4. Mecanismo para la Pr´ otesis
4.1.2. L´ınea de Carga y Estabilidad
La l´ınea de carga a trav´es de la cual la fuerza de carga equivalente act´ua sobre el cojinete de carga de la pr´otesis, rara vez, act´ua en la l´ınea directa que une la articulaci´on de la cadera con el tobillo, en general act´ua desde un solo punto en el nivel del socket hacia un centro de presi´on sobre la planta del pie.
La l´ınea de carga vista desde el lado lateral o medial para un amputado transfemoral est´a directamente relacionada con la estabilidad de la pr´otesis transfemoral como presenta Radcliffe (1994). Cuando la l´ınea pasa anterior al eje de la articulaci´on, la rodilla prot´esica es forzada a mantenerse en una completa extensi´on. Para que la rodilla se flexione mien- tras el cojinete soporta el peso en el despegue del pie, la l´ınea de carga debe ser recorrida a una posici´on donde esta pase posterior al centro de la rodillaRadcliffe (1957), Radcliffe (1970) y ¨Oberg (1983).
El amputado actualmente puede controlar la direcci´on de la l´ınea de carga haciendo uso de los m´usculos de la cadera y el mu˜n´on residual. Esto lleva al concepto de Control Voluntario de la estabilidad de la rodilla, que es de vital inter´es en el dise˜no y uso de ciertos mecanismos de cuatro barras y polic´entricos.
Cuando la pierna toca por primera vez el suelo es el momento cr´ıtico en la estabilidad de la rodilla debido a la seguridad. En la Figura 4.4.A el sujeto de estudio no est´a realizan- do ning´un momento de extensi´on con la cadera y la carga de la pr´otesis va directamente de la cadera al punto de contacto. En este diagrama la l´ınea de carga pasa atr´as del centro de la rodilla y la rodilla podr´ıa doblarse bajo la acci´on de la carga.
Figura 4.4: L´ınea de carga
ra. Esto gu´ıa el tal´on hacia el piso y el piso reacciona empujando el tal´on. Si utilizamos la ley de Newton Acci´on=Reacci´on el resultado es una segunda componente que act´ua desfasada, actuando adelante del tal´on por lo que la l´ınea de carga se inclina para pasar frente al centro de la rodilla, dando como resultado una rodilla estable.
Este fen´omeno puede ser explicado al considerar la combinaci´on de la fuerza en la articulaci´on y el momento de extensi´on, actuando sobre la articulaci´on de la cadera.
Las figuras 4.4.B y 4.4.C se reemplazan una a la otra, una reemplaza el momento de extensi´on en la cadera M por un par de fuerzas equivalentes y opositoras, de magnitud F separada una distancia d, que tiene el mismo momento de extensi´on. Este par de fuerzas
F1 Y F2 se encuentran en la figura 4.4.C con la fuerza actual F.
La l´ınea equivalente de carga que viene desde el tal´on pasara frente a la articulaci´on de la cadera por una distanciad dado que F yF1 act´uan sobre el mismo punto, esto produce que la l´ınea de carga durante el siclo de la marcha tenga una posici´on variable. Y en si define la l´ınea de carga. El uso de esta l´ınea de carga genera el diagrama de estabilidad.
Una forma de comparar la estabilidad caracter´ıstica para un mecanismo de eje simple o uno de cuatro barras es visualizar la contribuci´on de la musculatura del mu˜n´on resi- dual del lado amputado, en la estabilidad de la rodilla en la fase de apoyo. La Figura 4.5 muestra las fuerzas equivalentes y momentos que act´uan en el pie y alrededor de la articulaci´on de la cadera en un amputado transfemoral t´ıpico.
Figura 4.5: L´ınea de carga y ´area para centros de la rodilla
Los diagramas tanto al contacto como al despegue del suelo se superponen en el es- quema central. Es de notar que las l´ıneas de reacci´on del piso no pasan por el centro de la articulaci´on de la cadera al contacto del tal´on con el piso o al elevarse el pie. Al golpear el tal´on el suelo la l´ınea de carga debe pasar por atr´as del centro de la rodilla para hacerla estable, la estabilidad es controlada al aplicar un peque˜no momento con los m´usculos de la cadera. El mismo principio aplica para el sistema de fuerzas en la elevaci´on del pie. Al comenzar esta elevaci´on el sujeto debe ser capaz de iniciar la flexi´on de la rodilla para la transici´on al balanceo para evitar el golpear el suelo. Esto se logra con un torque aplicado por la musculatura que hace recorrer la l´ınea de fuerza originalmente sobre el empeine del pie a una orientaci´on tal que pasa atr´as del centro de la rodilla y permite que la rodilla se flexione.
Si los dos diagramas se superponen al centro y se presupone que el sujeto tiene la capacidad muscular para desarrollar el momento m´ınimo necesario para obtener la esta- bilidad, el diagrama resultante es el de la figura central.
El ´area sombreada representa un ´area donde los centros de la rodilla en extensi´on completa pueden ser localizados y seguir manteniendo la estabilidad y la habilidad de flexionar la rodilla al elevarse el pie. El esfuerzo muscular requerido por el amputado va- riara dependiendo del alineamiento de la articulaci´on de la rodilla dentro de la regi´on que forma unaV.
El diagrama solo se ha dibujado para pr´otesis transfemorales t´ıpicas donde la estabi- lidad es determinada solamente por el centro de la rodilla, no se asume ning´un bloqueo o fricci´on, por lo que es muy importante el control con los m´usculos en el mu˜n´on residual y la cadera.