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BIOMECÁNICA DEL TOBILLO Y PIE
La función primaria del tobillo y del pie es amortiguar el choque y propulsar el cuerpo durante
la marcha. Durante la marcha y en la carrera, el pie debe tener la flexibilidad suficiente para
amortiguar el impacto de millones de contactos.
La flexibilidad también permite que el pie se adapte a las configuraciones espaciales
innumerables y el suelo. Caminar y correr requiere asimismo que el pie se mantenga bastante
rígido para soportar las enormes fuerzas de propulsión durante la fase del despegue.
Las funciones sensoriales del pie sano, también ofrecen medidas importantes de protección y
control a la extremidad inferior.
El tobillo describe sobre todo la articulación tibiotarsiana, aunque también incluye dos
articulaciones relacionadas: tibioperonea proximal y distal.
El pie describe todas las estructuras distales a la tibia y el peroné, que incluye el astrágalo como
parte del tobillo y del pie.
Dorsal y plantar describen las caras superior e inferior respectivamente.
En el pie hay tres regiones compuestas por una serie de huesos y una o más articulaciones:
RETROPIE
MEDIOPIE
ANTEPIE
✓ Astrágalo.
✓ Calcáneo.
✓ Articulación subastragalina.
✓ Restantes huesos del tarso.
✓ Articulaciones intertarsianas
distales de menor tamaño.
✓ Metatarsianos.
✓ Falanges.
Ejerce un papel esencial en la cinesiología
local del tobillo y del pie, y en toda la
extremidad inferior.
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✓ Todas las articulaciones
distales.
✓ Articulaciones
tarsometatarsianas.
Artrología:
Las articulaciones principales del tobillo y del pie son las articulaciones tibiotarsiana,
subastragalina y transversa del tarso.
El astrágalo participa mecánicamente de las 3 articulaciones.
Las múltiples articulaciones del astrágalo ayudan a explicar la forma completa del hueso, con
casi un 70% de su superficie cubierta de cartílago articular.
Se asume que los movimientos del tobillo y del pie se producen sobre ejes de rotación que se
mantienen casi estáticos durante la amplitud del movimiento.
Articulaciones tibioperoneas:
El peroné está unido a la cara lateral de la tibia por dos articulaciones:
• Tibioperonea proximal.
• Tibioperonea distal.
La membrana interósea también ayuda a mantener a los huesos unidos.
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Articulación tibioperonea proximal:
Es una diartrosis, se forma con la cabeza del peroné y la cara posterolateral del cóndilo lateral
de la tibia. Las superficies articulares son por lo general planas o un poco ovales, cubiertas de
cartílago articular.
Esta articulación está encerrada en una capsula, reforzada por los ligamentos anterior y
posterior. El tendón del musculo poplíteo aporta estabilización adicional cuando cruza justo
posterior a la articulación.
Se necesita una estabilización firme en esta articulación para que las fuerzas del bíceps femoral
y el ligamento colateral lateral de la rodilla se transfieran con eficacia del peroné a la tibia.
Articulación tibioperonea distal:
Formada por la superficie articular medial convexa de la porción distal del peroné y la carilla
peroneal cóncava de la tibia. Se suele clasificar como una sinartrosis porque permite muy poco
movimiento y está llena de tejido conjuntivo denso irregular.
El ligamento interóseo aporta el vínculo más fuerte entre los extremos distales de la tibia y el
peroné, es una extensión distal de la membrana interósea.
Los ligamentos tibioperones anterior y posterior también refuerzan la articulación tibioperonea
distal.
Es necesario que haya una unión estable entre la porción distal de la tibia y el peroné para la
estabilidad y función de la articulación tibiotarsiana.
Articulación tibiotarsiana:
Formada por la unión de la superficie troclear y los lados del astrágalo, con la cavidad
rectangular formada por el extremo distal de la tibia y ambos maléolos. La forma cóncava de la
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parte proximal del tobillo se mantiene gracias a los tejidos conjuntivos que unen la tibia con el
peroné.
Una capsula rodea esta articulación, externamente la capsula esta reforzada por los ligamentos
colaterales que limitan la inversión y eversión excesivas del astrágalo en la concavidad
rectangular.
El ligamento colateral medial se denomina también ligamento deltoideo, es fuerte y expansivo,
nace en el maléolo medial abriéndose la base en abanico en tres grupos de fibras superficiales:
▪ Las fibras tibionaviculares se insertan en la tuberosidad del navicular.
▪ Las fibras tibiocalcaneas se insertan en el sustentáculo del astrólago.
▪ Las fibras tibiotarsianas se insertan en el tubérculo medial y el lado adyacente del
astrágalo.
Las fibras tibiotarsianas más profundas se mezclan y fortalecen la capsula medial de esta
articulación.
La función primaria del ligamento delotideo es limitar la eversión de las articulaciones
tibiotarsiana, subastragalina y astragalonavicular.
Los ligamentos colaterales laterales del tobillo comprenden los ligamentos peroneoastragalino
anterior y posterior y calcáneoperoneo:
▪ Peroneoastragalino anterior: desde la cara anterior del maléolo lateral al cuello del
astralago. De los ligamentos laterales, éste es el que se lesiona con mayor frecuencia.
▪ Calcaneoperoneo: cursa en sentido inferior y posterior desde el vértice del maléolo
lateral hasta la superficie lateral del calcáneo. Este ligamento opone resistencia a la
inversión de las articulaciones tibiotarsiana y subastragalina. Este ligamento junto con el
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peroneoastragalino anterior limitan la inversión en la mayor parte de la amplitud de la
dorsiflexión y flexión plantar.
▪ Peroneoastralagino posterior: nace en el lado posteromedial del maléolo lateral y se
inserta en el tubérculo lateral del astrágalo. La función primaria es estabilizar el astrágalo,
limita la abducción excesiva del astralago, sobre todo cuando el tobillo está en flexión
dorsal completa.
La porción inferior del ligamento peroneoastragalino constituye una pequeña banda
gruesa cuyas fibras continúan medialmente hasta la cara posterior del maléolo medial,
formando parte de la pared posterior de la articulación tibiotarsiana.
En resumen, los ligamentos colaterales mediales y laterales del tobillo limitan la inversión y
eversión excesivas de las articulaciones a las que cruzan. Como la mayoría de los ligamentos
cursan en sentido anteroposterior también limitan la traslación anteroposterior del astrágalo.
Osteocinemática:
La articulación tibiotarsiana posee un grado de libertad de movimiento, que se produce sobre
un eje de rotación que pasa por el cuerpo del astrágalo y por los extremos de ambos maléolos.
Como el maléolo lateral es inferior y posterior al maléolo medial, el eje de rotación se separa un
poco de un eje mediolateral puro, se desvía unos 10° en el plano frontal y unos 6° en el plano →
horizontal. Debido al grado de inclinación del eje de rotación la flexión dorsal se asocia a una
ligera abducción y eversión, y la flexión plantar a una ligera aducción e inversión. La articulación
tibiotarsiana por definición produce un movimiento de pronación y supinación.
El movimiento asociado de la articulación subastragalina puede contribuir con unos 20% de este
movimiento total.
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Artrocinemática:
1. Flexión dorsal → la superficie superior del astrágalo rueda hacia adelante respecto a la
pierna, al tiempo que se deslizan posteriormente. El deslizamiento posterior simultaneo
permite al astrágalo girar hacia delante sin mucha traslación anterior. El ligamento
calcáneo peroneo se tensa como respuesta a la tendencia al deslizamiento posterior del
segmento astragalocalcáneo. Por regla general cualquier ligamento colateral que
aumente de tensión por traslación posterior del astrágalo también se tensa cada vez más
en flexión dorsal completa. La flexión dorsal máxima elonga la capsula posterior y toso
tejido capaz de transmitir un momento flexor plantar, como el tendón de Aquiles.
2. Flexión plantar → la superficie superior del astrágalo rueda hacia atrás mientras el hueso
se desliza al mismo tiempo en sentido anterior. Por regla general, cualquier ligamento
colateral que se tense cada vez más durante la traslación anterior del astrágalo también
se va tensando más en flexión plantar completa. El ligamento peroneoastragalino
anterior y la porción tibionavicular del ligamento deltoideo se tensan en éste
movimiento, también se estiran los músculos flexores dorsales y la capsula anterior.
Estabilización progresiva de la articulación tibiotarsiana durante la fase de apoyo de la marcha:
Durante el contacto inicial del talón, el tobillo realiza con rapidez flexión plantar para que el pie
descienda hacia el suelo, cuando el pie llega a la fase del plano de la marcha, la pierna comienza
a rotar hacia adelante (flexión dorsal) sobre el pie. La flexión dorsal continúa hasta después del
despegue del talón. En este punto del ciclo de la marcha, el tobillo se vuelve cada vez más
estable debido a la mayor tensión de ligamentos colaterales y de los músculos flexores plantares
estirados.
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Al inicio de la fase de despegue del pie de la marcha, la articulación tibiotarsiana esta bien
estabilizada y preparada para aceptar las fuerzas de compresión que pueden llegar a superar
más de 4 veces el peso corporal.
Articulación subastragalina:
Consiste en una serie de articulaciones formadas por las carillas posterior, media y anterior del
calcáneo y el astrágalo.
La articulación posterior de la articulación subastragalina ocupa en torno al 70% del área
articular total. La carilla posterior convexa del astrágalo descansa sobre la carilla posterior
cóncava del calcáneo. La estabilidad articular la proporciona la forma de las superficies
articulares, el peso del cuerpo, los ligamentos interóseos, y los músculos activos.
La articulación anterior y media se componen de pequeñas superficies articulares casi planas.
La articulación posterior se refuerza mediante una serie de tres ligamentos delgados:
✓ Astragalocalcáneo medial.
✓ Astragalocalcáneo posterior. No suelen considerarse estabilizadores primarios.
✓ Astragalocalcáneo lateral.
La articulación subastragalina se estabiliza mediante:
✓ Ligamento calcaneoperoneo.
✓ Ligamento deltoideo.
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Cinemática:
La artrocinemática comprende un deslizamiento entre los 3 grupos de carillas, provocando un
arco curvilíneo de movimiento entre el calcáneo y el astrágalo. El eje de rotación de este
movimiento suele describirse como una línea que atraviesa la porción posterolateral del talón y
cursa por la articulación subastragalina en direcciones anterior, medial y superior.
El calcáneo se mueve en pronación y supinación sobre el astrágalo o viceversa cuando el pie
está apoyado, en una trayectoria perpendicular al eje de rotación.
La pronación tiene componentes principales de eversión + abducción.
La supinación tiene componentes principales de inversión + aducción.
La osteocinemática de la articulación se detalla girando el calcáneo contra un astrágalo fijo e
inmóvil. Durante la marcha, sin embargo, cuando el calcáneo está relativamente inmóvil por la
carga del peso del cuerpo, la pronación y supinación de la articulación se produce sobre todo
por rotación del astrágalo y la pierna.
Articulación transversa del tarso de Chopart:
Permite una trayectoria de movimientos incluso más oblicua que pasa casi por igual por los tres
planos cardinales. Durante el soporte del peso, la pronación y la supinación de la región del
mediopié permite que el pie se adapte a variedad de contornos y superficies.
Esta articulación mantiene una estrecha relación funcional con la articulación subastragalina.
Estas dos articulaciones cooperan en el control de la mayor parte de la pronación y supinación
de todo el pie.
La articulación transversa del tarso consta de dos articulaciones:
o Astragalonavicular.
o Calcaneocuboidea.
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Como articulación compuesta, la articulación transversa del tarso se estabiliza mediante el arco
longitudinal medial, con ligamentos especializados, una capsula articular y músculos.
o Articulación astragalonavicular: entre la cabeza convexa del astrágalo y la concavidad
continúa formada por el lado proximal del navicular y la superficie dorsal del ligamento
calcaneonavicular plantar.
Grueso y ancho, y cubre el epsacio entre el astrágalo y la superficie plantar del navicular.
Actúa como “suelo” de esta articulación, sostiene la cabeza del astrágalo. Este sostén es
importante cuando permanecemos de pie porque el peso del cuerpo deprime la cabeza del
astrágalo hacia el suelo. La superficie de este ligamento entra en contacto directo con la
cabeza del astrágalo.
La articulación astrragalonavicular está encerrada en una capsula fina y de forma irregular. En
sentido posterior, esta cápsula está engrosada por el ligamento interóseo de la articulación
subastragalina. La capsula se refuerza más todavía dorsalmente con el ligamento
astragalonavicular dorsal y lateralmente con las fibras calcaneonaviculares del ligamento
bifurcado. Medialmente, la capsula se fusiona con el ligamento deltoideo.
La forma esferoidea de esta articulación permite una rotación significativa hacia el lado medial
del mediopié.
o Articulación calcaneocuboidea: formada por la unión de la superficie anterior del calcáneo y
la superficie proximal del cuboides. Cada superficie tiene una ligera curvatura cóncava y
convexa, que cuando se articulan, forma un encaje de bloqueo doble que opone resistencia
al deslizamiento. La articulación entonces es inflexible y aporta un elemento de rigidez a la
columna lateral del pie.
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La superficie dorsal de la capsula de la articulación se engruesa por la presencia del
ligamento calcaneocuboideo dorsal, además:
- el ligamento bifurcado que es una banda de tejido con forma de Y, su base se inserta en
el calcáneo, luego se ensancha en dos fascículos de fibras medial y lateral. Las fibras
mediales refuerzan el lado dorsolateral de la articulación astragalonavicular y las fibras
laterales cruzan dorsales a la articulación calcaneocuboidea y forman la unión primaria
entre los dos huesos. Los ligamentos plantares largo y corto refuerzan el lado plantar de
la articulación calcaneocuboidea.
- El ligamento plantar largo, es el más lago del pie, nace en la superficie plantar del
calcáneo, hasta la superficie plantar de las bases de los 3-4 metatarsianos laterales.
- El ligamento plantar corto, nace al nivel profundo del ligamento plantar largo y se inserta
en la superficie plantar del cuboides. Estos ligamentos plantares aportan una estabilidad
estructural excelente al borde lateral del pie.
Cinemática:
La articulación trasversa del tarso pocas veces actúa sin un movimiento asociado de las
articulaciones cercanas, sobre todo la subastragalina.
La articulación transversa del tarso se complica por 3 factores:
1. Existen dos ejes de rotación separados.
2. La amplitud y dirección del movimiento de la articulación pueden ser distintas durante
las actividades en carga y sin carga.
3. La función estabilizadora en el mediopié está influida por la posición de la articulación
subastragalina.
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Artrocinemática:
La mejor forma de describir la artrocinemática es junto con el movimiento del retropié y el
mediopié. Consideremos al movimiento de supinación activa del pie sin carga. El musculo tibial
posterior, el supinador principal del pie. Debido a la rigidez relativa de la articulación
calcaneocuboidea, el calcáneo invertido y en aducción sitúa la columna lateral de pie debajo de
la columna medial del antepie. Un punto de pivote importante de este movimiento es la
articulación astragalonavicular. La tracción del musculo tibial posterior contribuye a la rotación
del navicular y a la elevación del arco medial de pie. Durante este movimiento, la superficie
proximal cóncava del navicular y el ligamento calcaneonavicular plantar giran en torno a la
cabeza convexa del astrágalo.
La pronación del pie sin carga se produce por una cinemática parecida a la supinación, pero a la
inversa. La tracción del músculo peroneo largo contribuye a deprimir el lado medial y a elevar
el lado lateral del pie.
Arco longitudinal medial del pie:
El empeine cóncavo característico del lado medial de pie se mantiene sobre todo gracias al arco
longitudinal medial. La base de este arco se localiza cerca de la articulación astrgalonaviular.
Es la principal estructura amortiguadora y sustentante del peso del pie en carga. Los huesos que
contribuyen a formar el arco medial son:
- Calcáneo.
- Astrágalo.
- Navicular.
- Cuneiformes.
- 3 metatarsianos mediales.
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Sin esta configuración arqueada, las grandes fuerzas de acción rápida que se producen por
ejemplo al caminar o correr, superarían la capacidad fisiológica de los huesos para soportar la
carga.
Otras estructuras adicionales que contribuyen a reducir las fuerzas que actúan sobre el pie son
las almohadillas de grasa, la fascia plantar superficial, los huesos sesamoideos localizados en la
base plantar del primer dedo.
Este arco sostiene dos fuerzas primarias:
FUERZAS PASIVAS
FUERZAS ACTIVAS
En bipedestación, el peso del cuerpo atraviesa las articulaciones y se distribuye
por el arco longitudinal medial y al final por las bolsas de grasa y la gruesa dermis
situada sobre todo el talón y el antepie. Las fuerzas del peso del cuerpo se
distribuyen por una región amplia del pie. La presión bajo el antepie suele ser
máxima en la región de las cabezas del II y el III metatarsiano. Se produce una
presión sustancialmente mayor durante la marcha e incluso al caminar y saltar.
El peso del cuerpo tiende a hundir el astrágalo en sentido inferior y a aplanar el
arco longitudinal medial. Esta acción aumenta la distancia entre el calcáneo y las
cabezas de los metatarsianos. La tensión de los tejidos conjuntivos estirados,
sobre todo la fascia plantar profunda, actúa como un tirante que cede un poco
bajo la carga, permitiendo solo una depresión marginal del arco.
Se requieren durante
acciones más
dinámicas y
estresantes como
ponerse de puntillas,
caminar y correr.
Forma anormal del arco longitudinal medial:
• Pie plano: depresión del arco longitudinal medial. La fascia plantar puede estar sobre estirada con la
articulación subastragalina en pronación excesiva, lo cual provoca una postura en valgo del retropié,
en la que el calcáneo está en eversión y alejado de la línea media. El antepie suele estar en abducción
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y el astrágalo y el navicular se deprimen, lo cual suele causar la formación de una callosidad en la piel
adyacente.
• Pie cavo: elevación del arco longitudinal medial. Tiende a situar las cabezas de los metatarsianos más
perpendiculares respecto al suelo. Puede haber formaciones de callosidades debajo de las cabezas de
los metatarsianos y metatarsalgia.
Articulaciones intertarsianas distales:
Están rodeadas por una capsula y una membrana sinovial ininterrumpidas. En conjunto las
articulaciones intertarsianas distales ayudan a la articulación trasversa del tarso a producir
pronación y supinación en todo el mediopié.
Los movimientos de estas articulaciones son pequeños. La función primaria es aportar
estabilidad al mediopié mediante la formación del arco transverso.
Articulaciones cuneonaviculares:
Tres articulaciones se forman entre la cara anterior del navicular y las superficies posteriores de
los tres huesos cuneiformes.
Rodeando estas articulaciones encontramos los ligamentos plantares y dorsales. La superficie
ligeramente cóncava de cada cuneiforme se ajusta en una de las tres carillas un poco convexas
de la cara anterior del navicular. La carilla más grande del navicular recibe el gran cuneiforme
medial. La función principal de las articulaciones cuneonaviculares es ayudar a transferir
distalmente los movimientos de pronación y supinación a través de la parte interna del
mediopié hacia el antepie.
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Articulación cuboidenavicular:
Es pequeña y fibrosa y se localiza entre la cara lateral del navicular y el quinto más proximal del
lado medial del cuboides. Esta articulación vincula los componentes lateral y medial de la
articulación transversa del tarso, con lo cual ayuda a transferir los movimientos de pronación y
supinación por las regiones más proximales del mediopié. Esta reforzada por los ligamentos
dorsal, plantar e interóseo.
Complejo de las articulaciones intercuneales y cuneocuboideas:
Este complejo está formado por tres articulaciones: dos entre las cuneiformes y una entre el
cuneiforme lateral y la superficie medial del cuboides. Las superficies articulares son sobre todo
planas y se alienan casi en paralelo con el eje mayor de los metatarsianos. Los huesos del tarso
se mantienen unidos por los ligamentos plantar, dorsal e interóseo.
El complejo de las articulaciones forma el arco transverso del pie. Este arco aporta estabilidad
transversa al mediopié. Bajo el peso del cuerpo, el arco transverso se hunde poco, permitiendo
dispensar el peso del cuerpo por las cinco cabezas de los metatarsianos. El arco recibe soporte
dinámico de los músculos intrínsecos, los músculos extrínsecos como el tibial posterior y el
peroneo largo, los tejidos conjuntivos y su piedra angular, el hueso cuneiforme intermedio.
Articulaciones tarsometatasianas:
Cinco articulaciones tarsometatarsianas se forman por la articulación entre las bases de los
metatarsianos y las superficies distales de los tres cuneiformes y el cuboides.
El primer metatarsiano se articula con el cuneiforme medial, el segundo con el cuneiforme
intermedio, y el tercero con el cuneiforme lateral. Las bases del IV y V metatarsianos se articulan
con la superficie distal del cuboides.
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Las superficies articulares de las articulaciones tarsometatarsianas son en esencia planas. Los
ligamentos dorsales, plantar e interóseo añaden estabilidad a las articulaciones.
Sirven de base articular a los radios del pie. La movilidad es menor en la II articulación
metatarsiana debido a la posición en cuña de su base entre los cuneiformes medial y lateral.
Esta estabilidad es útil al final de la fase de apoyo cuando el antepie se prepara para la dinámica
del despegue del suelo.
La movilidad es máxima en las articulaciones tarsometatarsianas mas periféricas y consiste
sobre todo en dorsiflexión y flexión plantar, combinadas con inversión y eversión.
Los movimientos de esta articulación aportan funciones útiles, como permitir al lado medial del
pie adaptarse mejor a las irregularidades de las superficies al caminar.
La primera articulación tarsometatarsiana aporta un elemento de flexibilidad al arco
longitudinal medial. Durante la fase de carga de la marcha, el primer radio cede un poco bajo la
fuerza del peso del cuerpo. La rigidez del primer radio limita la capacidad de amortiguación de
coques del arco longitudinal medial.
Articulaciones intermetatarsianas:
Las bases de los cuatro metatarsianos laterales están interconectadas con los ligamentos
plantares, dorsales e interóseos. Tres pequeñas diartrosis intermetatarsianas forman los puntos
de contacto entre las bases del II, III y IV metatarsianos.
Articulaciones metatarsofalángicas:
Hay 5 que se forman entre las cabezas convexas de los metatarsianos y la concavidad del
extremo proximal de las falanges proximales.
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