Equilibrio y Estabilidad en el Cuerpo Humano

El equilibrio se define como un estado en un sistema físico, al que podemos atribuir una energía interna, en el que los factores externos y/o procesos internos no producen cambios de presión, temperatura u otras variables macroscópicas.

• Todos los cuerpos en reposo están en equilibrio.
• Todas las fuerzas actuantes en un cuerpo en equilibrio suman 0.
• Los cuerpos en equilibrio tienen distinta estabilidad.
• El equilibrio tiene varios grados de estabilidad.

La estabilidad es la tendencia de un cuerpo a recuperar su posición inicial o de reposo. Está determinada por la base de sustentación o base de apoyo, que es la parte del cuerpo que está en contacto con la superficie del suelo y el área circundante.

Tipos de Equilibrio

• Estable: Es el estado de menor energía posible. Los cuerpos tienden a permanecer en ese estado. Una elevación del centro de gravedad (CG) tiende a la pérdida del equilibrio.
• Inestable: El objeto es fácilmente sacado de su posición.
• Neutral: El objeto permanece en equilibrio en cualquier posición. Mantiene la ubicación del CG en forma constante.
• Estático: El objeto permanece en equilibrio sin movimiento (posición estática).
• Dinámico: El objeto se mantiene en una posición equilibrada mientras está en movimiento. El cuerpo mantiene su movimiento manteniendo su equilibrio.

Leyes de la Estabilidad

Los factores que influyen en la estabilidad son:

• Altura del Centro de Gravedad (CG)
• Área de la Base de Sustentación (BS)
• Proyección del CG
• Masa Corporal
• Distancia del CG al borde
• Fricción
• Alineación vertical de los cuerpos segmentados
• Fijación de la mirada

Influencia del Área de la Base de Sustentación

Influye el tamaño y la forma. A mayor base de sustentación, mayor estabilidad. La estabilidad es mayor cuando la proyección del centro de gravedad cae dentro de la base de sustentación.

Influencia de la Altura del Centro de Gravedad

A menor altura del CG en relación con la base de sustentación, mayor estabilidad.

Influencia de la Masa Corporal

A mayor masa corporal, mayor estabilidad (F = m·a). Nota: es un factor menos importante que la altura y ubicación del CG y la base de sustentación.

Influencia de la Distancia del Centro de Gravedad al Borde

La estabilidad es directamente proporcional a la distancia que existe entre el CG y el borde del objeto. Si se amplía la base de sustentación en el sentido de la fuerza, existe mayor estabilidad.

Influencia de la Fricción

A mayor fricción de la superficie con las partes del cuerpo, mayor estabilidad.

Influencia de la Alineación Vertical de los Cuerpos Segmentados

Un cuerpo segmentado mantiene el equilibrio si sus respectivos CG caen en la base de sustentación.

Influencia de la Fijación de la Mirada

Un ser humano mantiene su equilibrio si centra su mirada en un punto fijo.

Centro de Gravedad (CG)

El centro de gravedad es el punto teórico de un objeto en el cual está concentrada toda su masa. Mecánicamente, es un punto de equilibrio donde actúa la fuerza de gravedad y el peso corporal.

Punto de Equilibrio

Se aplica el principio de los momentos donde:

• Todas las fuerzas lineales están niveladas.
• Todas las fuerzas rotacionales están equilibradas.
• La suma de todas las fuerzas que actúan en el objeto es o son iguales a cero.

Características del Centro de Gravedad

• En cuerpos rígidos: es el centro geométrico.
• En cuerpos flexibles: el CG se desvía a la zona de concentración de peso.
• En el cuerpo humano: la posición determina la ubicación del centro de gravedad.

Altura del Centro de Gravedad

• 55% de la altura en posición bípeda en mujeres.
• 56,18% de la altura en posición bípeda en hombres.

Ubicación del Centro de Gravedad

Depende de:

• Estructura corporal
• Sexo
• Edad
• 6º mes de vida fetal = 7ª vértebra torácica
• Adulto = 2ª vértebra sacra

Cálculo del Centro de Gravedad

Existen varios métodos para calcular el centro de gravedad:

• Método de suspensión
• Método de cálculo
• Método de pesaje
• Método de segmentación

Método de Segmentación

Consiste en la ubicación del centro de gravedad total de un cuerpo a través de los porcentajes de los centros de gravedad de los segmentos constituyentes.

Procedimiento:

1. Dibujar fotografía.
2. Marcar puntos de referencia anatómicos:
   • Tobillo
   • Rodilla
   • Cadera
   • Cabeza
   • Muñeca
   • 7ª vértebra cervical
   • Parte superior de la cabeza
3. Se unen los puntos de referencia.
4. Queda una figura compuesta por 14 segmentos.
5. Medir eslabones corporales.
6. Ubicar el centro de gravedad de cada segmento según porcentaje (tabla).
7. Determinar coordenadas hipotéticas del CG.
8. Determinar coordenadas de cada CG segmentario (x,y).
9. Reemplazar en tabla de cálculo.
10. Se multiplica por factores de peso de cada segmento.
11. Se obtienen coordenadas reales de CG.
12. Realizar sistemas de coordenadas.

Análisis de la Marcha Humana

Marcha: La marcha, o locomoción bípeda, requiere interacciones complejas y una excelente coordinación entre la mayoría de las grandes articulaciones del cuerpo.

Métodos de Análisis de la Marcha

• Análisis videográficos para realizar:
  • Análisis de zancada
  • Análisis angulares
• Análisis de fuerza:
  • Plataforma de fuerzas
  • Análisis de presión de los pies
  • Análisis electromiográficos

Ciclos de la Marcha

La locomoción bípeda es una actividad cíclica consistente en 2 fases para cada miembro:

• Fase portante o de apoyo
• Fase oscilante

La marcha busca ser simétrica con respecto a los movimientos angulares, patrones de activación muscular, al comportamiento en carga de las extremidades inferiores, etc., con el objeto de hacer un ciclo lo más eficiente y eficaz posible.

El ciclo de marcha se define como: “La relación secuencial de una fase portante o de apoyo y otra oscilante o balanceo de una extremidad, o como un paso”.

Fases del Ciclo de Marcha

Los límites del ciclo están dados por ciertos hitos que ocurren durante el ciclo: Contacto inicial, hasta el contacto inicial del miembro homolateral.

• CT o IC: contacto inicial
• LR: Respuesta a la carga.
• MST: Stance (apoyo) medio.
• TST: Stance (apoyo) terminal.
• PS: Pre swing (toe off).
• ISW o DD: Swing inicial/despegue de los dedos.
• MSM: Swing Medio.
• TSM: Swing Terminal.

Duración del Ciclo de Marcha

La fase de apoyo (stance) abarca el 62% de la zancada y la fase de oscilación (swing) el 38%. La fase de apoyo se puede descomponer en 7 hitos:

1. Contacto inicial: Pie contacta el suelo.
2. Respuesta a la carga: Intervalo en que la planta del pie toma contacto con el suelo y el peso del cuerpo recae sobre el miembro en carga. Este punto coincide con el fin del doble apoyo inicial de los 2 miembros (aprox. 10 a 12% del ciclo).
3. Apoyo medio: Periodo en el cual la tibia rota sobre el pie fijo en dirección de la locomoción. Coincide con el apoyo unipodal y dura aproximadamente un 10 o 30%.
4. Apoyo final: El peso del cuerpo es transferido desde las regiones del retropié y mediopié hacia el antepié. Tiene lugar desde el 30% hasta el 50%, y coincide con el inicio del apoyo bipodal final.
5. Fase previa al balanceo: El peso es transferido al miembro contralateral como preparación a la fase de balanceo. Coincide con el fin del doble apoyo y dura desde el 50 hasta el 60% aprox. Ocurre el despegue de los dedos.
6. Fase de balanceo medio: Desde el despegue de los dedos hasta que el pie del balanceo está a la misma altura que el pie de apoyo. Dura entre el 60 y el 73% del paso.
7. Fase de balanceo terminal: La tibia del miembro oscilante se orienta verticalmente y termina en el momento del contacto inicial. Dura desde el 73 al 100% del paso.

Parámetros de la Marcha

Rango de valores de normalidad para ciertos parámetros de la marcha de los adultos a velocidad de marcha libre:

• Zancada o ciclo de tiempo: 1.0 a 1.2 m/s
• Zancada o ciclo de longitud: 1.2 a 1.9 m
• Longitud del paso: 0.56 a 1.1 m
• Anchura del paso: 7.7 a 9.6 cm
• Cadencia: 90 a 140 pasos/min.
• Velocidad: 0.9 a 1.8 m/s

Definiciones:

• Zancada: Corresponde a 2 pasos secuenciales.
• Paso: La aparición de un hito en un pie hasta la siguiente realización de ese mismo hito en el pie contrario.
• Cadencia: Medida de la frecuencia de paso, definida como el nº de pasos por unidad de tiempo y se expresa en pasos por minuto.
• Tiempo de zancada: Tiempo en que se demora en llevar a cabo una sola zancada.
• Longitud de zancada: Distancia cubierta por un paso en la dirección de movimiento.
• Anchura del paso: La distancia cubierta por un paso perpendicular a la dirección de la marcha midiendo los puntos de contacto sobre los talones.