FRS na marcha

Ana F. R. Kleiner - 01/06/2020

Como adquirir os dados de FRS durante a marcha?


Para obter os dados das Forças de Reaçao do Solo (FRS) durante a análise da marcha, o voluntário é sempre orientado a andar descalço ou usando sapatos, em sua velocidade preferida, ao longo de um caminho previamente selecionado com uma, duas ou mais plataformas de força embutidas em uma passarela de madeira ou no chão da sala de coleta de dados. À medida que o participante pisa em uma plataforma de força, a força aplicada nela é detectada por sensores e os sinais elétricos e esses são amplificados e registrados em um computador. É importante que o participante desconheça os locais onde as plataformas de força foram posicionadas, para que a marcha realizada esteja mais próxima de seu padrão natural. Além disso, durante a aquisição de dados na plataforma de força, é importante observar se o pé participante atinge a plataforma de força durante toda a fase de suporte. Se isso não ocorrer, este teste deverá ser desconsiderado, pois os dados serão totalmente alterados.

Agora vamos falar um pouquinho sobre cada componente da FRS:


A força de reação do solo Fz (ou vertical) tem uma magnitude maior que os outros componentes da FRS (ântero-posterior e lateral) caracterizados por dois picos e um vale (veja na Figura 1a). Geralmente, esses picos são de magnitude ligeiramente superior ao peso corporal. O primeiro pico é observado durante a primeira metade da fase de apoio e apresenta o pico de absorção, que é quando o pé absorve o peso corporal imediatamente após o contato do calcanhar com o solo. O segundo pico é observado no final da fase de apoio e é conhecido como pico de propulsão. O vale entre os dois picos é um pouco menor em magnitude e ocorre quando o pé está em uma posição plana no chão.

O componente Fy (ou ântero-posterior - Figura 1b) possui uma fase negativa (desaceleração) durante a primeira metade da fase de apoio e uma fase positiva (aceleração) durante a outra metade. Na primeira metade da fase de apoio, o pé empurra para a frente no chão e, consequentemente, a FRS é direcionada para trás. Na segunda metade da fase de apoio, o pé empurra o solo para trás e, consequentemente, a FRS é direcionada para frente. O pico de força para cada uma dessas fases durante a caminhada é aproximadamente equivalente a ~ 15% da magnitude do peso corporal e quase coincide no tempo com os dois picos do componente vertical das FRS.
O componente Fx (ou lateral - Figura 1c) possui uma magnitude muito pequena, e sua variabilidade se deve à diversidade no posicionamento do pé, que pode estar apontando para dentro (adução do pé) ou para fora (abdução do pé) durante a fase de apoio.

Figura 1. (a) Fz ; (b) Fy; e, (c) Fx. 

IMPORTANTE: normalizaçao das FRS.

Depois de filtrados, os dados devem ser normalizados.  Ou seja, para comparar os dados adquiridos por uma plataforma de força entre diferentes indivíduos e/ou diferentes condições e repetições, é necessário normalizar a amplitude desses dados (Figura 2a). A normalização pode ser realizada por meio do valor do peso corporal do sujeito (ATENÇAO: peso corporal (N) e nao massa corporal (kg)), onde os dados GRF de um indivíduo são divididos pelo seu peso corporal (Figura 2b).
Também é possível normalizar a duração temporal da FRS (ou percentual da fase de apoio). Isso é necessário para comparar diferentes ensaios e diferentes sujeitos, graças à variabilidade da locomoção humana. A normalização temporal estipula que o início dos dados do FRS corresponde a 0% e o final a 100%, então o procedimento matemático chamado interpolação é usado para gerar um número de pontos entre 0 e 100 para diferentes repetições (Figura 2c).

 

Figura 2. FRS vertical sem normalizaçao (a), normalizada pelo peso corporal (b), e, (c) normalizada pelo peso corporal e percentual da fase de apoio.

Vamos transformar todos esses passos para o Matlab?

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ANALISE DAS FRS DURANTE A MARCHA %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%IMPORTANTE: esses procedimentos devem ser realizados apos a filtragem dos sinais.

%normalização dos dados pelo peso corporal.

 

body_weight = 720; %peso corporal em N (72kg = 720N).


fz=fz/body_weight; %fz é o vetor FRS vertical

fy=fy/body_weight; %fy é o vetor FRS antero-posterior

fx=fx/body_weight; %fx é o vetor FRS lateral

%normalização dos dados pela % da fase de apoio (interpolaçao)


x_nor=linspace(0,100,101); %interpolaçao dos dados para um vetor com 101 linhas

fz_nor= (spline((linspace(0,100,length(fz))),fz,x_nor)');

fy_nor= (spline((linspace(0,100,length(fy))),fy,x_nor)');

fx_nor= (spline((linspace(0,100,length(fx))),fx,x_nor)');

%Variaveis - FZ (FRS vertical)

[v_pico_um1,p_pico_um1]=max(fz_nor(1:40));
pico_um1 = v_pico_um1; %FZ1 = pico de absorçao


[v_pico_dois1,p_pico_dois1]=max(fz1_nor(60:100));
pico_dois1 = v_pico_dois1; %FZ2 = pico de propulsao

p_pico_dois1=(p_pico_dois1+60);


v_vale1,=min(fz1_nor(p_pico_um1:p_pico_dois1)); %FZ3 = vale

%Variaveis - FY (FRS antero-posterior)


ap_um1=min(fy1_nor(1:50)); %FY1 = desaceleraçao

ap_dois1=max(fy1_nor(51:100)); %FY2 = aceleraçao

%Variaveis - FX (FRS lateral)


v_ml_um1=min(fx1_nor(1:50)); %fx1 = abduçao

v_ml_dois1=max(fx1_nor(10:50)); %fx2 = aduçao

v_ml_tres1=max(m_nor(60:100)); %fx3 = aduçao

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