Plataforma de fuerza
Las plataformas de fuerza o placas de fuerza son instrumentos de medición que miden las fuerzas de reacción del suelo generadas por un cuerpo parado o moviéndose sobre ellas, para cuantificar el equilibrio , la marcha y otros parámetros biomecánicos . Las áreas de aplicación más comunes son la medicina y el deporte .
Operación
La plataforma de fuerza más simple es una placa con un solo pedestal, instrumentada como celda de carga. Los mejores diseños tienen un par de placas rectangulares, aunque también pueden funcionar triangulares, una sobre otra con celdas de carga o transductores de fuerza triaxiales entre ellas en las esquinas. [1]
Al igual que las plataformas de fuerza única, las plataformas de fuerza dual se pueden utilizar para evaluar el rendimiento en pruebas de doble pierna y asimetrías de fuerza y potencia en pruebas de salto unilateral e isométricas. Sin embargo, también proporcionan un nivel adicional de inteligencia sobre el estado neuromuscular al evaluar la distribución de la fuerza entre las extremidades durante las pruebas de doble extremidad, revelando información crítica sobre las asimetrías de fuerza y las estrategias compensatorias. [2] [3]
Las placas de fuerza más simples miden solo el componente vertical de la fuerza en el centro geométrico de la plataforma. Los modelos más avanzados miden los componentes tridimensionales de la fuerza equivalente única aplicada a la superficie y su punto de aplicación, generalmente llamado centro de presión (CoP), así como el momento de fuerza vertical . [4] También se han construido placas de fuerza cilíndricas para estudiar la locomoción arbórea , incluida la braquiación .
Plataformas de fuerza pueden ser clasificados como de un solo pedestal o multi-pedestal y por el transductor (fuerza y de momento transductor ) tipo: medidor de deformación , sensores piezoeléctricos , capacitancia calibre, piezorresistivo , etc., cada uno con sus ventajas y sus inconvenientes. [5] Los modelos de pedestal único, a veces llamados celdas de carga, son adecuados para fuerzas que se aplican sobre un área pequeña. Para estudios de movimientos, como el análisis de la marcha, se utilizan plataformas de fuerza con al menos tres pedestales y, por lo general, cuatro para permitir que las fuerzas migren a través de la placa. Por ejemplo, al caminar, las fuerzas de reacción comienzan en el talón y terminan cerca del dedo gordo del pie. [4]
Las plataformas de fuerza deben distinguirse de los sistemas de medición de presión que, aunque también cuantifican el centro de presión, no miden directamente el vector de fuerza aplicada. Las placas de medición de presión son útiles para cuantificar los patrones de presión bajo un pie a lo largo del tiempo, pero no pueden cuantificar los componentes horizontales o de corte de las fuerzas aplicadas. [4]
Las mediciones de una plataforma de fuerza pueden estudiarse de forma aislada o combinarse con otros datos, como la cinemática de las extremidades, para comprender los principios de la locomoción. Si un organismo realiza un salto de pie desde una placa de fuerza, los datos de la placa por sí solos son suficientes para calcular la aceleración , el trabajo , la producción de potencia , el ángulo de salto y la distancia de salto utilizando la física básica. Las mediciones de video simultáneas de los ángulos de las articulaciones de las piernas y la salida de la placa de fuerza pueden permitir la determinación del par, el trabajo y la potencia en cada articulación mediante un método llamado dinámica inversa .
Desarrollos recientes en tecnología
Los avances en la tecnología han permitido que las plataformas de fuerza asuman un nuevo papel dentro del campo de la cinética. El costo de las placas de fuerza tradicionales de grado de laboratorio (generalmente en miles) las ha hecho muy poco prácticas para el médico de todos los días. Sin embargo, Nintendo introdujo la Wii Balance Board (WBB) (Nintendo, Kyoto, Japón) en 2007 y cambió la estructura de lo que puede ser una plataforma de fuerza. En 2010, se descubrió que el WBB es un instrumento válido y confiable para medir la distribución del peso, cuando se compara directamente con la placa de fuerza de grado de laboratorio "estándar de oro", mientras que cuesta menos de $ 100. [6] Más aún, esto se ha verificado tanto en poblaciones sanas como clínicas. [7] [8]Esto es posible gracias a los cuatro transductores de fuerza que se encuentran en las esquinas del WBB. Estos estudios se realizan utilizando software personalizado, como LabVIEW (National Instruments, Austin, TX, EE. UU.) Que se puede integrar con la placa para poder medir la cantidad de balanceo del cuerpo o la longitud de la trayectoria de CoP durante las pruebas por tiempo. El otro beneficio de tener un sistema de posturografía , como el WBB, es que es portátil, por lo que los médicos de todo el mundo pueden medir el balanceo corporal cuantitativamente, en lugar de depender de las evaluaciones subjetivas del equilibrio clínico que se utilizan actualmente.
Según Digital Trends, Wii de Nintendo y el producto sucesor de WiiU han sido descontinuados a partir de marzo de 2016. Esto ejemplifica uno de los problemas que surgen de la adopción de productos de consumo de bajo costo listos para usar reutilizados para mediciones médicas. Otros problemas con dicha adopción surgen de los organismos reguladores y de estándares de todo el mundo. Las plataformas de fuerza utilizadas para medir el equilibrio y el rendimiento de la movilidad de un paciente están clasificadas por la FDA de EE. UU. (Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos) como dispositivos médicos de clase I. Como tales, deben fabricarse de acuerdo con ciertos estándares de calidad establecidos por los Principios de gestión de calidad ISO 9001 (Organización internacional de normas) o los Sistemas de gestión de calidad de dispositivos médicos ISO 13485. La Unión Europea's MDD (Directiva de dispositivos médicos) también clasifica las plataformas de fuerza utilizadas para mediciones médicas como dispositivos médicos de Clase I y requieren la certificación médica CE para su importación y uso en la Unión Europea para tales aplicaciones médicas. Un estándar reciente notable, el método de prueba estándar ASTM F3109-16 para la verificación de plataformas de medición de fuerza de varios ejes, presenta un marco para que los fabricantes y usuarios verifiquen el rendimiento de las plataformas de fuerza en toda la extensión de su superficie de trabajo. Los fabricantes de plataformas de fuerza de grado médico utilizan estándares como estos para garantizar que las mediciones realizadas en una población de pacientes sean precisas, repetibles y fiables. En resumen, los componentes de entretenimiento económicos para el consumidor pueden ser una mala elección para las mediciones médicas dada la falta de continuidad de dichos productos y su legalidad.inadecuación regulatoria y tal vez de calidad para tales aplicaciones.[9]
Uso en deporte
Las placas de fuerza se utilizan comúnmente en el deporte para acceder a las capacidades de producción de fuerza, la fuerza y el desequilibrio de un atleta [1] . Un practicante puede usar una plataforma de fuerza para evaluar las necesidades de entrenamiento, la preparación para entrenar y también durante el proceso de regreso al juego.
Las evaluaciones típicas de la plataforma de fuerza en el deporte incluyen el salto con contramovimiento (CMJ), el salto en cuclillas (SJ), el salto con caída (DJ), el salto con rebote con contramovimiento y el tirón isométrico a la mitad del muslo (IMTP).
Los practicantes a menudo tienen problemas para comprender qué métricas deben rastrear cuando usan placas de fuerza. Un biomecánico líder de la Universidad de Chichester ha creado un sistema para seleccionar fácilmente las métricas de la placa de fuerza. Este sistema se llama "Sistema ODSF" por el Dr. Jason Lake.
Historia
Cronología
• 1976 • Advanced Mechanical Technology, Inc. (AMTI) construyó la primera placa de fuerza con galgas extensométricas disponible comercialmente para el análisis de la marcha en el laboratorio de biomecánica del Boston Children's Hospital. [10]
Ver también
- Análisis de la marcha
- Posturografia
Referencias
- ^ Bonde-Petersen, Flemming (1975). Una plataforma de fuerza simple. Revista europea de fisiología aplicada , 34 (1): 51-54. doi : 10.1007 / BF00999915
- ^ "ForceDecks Force Platform Testing Systems | Force Decks" . www.forcedecks.com . Consultado el 7 de septiembre de 2018 .
- ^ Personal de Hawkin Dynamics. "Entonces, ¿qué es exactamente una placa de fuerza?" . www.hawkindynamics.com . Consultado el 30 de junio de 2020 .
- ^ a b c Robertson DGE, et al., Métodos de investigación en biomecánica. Champaign IL: Publicaciones de cinética humana, 2004.
- ^ Iwan W. Griffiths, (2006) "Principios de biomecánica y análisis de movimiento". ISBN 0-7817-5231-0
- ^ Clark, RA, Bryant, AL, Pua, Y., McCrory, P., Bennell, K. y Hunt, M. (2010). Validez y fiabilidad del tablero de equilibrio de Nintendo Wii para la evaluación del equilibrio permanente. Marcha y postura 31 (3): 307-310.
- ^ Holmes, JD, Jenkins, ME, Johnson, AM, Hunt, MA y Clark, RA (2013). Validez de la tabla de equilibrio de Nintendo Wii® para la evaluación del equilibrio de pie en la enfermedad de Parkinson. Rehabilitación clínica 27 (4): 361-366.
- ^ Hubbard, B., Pothier, D., Hughes, C. y Rutka, J. (2012). Un sistema portátil y de bajo costo para posturografía: una plataforma para la telemetría del equilibrio longitudinal. Revista de otorrinolaringología, cirugía de cabeza y cuello = Le Journal d'oto-rhino-laryngologie et de chirurgie cervico-faciale '[' 41: S31.
- ^ https://www.digitaltrends.com/gaming/nintendo-denies-end-of-wii-u-production-this-week-2/
- ^ Simon PR Jenkins (2005) Manual de ciencias del deporte La guía esencial de kinesiología, deporte y ciencia del ejercicio Volulme 1: AH, página 294 ISBN 0906522 36 6
- Instrumentos fisiológicos
- Biomecánica
