As plataformas de força fornecem principalmente dados sobre Forças de Reação do Solo (GRF), momentos e parâmetros de Centro de Pressão (COP). Esses indicadores cinéticos capturam medições de alta frequência — tipicamente a 1000 Hz — para quantificar como designs específicos de calçados influenciam a distribuição de carga, o consumo de energia e a estabilidade postural durante o movimento.
Embora a saída bruta de uma plataforma de força consista em forças e momentos, o verdadeiro valor para a pesquisa de calçados reside na combinação desses dados com a cinemática para calcular a potência articular e no uso de métricas de COP para medir objetivamente o equilíbrio e a estabilidade.
Analisando a Dinâmica do Movimento
Forças de Reação do Solo (GRF) e Momentos
A saída fundamental de uma plataforma de força é a GRF, que mede a força exercida pelo solo no pé.
Simultaneamente, as plataformas registram os momentos associados (torques) gerados durante o contato.
Essas gravações de alta frequência (1000 Hz) permitem que os pesquisadores detectem variações sutis no impacto e na propulsão que diferentes perfis de amortecimento ou rigidez de calçados podem causar.
Momentos e Potência Articular
Quando os dados de GRF são sincronizados com dados cinemáticos (captura de movimento), os pesquisadores podem calcular indicadores cinéticos de nível superior.
Especificamente, essa combinação permite a derivação de momentos articulares e potência articular.
Essas métricas são cruciais para analisar o consumo de energia de um ciclo de marcha e entender como um calçado distribui a carga pelos tornozelos, joelhos e quadris durante a caminhada, corrida ou agachamento.
Avaliando Estabilidade e Equilíbrio
Trajetórias do Centro de Pressão (COP)
Além das forças de impacto, plataformas de força 3D integradas com software de equilíbrio rastreiam a trajetória de oscilação do Centro de Pressão (COP).
Este indicador mapeia o ponto de aplicação de força em mudança na sola do pé enquanto o sujeito está em pé ou em movimento.
A análise da trajetória do COP ajuda a determinar como os recursos do calçado, como contrafortes de calcanhar ou suporte de arco, auxiliam ou dificultam o usuário a manter o equilíbrio.
Métricas Quantitativas de Oscilação
Para transformar a estabilidade em dados acionáveis, as plataformas de força fornecem indicadores quantitativos específicos sobre a oscilação postural.
As métricas chave incluem comprimento total do caminho de oscilação, área total de oscilação e velocidade de oscilação.
A velocidade de oscilação é ainda dividida em direções mediolateral (M-L) e anteroposterior (A-P), oferecendo um método científico para avaliar a estabilidade postural sob várias condições, como testes com olhos abertos versus olhos fechados.
Entendendo os Compromissos
A Necessidade de Cinemática
As plataformas de força por si só não podem fornecer uma imagem completa da mecânica articular.
Para calcular momentos e potência articulares, os dados de força devem ser integrados com dados cinemáticos (posição e velocidade dos segmentos corporais).
Sem essa integração, os dados são limitados a forças de contato externas em vez de cargas articulares internas.
Restrições Ambientais
As plataformas de força são tipicamente embutidas em caminhos de caminhada fixos ou pisos de laboratório.
Essa configuração fornece alta precisão, mas limita a capacidade de analisar a marcha em terrenos naturais e do mundo real.
Pesquisas que dependem exclusivamente de plataformas de força capturam passos "direcionados", que podem diferir ligeiramente do padrão de marcha completamente natural e não monitorado de um sujeito.
Fazendo a Escolha Certa para o Seu Objetivo
Ao construir um banco de dados de marcha para pesquisa de calçados, selecione seus indicadores com base no atributo de desempenho específico que você está testando.
- Se o seu foco principal é Retorno de Energia e Eficiência: Priorize GRF, Momentos Articulares e Potência para analisar a propulsão e o consumo de energia.
- Se o seu foco principal é Segurança e Suporte: Priorize trajetória de oscilação do COP, velocidade de oscilação (M-L/A-P) e área de oscilação para quantificar o controle postural e o equilíbrio.
Ao distinguir entre métricas de carga dinâmica e métricas de estabilidade estática, você pode isolar a influência mecânica exata do seu design de calçado.
Tabela Resumo:
| Indicador Cinético | Métricas Chave Medidas | Aplicação em Pesquisa de Calçados |
|---|---|---|
| Forças de Reação do Solo (GRF) | Picos de impacto, força de propulsão, torques | Avaliação de perfis de amortecimento e retorno de energia |
| Centro de Pressão (COP) | Trajetória de oscilação, comprimento do caminho, área de oscilação | Avaliação de equilíbrio, suporte de arco e estabilidade do calcanhar |
| Velocidade de Oscilação | Mediolateral (M-L) e Anteroposterior (A-P) | Quantificação do controle postural e resistência ao escorregamento |
| Momentos e Potência Articular | Consumo de energia, carga no tornozelo/joelho/quadril | Análise de eficiência biomecânica e distribuição de carga |
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Referências
- Gautier Grouvel, Stéphane Armand. A dataset of asymptomatic human gait and movements obtained from markers, IMUs, insoles and force plates. DOI: 10.1038/s41597-023-02077-3
Este artigo também se baseia em informações técnicas de 3515 Base de Conhecimento .
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