracción del músculo.

Estas fuerzas, aplicadas a un cuerpo rígido, pueden producir tanto traslación como rotación, pero cuando actúan en sentido contrario sobre el mismo cuerpo, en sus dos extremos, producen torsión.

Para calcular la magnitud de la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo, aplicamos la Segunda Ley de Newton:

F (newton) = M (kg) · a (m/s2)

Para calcular el valor de la torsión, o momento de la fuerza, se aplica la fórmula T = f · d, siendo F la fuerza ejercida sobre el cuerpo, y d la distancia perpendicular entre la fuerza que aplicamos, o brazo de palanca, y el eje de rotación.

Aplicado esto al músculo, resulta que la proximidad del tendón al eje de la articulación determina la longitud del brazo de palanca a través del que actúa la fuerza de éste. Así pues, los músculos cuya inserción esté más lejos del eje de la articulación tendrán un brazo de palanca más largo, por lo que pueden producir más fuerza que otros músculos que tengan mayor sección, pero que se inserten más próximos a la articulación.

Tendremos presente que el cuerpo equivaldría a una estructura antigravitacional, cuyo único punto de contacto con el suelo lo constituyen sus pies. Éstos, además de mantenerlo, se comportan como captores que remiten al cerebro una información sobre lo que pisamos, con el fin de que, junto con otros parámetros o referencias, el cerebro elabore un complicado programa que mantenga el tono suficiente y necesario para soportar una posición vertical y desplazarnos, así como generar las compensaciones necesarias, cuando exista un desequilibrio en cualquier segmento, con el objetivo de mantener el centro de gravedad en la posición correcta.

Todo ello se realiza a la vez con unas cotas de ahorro insuperables, por lo que cada uno de los elementos tiene la resistencia justa y suficiente mantenida dentro de unos parámetros en los que los mecanismos de desgaste mecánico tanto internos como externos quedan minimizados.

Actualmente, los estudios acerca de los aspectos dinámicos del pie se han visto favorecidos con la incorporación del vídeo y la computerización, que nos ayudan a entender el gesto y analizarlo con detalle. En este sentido hay que mezclar adecuadamente los conceptos clínicos y los físicos para tener un conocimiento lo más aproximado posible de la cinemática del pie, viéndolo consecuentemente más integrado en cadenas de trabajo que como apéndice aislado.

Empíricamente consideramos el pie como un elemento servoamortiguador dotado de la resistencia suficiente para propulsarnos a veces de forma vigorosa y a veces de forma sutil y delicada, cuyo trabajo enlaza con estructuras superiores de modo que no es fácil interpretar el movimiento de manera aislada.

Es capaz de pasar de un comportamiento tridimensional de bóveda a uno simple de palanca sin perder el sincronismo con el resto de los movimientos de la cadena, cuyas piezas integrantes combinan a la perfección los movimientos de flexión, extensión, rotación y torsión.

El estudio del pie debe hacerse siempre en relación con el resto de la cadena

CRITERIO BIOFÍSICO DE NORMALIDAD DE LA EXTREMIDAD

Éste define la relación física ideal entre los segmentos óseos del pie y de la pierna para obtener la máxima eficacia funcional durante la estática o la dinámica.

La pierna se sitúa en posición vertical en relación con el suelo.

La rodilla, el tobillo y la articulación subastragalina se sitúan en planos transversos paralelos a la superficie que soportan, y consecuentemente, al suelo.

Los planos inferiores de antepié y retropié son paralelos entre sí y también al plano del suelo, y perpendiculares al eje de la pierna.

Obviamente estas relaciones ideales resultan a veces raras de encontrar en individuos normales, por lo que a partir de este criterio aproximativo convenido podremos observar variaciones asintomáticas producidas por mecanismos acomodativos o compensatorios entre segmentos, cuya calificación patológica corresponde al profesional, debiendo ser tomadas en la forma expuesta simplemente como referencia orientativa para el estudio.

RECORDATORIO SOBRE EL EJE DE CARGA DE LAS EXTREMIDADES INFERIORES Y ALTERACIONES MÁS FRECUENTES

Para la valoración del eje de carga de las extremidades inferiores podemos tomar como válida la proyección de Mickulicz, o eje imaginario situado desde el centro de la cabeza femoral hasta el suelo, a través del centro del cuerpo astragalino.

Eje de Mickulicz situado en el plano frontal

Proyección plantar del eje de Mickulicz

Esquema de la posición de equilibrio estático de la extremidad: las fuerzas de acción o peso y de reacción o resistencia del suelo a nivel del antepié recaen en los metatarsianos centrales como estructuras más fijas

Con el paciente en bipedestación, visión frontal, este eje baja inclinado de arriba a abajo y de afuera hacia adentro unos tres grados en relación con la vertical transcurriendo desde el centro de la cabeza femoral hasta proyectarse en el plano de apoyo a través del centro del cuerpo astragalino. La diáfisis femoral formaría un ángulo de 5 a 7 grados, siendo en cambio coincidente con la tibia.

El cuello del fémur se orienta unos 15 grados en un sentido anterior en relación con los cóndilos femorales, aumentando este valor en la antetorsión femoral y disminuyendo en la retrotorsión.

Ángulo de antetorsión femoral

Situando el eje de Mickulicz en un plano anteroposterior o sagital, en él se producirán los movimientos de flexoextensión de la cadera, rodilla, articulación tibiotarsiana y articulaciones meta-tarsofalángicas e interfalángicas, mientras que en el plano frontal se producirán las variaciones del ángulo cervicodiafisario (coxa vara o coxa valga), los desplazamientos en abducción y aducción de la rodilla, o genu varo y valgo, así como las desviaciones del eje del talón en varo y en valgo y las del metatarso en pronación y supinación, o de los dedos en rotación sobre su eje longitudinal. Las desviaciones que podremos encontrar en el plano horizontal serán las referentes al fémur en antetorsion o retrotorsión, a la tibia en variaciones en su ángulo de torsión, o del antepié en abducción o aducción, y de los dedos en clinodactilias.

Eje de Mickulicz situado en el plano anteroposterior o sagital

PLANO ANTEROPOSTERIOR O SAGITAL

Con el paciente en bipedestación, visión lateral, observaremos la situación de la rodilla, que puede encontrarse por detrás o por delante del eje de carga, es decir, en genu recurvatum y en genu flexum.

Genu flexum Genu recurvatum

El pie puede asimismo presentar variaciones en el mencionado plano lateral o sagital, como equino, talo, cavo y plano.

Hablaremos de equinismo cuando el antepié queda en un plano inferior al talón, en posición de plantiflexión, con aumento del arco plantar por inflexión de la art. mediotarsiana y la art. tibiotarsiana en sentido caudal. Habrá lógicamente una elongación de la musculatura pretibial.

Entenderemos por pie talo la posición permanente de la art. tibiotarsiana en flexión dorsal, de manera que el antepié no contacte con el suelo, existiendo por tanto una insuficiencia o parálisis de la musculatura de la pantorrilla.

Habrá pie cavo cuando exista un aumento de la bóveda plan-tar con aproximación del antepié y del retropié, y la lógica retracción de la musculatura plantar y de la fascia. El hueso escafoides estará situado por encima de la línea de Feiss y el ángulo de Costa Bartani será inferior a sus valores normales (124-126°). El arco externo no contactará sobre el suelo por la elevación del hueso cuboides.

El pie plano será la deformidad opuesta, es decir, la disminución del arco plantar por debajo de sus valores normales, con aumento del ángulo de Costa-Bartani y el escafoides situado por debajo de la línea de Feiss.

Las desviaciones de los dedos en este plano serán su situación en garra, ya sea proximal, distal o completa.

Equino Talo

Cavo Plano

PLANO FRONTAL

En lo que se refiere a la cadera, ésta puede encontrarse en varo (coxa vara) o en valgo (coxa valga) según el ángulo cervicodiafisario se encuentre por debajo o por encima de sus valores normales (130º).

Coxa valga Coxa vara

Con referencia a la rodilla, ésta puede estar desalineada medialmente situándose por dentro del eje de Mickulicz, con lo cual el paciente con las rodillas juntas no puede unir los pies, adoptando las piernas forma de equis, lo que llamaremos genu en valgo, o por fuera de dicho eje, con piernas en paréntesis, en cuyo caso hablaremos de genu en varo.

Genu en valgo Genu en varo

La tibia, que debe coincidir con el eje, puede también presentar variaciones. Si forma un arqueamiento de convexidad inter-na, hablaremos de tibia valga, pero si la convexidad es externa, estaremos ante una tibia vara.

La visión posterior del paciente nos evidencia las desviaciones del eje del talón o línea de Helbing, que puede adoptar las variaciones posturales en valgo o en varo. Será un calcáneo valgo cuando el eje vertical del talón y la línea de la tibia forman un ángulo de vértice interno, y varo en el caso contrario.

Tibias en varo Tibias en valgo

Retropié varo Retropié valgo

El antepié o región metatarsodigital puede situarse en pronación y en supinación, y los dedos pueden adoptar rotaciones sobre su eje longitudinal en varo o en valgo. Será un antepié supinado cuando a partir de las articulaciones mediotarsianas la planta se eleve internamente, mirando hacia la línea media del cuerpo, manteniéndose el talón en posición neutra. Existirá por tanto una insuficiencia del peroneo lateral largo. Por el contrario, hablaremos de pronación del antepié cuando la región metatarsiana esté situada en rotación externa, es decir, el plano del primer metatarsiano sea inferior al del quinto. Un ejemplo claro es la parálisis del tibial anterior.

Antepié en supinación Antepié en pronación

PLANO HORIZONTAL

En este plano podemos encontrar variaciones del ángulo de antetorsión del cuello femoral cuyo valor normal será de 15 a 18º, siendo el valor de la amplitud del movimiento de la cadera unos 90º, con una rotación externa de 10 a 20º mayor que la interna. Cuando este ángulo esté por debajo de sus valores normales, las rodillas se encontrarán en rotación externa y la rotación interna de la cadera se hallará disminuida. El paciente adoptará una marcha en abducción. El aumento de dicho ángulo comportará la situación de las rodillas en rotación interna y la disminución del ángulo de movimiento de la cadera hacia la rotación externa. El paciente, por tanto, marchará con la punta de los pies hacia adentro o marcha en rotación interna.

Igualmente la tibia puede mostrar variaciones torsionales cuando el eje transmaleolar esté por encima o por debajo de su valor normal, que se sitúa entre los 15 y 20 grados en relación con el plano frontal.

Rotación o movimiento sobre un eje en el mismo sentido entre los dos extremos. Torsión o movimiento contrario entre los dos extremos

La región metatarsiana puede estar en aducción o en abducción según que el eje longitudinal del pie (o línea de Meyer) esté angulado con el vértice externo o interno a partir de la art. mediotarsiana.

Abducción o desalineación del vértice interno de la línea de Meyer. Aducción o desalineación del vértice externo de la línea de Meyer

Los dedos pueden presentar desviaciones laterales (clinodactilias, o abducciones y aducciones). Para las desviaciones laterales de los dedos tomaremos la denominación de abducir o clinodactilia externa para la angulación con vértice interno de los dedos en relación con sus metatarsianos, y la de aducir o clinodactilia interna para el caso opuesto.

Lógicamente estas alteraciones posturales difícilmente las encontraremos de forma aislada debido a la interrelación entre los movimientos de las diversas articulaciones, pero siempre habrá una que sobresalga sobre las demás en intensidad o importancia, que vendría a constituir “el nombre propio” de la alteración, quedando así como “apellido” las de menor magnitud.

Pienso que es importante adoptar una nomenclatura adecuada, pues en el caso del pie, no requiere el mismo tratamiento ni obedece a los mismos factores etiológicos el pie plano-valgo, que el pie valgo-plano, que vendrían a significar dos patologías diferentes y a los que con cierta frecuencia se les aplica la misma identificación.

Clinodactilia o desviación de los dedos en el plano horizontal

Así, un pie valgo puede ser funcionalmente plano, pero, una vez reestructurado el valguismo, los arcos adoptarán una morfología normal o incluso aumentada hacia el cavo; en cambio, un pie plano valgo, aunque se reduzca el valguismo, seguirá presentando una morfología del pie plano.

Como podemos apreciar, tanto la patología como los criterios relativos a la evolución, el diagnóstico y el tratamiento serán diferentes en uno y otro caso.

Tomando como referencia estos posibles cambios estructurales, vemos que las combinaciones son múltiples, así como sus posibles mecanismos acomodativos. En conjunto, la pierna es una columna articulada que permite la flexoextensión, pero que además es capaz de moverse en rotación gracias a la articulación de la cadera. Si nos fijamos en los ejes de movimiento de las articulaciones del tobillo y mediotarsiana, y buscamos un eje común a ellas, comprobamos que también podemos moverlos en 3D: podemos describir un círculo con la punta del pie moviendo simultáneamente en flexión, extensión, inversión y eversión.

Por tanto, nos encontramos ante una columna plurisegmentada con capacidad de flexoextensión en las zonas intermedias, pero de rotación en los extremos. Gracias a ello podemos cambiar constantemente la dirección de la marcha, y simultáneamente el plano del suelo, sin perder el equilibrio. Esta capacidad de adaptación funcional puede verse alterada por disminuciones de la amplitud en sus extremos y, cuando esta disminución no puedan absorberla las articulaciones intermedias, se someterá el conjunto a momentos torsionales. Sólo si medimos sus amplitudes y las comparamos mentalmente a un modelo mecánico, entenderemos mejor su complejidad.