Biomecánica de la silla de ruedas

Introducción(edit | edit source)

Según McLaurin y C. E. Brubaker (1) la biomecánica de la silla de ruedas implica el estudio de cómo un usuario de silla de ruedas transmite fuerza a las ruedas para lograr la movilidad, y nos ayuda a entender cómo el cuerpo del usuario interactúa con la silla de ruedas. Dado que la silla de ruedas puede desplazarse por inercia, no es necesario que la transmisión de energía sea continua, sino que cada golpe de energía puede ir seguido de un periodo de recuperación, y la frecuencia de los golpes depende de las preferencias del usuario y de las características de inercia de la silla de ruedas. Esta última se describe en términos de resistencia a la rodadura, resistencia al viento y pendiente de la superficie. A partir de estos tres factores se determina la potencia necesaria para propulsar la silla de ruedas, que debe corresponderse con la potencia del usuario. La eficiencia de la propulsión es la relación entre esta potencia de salida y el coste metabólico. (1)

La propulsión manual de las sillas de ruedas, tanto en su uso cotidiano como en su uso deportivo, está siendo cada vez más estudiada, incorporando perspectivas fisiológicas, de ingeniería y biomecánicas con un enfoque hacia la ergonomía y los mecanismos de lesión, especialmente los fenómenos de sobrecarga de la extremidad superior. (2)(3) A través de un análisis sincronizado del patrón de movimiento, se han desarrollado conocimientos sobre el patrón de generación de fuerza y el patrón de actividad muscular en la dinámica de propulsión de la silla de ruedas manual, con varios niveles de actividad física y potencial funcional mediante un análisis sincronizado del patrón de movimiento en el laboratorio. (3)

Una habilidad importante relacionada con el movimiento de la silla de ruedas es la propulsión.

La propulsión de la silla de ruedas utilizando ambas extremidades superiores es el principal medio de maniobra de una silla de ruedas manual. Hay dos fases distintas durante el ciclo de propulsión de una silla de ruedas:

  1. La fase de propulsión o de empuje, que comienza cuando la mano entra en contacto con el aro de empuje y continúa hasta el punto en que se retira el contacto al final del recorrido.
  2. La fase de recuperación es el periodo en el que la mano no está directamente en contacto con el aro de empuje, de modo que implica el movimiento en el que las manos se separan del aro de empuje hasta que las extremidades superiores vuelven a entrar en contacto con el aro de empuje para iniciar la siguiente fase de propulsión.

En la investigación se han identificado cuatro tipos de patrones de propulsión: la propulsión en arco, la propulsión en bucle simple, la propulsión en bucle doble y la semicircular, que varían en función de la trayectoria de la mano cuando ésta se encuentra en el periodo de recuperación. Esta variabilidad en las técnicas de propulsión puede deberse, en parte, al nivel y al tipo de deficiencia, pero también está relacionada con el nivel de entrenamiento en silla de ruedas al que ha tenido acceso el usuario.(4)

Las características requeridas para una silla de ruedas dependen de las características del usuario y de las actividades previstas. La silla de ruedas ideal para una persona tendrá las características que más se ajusten a estas características y actividades. Por lo tanto, la prescripción no consiste únicamente en elegir una silla de ruedas, sino en elegir los componentes de la misma que mejor sirvan para el fin previsto, entre los que se incluyen las ruedas, neumáticos, ruedas giratorias, chasis, cojines, materiales, detalles de construcción, asientos, respaldos, reposabrazos, reposapiés y reposapiernas, reposacabezas, bloqueos de las ruedas, frenos, reposamanos, palancas, accesorios, ajustes y piezas desmontables. Cada componente se considera en relación con las características de funcionamiento, incluyendo la resistencia a la rodadura, versatilidad, peso, comodidad, estabilidad, maniobrabilidad, transferencia, almacenamiento, durabilidad y mantenimiento. (1)

Factores que afectan a la movilidad( editar | editar fuente )

Fricción(edit | edit source)

La resistencia a la rodadura de la silla de ruedas será mayor cuando exista un mayor nivel de fricción, por lo que el usuario necesitará mayor energía para su propulsión. Pero en algunos casos los factores relacionados con la fricción de la silla de ruedas pueden mejorar la comodidad y la estabilidad del usuario, por lo que la decisión global que se tome será el mejor opción según el perfil del usuario. En esta sección analizaremos cómo afectan los siguientes factores a la capacidad de desplazarse de la silla de ruedas:

Distribución del peso entre las ruedas delanteras y traseras( editar | editar fuente )

Un mayor peso en las ruedas delanteras provoca una mayor fricción, pero al mismo tiempo hace que la silla sea más estable. Una silla de ruedas estándar tiene una distribución de peso del 50/50%, mientras que una silla ligera adaptada (según la adaptación) tiene una distribución de hasta el 80% del peso en las ruedas traseras y el 20% en las delanteras (aproximadamente). Esto hace que se mueva mejor que una silla de ruedas estándar, pero es menos estable, por lo que requiere una mayor habilidad para utilizarla.

Terreno donde se utiliza la silla de ruedas( editar | editar fuente )

El suelo blando produce una mayor fricción y, por tanto, requiere un mayor esfuerzo para impulsar la silla de ruedas. La fricción es mucho menor en terrenos o superficies duras.

Tamaño y composición de las ruedas traseras( editar | editar fuente )

Las ruedas neumáticas (llenas de aire) son más cómodas ya que proporcionan una mejor amortiguación, pero al ser más blandas también ofrecen una mayor resistencia al rodamiento. Un neumático correctamente inflado rueda más fácilmente que un neumático poco inflado. Muchos usuarios evitan las ruedas neumáticas porque son problemáticas y se pinchan con facilidad. En cambio, las sólidas son mucho más duras, por lo que reducen la resistencia, pero proporcionan menos amortiguación al usuario. Las ruedas pequeñas tienen menos fricción porque tienen menos superficie de contacto con el suelo, pero los usuarios sienten menos control; mientras que las ruedas más grandes tienen mejor agarre, pero producen mayor fricción al tener una mayor superficie de contacto.

Tamaño de las ruedas giratorias (delanteras)( editar | editar fuente )

Las ruedas grandes son más recomendables para exteriores y suelos irregulares, mientras que las pequeñas son mejores para interiores y para practicar deportes, ya que giran más rápido en superficies lisas y duras. Sin embargo, el tamaño adecuado viene determinado por la combinación entre la superficie en la que se utilizará la silla de ruedas, la distribución del peso en la silla de ruedas y el tipo de actividades que realiza el usuario de la silla.

Centro de gravedad de la silla de ruedas( editar | editar fuente )

Desplazar el centro de gravedad hacia atrás y hacia arriba aumenta el peso sobre las ruedas traseras y hace que la silla sea más fácil de manejar pero más inestable. Al desplazar el centro de gravedad hacia abajo y hacia delante, la silla gana en estabilidad pero es más difícil de manejar. Normalmente se puede llegar a un punto intermedio en función de las necesidades del usuario. Puede ser necesario introducir dispositivos de seguridad como ruedas antivuelco.

Distancia entre los ejes de las ruedas delanteras y traseras( editar | editar fuente )

Una larga distancia entre ejes tiende a mantener mejor el rumbo, va en línea recta (por eso las sillas de carreras son muy largas). La silla de rueda con distancia entre ejes corta es más suave y más fácil de girar o manejar al lidiar con obstáculos (por eso las sillas para jugar al baloncesto suelen tener esta distancia más corta).

Ángulo de las ruedas traseras( editar | editar fuente )

La fricción mínima se consigue con las ruedas traseras en posición vertical y neutra, es decir, paralelas a la silla de ruedas y perpendicular al suelo. El aumento de la inclinación de las ruedas, es decir, si las ruedas tienen un ángulo positivo que lleva a una mayor anchura en la base, proporciona al usuario un mejor control para dirigir la silla de ruedas, pero aumenta la resistencia al movimiento. Por otro lado, una disminución de la inclinación, cuando las ruedas tienen un ángulo negativo llevando a una anchura menor en la base, creará más fricción y, por tanto, más inestabilidad. (Fig. 8)

Ángulo de las ruedas giratorias (delanteras)( editar | editar fuente )

Las ruedas giratorias están a 90º para mantener el mismo equilibrio mecánico en todas las direcciones. Si el ángulo es más abierto o menos abierto, la parte delantera del chasis de la silla estará más alto o más bajo, según la dirección, y creará una resistencia y una fricción adicionales al movimiento.

Factores que afectan a la propulsión( editar | editar fuente )

El montaje de la silla de ruedas debe garantizar una propulsión eficaz junto con un gasto mínimo de energía. Cada usuario tiene una capacidad de propulsión diferente debido a sus circunstancias personales, que en ocasiones pueden ser limitadas. Por eso, es importante tener en cuenta los siguientes factores que influirán en la composición de la silla, según las necesidades de cada usuario, para optimizar la propulsión.

Rango de movimiento y actividad muscular( editar | editar fuente )

Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 1.jpg

El grado de movilidad que tiene el usuario en el tronco, hombro, codo, muñeca y dedos puede limitar la posibilidad de realizar todo el recorrido de propulsión óptimo.

Si el usuario tiene una buena movilidad en estas articulaciones, la técnica de empuje más eficaz es la que se indica en la Fig.1, empezando por detrás del tronco y terminando a la altura de la mitad del muslo. De este modo, la actividad muscular del brazo permite una buena aplicación de fuerzas.

Postura(edit | edit source)

Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 2.jpg

Para que pueda propulsarse correctamente y aprovechar toda la energía durante la propulsión, el usuario debe estar correctamente sentado (erguido) en una posición sentada simétrica. En esta posición el usuario puede alcanzar completamente los aros de empuje y realizar el movimiento completo del brazo, para iniciar la propulsión de la rueda desde atrás, aplicando fuerza durante todo el movimiento.

Si el usuario se desliza hacia delante en el asiento, como se indica en la Fig. 2, los aros de empuje estarán demasiado altos y puede resultar incómodo iniciar la propulsión desde atrás, por lo que el usuario tenderá a iniciar el empuje más hacia delante en la rueda, teniendo así un empuje más corto y menos eficiente.

Altura y posición de las ruedas( editar | editar fuente )

Para conseguir una propulsión más eficaz, las ruedas traseras deben estar situadas de forma que el usuario pueda tocar el eje de la rueda trasera con la punta de los dedos, con el hombro relajado (Fig. 3). Si el eje de la rueda está más alto de lo indicado, el aro de empuje también estará alto y el usuario tendrá que flexionar más los brazos para propulsarse (Fig. 4), lo que puede hacer que la propulsión sea más ineficiente e incómoda. Lo mismo ocurre si el eje de la rueda está más bajo que la punta de los dedos. El usuario tendrá que realizar la propulsión con los brazos extendidos y no podrá aplicar la fuerza necesaria para la propulsión (Fig. 5). La altura del cojín también puede influir y cambiar la altura del centro de gravedad, por lo que debe tenerse en cuenta la altura del cojín al preparar la silla de ruedas.

Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 3 - 5.jpg

Esta misma regla se aplica también en relación con la posición óptima de la rueda. Si la rueda está adelantada y el eje queda delante de los dedos, el usuario iniciará la propulsión demasiado atrás y no podrá completar todo el recorrido de empuje (Fig. 6). Mientras que si el eje está detrás de los dedos, el usuario iniciará la propulsión más hacia delante en la rueda y, por tanto, tendrá un recorrido de empuje más corto y menos eficiente (Fig. 7).

Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 6.jpg
Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 7.jpg

La estabilidad de la silla de ruedas también se ve afectada por la posición de la rueda trasera. Si las ruedas están hacia atrás, la silla será más estable (caso de las sillas de ruedas estándar) pero también requerirá más energía para su propulsión. El «caballito» será más difícil o imposible de conseguir.

Las sillas ligeras suelen tener las ruedas traseras más adelantadas que las sillas de ruedas estándar. En este caso, se pierde en estabilidad, pero se necesita menos palanca y menos energía para la propulsión. El «caballito» será también mucho más fácil. Es una posición dinámica.

Tamaño de la rueda( editar | editar fuente )

Las ruedas de menos de 600 mm (24″) suelen utilizarse para usuarios con dificultad de movimiento en los hombros o con cifosis. En las sillas para niños también se utilizan ruedas más pequeñas para que el aro de empuje quede a una altura más adecuada a la longitud de los brazos de los niños.

Distancia entre ejes( editar | editar fuente )

Una larga distancia entre los ejes trasero y delantero permite mantener una trayectoria más estable y recta, pero se necesita más energía para girar. Una silla con una distancia entre ejes corta gira fácilmente y es más fácil de manejar porque requiere menos energía para la propulsión.

Ángulo de la rueda( editar | editar fuente )

La propulsión óptima se realiza con las ruedas traseras paralelas al asiento. De este modo, la distancia de los brazos al cuerpo es adecuada para aplicar la energía necesaria para la correcta propulsión. Si las ruedas están más separadas en la base, la silla es más estable, pero los brazos están más cerca del cuerpo. Es necesaria una mayor abducción de los hombros y entonces la propulsión es más difícil y menos eficaz. Si las ruedas están más juntas en la base, los brazos estarán muy alejados del cuerpo y será difícil aplicar la fuerza necesaria para la propulsión. Además, la silla es más inestable y por eso nunca se elige esta opción (Fig. 8).

Biomecánica de la silla de ruedas - Fig 8.jpg

Referencias(edit | edit source)

  1. 1.0 1.1 1.2 McLaurin CA, Brubaker CE. Biomechanics and the Wheelchair. Prosthetics and Orthotics International. 1991 Jan 1;15(1):24-37.
  2. Van der Woude LH, Veeger HE, Dallmeijer AJ, Janssen TW, Rozendaal LA. Biomechanics and Physiology in Active Manual Wheelchair Propulsion. Medical Engineering and Physics. 2001 Dec 1;23(10):713-33.
  3. 3.0 3.1 Vanlandewijck Y, Theisen D, Daly D. Wheelchair Propulsion Biomechanics. Sports Medicine. 2001 Apr 1;31(5):339-67.
  4. Morgan KA. Wheelchair Training Program for New Manual Wheelchair Users. Washington University. 2015 Available at: https://openscholarship.wustl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1493&context=art_sci_etds


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