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¿Cuál es la diferencia entre las plataformas de fuerza y las plataformas de presión?

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Ambas plataformas miden características biomecánicas diferentes. Sin embargo, es fácil confundir la presión con la fuerza, y viceversa

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¿Cuál es la diferencia entre las plataformas de fuerza y las plataformas de presión?

1. La ciencia detrás

Ambas plataformas miden características biomecánicas diferentes. Sin embargo, es fácil confundir la presión con la fuerza, y viceversa:

- La plataforma de presión mide la distribución de la presión plantar, obteniendo el mapa de presión plantar, similar a un mapa de calor del pie.

- La plataforma de fuerza mide la magnitud y la dirección de la fuerza resultante, independientemente de la zona de contacto, obteniendo el vector resultante de la fuerza de reacción del suelo.

¿Qué es la fuerza y cómo se mide?

Según la segunda ley del movimiento de Newton, la fuerza neta se equipara al producto de la masa del cuerpo por la aceleración (Forcenet = masa x aceleración), en la que la fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas actuantes

Cuando se utiliza una plataforma de fuerzas, se mide la fuerza de reacción ejercida por el cuerpo sobre la superficie de apoyo, normalmente la planta del pie. Esta fuerza también se conoce como fuerza de reacción del suelo, que corresponde a la suma de todas las fuerzas que actúan sobre la superficie plantar (Figura 1). Por lo tanto, representa todas las fuerzas musculares y gravitacionales que actúan en un periodo de tiempo [1]

Figura 1 - Fuerza de reacción del suelo [1].

Las plataformas de fuerza suelen consistir en un conjunto de transductores de fuerza situados bajo las esquinas de una placa sólida, o en forma de triángulo. Hay varios tipos de transductores de fuerza que se suelen encontrar en estas plataformas, como las galgas extensométricas, los sensores piezoeléctricos y las células de carga de galgas capacitivas. Aunque la tecnología utilizada en todos estos sensores es diferente, todos ellos miden la fuerza observando los cambios de la corriente eléctrica cuando se aplica la fuerza. La salida eléctrica se traduce entonces en un valor Newton mediante la calibración de la plataforma. Además, las plataformas de fuerza proporcionan la localización del punto de aplicación del vector de reacción del suelo en la placa - el centro de presión (CoP), conociendo la medida de fuerza en cada transductor y su distancia al marco de referencia ortogonal de la placa [2].

Por otro lado, proporciona poca información sobre cómo se carga la superficie plantar del pie con respecto a la superficie de apoyo. Ahí es donde entran las soluciones de plataforma de presión.

¿Qué es la presión y cómo se mide?

Por definición, la presión es la cantidad física de fuerza aplicada sobre un área determinada (Presión = Fuerza / Área), es decir, la fuerza por unidad de área sobre una superficie en una dirección perpendicular a dicha superficie. La unidad SI de presión es el pascal, pero la presión plantar se describe habitualmente en kilopascal (kPa), Newton por centímetro cuadrado (N/cm2) o gramos por centímetro cuadrado (g/cm2).

Existen diferentes tecnologías que pueden utilizarse para medir la presión, como las tecnologías de sensores resistivos, piezoresistivos, capacitivos y de galgas extensométricas. Todos estos sensores proporcionan una salida de señal eléctrica (tensión o corriente) cuando se produce una deformación del material aislante. Por ejemplo, un sensor resistivo mide la resistencia de la espuma conductora entre dos electrodos, cuando está sometida a presión (figura 2). Por lo tanto, la presión puede derivarse conociendo las propiedades de deformación del material [3]

Figura 2 - Esquema de una resistencia típica de detección de fuerza [3].

Las plataformas de presión están compuestas por matrices de estos sensores incrustados en plataformas rígidas. De este modo, se puede evaluar toda la superficie plantar, obteniendo información sobre la distribución de la presión plantar. Además, la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo puede obtenerse mediante la suma de todos los sensores que soportan el peso y, por tanto, la posición del centro de presión (de forma similar a las plataformas de fuerza). En consecuencia, la CoP obtenida puede ser menos precisa, debido al tamaño de los sensores y a la resolución espacial (número de sensores), pero sigue permitiendo que las plataformas de presión proporcionen datos de CoP válidos y utilizables en diversas circunstancias.

No obstante, tanto las señales de presión como las de fuerza pueden verse influidas por varios aspectos, como la linealidad, la histéresis, el muestreo de frecuencia y el proceso de calibración [1].

2. Baropodometría frente a estabilometría

Como se ha mencionado, es posible obtener datos diferentes de las dos plataformas, lo que nos lleva a dos términos muy utilizados a la hora de describirlas: baropodometría y estabilometría

La baropodometría es el estudio de la presión que actúa entre la superficie plantar del pie y la superficie de apoyo, utilizando una plataforma de presión. Esto permite una evaluación objetiva de la distribución de la presión plantar, como se muestra en la Figura 3 - Izquierda. Mientras que la estabilometría es el estudio objetivo del balanceo del cuerpo durante la bipedestación tranquila, convencionalmente mediante plataformas de fuerza. Durante una posición corporal erguida, es posible cuantificar las pequeñas correcciones que se realizan para oponerse al efecto desestabilizador de la gravedad [4]. Esta estabilización del cuerpo es visible en la trayectoria del centro de presión, como se muestra en la Figura 3 - Derecha. Por otro lado, las plataformas de presión también pueden dar esta información, pero como se ha dicho antes, normalmente con menos precisión, lo que significa que las placas de fuerza son capaces de detectar cambios más pequeños de balanceo.

Figura 3 - (Izquierda) Ejemplo de mapa de presión plantar. (Derecha) Ejemplo de gráfico de estatocinesigrama (trayectoria de CoP).

3. Campos de aplicación. ¿Qué plataforma necesito?

Las plataformas de presión permiten una evaluación objetiva de la distribución de la presión plantar, esencial para la detección e identificación de los factores que desencadenan las lesiones del pie y, en consecuencia, del sistema musculoesquelético. A partir de los datos de presión es posible identificar una distribución desproporcionada de la presión y/o valores anormales de presión máxima. Así, permite comprender y cuantificar los defectos biomecánicos del pie y comprobar la evolución del paciente durante el tratamiento o si es necesario modificarlo

Las plataformas de fuerza se utilizan sobre todo para monitorizar pequeños cambios de balanceo, que pueden ser útiles para evaluar el control postural y el equilibrio en campos específicos que requieren una sensibilidad tan alta. Por ejemplo, para el cribado de deportistas y programas de entrenamiento de extremidades inferiores y equilibrio para ayudar a los deportistas a volver a jugar, centros de investigación científica que requieren mediciones de alta precisión y profesionales clínicos que quieren tener una CoP más precisa [5].

Sensing Future tiene actualmente en el mercado dos tipos de plataformas, una placa de presión y una placa de fuerza, con las características ilustradas en la Figura 4

En resumen, si usted valora más la distribución de la carga, las transferencias de carga y la distribución de la presión, entonces la placa de presión es probablemente la elección correcta. Por otro lado, si lo que busca es evaluar el equilibrio con un equipo estándar de oro y es obligatoria una alta precisión de los datos de CoP, la placa de fuerza es la opción correcta.

Figura 4 - Características principales de la placa de presión y la placa de fuerza, por Sensing Future Technologies.

Si necesita ayuda sobre qué plataforma es más adecuada para su consulta:

- Envíenos un correo electrónico: info@sensingfuture.pt

- Pida un presupuesto: https://www.physiosensing.net/quotation-request

Bibliografía

[1] N. Guldemond, "'Medición de la presión plantar' en Presión plantar, diabetes y amputación: estudios sobre aspectos etiológicos, diagnósticos y terapéuticos", 2007, pp. 27-68.

[2] H. D. Staff, "So what exactly is a force plate?" https://www.hawkindynamics.com/blog/what-is-a-force-plate (consultado el 03 de marzo de 2021).

[3] A. H. A. Razak, A. Zayegh, R. K. Begg, e Y. Wahab, "Foot Plantar Pressure Measurement System: A Review", Sensors (Basel), vol. 12, no. 7, pp. 9884-9912, Jul. 2012, doi: 10.3390/s120709884.

[4] F. Scoppa, M. Gallamini, G. Belloni y G. Messina, "Clinical stabilometry standardization: La posición de los pies en la evaluación estabilométrica estática de la estabilidad postural", Acta Medica Mediterranea, vol. 33, mayo de 2017, doi: 10.19193/0393-6384_2017_4_105k.

5] "The Science of Force Plates and Pressure Mapping", Freelap USA, 18 de diciembre de 2015. https://www.freelapusa.com/the-science-of-force-plates-and-pressure-mapping/ (consultado el 03 de marzo de 2021).

Cláudia Tonelo

Tecnologías de detección del futuro

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