marcha normal

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Marcha normal

P.-A. Willems, B. Schepens, C. Detrembleur

Numerosas afecciones perturban la función locomotriz, provocando una disminución delas capacidades funcionales y, por consiguiente, de la calidad de vida. Por tanto, el obje-tivo del proceso de rehabilitación locomotriz y/o neurológica es restituir la movilidad.Para disenar el tratamiento, es necesario que el kinesiterapeuta tenga un conocimientoprofundo de la marcha normal. Durante las últimas décadas, el desarrollo de nuevastecnologías ha hecho posible un análisis más detallado del movimiento de la marchay de sus mecanismos asociados. La finalidad de este artículo es hacer una síntesis delos conocimientos actuales en el campo del estudio de la marcha normal. Se conside-rará el estudio cinemático de los movimientos de los segmentos corporales a distintasvelocidades de marcha, el estudio dinámico de las fuerzas de reacción del suelo y elestudio cinesiológico de los principales músculos del miembro inferior. A continuación,se verá cómo el mecanismo de la marcha permite reducir el trabajo muscular realizadoy, por consiguiente, el coste energético de la locomoción. Por último, se expondrán lasmodificaciones del mecanismo de la marcha durante el crecimiento.© 2012 Elsevier Masson SAS. Todos los derechos reservados.

Palabras clave: Locomoción; Marcha; Energía; Mecánica; Cinemática; Electromiografía

Plan

■ Introducción 1■ Ciclo de la marcha 2

Influencia de la velocidad de la marcha 3■ Cinemática de la marcha 4

Desplazamientos angulares de los segmentos delmiembro inferior 5Desplazamiento angular de la cintura escapular 9

■ Cinética de la marcha 10■ Función muscular durante la marcha 12

Actividad muscular a velocidad intermedia 12Actividad muscular en las diversas fases del ciclo 13

■ Mecanismo de la marcha 15Definición de trabajo externo y trabajo interno 16Cómo permite el mecanismo de la marcha reducirel trabajo mecánico total efectuado por los músculos 17

■ Gasto energético durante la marcha 20■ Trabajo mecánico total durante la marcha 21

Trabajo externo 21Trabajo interno 22Trabajo total 23

■ Rendimiento de la marcha 23■ Mecanismo de la marcha durante el crecimiento 24

Gasto energético durante el crecimiento 24Mecanismo pendular durante el crecimiento 25Trabajo mecánico total durante el crecimiento 25Rendimiento muscular durante el crecimiento 26Similitud dinámica durante el crecimiento 27

■ Conclusión 28

� IntroducciónLa marcha es el modo de locomoción más empleado

por el ser humano para desplazarse. La disminución dela movilidad a raíz de una lesión suele provocar unareducción de las capacidades funcionales y, por consi-guiente, una restricción de la participación en la vidasocial. Por eso, la rehabilitación de la marcha es motivode una atención muy particular por parte del kinesitera-peuta.

La evaluación clínica de la marcha y de sus claudica-ciones sólo mediante la exploración visual es limitada.La marcha es una actividad demasiado compleja y rápida

EMC - Kinesiterapia - Medicina física 1Volume 33 > n◦2 > abril 2012http://dx.doi.org/10.1016/S1293-2965(12)61944-6

dx.doi.org/10.1016/S1293-2965(12)61944-6

E – 26-007-B-75 � Marcha normal

Figura 1. Los adelantos tecnológicos han hecho posible el des-arrollo de laboratorios de análisis biomecánico de la marcha.Estos análisis se basan en el registro de las fuerzas de reaccióndel suelo, de los movimientos segmentarios, de la actividad eléc-trica de los músculos, del gasto energético, etc. (fotografía de C.Detrembleur).

como para poder analizarla en detalle sin la ayudade medios sofisticados. Por eso, junto con el desarro-llo de las nuevas tecnologías, en las últimas décadashan aparecido numerosas técnicas de análisis clínico dela marcha (Fig. 1), tanto para entender la influenciade algunas lesiones sobre la función locomotriz comopara evaluar el efecto de la rehabilitación sobre la cali-dad de la marcha. En los laboratorios de análisis dela locomoción normal y patológica, se estudia desdehace 20 anos la biomecánica de la marcha. Se intentaentender cómo modifican el mecanismo de la marchalos factores extrínsecos (tipo de suelo, pendiente, cargatransportada, etc.) e intrínsecos (morfología, crecimiento,lesiones, etc.).

Se analizará en profundidad este modo de locomoción,que con tanta frecuencia los kinesiterapeutas deben reha-bilitar. La mayoría de los datos presentados proceden delos laboratorios de los autores de este artículo. Despuésde describir las fases del ciclo de la marcha, se estudiaránlos movimientos de los segmentos corporales, las fuer-zas producidas por el suelo y el patrón electromiográfico(EMG) temporal de los principales músculos del miem-bro inferior. A continuación, se analizará el mecanismo dela marcha y se verá cómo permite este mecanismo redu-cir el trabajo muscular. Luego se evaluará el consumo deenergía metabólica durante la marcha y el trabajo mus-cular realizado, así como el rendimiento de la acción.Para finalizar, se estudiarán las modificaciones del meca-nismo de la marcha durante el crecimiento y el efecto dela edad del nino sobre el gasto energético y el trabajomuscular realizado. Puesto que la velocidad de progre-sión modifica las características de la marcha, es esencialque el kinesiterapeuta pueda distinguir las modificacionesde la cinemática de la marcha vinculadas a una modifi-cación de la velocidad de progresión y las vinculadas ala lesión. Por esta razón, se describirá la influencia de lavelocidad de la marcha sobre cada uno de los parámetrosanalizados.

� Ciclo de la marcha

La marcha es una actividad cíclica durante la cual elmovimiento de los segmentos corporales se reproduce conuna periodicidad regular. El período fundamental es el«ciclo de la marcha». Por lo general, el ciclo se norma-liza en función de su duración (Fig. 2): por convención,el 0% y el 100% corresponden al apoyo del talón derechosobre el suelo. El ciclo consta de dos pasos, comprendidosentre el apoyo de un talón y el apoyo del talón contrala-teral. La marcha normal es simétrica, por lo que el 50%corresponde al apoyo del talón izquierdo. Salvo indica-ción contraria, en todo el texto el ciclo se dividirá segúnesta convención. Se estudiarán los movimientos de lossegmentos corporales y la actividad de los músculos delcostado derecho del cuerpo. Los movimientos de los seg-mentos izquierdos y la actividad de los músculos de laparte izquierda del cuerpo son idénticos a los del ladoderecho, pero desfasados en un paso (50%).

En la marcha normal, la persona se mantiene en con-tacto con el suelo. En consecuencia, el ciclo consta de dosfases en las que ambos pies están en el suelo y dos fasesen las que un solo pie está en el suelo (Fig. 2). Las fases dedoble apoyo comienzan con el ataque de un talón y ter-minan con el despegue de los dedos del pie contralateral.Las fases de apoyo simple empiezan con el despegue delos dedos de un pie y terminan con el apoyo del talón delmismo pie. Por convención, el ciclo comienza con la fasede doble apoyo, comprendida entre el apoyo del talónderecho y el despegue de los dedos izquierdos. Duranteesta fase, el peso del cuerpo se traslada del miembro infe-rior izquierdo al miembro inferior derecho. A velocidadesintermedias (∼4 km/h), esta fase se extiende entre el 0 yel 15% del ciclo. Le sigue una fase de apoyo simple delmiembro inferior derecho, comprendida entre el 15 y el50% del ciclo, el despegue de los dedos izquierdos y elataque del talón izquierdo. Durante esta fase, el miembroinferior izquierdo avanza hacia delante. Después, entre el50 y el 65% del ciclo, el peso se traslada desde la dere-cha hacia la izquierda durante la segunda fase de dobleapoyo, comprendida entre el apoyo del talón izquierdoy el despegue de los dedos derechos. El ciclo finaliza conuna fase de apoyo simple del miembro inferior izquierdo,entre el 65 y el 100% del ciclo. Durante esta fase, compren-dida entre el despegue de los dedos derechos y el apoyodel talón derecho, el miembro inferior derecho se muevehacia delante.

Por lo tanto, un miembro inferior está apoyado más omenos durante dos tercios del tiempo y avanza durantealrededor de un tercio del tiempo (Fig. 2). Para el pie dere-cho, la fase de apoyo se extiende entre el 0 y el 65% delciclo (es decir, desde el ataque del talón derecho hasta eldespegue de los dedos derechos) y la fase de balanceo,entre el 65 y el 100%. Para el pie izquierdo, la fase deapoyo se extiende entre el 50% de un ciclo y el 15% delciclo siguiente y la fase de balanceo, entre el 15 y el 50%.

Para el análisis de la marcha patológica puede sernecesario utilizar una división más detallada del ciclo(Fig. 2). Esta división fue propuesta por Perry (1992) [1].Los momentos de inicio y final de cada fase (cf infra)corresponden a la marcha a velocidad intermedia, es decir,∼4 km/h.

El primer paso se divide en cuatro fases (Fig. 3). El dobleapoyo (el 0-15% del ciclo) se divide en dos partes. El con-tacto inicial (el 0-2% del ciclo) corresponde al apoyo deltalón en el suelo. Durante la puesta en carga (el 2-15%del ciclo), el pie derecho se apoya de plano en el sueloy el peso del cuerpo se traslada desde la pierna izquierdahacia la pierna derecha. Esta fase termina con el despe-gue de los dedos izquierdos. El apoyo medio (del 15% amás o menos el 40% del ciclo) es la primera parte de lafase de apoyo simple derecho. El peso del cuerpo pasa porencima del pie derecho. Esta fase termina en el momento

2 EMC - Kinesiterapia - Medicina física

Marcha normal � E – 26-007-B-75

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo (% del ciclo)

Paso derechoPaso izquierdo

Puesta encarga

Dobleapoyo

Apoyo medio

Apoyo simple derecho

Dobleapoyo

Apoyo derecho

Final delapoyo

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Comienzodel

balanceo

Final delbalanceo

Apoyo simple izquierdo

Balanceo derecho

Mitad delbalanceo

Figura 2. División del ciclo de la marcha (según A.de Vinck).

0 % 2 % 15 % A 15 % 40 % 50 % B

Figura 3. División del primer paso del ciclo (según A. de Vinck).A. Primer apoyo doble.B. Fase de apoyo simple.

en que la pierna izquierda está vertical. El final del apoyose extiende entre más o menos el 40% y el 50% del ciclo.En esta fase, el talón derecho se despega del suelo, la rodi-lla izquierda termina su extensión y el pie izquierdo sedispone a tocar el suelo.

El segundo paso se divide en cuatro fases (Fig. 4): la fasepreoscilatoria, que coincide con el segundo doble apoyo(el 50-65% del ciclo), y tres fases que subdividen la faseoscilatoria o de balanceo. El principio del balanceo (del65 al ∼75% del ciclo) es la primera parte de la fase osci-latoria. En esta fase, el tronco «se eleva» sobre la piernaizquierda. La rodilla derecha se flexiona para que el pieno toque el suelo durante el balanceo. La fase terminacuando el peso del cuerpo cae en sentido vertical sobreel pie izquierdo, es decir, cuando el miembro inferior desustentación está en posición vertical. La mitad de la osci-lación (del ∼75 al ∼90% del ciclo) es la segunda parte de lafase de balanceo. En esta fase, el peso del cuerpo pasa pordelante del pie izquierdo y la rodilla derecha se extiende.La fase termina cuando la pierna derecha se encuentra

en posición vertical. El final de la oscilación (del ∼90 al100% del ciclo) es la última parte de la fase de balanceo.Durante esta fase, la rodilla derecha termina su extensióny el pie se pone en posición para el siguiente ataque deltalón. Esta fase finaliza cuando el talón derecho toca elsuelo.

Influencia de la velocidad de la marchaLa velocidad de la marcha es el producto de la longi-

tud del ciclo (o del paso) por la frecuencia del ciclo (o delpaso). Para cambiar de velocidad, una persona puede alar-gar la zancada, aumentar la frecuencia de los movimientoso efectuar ambas acciones.

A bajas velocidades de marcha, se efectúan pequenospasos de baja frecuencia (Fig. 5). A 5 m/s (1,8 km/h), lalongitud del ciclo es de ∼1 m (Fig. 5A) y la frecuencia, dealrededor de un ciclo cada 2 segundos (Fig. 5B). La personaaumenta la velocidad al aumentar de forma conjunta la

EMC - Kinesiterapia - Medicina física 3


50 % 65 % A 65 % 75 % 90 % 100 % B

Figura 4. División del segundo paso del ciclo (según A. de Vinck).A. Segundo apoyo doble.B. Fase de oscilación o de balanceo.

0,50 1

Velocidad de la marcha (m/s)

2 3

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30

90

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B

Figura 5. Relación entre la longituddel ciclo (A), la frecuencia del ciclo (B)y la velocidad de marcha. Los pun-tos corresponden a los promedios ylas barras verticales a las desviacionesestándar, obtenidos en cada clase develocidad de 0,18 m/s (0,5 km/h) (grá-fico realizado a partir de los datos deSchepens et al 2004 [2]).

00 1


2 3

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B

Figura 6. Relación entre la duración del ciclo y la velocidad de la marcha.A. Las duraciones se expresan en segundos. La zona coloreada inferior corresponde a la primera fase de doble apoyo y la superficie blancamás baja representa la fase de apoyo simple del miembro inferior derecho. Después, la segunda zona coloreada corresponde a la fasepreoscilatoria. Por último, la superficie blanca de arriba representa la fase de apoyo simple del miembro inferior izquierdo.B. Las duraciones se expresan en porcentaje del período del ciclo (curvas de tendencias realizadas a partir de los datos de Schepens et al2004 [2]).

longitud y la frecuencia del ciclo. A partir de unos 2 m/s,la longitud del ciclo alcanza un límite de ∼2 m, probable-mente por razones anatómicas (Fig. 5A). A esta velocidad,la frecuencia es de alrededor de un ciclo por segundo.Por encima de 2 m/s, la velocidad de la marcha aumenta,debido sobre todo a un incremento de la frecuencia delciclo (Fig. 5B).

A baja velocidad, cada fase de doble apoyo representacerca del 20% de la duración del ciclo (Fig. 6B). Cuandola velocidad de progresión aumenta, el tiempo necesa-rio para trasladar el peso del cuerpo de un miembro alotro disminuye, tanto en valor absoluto (Fig. 6A) como envalor relativo (Fig. 6B). A velocidades más altas, cada fasede doble apoyo representa menos del 10% de la duracióndel ciclo.

� Cinemática de la marcha

En biomecánica, la cinemática describe los movimien-tos de los segmentos corporales sin considerar las fuerzasque generan tales movimientos. El movimiento de un seg-mento puede describirse a partir de:• el movimiento de traslación de su centro de masa;• el movimiento de rotación del segmento alrededor de

su centro de masa (Fig. 7).Para estudiar el movimiento de los segmentos corpora-

les durante la marcha, el valor de referencia se determinaen el laboratorio (Fig. 8). Los programas informáticos deanálisis clínico de la marcha suelen usar la siguiente con-vención: el primer eje se orienta de manera horizontal en



= +

=Movimiento Traslación Rotación+

Figura 7. Descomposición del movimiento de un segmentoen un movimiento de traslación y en otro de rotación.

l

v

f

l

Figura 8. Los movimientos de los segmentos corporalesdurante la marcha se proyectan en los tres planos del espacio.

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x2y2

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Z

YX

Figura 9. Modelo de Davis (1991) [3] usado para estudiarla cinemática de los segmentos corporales durante la marcha(según A. de Vinck).

la dirección de la progresión (eje f o eje anteroposterior),el segundo eje es vertical (eje v o eje vertical) y el tercer ejees horizontal y perpendicular al eje de la progresión (eje lo eje lateral). Cada par de ejes define un plano: el f-v es elplano sagital, el l-v es el plano frontal (también llamadocoronal) y el f-l es el plano transversal.

El cuerpo está dividido en segmentos rígidos e indefor-mables, articulados entre sí. En esta exposición se usaráel modelo [3] de la Figura 9. Este modelo consta de dospies, dos piernas, dos muslos y un segmento superior. Esteúltimo segmento incluye el tronco, la cabeza y los miem-bros superiores, y se lo considera rígido e indeformable.

Los movimientos de la pelvis reflejan los de la parte supe-rior del cuerpo. En este sentido, los movimientos deltronco, la cabeza y los miembros superiores cumplen unafunción menor en la marcha normal. Además, en la mar-cha patológica, la alteración de dichos movimientos sueleser más la consecuencia que la causa de un problema delos miembros inferiores.

Los trazados que aquí se presentan han sido obteni-dos en el laboratorio de análisis de la marcha patológicade C. Detrembleur. Los movimientos de los segmentoscorporales fueron registrados con seis cámaras infrarro-jas a una frecuencia de 100 imágenes por segundo.Los segmentos se han delimitado con marcadores ubi-cados en los puntos de referencia anatómicos [3]. Losregistros se efectuaron en seis personas sanas cami-nando en una cinta rodante a tres velocidades: lenta(2 km/h ≈ 0,56 m/s), intermedia (4 km/h ≈ 1,11 m/s) yrápida (6 km/h ≈ 1,67 m/s). Cada variante contiene dosgráficos. El primero sirve para evaluar la dispersión de losresultados a una velocidad intermedia: presenta la evo-lución temporal del promedio ± una desviación estándarde 4 km/h. El segundo presenta la evolución temporal delos promedios a las tres velocidades estudiadas. En losgráficos de la evolución temporal de un ángulo duranteun ciclo de marcha, el cero corresponde a la posiciónanatómica.

En un primer momento, se describen los desplazamien-tos angulares de la pelvis en los planos transversal, frontaly sagital. A continuación, se estudian los desplazamien-tos angulares de las articulaciones del miembro inferior.Para la cadera, se describen los movimientos de flexión-extensión, de abducción-aducción y de rotación medialy lateral. Para la rodilla y el tobillo, sólo se describen losmovimientos de flexión-extensión. Los movimientos deabducción-aducción y de rotación de la rodilla, así comolos movimientos de abducción-aducción, de rotaciónmedial y lateral, de pronación-supinación y de inversión-eversión del tobillo, presentan grandes variaciones intra einterindividuales, cuya magnitud es del mismo orden quela precisión de la medición. También se presenta el ánguloque forma el pie con el eje de progresión durante un ciclode marcha. Aunque en el modelo de Davis la parte supe-rior del tronco (tronco + cabeza + miembros superiores) seconsidera como un cuerpo rígido e indeformable, esteepígrafe finaliza con la descripción de los movimientosangulares de la cintura escapular en el plano transver-sal, comparándolos con los movimientos de la cinturapélvica.

En los gráficos, los movimientos de flexión, aducción yrotación medial se presentan en el sentido positivo y losde extensión, abducción y rotación lateral, en el sentidonegativo. Para las rotaciones de la pelvis y de la cinturapélvica, un movimiento antihorario se considera positivoy un movimiento horario, negativo. Para mayor claridad,el sentido de cada movimiento se ilustra con un esquemaadjunto a cada gráfico.

Desplazamientos angulares de lossegmentos del miembro inferiorDesplazamiento angular de la pelvisen el plano transversal

La Figura 10 muestra el desplazamiento angular de lapelvis en el plano transversal. A velocidad intermedia, enel momento del contacto inicial, la cadera derecha estáadelantada y la pelvis, rotada en el plano transversal a ∼3◦

con relación al eje (Fig. 10A). La pelvis se mantiene máso menos en esta posición durante la fase de doble apoyo.En la fase de apoyo simple, la pelvis gira alrededor de lacadera derecha. La cadera izquierda supera a la derecha entorno al 40% del ciclo. En la fase preoscilatoria, la rotaciónes máxima y la pelvis efectúa una rotación de alrededor



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Ciclo de la marcha (%) A

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Figura 10. Movimientos de la pelvis en el plano transversal durante un ciclo de marcha (A-C). El ángulo de 0◦ corresponde a la posiciónanatómica. Valores promedio ± una desviación estándar, obtenidos en seis personas sanas de 20 anos caminando a 4 km/h (A). Valorespromedio obtenidos en estas personas a tres velocidades distintas (B). Las líneas punteadas verticales indican el final de la fase de apoyoen cada una de las velocidades.

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Hacia arriba

Hacia abajo

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C

Figura 11. Movimientos de la pelvis en el plano frontal durante un ciclo de marcha (A-C).

de –3◦ en el plano transversal. Durante la segunda fasede apoyo simple, la pelvis gira en torno a la caderaizquierda.

La Figura 10B muestra el efecto de la velocidad sobreel movimiento de rotación en el plano transversal. A bajavelocidad, la pelvis está más o menos perpendicular aleje de progresión en el momento del ataque del talón.Durante la fase de doble apoyo, la cadera derecha se ade-lanta a la izquierda. Al final del doble apoyo (∼20%),la rotación es máxima (∼3◦). Luego, el movimiento seinvierte al principio de la fase de apoyo simple, es decir,la pelvis gira alrededor de la cadera derecha para volver ala posición neutra a la altura del 50% del ciclo. Duranteel segundo paso, la pelvis efectúa un movimiento similaral del primer paso, pero en el sentido contrario. Cuandola velocidad aumenta, la amplitud máxima de rotacióntambién lo hace y aparece más temprano en el ciclo. A6 km/h, la amplitud alcanza un máximo de 7◦ poco des-pués del ataque del talón. A esta velocidad, la pelvis gira

alrededor de la cadera derecha durante el primer paso yalrededor de la cadera izquierda durante el segundo paso.

Desplazamiento angular de la pelvisen el plano frontal

La Figura 11 muestra el desplazamiento angular de lapelvis en el plano frontal. Durante el ataque del talón,la pelvis está casi horizontal. En el apoyo medio, la pel-vis bascula hacia el lado del miembro oscilante. Alcanzauna inclinación máxima de alrededor de –2◦ en torno al20% del ciclo. A continuación, la pelvis recupera más omenos la horizontal hacia el 30-35% del ciclo. Hacia el50% del ciclo, la pelvis bascula ∼2◦ en el otro sentido yrecupera la horizontal entre el 80-85% del ciclo. Obsér-vese que las grandes variaciones interindividuales de esteángulo durante la marcha producen grandes desviacionesestándar. A baja velocidad (2 km/h), el ángulo máximode basculación de la pelvis es del orden de 1◦. A gran



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Figura 12. Movimientos de la pelvis en el plano sagital (anteversión-retroversión) durante un ciclode marcha (A-C).

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Extensión Flexión

q

Figura 13. Movimientos de flexión-extensión de la cadera en el plano sagital durante un ciclo demarcha (A-C).

velocidad (6 km/h), el ángulo máximo de basculación dela pelvis aumenta hasta 6◦. A cualquier velocidad, esteángulo máximo se alcanza en torno al 20% tras el ataquedel talón.

Desplazamiento angular de la pelvisen el plano sagital

Durante la marcha, la pelvis presenta un ángulode anteversión media variable, según los casos,entre –3◦ y –15◦ (Fig. 12). Este ángulo varía poco duranteel ciclo: es algo más pequeno en las fases de apoyosimple. Las grandes desviaciones estándar demuestran

las considerables variaciones interindividuales de esteángulo durante la marcha. Obsérvese también que lavelocidad de progresión modifica poco el ángulo deanteversión de la pelvis.

Desplazamiento angular de la caderaen el plano sagital

La Figura 13 muestra los movimientos de la cadera en elplano sagital. Durante la mayor parte del ciclo de la mar-cha, la cadera está flexionada. La flexión máxima (∼30◦) sealcanza al principio y al final del ciclo. Poco antes del 50%del ciclo, la cadera se coloca en extensión. La extensión



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Figura 14. Movimientos de abducción-aducción de la cadera durante un ciclo de marcha (A-C).

0 20


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C

Lateral Medial

Figura 15. Movimientos de rotación de la cadera (es decir, movimientos de rotación del muslo sobre su eje longitudinal con relación ala pelvis) durante un ciclo de marcha (A-C).

máxima es de unos 10◦ de promedio. La velocidad de pro-gresión modifica poco el ángulo de flexión máxima y elmomento en que se produce. En cambio, el ángulo deextensión máxima es modificado por la velocidad. Por tér-mino medio, es de unos 5◦ a 2 km/h y aumenta hasta 20◦

a 6 km/h. En cada velocidad, este ángulo máximo se pro-duce durante la fase de doble apoyo, en torno al 10% delciclo antes del comienzo de la fase de balanceo.

Desplazamiento angular de la caderaen el plano frontal

El movimiento de báscula de la pelvis en el plano fron-tal (Fig. 11) es posible por un movimiento de abducción yaducción de las caderas (Fig. 14). A velocidad intermedia(4 km/h), durante el ataque del talón, la cadera está enposición neutra. Del 0 al 20% del ciclo, esta articulaciónefectúa una aducción en relación con la basculaciónde la pelvis del lado de la cadera oscilante, seguida porun movimiento de abducción para volver a la posiciónneutra en el 60% del ciclo. A continuación, durante lafase de balanceo, la pelvis desciende del lado de la caderaderecha. La cadera se dispone entonces en abducciónpara mantener el muslo en un plano sagital. Al 70% del

ciclo, la cadera alcanza una abducción máxima de 5-10◦.Luego, la pelvis efectúa un movimiento de aducciónpara volver a la posición neutra con el ataque del talónderecho (100%). El ángulo máximo de aducción aumentacon la velocidad de progresión: pasa de 3,5◦ a 2 km/h, a10◦ a 6 km/h. A cualquier velocidad, el ángulo máximode aducción se alcanza al principio de la fase de balanceo.El ángulo máximo de abducción cambia poco con lavelocidad y se alcanza al 20% del ciclo, cualquiera quesea la velocidad de progresión.

Desplazamiento angular de la caderaalrededor del eje longitudinal del muslo

El desplazamiento angular de la pelvis en el plano trans-versal (Fig. 10) es posible por un movimiento de rotaciónde la cadera alrededor del eje longitudinal del muslo. LaFigura 15 muestra el ángulo de rotación medial y late-ral de la cadera durante el ciclo de la marcha a velocidadintermedia (4 km/h). En el momento del contacto inicial,la orientación entre la pelvis (lado derecho de la pelvishacia delante) y el muslo (en flexión) produce una rota-ción lateral de la cadera (Fig. 15). A continuación, conel primer paso, la cadera efectúa una rotación medial que



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ExtensiónFlexión

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Figura 16. Movimientos de flexión-extensión de la rodilla durante un ciclo de marcha (A-C).

alcanza un máximo de unos 5◦ alrededor del momento delcontacto del talón izquierdo (50%). Durante el segundopaso, la cadera efectúa una rotación lateral que alcanzaun máximo de casi 10◦ en el momento del contacto inicialsiguiente. Estos resultados tienen una dispersión relativa-mente amplia. Durante el ciclo, la desviación estándar esdel orden de 10◦. Esto significa, por ejemplo, que en el0% del ciclo, el 85% de las personas tiene la cadera enrotación lateral y el 15% la tiene en rotación medial. Estadispersión se relaciona sin duda con la imprecisión de lamedida (dificultad para medir el ángulo de rotación de lacadera), pero también con variaciones interindividuales.Obsérvese que la velocidad de la marcha modifica poco elmovimiento de rotación de la cadera durante el ciclo demarcha.

Desplazamiento angular de la rodillaen el plano sagital (Fig. 16)

El choque generado por el apoyo del talón en el sueloaumenta con la velocidad de la marcha. Por esta razón,el movimiento de flexión al inicio del apoyo es mayorcuanto más elevada es la velocidad de la marcha: a 2 km/h,la flexión no supera los 5◦; a 4 km/h es de 15◦, y a 6 km/hes de 20◦. Durante la fase de balanceo, la rodilla desarrollauna flexión máxima de 45◦ a baja velocidad. Esta flexiónmáxima es de unos 60◦ a velocidades intermedias y rápi-das. Obsérvese que, a cualquier velocidad, el máximo deflexión se alcanza poco antes de la mitad de la fase debalanceo.

Desplazamiento angular del tobilloen el plano sagital

El movimiento de flexión-extensión del tobillo duranteun ciclo de marcha se presenta en la Figura 17. Cuandoel talón se apoya en el suelo, el tobillo efectúa un movi-miento de extensión hasta que el pie se encuentra deplano en el suelo (el 10% del ciclo). Luego, el tobillo efec-túa un movimiento de flexión, durante el cual el cuerpopasa encima del pie apoyado. Al final del apoyo, el tobilloinicia un movimiento de extensión y el talón se despegadel suelo. Este movimiento alcanza su amplitud máximaal comienzo del balanceo (cerca del 60%). A continuación,el tobillo inicia un movimiento de flexión para levantar

el pie, con el fin de evitar que se enganche en el suelodurante la progresión del miembro inferior. Al final de lafase de balanceo, el pie está (más o menos) en posiciónneutra y se prepara para el siguiente ataque del talón.

Desplazamiento angular del pie conrelación al eje de progresión

Durante un ciclo de marcha, el pie cambia su orienta-ción con relación al eje de progresión. El movimiento delpie en relación con el suelo se presenta en la Figura 18.Cuando la curva es negativa, el pie se orienta hacia fueradel eje de progresión (los dedos «miran hacia fuera»). Enel momento del ataque del talón, el pie está orientadohacia fuera. Al apoyarse en el suelo, el pie gira hacia den-tro. Durante la fase de apoyo simple, el pie se dispone deplano en el suelo. Con variaciones individuales, forma unángulo de 2-15◦ con el eje de progresión. En el momentodel impulso (fase preoscilatoria), el pie «gira» hacia den-tro. Después, durante la fase de balanceo, el pie vuelve aorientarse hacia fuera. A cualquier velocidad, la rotaciónmedial del pie es máxima al final del impulso (es decir,al final de la fase de apoyo). Este ángulo de rotación esmayor cuanto más elevada es la velocidad.

Desplazamiento angular de la cinturaescapular

Al principio de esta exposición se comparó la partesuperior del cuerpo con un segmento rígido e indefor-mable. Sin embargo, si el tronco, el cuello y la cabezaformaran un segmento rígido, la cabeza seguiría los movi-mientos de la pelvis en el plano transversal, volviéndosede forma alternada a la izquierda y a la derecha duranteun ciclo de marcha. En realidad, la columna vertebral«absorbe» los movimientos de rotación de la pelvis conun movimiento opuesto de la cintura escapular (Fig. 19).

En el contacto inicial, el hombro izquierdo adelantaal hombro derecho. A mitad de la fase de apoyo simple,el eje de la cintura escapular es perpendicular al eje deprogresión. Al principio de la fase preoscilatoria, el hom-bro derecho adelanta al hombro izquierdo. Por último, amitad de la fase de balanceo, los hombros vuelven a estaral mismo nivel. A 4 km/h, la amplitud de la rotación de la



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Figura 17. Movimientos de flexión y de extensión del tobillo durante un ciclo de marcha (A-C).

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C

Figura 18. Movimientos de rotación del pie con relación al eje de progresión durante un ciclo de marcha (A-C).

cintura escapular con relación al eje de progresión es deunos 5◦ en cada sentido. La rotación de la cintura esca-pular se efectúa en sentido contrario al movimiento de lapelvis (Fig. 19B). Obsérvese que los movimientos de rota-ción de las cinturas en el plano transversal se acompanande un movimiento de balanceo de los miembros en elplano sagital. Por eso, los movimientos de balanceo de losmiembros inferiores y superiores se encuentran en oposi-ción de fase, es decir, el miembro superior oscila haciadelante cuando el miembro inferior del mismo lado lohace hacia atrás (y a la inversa).

� Cinética de la marchaEn biomecánica, la cinética (o dinámica) estudia las

fuerzas que inducen el movimiento. Las interaccionesentre el sistema corporal y el medio externo se denomi-nan fuerzas externas. Las fuerzas internas son las producidaspor las interacciones entre los elementos que componenel sistema corporal. Las fuerzas externas que se aplicansobre el cuerpo durante la marcha son el peso del cuerpo,aplicado en el centro de la masa corporal (COM), la fuerzaque el suelo ejerce debajo de uno o ambos pies y las fuerzasde fricción del aire. En la marcha, estas fuerzas de fric-ción son desdenables. Se describirá (cf infra) la evolucióntemporal de la fuerza que el suelo ejerce debajo de los

pies. En esta exposición no se incluye la medición de lasfuerzas y de los momentos internos en las articulaciones.

La fuerza que el suelo ejerce debajo de uno o ambospies se mide con plataformas de fuerza (Fig. 20). Éstas secomponen de una o más placas instaladas sobre el suelo.Unos sensores de fuerza, colocados debajo de las placas,miden los componentes de la fuerza de reacción del suelo.El lector interesado en el diseno de las plataformas puederemitirse al artículo de Heglund (1981) [5].

En la Figura 21 se presenta un trazado tipo de los com-ponentes anteroposterior (Ff), vertical (Fv) y lateral (Fl) dela fuerza de reacción del suelo durante un ciclo de mar-cha. Se analiza la fuerza debajo del pie derecho (subíndiced). El componente anteroposterior de la fuerza debajo deeste pie (Ff,d) varía entre el –25% y el +25% del peso cor-poral. Durante la primera parte de la fase de apoyo, Ff,d

es negativa, lo que indica que esta fuerza tiende a desace-lerar el COM hacia delante. La fuerza Ff,d es nula hacia el30% del ciclo, en el momento en que el COM se encuentraen la vertical del pie apoyado. Durante la segunda partede la fase de apoyo, Ff,d es positiva, lo que indica que lafuerza tiende a acelerar el COM hacia delante. Obsérveseque durante las fases de doble apoyo, el suelo genera unempuje hacia delante del pie retrasado mientras impulsahacia atrás el pie adelantado. Por eso, la Ff resultantetiende a acelerar el COM en la primera parte de dobleapoyo y a desacelerarlo en la segunda parte.



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C

Figura 19. Promedio y desviación estándar de los movimientos de rotación de la cintura escapularen el plano transversal durante un ciclo de marcha (A). Gráfico que ilustra la oposición de las doscinturas (B). Trazados obtenidos en seis chicas de 15 anos caminando a 4 km/h (A-C).

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FV,backFV,front

Ff,front

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Figura 20. Ilustración de una plataforma de fuerza 2-D. Estaplataforma tiene una longitud total de 6 m y consta de diezplacas de 60 cm. Cada placa mide los componentes anteropos-terior y vertical de la fuerza que el suelo ejerce contra el cuerpo.En este caso, con los pies apoyados en dos placas distintas, lafuerza ejercida por el suelo contra cada miembro inferior se midepor separado. La evolución temporal de la fuerza de reaccióndel suelo durante un paso se presenta en segundo plano dela fotografía (extraído de la portada de Journal of ExperimentalBiology [4]).

A velocidad intermedia, la fuerza vertical debajo delpie derecho (Fv,d) presenta un primer pico igual al 110%del peso corporal al final del apoyo del miembro inferior.Hacia la mitad de la fase de apoyo unipodal, Fv,d no repre-senta más del 80% del peso corporal. Al final de apoyo, Fv,d

presenta un segundo pico máximo en torno al 115% delpeso del cuerpo. En el momento del ataque del talón, laresultante Fv muestra un aumento repentino, que alcanzacasi el 140% del peso corporal en la mitad de la fase dedoble contacto.

0Tiempo del ciclo (%)

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200 ms

Figura 21. La curva negra representa la evolución temporaldel componente anteroposterior (Ff), vertical (Fv) y lateral (Fl)de la resultante de las fuerzas que el suelo ejerce debajo de lospies durante la marcha a ±4,5 km/h. Esta resultante es la sumade la fuerza debajo del pie derecho (subíndice «d», en rojo) y dela fuerza debajo del pie izquierdo (subíndice «i», en verde). Lasfuerzas se normalizan en porcentaje del peso corporal. El sentidode las fuerzas corresponde a la referencia de la Figura 8 (datosno publicados de Schepens).

El componente lateral de la fuerza bajo el pie derecho(Fl,d) presenta un máximo del 10-15% del peso corporaldurante la puesta en carga. Esta fuerza del suelo se dirigehacia fuera, lo que indica que el pie empuja hacia dentro.Durante la fase de apoyo simple, por lo general Fl se dirigehacia dentro (como la curva verde en el segundo apoyo



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Aductor mayor

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Vasto lateral

Vasto medial

Isquiáticos

Tríceps sural

Tibial posterior

Peroneo largo

Tibial anterior

Extensor común de los dedos

Extensor del primer dedo

Contracción excéntricaContracción concéntrica


Figura 22. Patrón temporal tipo de los músculosdel miembro inferior durante un ciclo de marchaa 4 km/h. Se presenta una contracción concéntricaen color claro y otra excéntrica en color oscuro (enrelación con las Figuras 10-17). El inconveniente deesta presentación es que no indica la intensidad dela contracción.

simple). Sin embargo, dado que Fl es pequena (Fl repre-senta menos del 5% del peso corporal), puede presentarvariaciones entre un paso y otro.

� Función muscular durantela marcha

La actividad muscular durante un ejercicio puede des-cribirse a partir de la amplitud y el patrón temporal de lasenal generada por los músculos (EMG). La amplitud delEMG es un reflejo de la fuerza del músculo, pero tambiénvaría en función de la posición y del tipo de electrodos,de la morfología de la persona, de la velocidad y del tipode contracción, etc. Se remite al lector interesado en larelación entre el EMG y la fuerza muscular al libro [6]. Enel marco del análisis clínico de la marcha, las comparacio-nes intra e interindividuales de la amplitud de los EMGson difíciles de hacer y sólo se estudia el patrón temporaldel EMG. Por esto, aquí sólo se presentará el patrón tem-poral de la actividad muscular durante la marcha. Parael lector interesado, en el libro [7] se describe la evoluciónde la amplitud del EMG durante un ciclo de marcha enalgunos de los músculos mencionados más adelante.

Actividad muscular a velocidadintermedia

En este epígrafe se presentará la actividad de los múscu-los comúnmente estudiados en el laboratorio del profesorC. Detrembleur, en el contexto del análisis de la mar-cha patológica (Fig. 22). Se verá el patrón temporal de losmúsculos durante un ciclo de marcha normal a velocidadintermedia (4 km/h).

Músculos de la cadera• El glúteo mayor se activa al final de la fase de balanceo

para dar comienzo a la extensión de la cadera antes delcontacto inicial (Fig. 13). Provoca una contracción con-céntrica para controlar la posición de la cadera durantela puesta en carga y, acto seguido, extender la cadera ytrasladar el COM a la pierna de sustentación al principiode la fase de apoyo unipodal. Esta actividad se detienehacia el 30% del ciclo, cuando el COM se encuentra enla vertical del pie de sustentación.

• La actividad del músculo psoas comienza al final delapoyo mediante una contracción excéntrica, cuyo obje-tivo es frenar el movimiento de extensión de la cadera.Esta contracción va seguida de inmediato por una con-tracción concéntrica durante la fase preoscilatoria y alprincipio de la fase de balanceo, para iniciar la flexióndel miembro inferior. La actividad se detiene al final delbalanceo, con la pierna en extensión.

• La actividad del músculo glúteo medio empieza alfinal de la fase de balanceo, antes del contacto inicial.Durante la carga y el apoyo medio, controla la bascula-ción de la pelvis hacia el lado de la pierna en progresión,mediante una contracción excéntrica seguida de unacontracción concéntrica. La actividad se detiene al finaldel apoyo.

• El músculo aductor mayor presenta dos fases de activi-dad. La primera comienza al final de la fase de balanceoy continúa hasta el final de la puesta en carga para con-trolar, junto con el glúteo medio, el equilibrio de lapelvis en el plano frontal. La segunda fase de activi-dad comienza en la fase preoscilatoria para dar inicio,con el músculo psoas, a la flexión del miembro inferior.La función de flexor de la cadera del músculo aductormayor se explica en la Figura 23. Dada la posición de lapelvis con relación al fémur, este músculo «arrastra» elfémur hacia delante para iniciar la flexión de la cadera



Figura 23. Orientación del músculoaductor mayor derecho durante el ataquedel talón izquierdo.

(Fig. 23). Al mismo tiempo, va a provocar una rotaciónlateral del fémur (Fig. 15). El aductor mayor tambiéncontrola los movimientos laterales del miembro infe-rior al comienzo de la fase de balanceo.

• Durante el primer paso del ciclo, la pelvis gira alrededorde la cadera derecha y la cadera izquierda se dispone pordelante del fémur (Fig. 10). Este movimiento de rota-ción medial de la cadera obedece a la acción del glúteomenor (no presentado). De forma secundaria, este mús-culo va a cumplir una acción estabilizadora de la pelvis,junto con el glúteo medio.

Músculos de la rodilla• Los músculos recto femoral, vasto lateral y vasto medial

tienen un acceso de actividad que comienza al finalde la fase de balanceo para extender la rodilla antesdel contacto inicial. Durante la carga, los tres músculosproducen una contracción excéntrica para controlar laflexión de la rodilla. Al principio de la fase de apoyo sim-ple, la contracción se hace concéntrica para extender larodilla durante el apoyo medio (Fig. 16). El músculorecto femoral presenta una segunda fase de actividadentre el 50 y el 70% del ciclo. Esta contracción excén-trica del recto femoral controla la flexión de la rodillagenerada por la contracción de los gastrocnemios, conel fin de extender el tobillo durante el impulso del pieretrasado. A continuación, al principio de la fase debalanceo, el recto femoral se contrae de forma concén-trica para extender la rodilla durante la progresión delmiembro inferior.

• Al final de la fase de balanceo, la contracción excén-trica de los músculos isquiáticos tiene por finalidadfrenar la extensión de la rodilla (Fig. 16). Duranteel contacto inicial y la puesta en carga, la contrac-ción concéntrica controla (con el cuádriceps femoral)la flexión de la rodilla, lo que permite amortiguar elchoque producido al apoyar el pie en el suelo. Los mús-culos isquiáticos son silenciosos durante el resto delapoyo.

Músculos del tobillo• Durante la puesta en carga, el músculo tríceps sural

(sobre todo, gastrocnemio lateral y sóleo) se contrae enforma concéntrica para controlar, con el músculo tibialanterior, la extensión del tobillo durante el apoyo delpie en el suelo (Fig. 17). En la mitad y en el final delapoyo, el músculo tríceps sural realiza una contracciónexcéntrica para controlar la flexión del tobillo cuandola parte superior del cuerpo pasa por encima del pie.A continuación, en la fase preoscilatoria, el tobillo seextiende para acelerar el COM hacia delante (fase de

impulso de la pierna retrasada). Este impulso es gene-rado, principalmente, por la contracción concéntricadel músculo tríceps sural.

• El músculo tibial posterior es activo durante toda lafase de apoyo simple. Este músculo presenta primerouna actividad moderada para controlar, con los pero-neos, el equilibrio lateral del tobillo cuando la personase encuentra en apoyo unipodal. Después, durante elimpulso del pie retrasado, la actividad del tibial poste-rior aumenta en fase con la del tríceps sural. Esta accióndel tibial posterior provoca la extensión del tobillo, perotambién una supinación del pie.

• Al igual que el tibial posterior, el músculo peroneo largoes activo durante toda la fase de apoyo simple. Al prin-cipio del ciclo, este músculo se contrae para estabilizar(con el tibial posterior) lateralmente el tobillo duranteel apoyo unipodal. Luego, durante la fase de impulsodel pie retrasado, la contracción del peroneo largoaumenta junto con la del tríceps sural y el tibial poste-rior. Esta contracción del peroneo largo coloca el pie enpronación para contrarrestar la acción «supinadora» deltibial posterior. Cabe senalar que el peroneo corto (norepresentado) tiene una actividad similar a la del pero-neo largo, aunque con un ligero retraso respecto a éste.

• El músculo tibial anterior presenta dos fases de acti-vidad. En el contacto inicial y durante la carga, elmúsculo hace una contracción excéntrica para con-trolar la extensión del tobillo durante el apoyo del pieen el suelo (Fig. 17). Esta contracción va seguida poruna contracción concéntrica que inicia el movimientode flexión del tobillo para elevar el COM sobre elmiembro de sustentación al principio de la fase deapoyo unipodal. El músculo tibial anterior también secontrae durante la fase de balanceo para levantar el pieen flexión, con el fin de que éste no se enganche en elsuelo durante la progresión del paso.

• Los músculos extensor común de los dedos y extensordel primer dedo presentan un patrón motor similar aldel tibial anterior. Controlan el apoyo del pie en el suelodurante la carga y levantan el pie y los dedos durante lafase de balanceo. Estos músculos también son activosal final del apoyo y durante la fase preoscilatoria, a finde extender el tobillo con el empuje del pie retrasado.

Actividad muscular en las diversas fasesdel ciclo

El siguiente epígrafe retoma las actividades muscularesantes descritas, pero en cada una de las fases del ciclo dela marcha.

Fase de apoyo (Fig. 24A-D)Contacto inicial y puesta en carga (0-15%). Primerafase de doble apoyo (Fig. 24A)

Cadera.• El glúteo mayor se contrae concéntricamente para con-

trolar la posición de la cadera durante el contacto inicialy empezar la extensión de la cadera durante la puestaen carga (Fig. 13).

• El glúteo medio se contrae excéntricamente para dete-ner la basculación de la pelvis del lado del miembrooscilante (Figs. 11 y 14).

• El aductor mayor se contrae concéntricamente paracontrolar el movimiento de la pelvis en el plano frontalcon el glúteo mayor.

• Se senala igualmente que, en esta fase, el glúteomenor (no representado) se contrae concéntricamentey genera una rotación medial de la cadera (Fig. 15).Rodilla.

• Los músculos recto femoral, vasto lateral y vasto medialse contraen excéntricamente para amortiguar el choquedel contacto inicial (Fig. 16).



A B C

D

Figura 24. Fase de apoyo (A-D).A. Contacto inicial y puesta en carga (0-15%). Primera fase de doble apoyo.B. Apoyo medio (15-40%). Pie de plano sobre el suelo.C. Final del apoyo (40-50%). Despegue del talón.D. Fase preoscilatoria (50-65%). Segunda fase de doble apoyo.

• Los isquiáticos se contraen de manera concéntrica paracontrolar el movimiento de flexión de la rodilla con elcuádriceps femoral.Tobillo.

• El tríceps sural y el tibial posterior se contraen concén-tricamente cuando el pie se apoya en el suelo (Fig. 17).

• El peroneo largo se mantiene moderadamente activopara controlar los movimientos del tobillo en el planofrontal.

• Los músculos tibial anterior, extensor común de losdedos y extensor del primer dedo desarrollan una con-tracción excéntrica durante el apoyo del pie en el suelo.

Apoyo medio (15-40%). Pie apoyado de plano en elsuelo (Fig. 24B)

Cadera.• El glúteo mayor se contrae de forma concéntrica hasta

el ∼25% del ciclo para elevar el COM sobre la piernaapoyada.

• El glúteo medio se contrae concéntricamente para colo-car la pelvis en posición horizontal en el plano frontal(Figs. 11 y 14).

• El glúteo mínimo (no representado) se contrae con-céntricamente para proseguir la rotación medial de lacadera.Rodilla.

• Los músculos recto femoral, vasto lateral y vasto medialse contraen de forma concéntrica para extender la rodi-lla (Fig. 16).Tobillo.

• El tríceps sural y el tibial posterior se contraen excén-tricamente para controlar la flexión del tobillo durantela fase de apoyo unipodal (Fig. 17).

• El tibial posterior y el peroneo largo son activos paracontrolar el equilibrio lateral del tobillo durante elapoyo unipodal.

• El tibial anterior se contrae concéntricamente para ini-ciar la flexión de la tibia sobre el pie.

Final del apoyo (40-50%). Despegue del talón(Fig. 24C)

Cadera.• El psoas se contrae excéntricamente para frenar el movi-

miento de extensión de la cadera (Fig. 13).

• El glúteo medio termina su contracción concéntricapara estabilizar la pelvis en el plano frontal (Fig. 11).

• El glúteo menor (no representado) termina su contrac-ción concéntrica.Rodilla.

• Los músculos están eléctricamente silenciosos.Tobillo.

• El tríceps sural y el tibial posterior terminan su con-tracción excéntrica para controlar la flexión del tobillo(Fig. 17).

• El tibial posterior y el peroneo largo se mantienen acti-vos para controlar el equilibrio lateral del tobillo.

• El extensor del primer dedo se contrae concéntrica-mente durante el despegue del talón.

Fase preoscilatoria (50-65%). Segunda fase de dobleapoyo (Fig. 24D)

Cadera.• El psoas y el aductor mayor se contraen concéntrica-

mente para iniciar la flexión de la cadera (Fig. 13).Rodilla.

• El recto femoral se contrae excéntricamente para con-trolar la flexión de la rodilla (Fig. 16), generada por eltríceps sural.Tobillo.

• El tríceps sural y el tibial posterior se contraen concén-tricamente para extender el tobillo (Fig. 17), levantarel talón del suelo y acelerar el COM hacia delante(impulso del pie retrasado).

• El peroneo largo y el tibial posterior controlan losmovimientos de pronación-supinación del tobillo enel momento en que éste se extiende.

• El extensor común de los dedos y el extensor del primerdedo se contraen de manera concéntrica para controlarel despegue del talón.

Fase de balanceo (Fig. 25)

Cabe senalar que, durante la fase de oscilación o balan-ceo, los músculos están menos activos que durante la fasede apoyo. En este sentido, a velocidades intermedias demarcha (4 km/h), el miembro inferior progresa de formapasiva, como un péndulo [8]. Al final de la fase de balan-ceo, los músculos de la cadera, la rodilla y el tobillo secontraen para preparar el siguiente contacto inicial.



A B C

Figura 25. Fase de balanceo (A-C).A. Principio del balanceo (65-75%). Aceleración del miembro oscilante.B. Mitad del balanceo (75-90%). Progresión del miembro oscilante.C. Final del balanceo (90-100%). Extensión de la pierna oscilante.

Principio de la fase de balanceo (65-75%).Aceleración del miembro oscilante (Fig. 25A)

Cadera.• El psoas y el aductor mayor se contraen concéntrica-

mente para flexionar la cadera (Fig. 13). El aductormayor también provoca una rotación lateral de lacadera (Fig. 15) y controla la posición del miembroinferior en el plano frontal.Rodilla.

• El recto femoral se contrae excéntricamente al princi-pio de esta fase para controlar la flexión de la rodilla(Fig. 16).Tobillo.

• Los músculos tibial anterior, extensor común de losdedos y extensor del primer dedo levantan el pie paraque éste no choque contra el suelo durante la fase debalanceo (Fig. 17).

Mitad de la fase de balanceo (75-90%). Progresión delmiembro oscilante (Fig. 25B)

Cadera.• El psoas se contrae concéntricamente para flexionar la

cadera (Fig. 13).Rodilla.

• Los músculos están eléctricamente silenciosos.Tobillo.

• Los músculos tibial anterior, extensor común de losdedos y extensor del primer dedo prosiguen su contrac-ción para mantener el pie en flexión (Fig. 17).

Final de la fase de balanceo (90-100%). Extensión dela pierna oscilante (Fig. 25C)

Cadera.• Los músculos glúteo mayor, glúteo medio y aductor

mayor se contraen para preparar el apoyo del talón enel suelo en el 100% del ciclo.Rodilla.

• Los músculos recto femoral, vasto lateral y vasto medialse contraen para preparar el apoyo del talón en el sueloen el 100% del ciclo.

• Los isquiáticos se contraen excéntricamente parainterrumpir el movimiento de extensión de la rodilla(Fig. 17) y preparar el apoyo del talón en el suelo en el100% del ciclo.Tobillo.

• Los músculos tibial anterior, extensor común de losdedos y extensor del primer dedo se contraen para pre-parar el apoyo del talón en el suelo en el 100% delciclo.

• Influencia de la velocidad de la marcha en el patróntemporalLa velocidad de progresión modifica la intensidad de las

contracciones musculares, es decir, la amplitud de la senalEMG, pero también el momento en que los músculos

comienzan o terminan su contracción, o sea, el patróntemporal de esta actividad. En el análisis patológico de lamarcha, el interés clínico se enfoca en las modificacionesdel patrón temporal de la actividad muscular. Durante lamarcha patológica, el paciente se desplaza a velocidadesmás lentas que en la marcha normal. Es capital, por tanto,comparar el patrón temporal de la actividad muscular deun enfermo con el de una persona sana que camina a lamisma velocidad [9]. El Cuadro 1 permite calcular el inicioy el final de la actividad de cada músculo presentado (cfsupra) en función de la velocidad de progresión. Este cua-dro se basa en los resultados obtenidos por Detrembleur(no publicados) y por Dierick et al (2002) [10].

� Mecanismo de la marchaLa función locomotriz permite a los seres vivos des-

plazarse a través de su entorno. En el ser humano, estafunción la cumple el sistema locomotor (Fig. 26), com-puesto por motores (los músculos) y por un sistema detransmisión (el esqueleto). Un motor es un dispositivoque transforma energía no mecánica (en este caso, energíaquímica) en trabajo mecánico, mientras que el sistema detransmisión es el conjunto de órganos que transporta laenergía mecánica del sitio productor a uno o más sitiosconsumidores.

En la marcha, la energía química consumida (Fig. 26)se mide por calorimetría indirecta a partir del consumode oxígeno. Estas determinaciones merecen un epígrafeaparte (cf infra).

El trabajo mecánico total de las estructuras musculoten-dinosas durante la marcha puede cuantificarse a partir delas variaciones de energía cinética y potencial del COM.Se verá cómo dicho trabajo puede dividirse en trabajoexterno y trabajo interno. Se estudiará luego cómo elmecanismo de la marcha permite reducir el trabajo mecá-nico total efectuado durante la marcha, así como el efectode la velocidad de la marcha sobre el trabajo mecánico (cfinfra).

El trabajo mecánico útil es el trabajo mínimo que debeefectuarse para llevar a cabo un ejercicio. Durante unmovimiento, hay que distinguir el trabajo mecánico totalrealizado del trabajo mecánico útil. Por ejemplo, al lan-zar una pelota, el trabajo útil es la energía cinética queimpulsa la pelota, mientras que el trabajo total tambiénincluye el trabajo muscular necesario para realizar el lan-zamiento. En la halterofilia, el trabajo útil es igual a laganancia de energía potencial de la pesa y el trabajo totalincluye además el trabajo realizado para ejecutar el movi-miento (arrancada, levantada y tierra). En la locomoción,el medio atravesado opone una resistencia (→Fr) a la pro-gresión del caminante. El trabajo útil (Wu) para efectuar



Cuadro 1.Principio (P) y final (F) de la actividad muscular expresada en porcentaje del ciclo, en función de la velocidad media de marcha (V) expresadaen km/h.

Músculo Principio 1er

accesoFinal 1.er

accesoPrincipio 2.◦

accesoFinal 2.◦ acceso Principio 3.er

accesoFinal 3.er

acceso

Glúteo mayor a P = 0 F = 2,1 V + 14,4 P = –1,6 V + 97,4 F = 100 - -

Psoas b - - - - - -

Glúteo medio a P = 0 F = –1,0 V + 49,8 P = –6,9 V + 114,2 F = 100 - -

Aductor mayor a P = 0 F = 3,7 V–5,7 P = –4,7 V + 68,4 F = –2,8 V + 86,4 P = –1,6 V + 92,1 F = 100

Recto femoral c P = 0 F = –0,2 V + 25,1 P = –1,4 V + 54,2 F = 0,6 V + 65,0 P = –1,1 V + 90,2 F = 100

Vasto lateral a P = 0 F = 0,8 V + 22,3 P = –1,3 V + 92,9 F = 100 - -

Vasto medial a P = 0 F = 0,8 V + 22,3 P = –1,3 V + 92,9 F = 100 - -

Isquiáticos a P = 0 F = 2,3 V + 17,3 P = –1,3 V + 87,3 F = 100 - -

Tríceps sural c P = –2,5 V + 15,4 F = 1,1 V + 56,5 - - - -

Tibial posterior a P = –4,1 V + 15,6 F = 1,0 V + 59,0 - - - -

Peroneo largo a P = –4,6 V + 14,6 F = 2,7 V + 51,8 - - - -

Tibial anterior c P = 0 F = 0,2 V + 16,9 P = –2,0 V + 69,5 F = 100 - -

Extensor del primer dedo b - - - - - -

Extensor común de losdedos b

- - - - - -

a Datos de Dierick et al (2002) [10].b Datos no disponibles.c Datos de Detrembleur (no publicados).

Músculos Esqueleto

1

2

3

4

Figura 26. El sistema locomotor puede modelizarse medianteun sistema de transmisión multisegmentaria poliarticulado(el esqueleto), equipado con motores (los músculos) (segúnCavagna, 1988 [11]). 1. Energía química; 2. trabajo mecánicototal; 3. calor; 4. trabajo mecánico útil.

este desplazamiento es el producto escalar de →Fr por ladistancia entre los puntos de partida y de llegada.

A las velocidades habituales de la marcha, →Fr y, porconsiguiente, Wu son desdenables. Sin embargo, el tra-bajo mecánico total es considerable. En este sentido, lamarcha es un modo de locomoción pedestre, durante elcual el peso del cuerpo se transfiere de manera sucesiva deun pie a otro. La alternación de los apoyos permite unagran movilidad, incluso en terreno irregular. Con todo,el uso de los miembros para desplazarse provoca ampliasvariaciones de la energía mecánica. Por un lado, la inte-racción del miembro con el suelo genera variaciones enla energía cinética y potencial del COM, como en unarueda cuadrada (Fig. 27) [11]. Por otro lado, la velocidad delpie con relación al suelo es nula cuando está en contactocon éste, mientras que la velocidad es superior a la delCOM durante la fase de balanceo. Luego, los miembrosse aceleran y desaceleran varias veces por ciclo, produ-ciendo grandes variaciones de la energía cinética de losmiembros.

Estas dos consideraciones conducen a dividir el trabajomecánico total realizado durante la marcha en dos partes:• el trabajo externo, que es el que mantiene los movi-

mientos del COM con relación al entorno;• el trabajo interno, que es el que desplaza los miembros

con relación al COM. Esta división del trabajo se analizaen detalle en [12].

Figura 27. En el movimiento de la rueda sin fricción, la velo-cidad del centro de masa corporal (COM) es constante porquela fuerza de reacción del suelo es perpendicular a la velocidad(parte superior). En la locomoción pedestre, la estructura del sis-tema locomotor implica (como en una rueda cuadrada) que elCOM soporte, en cada paso, variaciones de altura y velocidad.En este caso, el producto de la fuerza de reacción del suelo por lavelocidad del COM (es decir, la potencia mecánica desarrollada)no es nulo (según Cavagna, 1988 [11]).

Definición de trabajo externo y trabajointerno

El cuerpo puede compararse con un sistema S com-puesto por varios segmentos articulados entre sí. Lasinteracciones entre el sistema S y el medio externo sonlas fuerzas externas. Éstas pueden modificar la cantidadde movimiento del sistema corporal. Las fuerzas internasson las producidas en el sistema S por las interaccionesentre los elementos que lo componen. Las fuerzas inter-nas no pueden modificar la cantidad de movimiento delsistema corporal.



1

2

Figura 28. Durante la fase de doble contacto, la piernaretrasada efectúa trabajo positivo (1), mientras que la piernaadelantada efectúa trabajo negativo (2).

• El trabajo externo (Wext) es el trabajo realizado porlos músculos contra las fuerzas externas al sistema.En el caso de la marcha sobre terreno plano yduro, sin viento y a velocidad media constante,las fuerzas de fricción del aire son desdenables yel pie no se desliza sobre el suelo; los múscu-los no efectúan trabajo externo contra el entorno.En este caso, Wext es el trabajo necesario paramodificar la energía cinética y potencial del COMdurante el ciclo de marcha. La mayoría de lasveces, Wext se evalúa con plataformas de fuerzaque miden la magnitud de las fuerzas de reac-ción del suelo. El método de cálculo de la energíaexterna a partir de las fuerzas del suelo fue des-crito en detalle por Cavagna (1975) y Willemset al (1995) [12, 13]. Un ejemplo de cálculo del trabajoexterno contra el entorno (caminar sobre la arena) esel de Lejeune et al (1998) [14].

• El trabajo interno (Wint) es la suma de los tra-bajos efectuados por las fuerzas internas al cuerpoque son capaces de modificar la cantidad de movi-miento de los segmentos corporales sin modifi-car la cantidad de movimiento total del sistema.En primer lugar, el trabajo interno es efectuadopor los músculos para llevar a cabo el movi-miento de los miembros con relación al COM.En otros términos, es el trabajo necesario paracambiar la forma del cuerpo en torno al COMdurante el ciclo. El cálculo del trabajo internovinculado a los movimientos de los segmentoscorporales con relación al COM se describe endetalle en [12].En la marcha, el trabajo interno también puede ser

efectuado por una pierna contra la otra durante la fasede doble apoyo. Como se ha dicho antes (cf supra),durante esta fase, el componente horizontal de la fuerzadel suelo debajo del pie retrasado es positiva, mien-tras que la de debajo del pie adelantado es negativa(Fig. 21). Por eso, el trabajo de los músculos de lapierna retrasada para acelerar el cuerpo hacia delante espositivo, mientras que el de la pierna adelantada paradesacelerarlo es negativo (Fig. 28). El trabajo positivodel miembro retrasado, absorbido de inmediato por elmiembro adelantado, debe considerarse como trabajointerno. El cálculo de esta transferencia interna de unmiembro a otro se describe con detalle en [4]. La trans-ferencia entre las diversas formas de trabajo interno sediscute en [2].

Una parte del trabajo muscular puede usarse tam-bién para vencer la viscosidad y las fricciones internasen los ligamentos, los músculos o las articulacio-nes, con el fin de deformar las estructuras óseas oproducir una contracción isométrica. Estas formas detrabajo no pueden medirse experimentalmente in vivo(Cuadro 2).

Cuadro 2.Trabajo mecánico positivo durante la marcha.

Vencer la resistencia del medio que se atraviesa Wext

Aumentar la energía potencial y/o cinética delCOM

Wext

Desplazar los miembros con relación al COM Wint

Trabajo realizado por un miembro inferiorcontra el otro durante el doble contacto

Wint

Vencer la viscosidad y las fricciones internas ydeformar los segmentos

Wint

Estirar los elementos elásticos durante lascontracciones isométricas

Wint

COM: centro de masa corporal.

Cómo permite el mecanismode la marcha reducir el trabajomecánico total efectuado por losmúsculos

En la marcha, el peso del cuerpo se traslada de manerasucesiva de un pie al otro sin perder el contacto conel suelo, provocando variaciones de energías cinéticas ypotencial del COM. Dos estrategias contribuyen a reducirestas variaciones:• la nivelación de la trayectoria del COM;• el mecanismo pendular.

Nivelación de la trayectoria del centrode masa corporal

La sincronización de los movimientos de los segmentoscorporales del miembro inferior permite nivelar la trayec-toria del COM. En el modelo cinemático antes descrito (cfsupra), la parte superior del cuerpo (el tronco, la cabezay los miembros superiores, que en conjunto representancerca del 66% de la masa corporal) se considera como unsegmento rígido. Es esencial, por tanto, que la trayectoriade la pelvis que soporta esta parte del cuerpo esté lo sufi-cientemente nivelada como para reducir las variacionesde energías potencial y cinética del COM.

La Figura 29 presenta los movimientos de los marca-dores colocados en el miembro inferior. Se observa quecuanto más elevado está un marcador respecto al suelo,más nivelada está su trayectoria. Por ejemplo, la trayec-toria de los marcadores del pie es entrecortada: presentacambios bruscos de dirección y los movimientos vertica-les del pie son de unos 25 cm. Por suerte, la masa de estesegmento representa menos del 2% del peso corporal. Encambio, la trayectoria de la cadera (que soporta cerca del70% del peso corporal) es plana, es decir, sin modificaciónbrusca de dirección ni variación considerable de altura. Elmecanismo propuesto por Saunders e Inmann (1953) [15] yaplicado por Della Croce et al (2001) [16] permite compren-der cómo los movimientos combinados de los segmentosde los miembros inferiores y la pelvis nivelan la trayec-toria de la parte superior del cuerpo (y, por tanto, delCOM). Para esto, se parte del modelo simple de la marchaen compás y se agregan de forma progresiva los diversosmovimientos antes mencionados (cf supra).

Imaginemos una persona que se desplaza sobre dos pos-tes rígidos sin masa (Fig. 30) cuya longitud es igual a la deun miembro inferior (l = 0,9 m). La pelvis es comparable auna barra rígida sobre la cual se fija la masa del cuerpo.Las caderas son articulaciones con un solo grado de liber-tad (sólo pueden flexionarse o extenderse) (Fig. 13). Si elextremo de estos postes carece de pie, la cadera y el COMse desplazan en un arco de círculo. La cuerda del arco esigual a la longitud del paso (L = 0,7 m). Luego, el ángulode ataque del miembro es de: � = arcsin (L/2)/l = 23◦ y eldesplazamiento vertical del COM durante la fase de con-tacto es de: h = L (1–cos�) = 0,07 m. En el punto más bajo



Tiempo 0 20 40 60 80 100 % del ciclo

Cadera

Rodilla

Tobillo

Talón Dedos

0,25 m

Figura 29. Movimientos de traslación en el planosagital de marcadores colocados en la cadera, larodilla, el tobillo y el pie durante la marcha (gráficode A.-S. Lambert).

0 % 50 % 100 %

a = 23°a = 23°

I = 0,9 m I = 0,9 m

h = 0,07 mh = 0,07 m

L = 0,7 m

Figura 30. Trayectoria del centro de masa corporal (COM) enel plano sagital durante un ciclo de marcha en compás; el 0% yel 100% corresponden al ataque del talón derecho y el 50%, aldel talón izquierdo. Los vectores rojos representan la velocidaddel COM inmediatamente antes y después del ataque del talón.

0 %L

a

50 %

D G

100 %

q

Figura 31. Efecto de la rotación de la pelvis en el plano trans-versal (�) sobre la trayectoria del centro de masa corporal (COM)en el plano sagital, durante un ciclo de marcha. La curva en tra-zos discontinuos representa la trayectoria del COM sin rotaciónde la pelvis (idéntica a la curva en trazo continuo de la Figura 30).

de la trayectoria, el pie adelantado toca el suelo, provo-cando una desaceleración del COM hacia delante. En estemomento, la velocidad vertical del COM cambia de direc-ción debido al traslado del peso del cuerpo de un pie aotro.

El efecto de la rotación de la pelvis en el plano trans-versal (Fig. 10) sobre el desplazamiento vertical de lacadera se ilustra en la Figura 31. Durante el ataque deltalón izquierdo, la cadera izquierda (punto I) se encuentra

0 %L

α

50 %

D G

Figura 32. Efecto de la basculación de la pelvis sobre el movi-miento vertical del centro de masa corporal (COM). La curva entrazos discontinuos representa la trayectoria del COM sin bascu-lación de la pelvis (idéntica a la curva en trazo continuo de laFigura 31).

delante de la cadera derecha (punto D). Por eso, el arco decírculo que la cadera derecha sigue entre el 0 y el 50%(trazo continuo) es más pequeno que si no hubiera rota-ción (curva en trazos discontinuos). Así, el movimiento derotación de la pelvis en el plano transversal permite limi-tar la excursión vertical de la cadera y suavizar el cambiode dirección del vector velocidad (y, por tanto, el choque)en el momento en que se apoya el talón. Este movimientode rotación de la pelvis en el plano transversal supone lapresencia de un movimiento de rotación medial y lateraly de un movimiento de abducción-aducción de la cadera(Fig. 15).

Durante la fase de apoyo simple, la pelvis bascula dellado de la pierna en progresión (Fig. 11). Este movimientode rotación de la pelvis en el plano frontal permite reducirla variación de altura del COM durante la fase de apoyosimple (Fig. 32). Este movimiento de báscula de la pelvissupone la existencia de un movimiento de abducción-aducción de la cadera (Fig. 14) y, para que el pie no toqueel suelo, de un movimiento de flexión de la rodilla dellado de la pierna en progresión (Fig. 16).

La flexión de la rodilla durante el apoyo medio (Fig. 16)permite disminuir la elevación del COM en el momentoen que éste pasa por encima del miembro de sustentación(Fig. 33). La extensión subsiguiente impide que el COMpierda altura al final del apoyo. Por último, la flexión dela rodilla en la fase de balanceo, asociada a la flexión dela rodilla contralateral durante la puesta en carga, per-mite atenuar el cambio de dirección del vector velocidaddurante el traslado del peso de un pie al otro.

Por último, en el modelo de la marcha en compás, larodilla gira alrededor de un punto fijo durante la fase deapoyo, por lo que la trayectoria de la rodilla es circular



0 %L

50 %

D G

Figura 33. Efecto de la flexión de la rodilla sobre el movi-miento vertical del centro de masa corporal (COM). La curva entrazos continuos representa la trayectoria del COM sin flexión dela rodilla (idéntica a la curva en trazo continuo de la Figura 32).

(Fig. 34A). El anadido de un pie con un tobillo fijo per-mite hacer girar la tibia en torno a dos centros de rotacióndistintos (Fig. 34B): el talón en la primera parte de la fasede apoyo y la cabeza de los metatarsianos en la segundaparte. Esto permite dividir el arco de círculo en dos arcosmás pequenos. La presencia de un tobillo móvil (Fig. 34C)permite anadir un tercer centro de rotación en la mitaddel apoyo y dividir el arco en tres partes. Durante el apoyo,el eje de rotación pasa gradualmente del retropié al ante-pié, nivelando la trayectoria de la rodilla y, por tanto, delCOM.

Cabe senalar que los movimientos del tobillo estáncoordinados por los de la rodilla. Durante la carga (entreel 0 y el 15%) y el impulso hacia delante (entre el 50 y el65%), la rodilla se dispone en flexión y el tobillo, en exten-sión. La combinación de movimientos permite reducir ladesaceleración brusca del COM al principio del apoyo ysu aceleración al final de la fase de apoyo.

Además de la nivelación de la trayectoria de la pelvis enel plano sagital, también se produce una nivelación de latrayectoria de la pelvis en el plano transversal. En este sen-tido, para mantenerse en equilibrio postural, es necesarioque el COM sea vertical a la base de sustentación. Duranteel paso de la bipedestación a la postura unipodal, el COMdebe desviarse lateralmente para caer en sentido verticalsobre el pie de sustentación (Fig. 34A). El genu valgumfisiológico permite reducir la anchura de la base de sus-tentación de los pies en el suelo; el ángulo tibiofemoralen el plano frontal desvía el fémur hacia dentro y apro-xima los segmentos tibiales a la línea media, Por eso, eldesplazamiento lateral del COM durante el paso en posi-ción unipodal es menor con genu valgum que sin éste(Fig. 35B, C).

En la marcha, el desplazamiento lateral del cuerpo per-mite acercar el centro de masa a la base de sustentación(Fig. 36). A velocidades intermedias, la pelvis se desvía a laizquierda en el momento del ataque del talón derecho. Sedesplaza hacia la derecha durante la fase de doble apoyoy la primera parte de la fase de apoyo simple. Adoptauna posición neutra en torno al 20% del ciclo y alcanzauna amplitud máxima (de alrededor de 1-2 cm) hacia el40%. A continuación, la pelvis se desvía en la direccióncontraria. Recupera la posición neutra cerca del 70% delciclo y alcanza su desviación máxima al final de la fase debalanceo (alrededor del 90% del ciclo).

A B C

Figura 34. Trayectoria de la rodilla sin la presencia de un pie (A), con un pie fijo (B) y con una articulación del tobillo (C).

A B C

Figura 35.A. Para mantener el equi-librio estático, el centrode masa corporal debeestar en la vertical del pie.B. El valgo de las rodi-llas permite reducir laanchura de la base desustentación.C. Posición de los piesen el suelo en la bipedes-tación, si las rodillas noestuvieran en valgo.



0 20

Ciclo de la marcha (%)

Des

plaz

amie

nto

late

ral d

e la

pel

vis

(m)

60 80 100

0,03

0,02

0,01

0,00

–0,02

–0,01

–0,0340

Der

echo

Izqu

ierd

o6 4 2

2 km h-1

4 km h-1

6 km h-1

Figura 36. Movimientos laterales de la pelvis (medidos conun marcador colocado en S2). Los trazados muestran los valorespromedio obtenidos en seis personas a tres velocidades distintas;0 corresponde a la bipedestación. Las líneas de puntos verticalesindican el final de la fase de apoyo en cada velocidad.

0 50

Ek

Ep

Ecom

b a

Tiempo del ciclo (%)

Ene

rgía

del

CO

M

100

20 J

200 ms

Figura 37. Variación temporal de la energía mecánica del cen-tro de masa corporal (COM) durante la marcha a 4,5 km/h. Laenergía externa se mide con plataformas de fuerza: Ek, Ep y Ecomson, respectivamente, la energía cinética, potencial y total delCOM (datos no publicados de Schepens).

La marcha es una situación dinámica durante la cualel COM está sometido, entre otras cosas, a aceleracio-nes laterales y verticales. Estas aceleraciones son mayorescuanto más elevada es la velocidad de progresión. Por eso,el desplazamiento lateral del COM disminuye cuando lavelocidad de la marcha aumenta. Al respecto, si el COMse acelera lateral o verticalmente durante la fase de apoyosimple, el sistema está en equilibrio dinámico sin que elCOM pase por la vertical del pie apoyado. A 6 km/h, elmovimiento del COM representa menos de 1 cm a unoy otro lado de la línea media. En cambio, a bajas veloci-dades, es necesario que el COM pase por encima del piede sustentación (o muy cerca). En este caso, el desplaza-miento lateral del COM es de casi 3 cm en cada sentido.

Mecanismo pendular de la marchaEl ser humano emplea dos formas de locomoción: la

marcha y la carrera. La primera puede compararse con unmecanismo pendular y la segunda con un mecanismo derebote [17]. La evolución temporal de la energía del COMdurante la marcha se presenta en la Figura 37. La curvasuperior representa la energía cinética del COM (Ek). Acualquier velocidad de marcha, la mayor parte (>95%) deesta energía cinética se debe a los cambios de velocidaddel COM en el eje anteroposterior. La curva Ep es la ener-gía potencial vinculada a los movimientos verticales delCOM. La curva inferior (Ecom) reproduce las variaciones

de energía del COM, que es la suma de las energía ciné-tica y potencial (Ecom = Ek + Ep). Wf es el trabajo positivoefectuado para acelerar el COM, Wv es el trabajo positivoefectuado contra la fuerza de gravedad y Wext, el trabajopositivo efectivamente realizado por los músculos.

El movimiento del COM puede compararse con uncoche en la montana rusa. Las energías cinética y poten-cial varían en oposición de fase: hay, pues, transformaciónde energía cinética en energía potencial y a la inversa. Deesto resulta que Wext es más pequeno que la suma Wf + Wv.Los músculos deben efectuar un trabajo positivo en dosmomentos del paso:• en la fase a, para aumentar la energía cinética por

encima del valor obtenido gracias a una transformaciónde energía potencial en energía cinética;

• en la fase b, para terminar la elevación del COM más alládel valor alcanzado gracias a un intercambio de energíacinética por energía potencial.La suma Wext = a + b representa el trabajo externo efec-

tuado por los músculos durante un paso.Se verá cómo el gasto de energía y el trabajo mecánico

evolucionan en función de la velocidad de la marcha. Des-pués se establecerá el nexo entre la energía consumida yel trabajo realizado mediante el análisis del rendimientode la marcha.

� Gasto energético durantela marcha

El gasto energético durante la marcha suele determi-narse por calorimetría indirecta, a partir de la medicióndel consumo de oxígeno. En promedio, hace falta 1 mlde O2 para «quemar» 20,1 J de energía contenida en loslípidos o los glúcidos. El consumo de oxígeno se valoramidiendo la concentración de oxígeno en el aire espirado(Fig. 38) [18]. Para más detalles de la medición del consumode energía durante un ejercicio, se remite al lector a lareferencia [19].

La potencia bruta (Pbrut) es la cantidad de energía con-sumida por unidad de tiempo durante la marcha. En eladulto, esta potencia es proporcional a la masa corpo-ral y se expresa en W/kg. Sin embargo, la totalidad dela Pbrut no se desarrolla sólo para caminar. Una parte dela energía se usa para mantener la temperatura corporal,respirar, digerir, mantenerse en pie, etc. La parte de lapotencia desarrollada por todas estas actividades puedeevaluarse mediante la potencia desarrollada durante labipedestación (Pdb). La potencia neta (Pnet), que es lapotencia desarrollada per se para caminar, puede evaluarsemediante (ecuación 1):

Pnet = Pbrut − Pdb

La potencia Pbrut aumenta con el cuadrado de la velo-cidad de progresión (Fig. 39). Cuando la velocidad de lamarcha tiende a cero, Pbrut tiende a ∼3,5 W/kg. Este valores mayor cuando Pdb es del orden de 1,8 W/kg. En otrostérminos, cuando la velocidad tiende a cero, Pnet tiende a1,7 W/kg. Esto se relaciona con el hecho de que al caminaren el mismo lugar se consume más energía que al estar depie.

El coste de la marcha se define como la cantidad deenergía necesaria para desplazarse en una distancia dada.El coste normalizado por unidad de masa corporal (C)se obtiene dividiendo la potencia (P) por la velocidad demarcha (V) (ecuación 2):

C = P/VUnidad : C = W/kg s/m = J/s 1/kg s/m = J/kg m

El coste Cnet representa la cantidad de energía nece-saria para desplazar un kilogramo de masa corporal enuna distancia de 1 m (Fig. 40). Cnet varía en función de lavelocidad, según una curva en forma de U que presentaun mínimo a una velocidad óptima de 1 m/s. La rela-ción entre la potencia y el coste energético de la marcha



A B

Figura 38. El consumo de oxígeno puedemedirse en cinta rodante con sistemas notransportables (A) (fotografía del laborato-rio de C. Detrembleur) o en una pista conun aparato portátil (B) (fotografía tomada enCamboya durante el estudio de Genin et al,2008 [18]).

0

5

0

Velocidad promedio (m/s)

Pot

enci

a br

uta

(W/k

g)

321

15

10

Figura 39. Potencia energética bruta por unidad de masa cor-poral (W/kg) desarrollada a distintas velocidades de marcha en eladulto. Cada punto corresponde al promedio de todos los indivi-duos que caminaron a esta velocidad. Las barras representan lasdesviaciones estándar. El punto de velocidad nula representa lapotencia desarrollada durante la bipedestación (según De Jaegeret al, 2001 [20]).

0

2

0

Velocidad promedio (m/s)

Cos

te n

eto

(J/k

g/m

)

321

6

4

Figura 40. Coste neto de la marcha (J/kg/m) en funciónde la velocidad de progresión. Otras indicaciones, como en laFigura 39 (según De Jaeger et al, 2001 [20]).

se estudia detalladamente en [19]. De modo intuitivo, laforma de U de Cnet puede comprenderse así: tal como lodemuestra la ecuación (2), Cnet es el producto de Pnet por eltiempo necesario para recorrer una unidad de distancia (esdecir, lo contrario de la velocidad). A velocidades bajas, lapotencia neta (es decir, la cantidad de energía consumidapor unidad de tiempo) es débil, pero el tiempo necesa-rio para recorrer una unidad de distancia es largo; Cnet

es, por tanto, fundamental. A velocidades altas, el tiempopara recorrer una unidad de distancia es corto pero Pnet esconsiderable, lo mismo que Cnet. A velocidades interme-dias, el producto de la potencia desarrollada por el tiemponecesario para recorrer una distancia es óptimo y Cnet esmínimo.

� Trabajo mecánico totaldurante la marcha

La Figura 41 presenta la evolución de las curvas de ener-gías externa e interna del cuerpo durante un ciclo demarcha. El trabajo mecánico de los músculos se ha eva-luado a partir de las variaciones de las curvas: un aumentodel nivel de energía corresponde a un trabajo positivo yuna disminución del nivel de energía, a un trabajo nega-tivo. La dificultad está en atribuir de forma correcta lasvariaciones de energía a una transferencia pasiva de ener-gía o al trabajo efectuado por los músculos. Por ejemplo,si la energía de un segmento aumenta mientras que lade otro disminuye, ¿debe atribuirse este aumento a unatransferencia de energía entre los dos segmentos o bien detrata de trabajo positivo de los músculos del primer seg-mento cuando los músculos del segundo realizan trabajonegativo?

Trabajo externoComo se ha dicho (cf supra), debido a que las curvas

Ek y Ep están en oposición de fase, se produce un inter-cambio entre las energías cinética y potencial del COM,al igual que en un péndulo. Por eso, la amplitud de Ecom

es menor que las amplitudes de Ek y Ep. El porcentaje deenergía recuperada (R) gracias al mecanismo pendular, es



E k

Ep

E com

Eintl

Eintu

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

200 ms15 J

COM

COM

COM

Miembroinferior derecho

Miembroinferior izquierdo

Miembrosuperior izquierdo

Miembrosuperior derecho


Figura 41. Energías externa e interna del cuerpodurante un ciclo de marcha a 1,5 m/s. Las tres cur-vas de arriba presentan las variaciones de la energíadel centro de masa corporal (COM): Ek es su ener-gía cinética ligada a su velocidad con relación alentorno, Ep es su energía potencial y Ecom es la ener-gía externa. Las curvas El

int y Euint representan la

energía cinética interna de los miembros superio-res (superíndice «u») e inferiores (superíndice «l»).El diagrama de líneas representa la posición de lossegmentos corporales derechos (líneas gruesas) eizquierdos (líneas finas) cada décima parte del ciclo.Las líneas verticales delimitan las fases de dobleapoyo. Advertencia: este ciclo no está dividido conbase en la convención usual (según Schepens et al,2004 [2]).

decir, por la transformación de energía cinética en energíapotencial y a la inversa, se calcula mediante la ecuaciónsiguiente (ecuación 3):

R = 100 (Wf + Wv − Wext)/(Wf + Wv)donde Wf es el trabajo positivo para acelerar el COM

(es decir, las variaciones de la curva Ek) y Wv es el trabajopositivo para elevar el COM (es decir, las variaciones dela curva Ep). El trabajo externo (Wext) es la suma de losincrementos de la curva Ecom (ecuación 4):

Wext = ΣΔEcom

La parte superior de la Figura 42 presenta el porcentajede energía conservado gracias al mecanismo pendular (R).En un péndulo perfecto, R = 100%. En la marcha, R alcanzaun máximo de ∼65% a 1,2 m/s. La parte inferior de laFigura 42 presenta el trabajo mecánico normalizado porunidad de peso corporal y por unidad de distancia en fun-ción de la velocidad de marcha. El trabajo externo (Wext)es mínimo (del orden de 0,25 J/kg/m) a una velocidad demás o menos 1 m/s. Esta velocidad es ligeramente menora aquella cuyo R es máximo. Para un funcionamientoóptimo del mecanismo pendular, es necesario que:• las curvas de Ek y Ep estén en oposición de fase;• y las variaciones de Ek y Ep tengan más o menos la

misma amplitud.A bajas velocidades de marcha, R es pequeno porque

las variaciones de Ek (es decir, Wf) son menores que las deEp (es decir, Wv). En otros términos, a baja velocidad nohay bastante energía cinética para transformar en energíapotencial y R es bajo. Por el contrario, a grandes veloci-dades, las variaciones de Ek son mayores que las de Ep yWf es mayor que Wv. En consecuencia, R es menor que alas velocidades intermedias, en las que Wf y Wv son máso menos iguales.

El mínimo de Wext se produce más o menos a la mismavelocidad (1 m/s) que el mínimo del coste energético(Fig. 40). Como se dijo (cf supra), hay dos estrategias parareducir Wext y, por tanto, el coste energético:• la nivelación de la trayectoria del COM;• el mecanismo pendular.

La aplicación conjunta de estas dos estrategias con-duce a un término medio. En este sentido, una nivelacióndemasiado marcada de la trayectoria del COM (es decir,

una marcha con un mínimo de variación de altura y develocidad del COM) aumenta el coste energético de lamarcha [21]. En este caso, las variaciones de energía delCOM no son posibles y R disminuye, lo que indica que elmecanismo pendular funciona mal. Además, esta marchanivelada provoca numerosas contracciones isométricasque disminuyen el rendimiento muscular (cf infra). Enconclusión, para evitar las variaciones demasiado gran-des de energías cinética y potencial, hay que nivelar losuficiente la trayectoria del COM, pero no tanto comopara impedir que el mecanismo pendular pueda usarse deforma óptima.

Trabajo internoLas curvas de la energía interna de los cuatro miem-

bros se presentan al pie de la Figura 41. Los intercambiosposibles en cuanto a la energía interna se analizan en deta-lle en [2, 4, 12]. Según estos estudios, Wint debe calcularse apartir de la energía interna de los cuatro miembros porseparado. Parece razonable aceptar las transferencias deenergía entre los segmentos de un mismo miembro, perono entre los miembros. En otros términos, hay que sumarla energía interna de los segmentos de un mismo miembroy calcular para cada miembro las variaciones de la energíainterna. El trabajo interno es, por tanto, la suma de lasvariaciones de las dos curvas Eu

int y de las dos curvas Elint

(ecuación 5):Wint = 2�ΔEu

int + 2�ΔE1int

Para los miembros superiores, Euint representa la ener-

gía cinética interna de los miembros, resultante de susmovimientos respecto al COM. Para los miembros infe-riores, El

int se obtiene al considerar los intercambiosposibles entre su energía cinética interna y el trabajo rea-lizado por un miembro contra el otro durante el dobleapoyo [2].

En la Figura 41, al comparar la amplitud de lascurvas Eu

int y Elint, se comprueba que la mayor parte

(>80%) del trabajo interno se realiza para desplazar losmiembros inferiores (esto es cierto a cualquier veloci-dad). La evolución del trabajo interno en función de



0

1,0

0,5

0

Trab

ajo

mecán

ico

norm

aliz

ado

(J/k

g/m

)R

(%

)

321

1,5

0

0,5

0

0,5

40

Wf

Wv

60

80

Wext

Wint

Wtot

Velocidad (m/s)

Figura 42. Trabajo externo e interno en función de la veloci-dad de marcha: Wf es el trabajo positivo para acelerar el centrode masa corporal (COM), Wv es el trabajo positivo para elevar elCOM y Wext es el trabajo positivo externo para desplazar el COMcon relación al entorno. Wint es el trabajo interno total medidocon base en los intercambios posibles entre las diversas formasde trabajo interno. El trabajo total Wtot es la suma de Wext y Wint(según Schepens et al, 2004 [2]).

la velocidad se presenta en la Figura 42. A velocidadesbajas, Wint es más pequeno que Wext. El trabajo Wint

aumenta con la velocidad de progresión porque cuantomás rápido camina la persona, más aumentan la fre-cuencia y la amplitud de los movimientos (Fig. 5). Avelocidades de marcha superiores a 1 m/s, Wint es mayorque Wext.

Trabajo totalLos intercambios posibles entre la energía externa y la

energía interna se consideran en [12]. Según estos autores,el intercambio entre estas dos formas de energía es nulo omuy escaso. La manera más razonable de evaluar el trabajo

total realizado por los músculos en la marcha es, pues,sumar el trabajo externo (Wext) y el trabajo interno (Wint)(ecuación 6):

Wtot = Wext + Wint

Wtot aumenta con la velocidad de progresión desde0,4 J/kg/m a 0,5 m/s hasta 1,4 J/kg/m a 2,5 m/s.

En conclusión, aunque el trabajo útil de la marcha esdesdenable, esta actividad exige un trabajo mecánico totalconsiderable. La movilidad que brinda la locomociónpedestre «se paga» en cada paso con un trabajo muscularpara acelerar y elevar el COM y para mover los miem-bros. Se tratará de establecer una relación entre el trabajomuscular realizado durante la marcha y el consumo meta-bólico.

� Rendimiento de la marchaAntes de estudiar el rendimiento de la marcha a distin-

tas velocidades de progresión, se define lo que se entiendepor rendimiento. Rendimiento es la relación entre la ener-gía utilizable y la energía utilizada. El rendimiento es,pues, la relación entre la energía que sale de un sistema y laque entra en él. Esta relación puede calcularse en términosde trabajo (es decir, Energíaout/Energíain) o de potencia (esdecir, Potenciaout/Potenciain). El resultado es el mismo.

Si se adapta esta definición a la locomoción, el rendi-miento total de un ejercicio (�) se define como la relaciónentre la potencia mecánica útil y la potencia metabólica.Como se ha dicho (cf supra), al desplazarse una personade un punto a otro, el medio atravesado opone una resis-tencia (Fr) a la progresión. La potencia útil (Wu) quelos músculos deben desarrollar para mantener el cuerpoen movimiento se define como: Wu = FrV, donde V es lavelocidad media de progresión. Como también se ha men-cionado (cf supra), la potencia metabólica desarrolladapara caminar se define como la potencia metabólica neta(Pnet). Se tiene pues (ecuación 7):

� = Wu/Pnet

El rendimiento total de la marcha dependerá de los ren-dimientos muscular y mecánico. El rendimiento muscular(o rendimiento metabólico, �m) se define como la rela-ción entre la potencia mecánica total positiva desarrolladadurante el ejercicio (Wtot) y la potencia metabólica neta(Pnet). El rendimiento metabólico permite responder lapregunta: ¿qué parte de la energía consumida se trans-forma en trabajo muscular positivo? El resto se pierdecomo calor. Puesto que tal relación sólo considera lapotencia motriz positiva, este rendimiento puede defi-nirse más precisamente como «el rendimiento de laproducción de trabajo positivo durante el ejercicio».

El rendimiento mecánico (o rendimiento de transmi-sión, �t) se define como la relación entre la potenciamecánica útil (Wu) y la potencia mecánica total efecti-vamente realizada (Wtot). El rendimiento de transmisiónpermite responder la pregunta: ¿cuál es la parte del tra-bajo positivo útil en el trabajo positivo total realizadopor los músculos? La ecuación 7 puede escribirse entonces(ecuación 8):

� = �m �t = (Wtot/Pnet) (Wu/Wtot)Durante la marcha, la potencia muscular total (Wtot)

es la suma de la potencia externa (Wext) y de la potenciainterna (Wint). La evolución de Wtot y Pnet en función de lavelocidad de la marcha se presenta en la Figura 43. Las cur-vas de Wtot y Pnet (en W/kg) son correlativas al cuadradode la velocidad de progresión (V, en m/s) de acuerdo conlas ecuaciones siguientes (ecuación 9, ecuación 10):

Wtot = 0, 53 V2 + 0, 06 V − 0,01Pnet = 2, 4 V2 − 2, 0 V + 1, 7

La relación entre estas dos funciones define el rendi-miento muscular que se presenta en la parte inferior de laFigura 43. A cualquier velocidad, �m es de 0,3-0,35. Sinembargo, durante una contracción concéntrica aislada,



0 1 2

Velocidad (m/s)

Pot

enci

a no

rmal

izad

a(W

/kg)

3A

8

Pnet

W·

4

0

tot

0 1 2

Velocidad (m/s)R

endi

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mus

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r

3

0,5

0,3

0,1

B

Pnet

W·

tot

Figura 43. Según Sche-pens et al, 2004 [2].A. Evolución de la poten-cia muscular (Wtot) y dela potencia metabólicaneta (Pnet) en función dela velocidad promedio demarcha.B. Rendimiento muscular,�m.


Cos

te b

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(J/k

g/m

)P

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cia

brut

a(W

/kg)

0

51015

3-4 años

Pbrut

0 210

4

8

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5-6 años

0 21

7-8 años

30 21

11-12 años

30 21

9-10 años

30 21

Figura 44. Potencia energética bruta por unidad de masa corporal desarrollada a distintas velocidades de marcha durante el crecimientodel nino. Cada gráfico representa una franja etaria (3-4 anos, 5-6 anos, etc.). Cada punto corresponde al promedio de todas las personas quecaminaron a esta velocidad. En los gráficos de arriba, el punto de velocidad nula corresponde a la potencia desarrollada en bipedestación.Las barras representan las desviaciones estándar. La línea de puntos corresponde a la población adulta (según De Jaeger et al, 2001 [20]).

�m es menor o igual a 0,2 (el rendimiento muscular �m

depende del grupo muscular, del tipo de fibras, de la velo-cidad de contracción, etc.): en esta situación, alrededordel 20% de la energía química consumida se transformaen trabajo mecánico, mientras que el resto se transformaesencialmente en calor.

¿Por qué el rendimiento de un músculo es mejordurante la marcha que durante una contracción concén-trica sola? En la marcha, los músculos efectúan trabajopositivo (contracciones concéntricas) y negativo (contrac-ciones excéntricas). Durante las fases de trabajo negativo,una parte de la energía absorbida se almacena en los mús-culos y los tendones como energía potencial elástica, paraser usada de nuevo en la fase de trabajo positivo siguiente.Este mecanismo de almacenamiento-liberación de energíaelástica permite reducir la cantidad de energía consumiday, por tanto, aumentar el rendimiento �m más allá de0,2 [12].

La relación entre Wu y Wtot define el rendimiento de latransmisión. En la marcha, la velocidad media de progre-sión suele ser inferior a 10 km/h. A estas velocidades, laresistencia (Fr) que ofrece el medio (aire) es baja. Por estarazón, Wu es bajo y �t se acerca a cero. En consecuencia, elrendimiento total de la locomoción � también es cercanoa cero.

� Mecanismo de la marchadurante el crecimiento

Entre el comienzo de la marcha (alrededor del primerano de vida) y la edad adulta, la morfología del nino semodifica: la estatura se triplica y la masa se quintuplica.Se verá cómo influyen estas modificaciones en el gasto

energético durante la marcha [20], el mecanismo pendu-lar [22] y el trabajo muscular efectuado para moverse [2].Para más detalles sobre el mecanismo de la marcha en elnino, se remite al lector interesado al trabajo de Schepens,Detrembleur (2009) [23].

Gasto energético duranteel crecimiento

Los gráficos de la línea superior de la Figura 44 pre-sentan la potencia metabólica bruta (Pbrut) desarrolladadurante la marcha normalizada por unidad de masa cor-poral. Se observa que cuanto más joven es una persona,más potencia debe desarrollar para avanzar a una velo-cidad dada. A 1 m/s, Pbrut en un nino de 3-4 anos es un70% mayor que en el adulto. La diferencia disminuye al45% en un nino de 5-6 anos y al 30% en uno de 7-8anos. A los 11-12 anos no hay diferencia con el adulto.Se senala también que la velocidad máxima aeróbica (elpunto situado más a la derecha en el gráfico) aumenta conla edad.

Al dividir Pbrut por la velocidad de progresión, se obtieneel coste bruto de la marcha (Cbrut), es decir, la cantidadde energía gastada para avanzar 1 m (cf supra). El costeCbrut se presenta con relación a cada franja etaria en lalínea inferior de la Figura 44. Se observa que, tanto en elnino como en el adulto, existe una velocidad «óptima» deprogresión en la que Cbrut es mínimo. Cuanto más jovenes el nino, más baja es la velocidad «óptima» y más altoes el coste mínimo.

Hay que recordar que Pbrut, la potencia desarrolladadurante la actividad, incluye tanto la potencia gastadapara caminar como la potencia para tenerse en pie (puntode velocidad nula en la Figura 44) (arriba), para mantener



0

3

2

0

Edad (años)

Pot

enci

a en

bip

edes

tación

(W

/kg)

25205 10 15

4

Pdb

Figura 45. Consumo de oxígeno en bipedestación en funciónde la edad (según De Jaeger et al, 2001 [20]).

la temperatura corporal, respirar, digerir, etc. La Figura 45presenta la potencia desarrollada en la bipedestación(Pdb) en función de la edad. Se advierte que Pdb es máselevada en el nino más pequeno porque su metabo-lismo basal es mayor. Esto guarda relación, entre otrascosas, con una masa grasa relativamente escasa y conuna mayor relación entre la superficie cutánea y la masacorporal.

Restando Pdb de Pbrut se obtiene Pnet, es decir, la potenciadesarrollada para realizar la actividad propiamente dicha.La Figura 46 (al medio) presenta Pnet en función de lavelocidad de progresión (es decir, la cantidad de energíagastada por segundo para mover 1 kg de masa corporal).El nino que camina a una velocidad dada desarrolla unapotencia neta más elevada que el adulto. Sin embargo,se comprueba que las diferencias de Pnet entre los gruposetarios son menores que las de Pbrut (Fig. 44). Por lo tanto,la potencia de reposo más elevada en el nino explica enparte, aunque no totalmente, su mayor potencia bruta.La diferencia observada en Pnet podría tener su origenen una modificación del mecanismo pendular de la mar-cha y/o un aumento del trabajo mecánico realizado. Losautores de este artículo están sometiendo a prueba ambashipótesis.

Mecanismo pendular duranteel crecimiento

La Figura 47 presenta las curvas de la energía cinética(Ek), la energía potencial (Ep) y la energía total del COM(Ecom) durante la marcha de un nino y un adulto a tresvelocidades (lenta, media y rápida). Se observa que, a cual-quier edad y velocidad, las variaciones de Ek y Ep durante

el paso se encuentran en oposición de fase, como en unpéndulo. El mecanismo pendular de la marcha estaría pre-sente, pues, desde la más temprana edad.

El porcentaje de energía recuperado por la transforma-ción de energía cinética en energía potencial y viceversa(R, ecuación 3) se presenta en la Figura 48A. El máximode R cambia poco con la edad: del 60% a los 3-4 anosal 65% en la edad adulta. Por tanto, el mecanismo pen-dular de la marcha está presente desde el inicio de lamarcha [22, 23] y su «calidad» evoluciona poco durante elcrecimiento.

A cualquier edad, se observa que el trabajo por unidadde distancia (Wext) es mínimo a una velocidad «óptima»(Fig. 48B), cercana a aquélla en la que R es máximo.A velocidades más bajas y más altas, R disminuye (esdecir, el péndulo es peor) y Wext aumenta. Al igual que elmáximo de R, el mínimo de Wext casi no se modifica conla edad. Sin embargo, la velocidad «óptima» a la que Wext

es mínimo es más baja cuanto menor es la edad del nino.Por eso, cuando la velocidad de la marcha de un nino esdistinta a su «velocidad óptima», el trabajo externo porunidad de distancia (Wext) y la potencia mecánica externadesarrollada (Wext) (Fig. 48C) son más elevados en el ninoque en el adulto. Esta diferencia es marcada, sobre todo aaltas velocidades, en los ninos menores de 10 anos.

Trabajo mecánico total duranteel crecimiento

Como se ha dicho (cf supra), el trabajo mecánico total(Wtot) durante la marcha es la suma del trabajo externo(Wext) y del trabajo interno (Wint) (ecuación 6). Ya se estu-diaron las modificaciones del mecanismo pendular y deltrabajo externo durante el crecimiento. Ahora se verán lasmodificaciones del trabajo interno y del trabajo total.

El trabajo interno comprende el trabajo necesario paradesplazar los miembros con relación al COM y el trabajoefectuado por un pie contra el otro durante las fases dedoble apoyo (cf supra). Tanto en el nino como en el adulto,el trabajo interno puede evaluarse de forma correcta apartir de los movimientos de los segmentos corporales [2].

La línea superior de la Figura 49 presenta el trabajointerno realizado durante un ciclo (Wint, ciclo) para des-plazar los segmentos corporales con relación al COM.Cuando aumenta la velocidad de marcha, la longitud y lafrecuencia del paso también aumentan (Fig. 5). Por eso, lavelocidad de los movimientos de los segmentos corporalesy, por consiguiente, el trabajo interno por ciclo (Wint, ciclo)aumentan con la velocidad tanto en el nino como enel adulto. Sin embargo, a una velocidad dada, Wint, ciclo

por unidad de masa corporal es casi idéntico a cualquieredad. Normalizar Wint, ciclo por la masa corporal permiteanular las diferencias entre los grupos etarios, vinculadas

0Pot

enci

am

uscu

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g)

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Pot

enci

am

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3-4 Años

4

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5-6 Años 7-8 Años 9-10 Años 11-12 Años

0

0 1 2

4

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0 1 20,1

0,3

0 1 2


0 1 2 0 1 2 3

W·

tot

Figura 46. Efecto de la velocidad de marcha y de la edad de los ninos sobre la potencia total (Wtot), la potencia metabólica neta (Pnet)y el rendimiento muscular (�m) (según Schepens et al, 2004 [2] y De Jaeger et al, 2001 [20]).



Adulto0,84 m s–1

Niño0,72 m/s

1,37 m s–11,21 m s–1

2,58 m s–160 J10 J

500 ms

1,56 m s–1

Ek

Ep

Ecom

Ek

Ep

Ecom

Ek

Ep

Ecom

Figura 47. Evolución temporal de las curvas de energíaexterna durante un paso en la marcha de un nino de 4 anos y 9meses y de un adulto a tres velocidades de marcha (según Sche-pens et al, 2004 [2]). Ek: energía cinética; Ep: energía potencial;Ecom: energía total del centro de masa corporal (COM).

Ene

rgía

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%)

Trab

ajo

exte

rno

(J/k

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5-6 Años 7-8 Años 9-10 Años 11-12 Años

0 1 2 0 1 20

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0 1 2


0 1 2 0 1 2 3

0

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0

20

40

60

80

W·

ext

Figura 48. Porcentaje de energía conservada porel mecanismo pendular (R), trabajo externo por uni-dad de masa corporal y por unidad de distancia(Wext), y potencia externa por unidad de masa cor-poral (Wext) en función de la velocidad de marcha adistintas edades durante el crecimiento (según Sche-pens et al, 2004 [2]).

a la amplitud de los movimientos, a su duración y a lamorfología personal. Dado que la frecuencia del ciclo (f)es más elevada en el nino que en el adulto (Fig. 49B),la potencia interna normalizada por la masa corporal(Wint = Wint, ciclo f) es mayor en el nino. Esta diferencia esmás grande cuanto mayor es la velocidad y menor la edaddel nino.

La potencia mecánica total (Wtot) se presenta en laFigura 46A. Al igual que Wext y Wint, Wtot es mayor cuantomenor es la edad del nino. Esta diferencia entre nino y

adulto es más marcada a las velocidades de marcha másaltas. Se torna desdenable a bajas velocidades y en el ninomayor de 10 anos.

Rendimiento muscular duranteel crecimiento

El rendimiento de la producción de trabajo positivo(�m) durante la marcha se presenta en la Figura 46C. En



3-4 Años 5-6 Años 7-8 Años 9-10 Años 11-12 Años

0 1 2 0 1 20

1

3

2

0 1 2


0 1 2 0 1 2 3

f

0

1

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Wint, Ciclo

0

1

2

Trab

ajo

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rno

(J/k

g)P

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cia

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(W/k

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/s)

W·

int

Figura 49. Efecto de la velocidad de marcha yde la edad de los ninos sobre el trabajo interno(Wint, ciclo) necesario para desplazar los segmentoscorporales con relación al centro de masa corpo-ral (COM) durante cada ciclo, sobre la frecuenciadel ciclo y sobre la potencia media interna (Wint).Wint es el producto de Wint, ciclo por la frecuenciadel ciclo. Wint, ciclo y Wint se expresan por unidad demasa corporal (según Schepens et al, 2004 [2]).

el adulto, �m alcanza un máximo de 0,30-0,35 en tornoa 1,25 m/s. A la velocidad más baja y más alta, �m dismi-nuye. En el nino de más de 7 anos, �m es siempre superiora 0,25, que es el rendimiento máximo de la conversiónde energía química en trabajo positivo por los mús-culos [24]. Esta observación supone un almacenamientode energía elástica durante las fases de trabajo nega-tivo, para reutilizarla durante las fases de trabajo positivosiguientes [12].

Antes de los 7 anos de edad, el aumento de Pnet enlos ninos no puede deberse sólo a un aumento de lapotencia mecánica Wtot. En este sentido, �m es menoren el nino que en el adulto (en los ninos de 3-4 anosde edad, por ejemplo, �m es de 0,15-0,25). Esta reduc-ción de �m puede explicarse, al menos en parte, por elhecho de que antes de los 5 anos el patrón neuromus-cular de la marcha no está totalmente desarrollado [25].Esta falta de madurez del sistema de control inducecocontracciones y/o contracciones isométricas que noefectúan trabajo mecánico, sino que aumentan el gastoenergético. Por consiguiente, el rendimiento musculardisminuye.

Similitud dinámica duranteel crecimiento

Cuando un nino camina a una velocidad dada consumemás energía y el trabajo muscular por unidad de masacorporal es mayor que en el adulto (Fig. 46). ¿Podría ser lamenor estatura de los ninos la causa de este aumento delgasto y de la producción de energía?

Para responder esta pregunta se consideran los traba-jos de Alexander [26], quien estudió el efecto del tamanode los animales sobre su modo de locomoción. La rela-ción entre el tamano y el mecanismo de la locomociónse basa en el principio de la similitud dinámica, que esuna extensión del principio de la similitud geométrica.Se dice que dos objetos son geométricamente similaressi existe un factor de escala entre sus dimensiones (esdecir, si la relación entre altura, longitud y anchura delos dos objetos es igual a una constante). Así mismo, dossistemas en movimiento son dinámicamente similarescuando se pasa del primero al segundo por una trans-formación uniforme de las escalas de longitud, tiempo yfuerza.

Alexander (1996) [26] comparó la locomoción de algunasespecies animales. Según este autor, dos especies tienenel mismo comportamiento dinámico durante la marchasi tienen la misma capacidad para transformar la energíacinética en energía potencial y a la inversa. Para estudiar

10

8

6

4

2

0

Pot

enci

a m

etaból

ica

neta

(W/k

g)

0 0,2 0,4 0,6

Velocidad relativa (V2/g/l)

3-4 Años

9-10 Años

5-6 Años

11-12 Años

7-8 Años

Adultos

Pnet

Figura 50. Potencia neta consumida en función de la velo-cidad relativa (según De Jaeger et al, 2001 [20]). Cada símbolorepresenta una clase de edad.

la similitud dinámica de las especies animales durante lamarcha, Alexander se inspiró en el número de Froude, quees igual a:

v = /√

ghdonde v y h son, respectivamente, la velocidad y la

altura del COM y g es la aceleración de gravedad. Durantela marcha, considerando que las variaciones de altura yvelocidad del COM son mayores cuanto más largas sonlas patas del animal, Alexander propone normalizar lavelocidad mediante V2/g l, donde V es la velocidad de pro-gresión y l, la longitud de los miembros. Este autor postulaque dos animales de distinto tamano pero similares enel aspecto geométrico son dinámicamente semejantes sicaminan del mismo modo y a la misma velocidad relativa(V2/g l).

Para poner a prueba la similitud dinámica entre la mar-cha de los ninos y la de los adultos, varios autores [2, 20, 22]

han comparado la evolución de diversas variables en fun-ción de la velocidad relativa Vr (ecuación 11):

Vr = V2/g ldonde V es la velocidad de la marcha, g la aceleración

de la gravedad y l la longitud del miembro inferior (cabesenalar que Vr es un número adimensional).

Las Figuras 50 y 51 presentan Pnet y Wext, Wint y Wtot

en función de la velocidad relativa. En primera aproxima-ción, las diferencias observadas en las Figuras 46, 48 y 49desaparecen. Estas observaciones sugieren que, tan prontocomo caminan, los ninos son seres dinámicamentesemejantes a los adultos. En otros términos, los ninos



4

2

0

Pot

enci

a m

ecán

ica

(W/k

g)

0 0,5 1

Velocidad relativa (V2/g/l)

2

0

2

0

Tot

3-4 Años5-6 Años7-8 Años9-10 Años11-12 AñosAdultos

W·

W·

W·

Int

Ext

Figura 51. Potencia externa, potencia interna y potenciamecánica total en función de la velocidad relativa. Los símbo-los representan las mismas clases de edades que en la Figura 50(según De Jaeger et al, 2001 [20]).

tienen la misma capacidad para transformar la energíacinética en energía potencial y viceversa. Las diferen-cias observadas entre ninos y adultos que caminan auna velocidad determinada se deben, pues, a la diferen-cia de la longitud del miembro inferior. Esta diferenciade longitud explica por qué el mecanismo pendular esmás eficaz a una velocidad más baja en el nino que enel adulto. Como los ninos tienen miembros más cor-tos, gastan más energía y efectúan más trabajo muscularpara caminar a la misma velocidad que el adulto. Hacialos 12 anos de edad, cuando el miembro inferior delnino ya (casi) ha alcanzado la misma longitud que el deladulto, las diferencias en el plano energético y mecánicodesaparecen.

Se ha visto que antes de los 6 anos de edad, el patrónmuscular todavía no está maduro. Por eso, la falta decoordinación muscular disminuye el rendimiento mus-cular debido al aumento del gasto energético sin queaumente el trabajo muscular. Sin embargo, estas dife-rencias relacionadas con la disminución del rendimientono aparecen con claridad en las Figuras 50 y 51. Estosugiere que el efecto de la falta de coordinación muscu-lar sobre el mecanismo de la marcha, observado en losninos de corta edad, es menos marcado que el efecto de laestatura.

� ConclusiónLa marcha es el modo de locomoción pedestre: el uso

de los miembros para desplazarse, en lugar de ruedas, porejemplo, presenta ventajas e inconvenientes. La ventajaprincipal es que la locomoción pedestre posibilita unagran movilidad: desplazarse en sitios limitados, sortearun obstáculo, subir una pendiente empinada o trasladarsesobre un suelo blando es posible con la marcha, mien-tras que se vuelve una tarea difícil en silla de ruedas oen bicicleta. El inconveniente principal es que usar losmiembros resulta costoso desde un punto de vista ener-gético. En este sentido, el uso de los miembros producevariaciones considerables de la energía mecánica del cen-tro de masa y de los segmentos corporales. Por esta razón,el coste metabólico de la marcha es 5-10 veces más ele-vado que, por ejemplo, el coste energético de andar enbicicleta.

Como se ha mencionado en este artículo, el ser humanoemplea diversas estrategias para reducir las variaciones deenergía mecánica durante la marcha: la nivelación de latrayectoria del COM, el mecanismo pendular que haceposible el intercambio entre la energía cinética y la energíapotencial, el almacenamiento de energía elástica en lasestructuras musculotendinosas, etc.

Algunas lesiones perturban estos mecanismos y, porconsiguiente, disminuyen las capacidades locomotri-ces del paciente, alterando así de forma marcada susactividades cotidianas. Por tanto, es esencial que el kine-siterapeuta conozca a la perfección estos mecanismospara restituir lo mejor posible la capacidad locomotriz delpaciente.

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P.-A. Willems ([email protected]).B. Schepens.Laboratoire de physiologie et biomécanique de la locomotion, Institute of Neurosciences (IoNS), Université catholique de Louvain, Facultédes sciences de la motricité, place Pierre-de-Coubertin, 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgique.

C. Detrembleur.Laboratoire d’analyse de la marche pathologique, Institute of Neurosciences (IoNS), Université catholique de Louvain, Faculté des sciencesde la motricité, Tour Pasteur, avenue Mounier 53, B-1200, Bruxelles, Belgique.

Cualquier referencia a este artículo debe incluir la mención del artículo: Willems P-A, Schepens B, Detrembleur C. Marcha normal. EMC -Kinesiterapia - Medicina física 2012;33(2):1-29 [Artículo E – 26-007-B-75].

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