D2 Análise de Força Dinâmica

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A análise dinâmica de forças quantifica as cargas mecânicas que atuam no sistema musculoesquelético durante o movimento, indo além da cinemática para determinar as causas mecânicas desse movimento, e não apenas descrevê-lo. A ferramenta central dessa análise é a plataforma de força multiaxial, um instrumento que mede, usando sensores piezoelétricos ou de deformação, os três componentes da força de reação do solo que o corpo recebe ao suportar peso, juntamente com os três momentos de força associados a essa força de reação.

Com base na força de reação do solo medida pela plataforma e na cinemática do movimento, aplica-se a dinâmica inversa: tratando cada segmento do corpo como um corpo rígido, as equações de movimento desse corpo permitem o cálculo do momento resultante que deve ter atuado em cada articulação para produzir o movimento observado. Esse cálculo é realizado sequencialmente, começando na extremidade distal — o pé, onde a força de reação do solo é aplicada — e progredindo segmento por segmento em direção à extremidade proximal — o quadril — de modo que as forças e os momentos calculados em cada segmento se propaguem para o próximo segmento.

O torque resultante calculado em cada articulação, multiplicado pela velocidade angular de rotação dessa articulação naquele instante, resulta na potência articular. O sinal dessa potência revela a função mecânica que a articulação desempenha: quando a potência é positiva, a articulação fornece energia mecânica ao corpo, extraindo-a do metabolismo, e atua como um motor; quando a potência é negativa, a articulação absorve energia mecânica do movimento em vez de fornecê-la, e atua como um freio ou amortecedor.

A distribuição da força de reação do solo sob a planta do pé é obtida utilizando plataformas de pressão de alta resolução. Essas plataformas permitem que o centro de pressão sob o pé seja calculado a qualquer momento e que sua trajetória seja rastreada durante toda a fase de apoio. Essa trajetória reflete como o ponto onde a força de reação do solo é realmente aplicada se move, passo a passo. A mesma distribuição de pressão também permite o cálculo de um coeficiente de utilização de atrito, que quantifica, a qualquer momento, qual fração do limite de deslizamento disponível está sendo utilizada pelo movimento.

O comportamento esperado em uma marcha saudável, medido por meio desta análise dinâmica de forças, mostra picos de forças de reação vertical do solo de aproximadamente o peso corporal do animal, até 20% acima dele, durante a caminhada, e entre duas vezes e meia e três vezes o peso corporal durante a corrida. Em casos patológicos, entretanto, assimetrias superiores a 10% entre um lado do corpo e o outro, ou momentos articulares redistribuídos de forma anormal entre as articulações, servem como indicadores diagnósticos de que as cargas mecânicas quantificadas por esta análise dinâmica de forças estão sendo gerenciadas de forma patológica.

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