Plantillas instrumentadas. Utilidad clínica

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1 TÉCNICAS INSTRUMENTALES DE DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN EN REHABILITACIÓN Plantillas instrumentadas. Utilidad clínica A. MARTÍNEZ ASSUCENA a, J. PRADAS SILVESTRE b, M.D. SÁNCHEZ RUIZ a y M.F. PEYDRO DE MOYA c a Hospital de Requena. b Unión de Mutuas. Villarreal. c Instituto de Biomecánica. Valencia. Resumen. Objetivo. Aportar información sobre la utilidad de las plantillas instrumentadas en la práctica clínica. La estrategia de trabajo ha consistido en la descripción de: Tipos de sistemas de valoración de presiones plantares conocidos; sistema de plantillas instrumentadas; características que debería tener el sistema de plantillas instrumentadas; ventajas e inconvenientes de este tipo de instrumentación funcional; qué parámetros son de interés, comunicando que el de mayor utilización clínica es el de presiones máximas; áreas topográficas consideradas de mayor interés biomecánico, en cuanto a correlacionarlo con la exploración clínica; presiones plantares como reflejo de la forma de apoyo plantígrado, durante la marcha; para ello, se ha revisado la bibliografía circulante sobre sistemas de plantillas instrumentadas y sobre patología y cuadros sindrómicos que afecten a la forma de apoyar durante la marcha. Se ha incluido información personal empírica. Resultados. Aplicabilidad de las plantillas instrumentadas en la práctica clínica; descripción de un caso clínico, previa identificación de un caso control. Conclusiones. Las plantillas instrumentadas aportan datos cuantitativos de utilidad clínica en la valoración funcional de la marcha, el dolor plantar, la prescripción y la validación ortésica de los miembros inferiores, tanto en patología de aparato locomotor (traumática o no) como neurológica, la prevención de úlceras en neuropatías, relevante en la diabética, por impacto de lesiones, y control evolutivo. Palabras clave: Plantillas instrumentadas. Presión plantar. Pie. Marcha. Neuropatía. Asesoramiento. INSTRUMENTED INSOLES: CLINICAL UTILITY Summary. Objective. The aim of this study is to provide information of how plantar pressure measurement Correspondencia: Amparo Martínez-Assucena Servicio de Rehabilitación Hospital de Requena Paraje Casa Blanca, s/n Requena. Valencia Correo electrónico: amparoassucena@ono.com through instrumented insoles can be recommended in clinical practice. Methods. A literature search was conducted to retrieve clinical trials investigating types of plantar pressure measurements; instrumented insoles as an in shoe data collection method; system specifications that instrumented insoles should have; advantages and disadvantages of this measurement system; common variables of interest, mainly peak pressure; foot topographic areas and the relationship between biomechanics and clinics features ; plantar pressures reflecting plantar support during gait. Personal experience is included. Results. Studies demonstrated a significant clinical application of plantar pressure assessment; we describe the results of a clinical case and those in a control case Conclusions. Instrumented insoles are quantitative data tools for functional assessment during gait and therefore are recommended in clinical practice. They are useful assessing plantar pain, lower limb orthotic prescriptions and his effectiveness. Support exits for the interest of the instrumented insoles in the functional evaluation and evolutive control of musculoskeletal and neurologic diseases and plantar surface ulceration prevention in neuropathies. Key words: Instrumented insoles. Plantar pressure. Foot. Gait. Neuropathy. Assessment. INTRODUCCIÓN El examen del apoyo plantar estático se basa en la observación de las huellas plantares. En bipedestación, la carga se limita al peso corporal y se reparte entre los dos pies. La resultante de la ecuación fuerza/superficie de apoyo (o presión) es relativamente constante. Durante la marcha, esa resultante es variable, dependiendo de si el apoyo es monopodal o si se ejerce en un segmento del pie, como durante la fase de despegue, en el antepié. La baropodometría permite cuantificar esta presión durante la marcha y profundizar en la forma como se 324 Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

2 desarrolla la misma, así como en sus mecanismos de compensación y en las alteraciones funcionales consecuentes a la patología que la altera. Se aborda este capítulo con un resumen de distintas técnicas de evaluación de presiones plantares, para pasar a continuación a describir un sistema de plantillas instrumentadas y su interés clínico, desde la perspectiva de una revisión bibliográfica. OBJETIVO Aportar información sobre la utilidad de las plantillas instrumentadas en la práctica clínica. Para ello, se ha revisado la bibliografía circulante sobre la aplicación de esta instrumentación funcional en diversas patologías de aparato locomotor y neurológicas. ESTRATEGIA DE BÚSQUEDA La estrategia de búsqueda se ha basado en la utilización de descriptores relacionados con el tema. Se han empleado los siguientes descriptores: presión plantar, pie, marcha, neuropatía, dolor plantar y asesoramiento, además de distintas patologías de aparato locomotor y neurológicas. La base de datos ha sido Medline. El período de tiempo consultado han sido los últimos 5 años. Además, hemos utilizado bibliografía citada en las publicaciones que hemos hallado pertinentes sobre el tema por revisar, lo que ha supuesto ampliar el período de tiempo. También hemos recurrido a publicaciones y comunicaciones de autores considerados relevantes en el área de la biomecánica y de las distintas patologías consultadas. La restricción en la selección de las publicaciones ha sido la pertinencia del contenido del abstract. Como consecuencia, hemos obtenido los distintos tipos de documentos: artículos de revista, capítulos de libros, documentos de consenso de expertos y comunicaciones en reuniones científicas. Estas publicaciones hacen referencia a estudios de cohortes o casos control, preferiblemente multicéntricos; estudios descriptivos de series con aportación de resultados; opiniones de autoridades respetadas, basadas en la experiencia clínica, y revisiones bibliográficas. TÉCNICAS DE VALORACIÓN DE PRESIONES PLANTARES Las plantillas instrumentadas se incluyen dentro de las técnicas de valoración de presiones plantares, las cuales se pueden clasificar de la siguiente forma: Estáticas Pedigrafía Imagen de huella plantar, obtenida tras impregnar la superficie plantar con una sustancia grasa y de color e imprimir esa huella sobre una hoja de papel. Fotopodograma La misma técnica, pero sobre papel fotográfico. Podoscopio Sistema óptico constituido por superficie transparente sobre la cual se apoyan los pies del sujeto. La imagen de la huella plantar se aprecia a través de la otra cara de la superficie transparente o mediante sistema de espejos iluminados. Cinéticas Sistemas de medida de la carga entre el calzado y el suelo 1. Zapatos instrumentados, que emplean transductores y células de carga dentro o sobre la suela de los zapatos. 2. Zapatos con placa metálica instrumentada con galgas y adherida a la suela. 3. Zapatos con múltiples células de fuerza en la suela de los zapatos. Sistemas de medida de la carga entre el pie y el suelo 1. Técnicas de impresión de tinta. Se basan en la deformación de elementos flexibles que protruyen de la parte inferior de una matriz sobre la que el sujeto camina. 2. Técnicas ópticas, mediante barógrafos. El material sobre el que apoya el pie es deformable y, sometido a presión, determina unas imágenes que se originan por el material fluido que se halla entre las prominencias del material deformable y el cristal que subyace material fotoelástico. 3. Matrices de transductores electromecánicos. Son podómetros o plataformas con transductores incorporados. Sistemas de medida de la carga entre el pie y el calzado 1. Sensores discretos que utilizan: a) Transductores capacitativos. b) Transductores basados en galgas extensiométricas. 83 Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

3 c) Transductores piezoeléctricos. d) Transductores resistivos. e) Transductores magnetorresistivos. 2. Plantillas instrumentadas: a) Plantillas que incorporan sensores piezoeléctricos. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PLANTILLAS INSTRUMENTADAS Las plantillas instrumentadas son un mecanismo de valoración funcional de tobillo y pie durante la marcha 1, de tipo cuantitativo y cinético, que registran cargas entre el pie y el calzado y utilizan transductores discretos fijos sobre la base de una plantilla 2-4. Deben constar de: 1. Sistema de captación: a) Captadores de presiones (plantillas), con un número tal de sensores discretos del tipo piezoeléctrico, que permita un mapeado según el descrito más adelante. b) La plantilla, como soporte de transductores, debe tener la flexibilidad necesaria que permita al sujeto caminar con la plantilla, con comodidad y que ésta no sufra roturas, lo que supone una mayor durabilidad de la plantilla, en torno pasos de media por plantilla. c) La conexión externa de la plantilla debe tener durabilidad de al menos pasos de media (siempre y cuando los registros se realicen correctamente) y facilidad de manejo. 2. Sistema de acondicionamiento de señales. Compuesto por amplificadores de la carga generada en el transductor, que pueda convertirse en una tensión. 3. Sistema de adquisición de datos alojado en un ordenador personal. Software específico para el manejo del instrumento que permita el acceso del usuario a parámetros de interés y que se describen más adelante. Resolución La resolución vendrá definida por el tamaño de los sensores, su número y la distancia intersensor. Si los sensores son pequeños, se podrá distribuir un gran número en toda la plantilla. Para sensores circulares, de diámetro de 5 mm, no debería haber menos de sensores por plantilla. El tamaño debe ser reducido, ya que el resultado de una fuerza vertical aplicada sobre una superficie varía según el tamaño de esa superficie. A menor tamaño, mayor presión por zona detectada y, por lo tanto, mayor sensibilidad. El espesor del sensor no debe exceder de 0,5 mm y la relación espesor-diámetro debe ser aproximadamente 1:10 5. Frecuencia de muestreo Es el número de muestras recogidas por segundo por cada sensor. Su unidad de medida es el hertzio (Hz, ciclos por segundo). La frecuencia de muestreo debe estar entre 45 y 100 Hz durante la marcha y en 200, para carrera 1. Fiabilidad El número de pasos que se deben realizar oscila entre 3 y 5, en cada sesión de medida 1. La fiabilidad no supone necesariamente el 100 % de repetibilidad de pisadas, de cada sujeto con el mismo sistema de medición, pero las medidas no deben diferir más del 5-7 % entre una medición y otra, dentro de la misma sesión. Calibración El sistema de calibración sirve para saber si una determinada medida es correcta. Los parámetros que determinan una adecuada calibración son una buena linealidad, muy baja histéresis y alta respuesta dinámica 6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS QUE DEBE CUMPLIR UN SISTEMA DE PLANTILLAS INSTRUMENTADAS Para que un sistema de medición de presiones plantares sea útil, debe cumplir una serie de requisitos, en cuanto a: resolución, frecuencia de muestreo, fiabilidad y calibración. PARÁMETROS DE INTERÉS 1. Variables principales: Fuerza máxima (Newton) 7. Presión máxima (Newton/cm 2 o kilopascales [kpa]). Esta es la que más se utiliza en la práctica clínica. 326 Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

4 Superficie de apoyo (cm 2 ). Duración del apoyo (ms) Variables complementarias: Integral fuerza-tiempo o impulso (Newton/s). Permite conocer la cantidad total de carga en diferentes zonas. Duración de apoyo, en porcentaje de la duración total de apoyo. Inicio de apoyo. Final del apoyo. Instante en que la fuerza es máxima. Baricentro 8. ÁREAS TOPOGRÁFICAS DE INTERÉS El estudio de los parámetros antes reseñados se realiza sobre diferentes zonas de apoyo del pie. El mapeado del pie, en este sentido, difiere según autores, pero se estima que determinadas zonas del pie son de interés, como las cabezas de los metatarsianos, diferenciando, al menos la primera; los dedos, distinguiendo entre el primero y los demás; así como mediopié y talón, que determinados autores todavía subdividen en apoyo retrocapital, mediopié interno y mediopié externo, en cuanto a mediopié; y talón interno, centro y externo, para el talón 7,9,10. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS SISTEMAS DE PLANTILLAS INSTRUMENTADAS Ventajas sobre otros sistemas de medición de presiones plantares Disponen de información sobre la distribución de presiones plantares, en la interfaz pie-suelo. Aportan información de interés intrasujeto, de utilidad en control evolutivo tras aplicación de tratamiento ortésico o de otro tipo. El sistema de plantillas instrumentado no introduce el sesgo de la forma de apoyar derivado de que el sujeto acierte la pisada en la plataforma, ya que los sensores están implantados en el sistema que el usuario traslada bajo sus pies. Y requiere menor número de pisadas 1. La portabilidad del sistema y el no necesitar el espacio e instalación permanentes que requiere la plataforma de presiones son otros aspectos de interés. Inconvenientes Los principales inconvenientes son la disparidad de equipos, la variabilidad en las características técnicas y los resultados de los parámetros medidos. PRESIÓN PLANTAR Y CORRELACIÓN CLÍNICA Las presiones plantares son reflejo de la forma de apoyo plantígrado durante la marcha. El modo de apoyo depende de las características estructurales y funcionales del pie 10 y de las otras articulaciones de la extremidad 11. Asimismo, la postura, la dismetría en extremidades y la patología podológica introducen cambios tanto en la forma en que se distribuyen las presiones plantares 12 como en la intensidad de esas presiones. Las lesiones de neurona motora superior y su repercusión en el patrón de marcha también se reflejan en los patrones de distribución de presiones, tanto en extremidades afectadas como en no afectadas Las neuropatías y polineuropatías y las alteraciones en la sensibilidad profunda, asociadas o no a éstas, condicionan formas de apoyo plantar y su traducción en presiones plantares Las fracturas y traumatismos de partes blandas generan asimismo patrones de presiones diferentes a los de los controles 23. APLICACIÓN EN LA CLÍNICA Los cambios en las presiones plantares, tanto en patrones de distribución como en intensidad de presión, se relacionan con determinados cuadros semiológicos: 1. Dolor en superficie de apoyo plantar, independientemente de la patología que lo condicione. 2. Prescripción y validación ortésica de tobillopie 12, Patología del apoyo plantar, aunque no condicionen dolor, y dentro de éstas, neuroangiopatía diabética y neuropatía sensitiva, motora o del sistema nervioso vegetativo, y que pueden desarrollar úlceras en superficie de apoyo plantar Tiene en estos casos, un valor preventivo, en cuanto a introducir elementos que disminuyan las zonas con excesiva presión. 4. Patología neurológica central y traumatológica, por los motivos antes señalados. APLICACIÓN EN CUADROS CLÍNICOS CONCRETOS Dolor Imaginemos un sujeto que refiere dolor a la carga. Si apreciamos alteración en la distribución de las presio- 85 Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

5 nes, tiempo de apoyo, superficie de apoyo o presiones máximas, podremos inferir que hay alteración en el apoyo plantar durante la marcha. La exploración clínica del pie, mediante métodos cualitativos tradicionales aportará información sobre la estructura del pie o del pie y el tobillo: datos antropométricos, balance articular de pie y/o de tobillo, radiografías en carga de los pies y/o de tobillos, anteroposterior y lateral 10. Esta información se complementa con otros datos de la exploración clínica, como el análisis de callosidades, úlceras o cualquier tipo de lesión en superficie de apoyo plantar. Valoraremos alteraciones en la alineación de extremidades, dismetrías, deformidades. Y naturalmente, la localización del dolor por parte del sujeto 12. Además, debemos disponer de información sobre patología que presente el paciente. Si disponemos de información sobre la funcionalidad dinámica del pie, nuestro conocimiento sobre el problema del sujeto y la forma de resolverlo o mejorar su estado será más global. Fig. 1. Registro de presiones de pies no álgicos (persona control). Presión máxima en pie derecho (en kpa): retropié, 522,1; mediopié, 382,3; antepié, 464,7. Presión máxima en pie izquierdo (en kpa): retropié, 583,7; mediopié, 210,2; antepié, 669,6. kpa: kilopascales. Fig. 3. La misma paciente tras aplicación de ortesis de descarga retrocapital izquierda y ortesis sin descarga derecha. Presión máxima en pie izquierdo (en kpa): retropié, 100,1; mediopié, 67,7; antepié, 1.074,8. Fig. 2. Registro de metatarsalgia izquierda en paciente con hemiplejía izquierda. Limitación en la dorsiflexión activa de tobillo izquierdo, dedos en garra, Babinsky, escaso apoyo de talón izquierdo. Marcha no antálgica. Presión máxima en pie izquierdo (en kpa): retropié, 472,8; mediopié, 173,4; antepié, 1.731,2. Fig. 4. La misma paciente, tras infiltración con toxina botulínica en el flexor común de dedos y extensor del hallux, al cabo de un mes de la infiltración, y tratamiento fisioterápico. Se usan las mismas ortesis. Presión máxima en pie izquierdo (en kpa): retropié, 189,8; mediopié, 80,1; antepié, 821, Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

6 Si la marcha no es antálgica, es decir, si apoya sobre la zona dolorosa, la coincidencia de zona álgica y la zona con presiones máximas, facilita la prescripción de ortesis de descarga. El hecho de que el técnico ortopédico disponga de registro de presiones plantares a escala natural facilita la confección adecuada de esas ortesis 12. El conocimiento de presiones plantares se ha mostrado de utilidad en la prescripción de ortesis de tobillo-pie, en niños con diplejía espástica 27, en adultos con hemiplejía 24 ; en valoración de ortesis de descarga en sujetos sanos 23,28 ; en un mejor conocimiento de las modificaciones que el calzado introduce en el apoyo plantar 23, Úlceras En cuanto a la presentación de úlceras en superficie plantar de pacientes diabéticos o afectados de neuropatías o polineuropatías sensitivomotoras, se ha apreciado la coincidencia de zonas ulceradas con zonas de presiones máximas elevadas 16,17,29,34, así como cambios en el patrón de distribución de presiones 35 y duración del tiempo de apoyo 36. Las características estructurales de los pies diabéticos están condicionadas, en gran parte, por la alteración de la sensibilidad, derivada de neuropatía, y condicionan zonas de hiperpresión plantar 19. La presencia de neuropatía es, por lo tanto, en parte responsable por los cambios en patrones de distribución de presión e incremento de la duración del tiempo de apoyo 36. En aquellos pacientes diabéticos con alteración de la sensibilidad, la determinación de presiones plantares es un elemento predictivo valioso, en cuanto a la posibilidad de desarrollar úlceras en superficie de apoyo plantar 20. Esto permite adoptar medidas preventivas. CASOS PRÁCTICOS Los casos prácticos se encuentran representados en las figuras 1 a 4. CONCLUSIONES Las plantillas instrumentadas son de utilidad clínica en la valoración funcional de alteraciones de la marcha; sintomatología álgica en superficie de apoyo plantar; prescripción ortésica de pie y/o de tobillo-pie, tanto en patología de aparato locomotor (traumática o no) como neurológica; prevención de úlceras en sujetos diabéticos con alteración de la sensibilidad y en aquellos que presentan neuropatías o polineuropatías de otra etiología. La utilización de las plantillas instrumentadas se entiende como una exploración complementaria, coadyuvante de la exploración clínica, a la cual no suple. Los resultados de esta exploración reflejan la forma de apoyo del paciente durante la marcha y permiten evaluar resultados terapéuticos y su evolución. La elección del sistema de medición de plantillas instrumentadas es importante en cuanto a la fiabilidad de los resultados. La disponibilidad de sistemas de cuantificación de resultados y de análisis funcional es algo que hay que tener presente en la práctica clínica de servicios que atiendan a población con patología del apoyo de pie o de pie-tobillo, durante la marcha. BIBLIOGRAFÍA 1. Orlin MN, McPoil TG. Plantar pressure assessment. Phys Ther. 2000;80: Nicol K, Hennig EM. Measurement of pressure distribution by means of a flexible, large surface mat. En: Asmussen E, Joergensen K, editors. Biomechanics VI-A. Baltimore: University Park Press; p Hennig EM, Cavanagh PR, Albert HT, McMillan NH. A piezoelectric method of measuring the vertical contact stress beneath the human foot. J Biomechanic Eng. 1982;4: Pedotti A, Assente R, Fusi G, DeRossi D, Dario P. Multisensor piezoelectric polymer insole for pedobarography. Ferroelectrics. 1984;60: Ferguson-Pell MW. Design Criteria for the measurement of pressure at body/support interfaces. Eng Med. 1980;9: Ferguson-Pell MW, Parry E. Pressure mapping. Uses and abuses. Seventeenth International Seating Symposium February Libotte M. Podoscopie électronique. En: Encyclopédie Médico-Chirurgicale, Kinésithérapie, Méd Phys Réadap. Paris: Elsevier; 2000; A-13: Kavounoudias A, Roll R, Roll JP. The plantar sole is a dynamometric map for human balance control. Neuroreport. 1998;9: Sánchez-Lacuesta J, Prat Pastor J, Soler Gracia C, Hoyos JV, Vera P. Técnicas instrumentales para la valoración biomecánica de los movimientos humanos. En: Ponencias del IV Congreso Nacional y I Internacional de Técnicas Ortoprotésicas (ORTO 92). Valencia: p Morag E, Cavanagh PR. Structural and functional predictors of regional peak pressures under the foot during walking. J Biomech. 1999;32: Wrobel JS, Connolly JE, Beach ML. Associations between static and functional measures of joint function in the foot and ankle. J Am Podiatr Med Assoc. 2004;94: Martínez Assucena A, Sánchez Ruiz MD, Barrés Carsí M, Pérez Lahuerta C, Guerrero Alonso A, Soler Gracia C. 87 Rehabilitación (Madr) 2005;39(6):

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