Plataforma de fuerza

Las plataformas de fuerza o placas de fuerza son instrumentos de medición que registran las fuerzas de reacción del suelo generadas por un cuerpo que se encuentra de pie o se mueve sobre ellas, para cuantificar el equilibrio , la marcha y otros parámetros biomecánicos . Sus áreas de aplicación más comunes son la medicina y el deporte.

La plataforma de fuerza más simple es una placa con un único pedestal, instrumentada como una celda de carga. Los diseños mejores tienen un par de placas rectangulares, aunque también pueden funcionar las 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 simple, las plataformas de fuerza doble se pueden usar para evaluar el rendimiento en pruebas con ambas piernas y las asimetrías de fuerza y ​​potencia en pruebas de salto unilateral e isométricas. Sin embargo, también proporcionan información adicional sobre el estado neuromuscular al evaluar la distribución de la fuerza entre las extremidades durante las pruebas con ambas piernas, revelando datos cruciales sobre las asimetrías de fuerza y ​​las estrategias compensatorias.

Las plataformas de fuerza más simples miden solo la componente vertical de la fuerza en el centro geométrico de la plataforma. Los modelos más avanzados miden las 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 vertical de la fuerza . ^{[ 2 ]} También se han construido plataformas de fuerza cilíndricas para estudiar la locomoción arbórea , incluida la braquiación .

Las plataformas de fuerza se pueden clasificar como de un solo pedestal o de múltiples pedestales y según el tipo de transductor ( transductor de fuerza y ​​momento): galga extensométrica , sensores piezoeléctricos , galga capacitiva , piezorresistivo , etc., cada uno con sus ventajas y desventajas. ^{[ 3 ]} Los modelos de un solo pedestal, 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 generalmente cuatro para permitir fuerzas que se propagan a través de la plataforma. Por ejemplo, durante la marcha, las fuerzas de reacción del suelo comienzan en el talón y terminan cerca del dedo gordo. ^{[ 2 ]}

Las plataformas de fuerza deben distinguirse de los sistemas de medición de presión que, si bien 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. ^{[ 2 ]}

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 vertical desde una plataforma de fuerza, los datos de esta son suficientes para calcular la aceleración , el trabajo , la potencia , el ángulo y la distancia del salto mediante principios básicos de física. Las mediciones simultáneas de vídeo de los ángulos de las articulaciones de las piernas y la salida de la plataforma de fuerza permiten determinar el par, el trabajo y la potencia en cada articulación mediante un método denominado dinámica inversa .

Los avances tecnológicos han permitido que las plataformas de fuerza asuman un nuevo rol dentro del campo de la cinética. El costo de las plataformas de fuerza tradicionales de grado de laboratorio (generalmente de miles de dólares) las ha hecho muy poco prácticas para el clínico común. Sin embargo, Nintendo presentó la Wii Balance Board (WBB) (Nintendo, Kioto, Japón) en 2007 y cambió la estructura de lo que puede ser una plataforma de fuerza. Para 2010, se descubrió que la WBB es un instrumento válido y confiable para medir la distribución del peso, en comparación directa con la plataforma de fuerza de grado de laboratorio "estándar de oro", con un costo inferior a $100. ^{[ 4 ]} Además, esto se ha verificado tanto en poblaciones sanas como clínicas. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Esto es posible gracias a los cuatro transductores de fuerza ubicados en las esquinas de la WBB. Estos estudios se realizan utilizando software personalizado, como LabVIEW (National Instruments, Austin, TX, EE. UU.), que se puede integrar con la plataforma para medir la cantidad de oscilación corporal o la longitud de la trayectoria del CoP durante ensayos cronometrados. Otra ventaja de contar con un sistema de posturografía , como el WBB, es que es portátil, lo que permite a los médicos de todo el mundo medir cuantitativamente el balanceo corporal, en lugar de depender de las evaluaciones de equilibrio clínicas y subjetivas que se utilizan actualmente.

Según Digital Trends, tanto la Wii de Nintendo como su sucesora, la Wii U, fueron descontinuadas en marzo de 2016. Esto ejemplifica uno de los problemas derivados de la adopción de productos de consumo económicos y de fácil acceso, adaptados para mediciones médicas. Otros problemas relacionados con esta adopción surgen de las regulaciones y normas de todo el mundo. Las plataformas de fuerza utilizadas para medir el equilibrio y la movilidad de un paciente están clasificadas por la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos) como dispositivos médicos de Clase I. Por lo tanto, deben fabricarse conforme a ciertos estándares de calidad establecidos por la ISO (Organización Internacional de Normalización) ISO 9001 Principios de Gestión de la Calidad o la ISO 13485 Sistemas de Gestión de la Calidad de Dispositivos Médicos. La Directiva de Dispositivos Médicos (MDD) de la Unión Europea también clasifica las plataformas de fuerza utilizadas para mediciones médicas como dispositivos médicos de Clase I y exige la certificación CE médica para su importación y uso en la Unión Europea para dichas aplicaciones médicas. Una norma reciente destacada, la ASTM F3109-16, Método de prueba estándar para la verificación de plataformas de medición de fuerza multieje, presenta un marco para que fabricantes y usuarios verifiquen el rendimiento de las plataformas de fuerza en toda su superficie de trabajo. Normas como esta son utilizadas por fabricantes de plataformas de fuerza de grado médico para garantizar que las mediciones realizadas en pacientes sean precisas, repetibles y fiables. En resumen, los componentes de entretenimiento de consumo de bajo costo pueden no ser una buena opción para mediciones médicas, dada la falta de continuidad de dichos productos y su inadecuación legal, regulatoria y posiblemente de calidad para tales aplicaciones. ^{[ 7 ]}

Las plataformas de fuerza se utilizan comúnmente en el deporte para evaluar la capacidad de producción de fuerza, la fuerza y ​​el desequilibrio de un atleta.Un profesional puede utilizar una plataforma de fuerza para evaluar las necesidades de entrenamiento, la preparación para entrenar y también durante el proceso de regreso a la actividad deportiva.

Las evaluaciones típicas con plataforma de fuerza en el deporte incluyen el salto con contramovimiento (CMJ), el salto en cuclillas (SJ), el salto desde altura (DJ), el salto con rebote con contramovimiento y la tracción isométrica a media altura del muslo (IMTP).

Los profesionales suelen tener dificultades para comprender qué parámetros monitorizar al usar plataformas de fuerza. Un destacado biomecánico de la Universidad de Chichester ha creado un sistema para seleccionar fácilmente estos parámetros. Este sistema, denominado «Sistema ODSF» por el Dr. Jason Lake, facilita su selección.

Cronología

•1976• Advanced Mechanical Technology, Inc. (AMTI) construyó la primera plataforma de fuerza con galgas extensométricas disponible comercialmente para el análisis de la marcha en el laboratorio de biomecánica del Boston Children's Hospital. ^{[ 8 ]}

•2017• Hawkin Dynamics creó la primera plataforma de fuerza inalámbrica y aplicación móvil.

• Análisis de la marcha
• Posturografía