D2 Análisis Dinámico de Fuerza

Tópico

El análisis dinámico de fuerzas cuantifica las cargas mecánicas que actúan sobre el sistema musculoesquelético durante el movimiento, yendo más allá de la cinemática para determinar las causas mecánicas de ese movimiento y no solo describirlo. La herramienta central de este análisis es la plataforma de fuerza multiaxial, un instrumento que mide, mediante sensores piezoeléctricos o de deformación, los tres componentes de la fuerza de reacción del suelo que el cuerpo recibe al apoyarse, junto con los tres momentos de fuerza asociados a esa fuerza de reacción.

A partir de la fuerza de reacción del suelo medida por la plataforma y de la cinemática del movimiento, se aplica la dinámica inversa: tratando cada segmento corporal como un cuerpo rígido, las ecuaciones de movimiento de ese cuerpo permiten calcular el momento neto que debió actuar en cada articulación para producir el movimiento observado. Este cálculo se ejecuta en cadena, comenzando en el extremo distal —el pie, donde se aplica la fuerza de reacción del suelo— y avanzando segmento a segmento hacia el extremo proximal —la cadera—, de modo que las fuerzas y los momentos calculados en cada segmento se propagan hacia el segmento siguiente.

El momento neto calculado en cada articulación, multiplicado por la velocidad angular con la que esa articulación gira en ese instante, da la potencia articular, y el signo de esa potencia revela el papel mecánico que la articulación está cumpliendo: cuando la potencia es positiva, la articulación entrega energía mecánica al cuerpo tomándola del metabolismo y actúa como un motor; cuando la potencia es negativa, la articulación absorbe energía mecánica del movimiento en vez de entregarla, y actúa como un freno o amortiguador.

La forma en que la fuerza de reacción del suelo se distribuye bajo la planta del pie se obtiene con plataformas de presión de alta resolución espacial, que permiten calcular en cada instante el centro de presión bajo el pie y seguir su trayectoria a lo largo del apoyo: esa trayectoria refleja cómo se desplaza, paso a paso, el punto donde efectivamente se aplica la fuerza de reacción del suelo. La misma distribución de presión permite además calcular un coeficiente de utilización de fricción, que cuantifica en cada instante qué fracción del límite de deslizamiento disponible está siendo exigida por el movimiento.

El comportamiento esperado en una marcha sana, medido con este análisis dinámico de fuerzas, muestra picos de fuerza de reacción del suelo vertical de aproximadamente el peso corporal del animal, hasta un veinte por ciento por encima de él, al caminar, y de entre dos veces y media y tres veces el peso corporal al correr. En patología, en cambio, son las asimetrías superiores a un diez por ciento entre un lado del cuerpo y el otro, o los momentos articulares redistribuidos de forma anormal entre articulaciones, los que funcionan como indicadores diagnósticos de que las cargas mecánicas que este análisis dinámico de fuerzas cuantifica se están gestionando de manera patológica.

ID:2627