• Título:  EFECTOS BIOFÍSICOS EN LA LOCOMOCIÓN DE LOS NINOS PREPUBERALES CON CARGA EN LA ESPALDA
• Autor:  Rocha Silva, Joao
• Universidad:  Universidad de Valladolid
• Departamento:  CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERIA METALURGICA, EXPRESIÓN GRÁFICA EN LA INGENIERÍA, INGENIERÍA CARTOGRÁFICA, GEODESIA Y FOTOGRAMETRÍA, INGENIERÍA MECÁNICA E INGENIERÍA DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN
• Fecha de Lectura:  18/12/2014
• Mención Europeo / Mención Internacional: concedido
• Programa de doctorado:  INGENIERÍA MECÁNICA E INGENIERÍA DE MATERIALES
• Dirección: 
  • SAN JUAN BLANCO, MANUEL (DIRECTOR)
  • Cabral dos Santos Barbosa, Tiago Manuel  (DIRECTOR)
• Tribunal: 
  • LORENZANA IBÁN, ANTOLÍN (PRESIDENTE)
  • MARTÍN LLORENTE, ÓSCAR (SECRETARIO)
  • de Oliveira Costa, Mário Jorge (VOCAL)
  • ESTREMS AMESTOY, MANUEL (VOCAL)
  • Félix Vila-Cha, Carolina Júlia (VOCAL)
• Descriptores: 
  • BIOMECANICA
• Localización:  BIBLIOTECA REINA SOFÍA
• 2014rochaefect.pdf
• Resumen:
  Observando la entrada y salida de niños de una escuela de educación básica, cualquiera adulto que no esté familiarizado con esta imagen percibe que muchos de los niños pueden transportar ¿demasiado peso¿ en las mochilas y que esta ¿sobrecarga¿ podría perjudicar la salud del niño en el medio y largo plazo. El transporte del material escolar y de otras pertenencias por los alumnos en el periodo prepuberal es un problema que preocupa, en general, a toda la comunidad educativa. Aunque todos los años, en el inicio de cada año lectivo, surjan en la comunicación social varias llamadas de atención sobre este problema y que algunas organizaciones divulguen diversas recomendaciones para que se atenúen los efectos, en la práctica no se toman medidas concretas para tratar de revertir la situación. Antes de continuar con el texto se hace conveniente definir, aunque sea de forma muy sencilla, lo que se entiende por ¿marcha normal¿. En esta tesis se define ¿marcha normal¿ como aquella que se efectúa sin sobrecarga, a una velocidad auto seleccionada; por oposición a la ¿marcha normal¿ se tiene la ¿marcha patológica¿. Una preocupación de la comunidad educativa es saber dónde se encuentra el límite para la carga máxima que un niño puede transportar, i.e., a partir de qué valor la carga obliga a una marcha patológica, teniendo esta marcha patológica repercusiones en el normal desarrollo del niño. Es este problema el que nos proponemos estudiar en esta tesis. El sistema neuromuscular controla el movimiento humano. La marcha es descrita como un conjunto de movimientos cíclicos repetidos, determinada por un conjunto multifactorial considerado determinante en su estándar. Cuando se pretende hacer una evaluación de la marcha es importante emplear más de una técnica de análisis, habiendo sido utilizadas en este trabajo: la cinemática, la actividad muscular (EMG), el coste energético y la termografía. Cuando la marcha no es ejecutada con el mínimo gasto energético posible, hay alteraciones en su estándar cinemático tanto en la activación muscular, como en la temperatura detectada en la superficie corporal. La termografía es una técnica aun poco utilizada para el análisis de la marcha y el transporte de mochilas escolares. Algunos de los primeros trabajos publicados en los que se han empleado técnicas termográficas estaban asociados a enfermedades y se encuentran incluso en la década de 1960, como por ejemplo la circulación sanguínea y la diabetes (Brånemark et al., 1967; Winsor & Bendezu, 1964; Lee Hoffman & DiMattia, 1964). Sin embargo, los primeros estudios del ejercicio físico con termografía infrarroja surgieron en la década de 1970 (Fernandes et al., 2012). Debido a la reducción de costes de la adquisición, el incremento de la movilidad /portabilidad y el aumento de la resolución de los equipos, por lo que la utilización de la termografía gana un interés creciente en el análisis de la marcha. Así, se pretende, con esta tesis, contribuir al conocimiento del empleo de esta técnica para este tipo de análisis. Esta técnica tendrá un previsible incremento de usuarios, no sólo en el análisis de la marcha sino en el análisis de diferentes condiciones de ejercicio. Siendo una preocupación de la comunidad educativa el posible exceso de carga transportada por los niños, ha sido objeto de este trabajo determinar los estándares de la marcha de estos niños, lo cual permitiría con cierta seguridad proponer valores máximos de la carga a transportar, suponiendo que la mochila es colocada a las espaldas y soportada por los dos mangos en la cintura escapular. Los objetivos específicos de esta tesis fueron, (a) evaluar la posibilidad de utilizar el mismo protocolo para las técnicas cinemáticas, electromiográficas, de coste energético y termográficas en el estudio de la marcha; (b) evaluar la influencia relativa de los parámetros % de la masa corporal transportada en mochila y la velocidad de la marcha sobre el estándar de la ¿marcha normal¿. La hipótesis considerada será la de que el transporte de mochilas con cargas en la espalda, respecto de la condición de movilidad sin carga, altera las variables cinemáticas, electromiográficas, económicas y termográficas de la marcha. Para validar o no esta hipótesis se ha analizado la marcha de niños en edad escolar cuando transportaban mochilas con carga a la espalda y se comparó con la marcha de los mismos niños cuando no transportaban carga, considerando distintas velocidades. En esta tesis, no se consideraba como variable el tipo de mochila y su forma de transporte al mantenerse de manera fija. El transporte de la carga fue efectuado en mochila con dos correas colocadas a la espalda y soportada por ambas sobre la cintura escapular, a pesar de que en la realidad una parte muy significativa de los niños con más de 9 años transporta la mochila soportada solo por una de las correas. Fueron realizados estudios cuantitativos basados en una tipología de observación analítica transversal, habiendo sido utilizada una muestra de individuos saludables, jóvenes en pre-pubertad y de ambos los sexos. Se procedió al registro de imágenes, a la monitorización de la actividad electromiográfica, del consumo de oxigeno y al registro de temperatura cutánea a distancia. El protocolo experimental utilizado en esta tesis consistió en caminar en un pasillo rotatorio, sin inclinación a velocidades de 1,11 m.s-1, 1,38 m.s-1 e 1,67 m.s-1, durante 3 minutos con cargas relativizadas a la masa corporal que correspondían al 0%, 10% e 20%; siempre con la misma mochila. Para efectuar el estudio fueron invitados a participar alumnos del intervalo de edades entre los 6 años y los 12 años, que reciben su enseñanza básica en escuelas públicas localizadas en la región urbana de Bragança (Portugal). En la población de estudio se buscó que ningún niño hubiera sufrido ningún tipo de lesión o patología ortopédica y/o músculo-esquelética en el último año. La dimensión de la muestra para los distintos estudios varió de acuerdo con la disponibilidad de los niños y de los padres. Todos los procedimientos respectaron la Declaración de Helsinki para la investigación con humanos. Para esta tesis se utilizó una balanza para el registro de la masa corporal, una escala graduada para el registro de la estatura y las imágenes fueron registradas con cámara de vídeo digital. Los sujetos efectuaron la marcha en un pasillo rotante. El análisis cinemático fue realizado utilizando software comercial y software de utilización libre. La señal eletromiografica fue registrada con un sistema dedicado de 5 canales con una frecuencia de muestreo de 1000 Hz y un conversor analógico digital de 16-bit. Las imágenes termográficas fueron registradas con cámara termográfica infrarroja y, en cuanto se refiere al consumo de oxígeno, éste fue determinado durante la marcha empleando un espirómetro, siendo los dados recogidos y analizados con software específico. Con el estudio cinemático fue posible concluir que hubo una dependencia de todos los parámetros analizados con la carga y con la velocidad. Para todos los parámetros fue encontrada alguna dependencia con la carga aunque en algunos casos no sea estadísticamente significativa. La dependencia con la velocidad fue más evidente. Al analizar el consumo para las distintas velocidades observamos claramente la dependencia de este parámetro con la velocidad y baja dependencia con la carga (sin significado estadístico). Con la termografia no se consiguió comprobar que el efecto de la carga fuera estadísticamente significativo (a 5% de significancia) aunque en el caso de la temperatura de la espalda el valor de prueba asociado a la carga sea bajo (p=0,062). Para la temperatura de la espalda fueron construidos dos grupos homogéneos para la velocidad, habiendo diferencias significativas entre el grupo de 6 km/h y el grupo con 4 y 5 km/h. Este estudio nos permite afirmar que el transporte de mochila en la espalda y soportada por las dos correas en la cintura escapular con cargas de 20 % del peso corporal tiene repercusiones biofísicas en los niños prepuberales. 2. Conclusiones y perspectivas futuras Este capítulo presenta los resultados obtenidos mediante el análisis de la marcha con las diversas técnicas, citando aspectos comunes y diferentes aspectos de las diversas técnicas. Finalmente se presentarán algunas líneas futuras de investigación que surgió durante la ejecución de la presente tesis. La exposición de las conclusiones se organiza con el fin de las conclusiones generales en relación con la metodología y las características en las pruebas, a continuación se presentan los resultados específicos de los resultados individuales y su discusión. Conclusiones generales: El análisis de los hábitos de los niños en el transporte de carga (material escolar) hacia y desde la escuela tuvo lugar sólo en el área urbana de la ciudad de Bragança. En esta ciudad más de 10% de los niños lleva más de 10% de peso corporal (PC). Esta situación no ha cambiado en los últimos años (5 años) ni con la introducción masiva en las escuelas de tecnología de la información (Programa ¿Magalhães", Internet de alta velocidad, conexión inalámbrica a Internet, etc.). Todas las técnicas utilizadas en este estudio para el análisis de la marcha son útiles y nos permiten analizar detalles específicos. No utilizar una de las técnicas significaría perder algún detalle de análisis de la marcha que propusimos en el estudio. Por lo tanto, fue posible entender mejor los cambios en el patrón de marcha normal. Las técnicas cinematográficas utilizadas en este trabajo ya están tecnológicamente desactualizados. Sin embargo sigue siendo válida en este contexto, ya que permiten con bajo costo determinar los principales parámetros de movimiento, así como comprender todas las etapas del proceso. El uso de imágenes en el plano sagital simplifica el trabajo de exploración sin pérdida de información relevante ya que la carga es simétrica con respecto a este plan. El estudio electromiográfico nos permitió comparar diversas situaciones de velocidad y de carga y comprobando para cada situación e de entre las zonas analizadas los distintos grupos musculares más solicitados. El estudio metabólico permitió estimar los costos energéticos en referencia à de la velocidad y à la cargar durante su transporte. En este parámetro, hay una gran dependencia de la velocidad y una menor dependencia de la carga. Con la termografía fue posible evaluar la variación de temperatura con la velocidad y con la cargar. Se encontró que la existencia de cualquier prenda de vestir en las proximidades de la zona de medición excluida la obtención de datos fiables. El alto porcentaje de grasa corporal también impidió la obtención de datos fiables. Conclusiones específicas: * ¿LA PORCENTAJE DE PC ÉS ALTO? ¿SÍ O NO? ¿EN 2008 E EN 2013? La primera conclusión de esta tesis es que tanto en 2008 como en 2013, los niños de la ciudad de Bragança transportan carga hacia y desde la escuela como un porcentaje del peso corporal (% PC) es alta. El % PC llevado por los niños no evolucionaron favorablemente entre 2008 y 2013 a pesar de la introducción masiva de tecnologías de la información y la enorme inversión en instalaciones de la escuela, incluyendo la creación de edificios a partir de cero, los llamados "centros escolares" o renovación de instalaciones escolares ya existentes. Parece que no existe una "cultura" de disponibilidad y uso de las los armarios para guardar materiales escolares, los estudiantes necesitan a menudo de libros y cuadernos para lograr la "deberes", comúnmente llamado "TPC", que les obliga a su transporte por la ciudad. No menos importante la gran cantidad de libros por tema que el estudiante ha de llevar, con un alto peso relativo debido al tipo de impresión, la impresión en color, papel de alta calidad tipo de "papel satinado brillante", contribuyó al alta valor de carga que se lleva diariamente. * ¿LA CINEMÁTICA DE LA MARCHA CAMBIA CON LA CARGA? SÍ O NO? La cinemática de la marcha se ha alterado con el transporte con carga. La modificación no fue idéntica en todos los parámetros analizados. En algunos parámetros hubo una tendencia positiva con el aumento de la carga en otros fue negativa al pasar de carga de 10% a 20% de PC. Cuando se analizan en conjunto con el factor de velocidad esta dependencia es aún más evidente. * ¿El EMG DE LA MARCHA SE MODIFICA CON UNA CARGA? ¿SÍ O NO? El aumento en el valor RMS de la señal EMG con la carga no es siempre evidente. Sin embargo, se produjo un aumento cuando la carga aumentó de 0% PC para el transporte de carga (10% o 20% de PC). La medida RMS de la señal EMG siempre aumenta con la velocidad. * ¿EL COSTO METABÓLICO DE LA MARCHA SE MODIFICA CON LA CARGA? ¿SÍ O NO? El costo metabólico de caminar sufre cambios con la carga. El consumo fue casi constante con carga a bajas velocidades mediante el aumento de la carga a velocidad media de 5 km / h, y velocidad de 6 km / h se alcanzó un máximo à 10% de PC, hubo mantenimiento de este valor para 20% de PC. Fue evidente el aumento en el coste metabólico con aumento de la velocidad para cualquier una de las cargas analizadas. * ¿LA TERMOGRAFÍA DE LA MARCHA SE MODIFICA CON LA CARGA? ¿SÍ O NO? La temperatura medida en la superficie de la piel aumenta con el aumento de la carga para las velocidades de 4 y 5 km / h. Para 6 km/h no hay el aumento de la temperatura de la superficie de la piel medido con el aumento de carga. La temperatura medida en la superficie de la piel disminuye con el aumento de velocidad para todos los % de PC. En resumen: ¿hay cambios biofísicos con mochila sí o no? Se puede afirmar que el transporte de una mochila escolar coloca en la espalda y con el apoyo de las dos asas en la cintura escapular tiene efectos biofísicos en los niños prepuberales. La carga máxima siempre debe ser inferior a 20% de PC. Cuando el estudiante tiene que llevar la carga de forma rápida y en una distancia, aunque sea pequeña, por ejemplo, 200 m, la carga no debe superar el 10% de PC. Las perspectivas de futuro La observación de todos los niños que participaron en este estudio, a pesar de que no ha sido registrado, se puede concluir que existe una gran variación en el modo de andar de los niños de acuerdo a sus hábitos diarios. Sería interesante investigar la relación de sus hábitos diarios con el transporte de carga. Otra línea de investigación es comparar, utilizando la termografía, la influencia de la grasa corporal en las imágenes grabadas. Para este fin utiliza dos grupos: uno con porcentaje de grasa corporal inferior al 20% y otros con un mayor porcentaje de grasa por ejemplo con 25%. El uso de mochilas "bilaterales", derecha / izquierda o delantero / trasero tiene ventajas, ya que reduce los desequilibrios posturales. Sería interesante comparar este tipo de mochila con los utilizados en esta tesis.