¿Mientras Más Ligero Mejor? Reflexiones sobre la Relación entre el Peso del Dispositivo y la Función

La mayoría de los protesistas están de acuerdo en que las prótesis deben ser lo más livianas posible siempre que incluyan los componentes más seguros, más eficientes y más funcionales. Los componentes actuales para tobillo y pie pueden adaptarse a los cambios en pendientes, por lo que caminar en rampas y otras superficies irregulares es más fácil y permite un mayor rango de altura en los tacos de los zapatos a ser usados. Estos componentes pueden contener unidades hidráulicas, microprocesadores y elementos generadores de fuerza siendo 100-250 por ciento más pesados que un pie ligero de respuesta elástica pasiva. Por ejemplo, el pie Vari-Flex® de Össur pesa 77 grs. y el pie BiOM® pesa más de 2,000 grs.

¿Cuál es la relación entre la función del componente y el peso, y en qué momento "lo más pesado" se convierte en "muy pesado?" ¿Puede el sobrepeso de un componente avanzado impactar negativamente la función? El cambio de componentes protésicos ligeros de tobillo y pie con retorno de energía a versiones hidráulicas o motorizadas significativamente más pesadas requiere de una evaluación adicional.

¿Por qué la Marcha Protésica Requiere Más Energía?

Una razón probable es que los protesistas han acogido la idea de que más liviano es mejor para minimizar el esfuerzo muscular requerido durante la locomoción. Esto se basa en el entendimiento de que una parte importante de la demanda metabólica al caminar y correr está asociada con la aceleración de las extremidades inferiores con cada paso.¹ Por lo tanto, según el peso de la prótesis aumenta, se asume que se requerirá más energía para moverla durante la fase de balanceo. Las personas con amputaciones transtibiales unilaterales, generalmente requieren 20 a 25 por ciento más de energía y caminan más lento cuando usan una prótesis que los sujetos sanos.² Las velocidades de marcha más lentas están asociadas con tiempos de apoyo más cortos y balanceos más largos en el lado protésico comparado con el lado sano, produciendo asimetría en los patrones de marcha.³ Cuando la velocidad de la marcha está controlada, Winter y Sienko hipotetizaron que el aumento en el costo de energía proviene de la demanda muscular aumentada de los músculos isquiotibiales para extender la cadera durante el contacto inicial para asegurar la estabilidad de la rodilla durante la marcha protésica.⁴ Los individuos con amputaciones transtibiales unilaterales tienen una sustancial asimetría inercial en sus extremidades inferiores. Lewallen y colegas sugirieron que los individuos con amputaciones caminan intencionalmente más lento y dan pasos más cortos que las personas sanas en un intento de lograr mejor simetría temporal y espacial entre el lado protésico y el lado intacto.⁵

La Relación Entre las Características de la Inercia y el Costo de la Energía No Está Claro

La mayoría de las prótesis son considerablemente más livianas que el peso de las extremidades anatómicas que ellas han sustituido. Una prótesis transtibial típica puede pesar entre 0.5 y 2 kgrs., mientras que el miembro que ésta reemplaza probablemente estará cerca de 4 kgrs. para un hombre de 70 kgrs. de peso.⁶ A pesar de los supuestos argumentos de los profesionales con respecto al peso de la prótesis, la investigación experimental no ha sido capaz de reunir la evidencia suficiente para sacar conclusiones firmes sobre el efecto de la masa protésica aumentada sobre el costo energético metabólico de la marcha del amputado. Gailey y cols. no encontraron ninguna correlación entre el costo energético y la masa protésica para las masas protésicas entre 2 y 2.7 kgrs.² Jans y Bach reportaron que los costos de energía no se modificaron cuando se añadieron masas de menos de 1.125 kgrs a las prótesis de amputados transtibiales unilaterales.⁷

Por otro lado, Mattes y cols. y Smith y Martin examinaron el costo de la energía y la simetría de la marcha mientras comparaban la masa y el momento de inercia de la pierna protésica con el lado sano mediante la adición entre 0.85 a 2.6 kgrs.^8,9 Estos estudios encontraron que el costo energético y la asimetría de la marcha aumentaron con el incremento de la masa. Smith y Martin añadieron la carga en varios lugares en la prótesis y encontraron que el costo energético y la simetría fueron afectados más negativamente cuando la carga fue colocada distalmente, a nivel del tobillo.⁹ Este resultado, común entre los estudios que miden el impacto de la masa añadida apoya la investigación de Lehmann que también encontró que la masa añadida distalmente afectó de manera negativa el costo de la energía metabólica.¹⁰ Smith y Martin comentaron en los hallazgos de su estudio que el incremento de la masa de una prótesis distalmente debe ser evitado a menos que haya otros beneficios que pueda obtener el amputado. Esta conclusión se dirige a la nueva tecnología protésica de tobillo que busca incorporar motores al tobillo protésico.⁹

Los Tobillos Hidráulicos Son Más Pesados....Pero Tal Vez Eso es Bueno

En la actualidad, sólo unos pocos fabricantes ofrecen tobillos controlados por microprocesador: dos ejemplos son el PROPRIO FOOT® de Össur y el pie Élan de Endolite. Estos pies pesan entre 1 a 1.5 kgrs., 50 por ciento más que un pie equivalente apropiado para el paciente con almacenamiento de energía pasiva. Aunque los motores en estos tobillos controlan la acción de las unidades hidráulicas, que aumentan o disminuyen la tasa de compresión basados en las necesidades en tiempo real de los usuarios, estos dispositivos no incluyen el aditamento para la flexión plantar activa del tobillo en la parte terminal de la fase de apoyo.

Informes de investigaciones experimentales y anecdóticas demuestran una recepción positiva a algunas de las características de estos pies. Portnoy y colegas concluyeron que el uso de un tobillo hidráulico disminuyó el estrés interno que produce la cuenca protésica, lo cual podría proteger el extremo distal del miembro residual de las lesiones relacionadas con la presión.¹¹ De Asha y cols. encontraron que el uso de un pie con control hidráulico con microprocesador, aumentaba la velocidad de marcha auto seleccionada y proporcionaba una transferencia de peso más suave hacia el lado de la prótesis.¹² Algunos otros estudios han analizado los beneficios de subir y bajar rampas y escalones con un control hidráulico de la dorsiflexión y la plantiflexión.¹³

Estos estudios también han documentado beneficios para el lado sano, los cuales incluyen una menor fuerza de impacto en las rodillas, caderas y la columna vertebral.¹⁴ También se ha documentado que la dorsiflexión activa del primer dedo durante la fase de balanceo aumenta la distancia del suelo, haciendo al pie más seguro para los usuarios que presenten el riesgo de caídas.¹⁵ Los datos experimentales en relación al costo de energía metabólica de la ambulación con estos dispositivos no están fácilmente disponibles en la literatura publicada. Endolite reportó en su propia investigación, hecha por Moser y cols., que "en comparación con las prótesis con retorno de energía convencionales, los resultados obtenidos a partir de los ensayos de caminatas extendidas en superficies planas, cuesta arriba, cuesta abajo, subir y bajar escaleras, mostraron que el nuevo pie con asistencia hidráulica ofrecía a los amputados, la capacidad de caminar con hasta un 8.5 por ciento menos de esfuerzo."¹⁶ Esta investigación aún no ha sido publicada en ninguna revista científica avalada.

¡El Tobillo Motorizado Es Realmente Pesado!

Una prótesis con un tobillo motorizado que fue desarrollada originalmente por Hugh Herr, PhD y su grupo de investigación Biomechatronics, en el Media Lab del Massachusetts Institute of Tecnology (MIT), en Cambridge, es capaz de imitar algunas características dinámicas del tobillo anatómico; éste está ahora disponible comercialmente bajo el nombre de BiOM. Este pie utiliza un tradicional pie de carbón en forma de J en la base y un dispositivo unidireccional tipo tornillo que sustituye la acción del complejo muscular gastrosóleo. Este pie fue diseñado para que coincida con las características inerciales de la estructura anatómica perdida; pesa 2 kgrs.

Como se ha expuesto, una masa protésica de esta magnitud se ha demostrado que afecta negativamente los costos energéticos.⁸ Sin embargo, Herr y Grabowski demostraron que el costo de energía metabólica para los usuarios de este pie se redujo entre un 8 y un 12 por ciento y que la demanda de energía se redujo proporcionalmente según la velocidad de la marcha se aumentaba.¹⁷ Ellos también observaron que la velocidad de marcha preferida era la misma que la de los individuos sanos, y que la simetría temporal y espacial mejoraron. Esto indica que el tobillo generador de energía proporciona más beneficio metabólico que el costo de energía asociado con el incremento de la masa.

Los desarrolladores del tobillo motorizado son la esperanza de ver que el costo energético de la ambulación entre las personas con amputaciones realmente disminuya hasta un punto más bajo que los requisitos de los individuos sanos.¹⁷ Ellos sugieren que dado que la batería y el motor están haciendo algo del trabajo de la locomoción, entonces debe haber una menor demanda metabólica, de tal forma que menos energía debería ser requerida para caminar. Ellos apuntan a la falta de una conexión rígida entre el miembro residual y la cuenca protésica como un lugar donde la energía mecánica se puede perder en un pie pasivo, más liviano.

Los Sistemas de Suspensión Pueden Alterar la Percepción del Peso

La percepción del peso es subjetiva y puede estar relacionada con los métodos de suspensión. Unos pocos estudios que han investigado sobre la masa en cualquier tipo de pie, han reportado información acerca de los sistemas de suspensión que fueron utilizados. Board y cols. encontraron aumento de la simetría de la marcha cuando individuos que estaban usando suspensión activa al vacío fueron comparados con los de suspensión de succión pasiva.¹⁸ Ellos propusieron que el volumen aumentado del miembro residual mantiene un mejor ajuste dentro de la cuenca protésica bajo un vacío más alto, mejorando la propiocepción y permitiendo al usuario transferir fuerzas a la prótesis de manera más eficiente. Esto es consistente con el pensamiento del grupo de MIT, cuyos individuos estaban usando suspensión por succión pasiva.

Los Usuarios No Siempre Prefieren lo Más Ligero

La preferencia del usuario de más o menos peso parece impredecible. Un estudio exhaustivo realizado por el Departamento de Asuntos de Veteranos de EE. UU. sobre la satisfacción del amputado con los aditamentos protésicos indica que el peso fue referido generalmente como bueno o malo, pero "el punto común al que se llegó fue que, lograr el peso correcto importa mucho."¹⁹ Otra investigación corrobora esta conclusión. Hale reportó una preferencia subjetiva en un experimento de la condición de masa, donde la extremidad protésica pesaba 75 por ciento de la masa estimada del lado sano.²⁰ Los usuarios de prótesis no siempre prefieren "lo más ligero posible," y no es raro que una persona solicite una mayor masa. Las categorías de "pesada" o "liviana" parecen ser un asunto de menor importancia con respecto a "no esta bien."

¿Sacrificar Función por Peso? Tal Vez No...

Ciertamente no todos los pacientes son candidatos para tobillos motorizados o sistemas de suspensión activa de vacío, debido a la forma de sus muñones, longitud de los mismos, intolerancias a los dispositivos, o consideraciones financieras. La combinación de algunas de esas opciones con herramientas más tradicionales puede proporcionar mayor funcionalidad sin las consecuencias metabólicas o de percepción esperadas. "Ahora hay una gran cantidad de evidencia científica que demuestra que una mayor funcionalidad parece superar los problemas del exceso de peso, si el diseño correcto puede ofrecer mejoras en casi todas las áreas del rendimiento biomecánico," dice David Moser, PhD, principal ingeniero de diseño mecatrónico en Chas A Blatchford & Sons, con sede en Basingstoke, Inglaterra.

Está claro que el peso es una característica importante a considerar durante la evaluación de los componentes protésicos, entre muchos otros factores. Los protesistas deben considerar múltiples factores, incluyendo las actividades vocacionales y recreacionales, la salud del miembro residual, la cosmesis y la tolerancia al dispositivo, y no descartar automáticamente un componente debido solamente a las características de su masa. Hay poca evidencia para apoyar la consideración desproporcionada del peso de un aditamento sobre otros factores de diseño, especialmente en el caso de componentes de gama alta.

Sarah Mattes, miembro de la Academy Gait Society, es una residente de prótesis en Hanger Clinic, de Orange, California. Ella finalizó su educación en O&P en California State University, Dominguez Hills (CSUDH), en Long Beach, en Mayo de 2012, y su grado de maestría en biomecánica en Arizona State University, en Phoenix, en 1997.

El autor quisiera agradecer a las siguientes personas por su ayuda y dirección con este artículo: John T. Brinkmann, MA, CPO, LPO, FAAOP, instructor protésico principal en el Centro de Prótesis y Ortesis de la Universidad de Northwestern , en Chicago, Illinois; Mark Muller, MS, CPO, FAAOP, instructor senior en el programa de O&P de la CSUDH; Brian Ruhe, PhD, instructor de investigación, marcha y protésica del programa de O&P de la CSUDH P&O; y Scott Hornbeak, MBA, CPO, FAAOP, director e instructor clínico del programa de O&P de la CSUDH.

Academy Society Spotlight es una presentación de contenido clínico de las Societies of the American Academy of Orthotists and Prosthetists en asociación con  The O&P EDGE.

Referencias

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Traducción al Español
José Paúl Rodríguez M. MD
Médico Fisiatra
Santo Domingo, República Dominicana