Analise da influência de palmilhas na distribuição das...
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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Analise da influência de palmilhas na distribuição das pressões plantares e no controlo postural Fabiane Seger VERSÃO DE TRABALHO Trabalho realizado no âmbito da Unidade Curricular “Trabalhos Práticos” do Curdo de Mestrado em Engenharia Biomédica Orientador: Prof. Doutor João Manuel R. S. Tavares Junho de 2016
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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Analise da influência de palmilhas na distribuição das pressões plantares e no
controlo postural
Fabiane Seger
VERSÃO DE TRABALHO
Trabalho realizado no âmbito da Unidade Curricular “Trabalhos Práticos” do
Curdo de Mestrado em Engenharia Biomédica
Orientador: Prof. Doutor João Manuel R. S. Tavares
Junho de 2016
© Fabiane Seger, 2016
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Resumo
As palmilhas, também denominadas de órteses plantares, são dispositivos que ajudam a corrigir problemas plantares, manter o equilíbrio, melhorar o desempenho em atividades desportivas etc. Para customizar uma palmilha é preciso primeiramente conhecer o pé, pode ser realizado através das análises das pressões plantares. Através destas análises são retiradas informações importantes sobre o pé, sendo possível detectar problemas relacionados à pisada e doenças que afetam a biomecânica da marcha. Para avaliar a palmilha a analise do controlo postural é importante para perceber se o dispositivo ajuda a manter o equilíbrio e para avaliar alterações nas posturas são analisadas varáveis relacionadas ao centro de pressão (COP). Neste trabalho prático foi avaliado se as palmilhas personalizadas, por serem feitas sobre medida, podem ajudar na redistribuição das pressões plantares e se auxiliam no controlo postural. Um indivíduo foi submetido a testes sobre uma plataforma de força com a finalidade de avaliar o controlo postural e em simultâneo avaliou-se as pressões plantares com o uso de uma palmilha de pressão. A partir dos resultados experimentais é possível verificar que há uma redistribuição das pressões plantares máximas e médias do retropé em direção ao médio pé e antepé quando comparadas as palmilhas personalizadas com as palmilhas normais. Verifica-se um aumento da instabilidade postural, quando comparadas as duas palmilhas, e este aumento pode ser explicado pelo fato da pessoa ter usado as palmilhas personalizadas por apenas três semanas antes de realizar os testes. Contudo não é possível avaliar com fidelidade que depois de um determinado tempo haverá uma maior redistribuição plantar e uma melhora da instabilidade do indivíduo.
Palavras-chaves: palmilhas personalizadas, pressões plantares, controlo postural, centro
de pressão, pé.
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Abstract
The insoles, also called foot orthoses, are devices that help to correct plantar problems, maintain the balance, improve the performance in sports etc. You must know everything about the foot before customize the insole, and this can be done through the analysis of the plantar pressure. With this analysis is possible to acquired relevant information about the feet and is possible to detect health problems linked with biomechanical gait. To validate the insole is important to know if the insole will maintain balance doing analyses of the centre of pressure (COP). In this practical work was evaluated custom insoles, if they could do the redistribution of the plantar pressure and assist in postural control. A person tested the insole on a force platform to validate postural control and in simultaneously evaluated the plantar pressure using a pressure insole. The results show that the custom insole redistributes peak plantar pressure and mean plantar pressure from hindfoot to midfoot and forefoot compared with normal insoles. But there is an increased in postural instability, this increase could be explaining by the fact that the person has used the customized insole for just three weeks before performing tests. However, it is not possible to estimate how greater will be the insole in redistribution of pressure and to improve the testability after few weeks, in this practical work. Key words: custom insole, plantar pressure, postural control, central pressure, foot.
v
Agradecimentos
Com os melhores agradecimentos ao meu orientador Prof. Doutor João Manuel R. S.
Tavares por me orientar.
À Doutora Andreia Sousa e ao Doutor Manuel Rubim Santos pela disponibilidade e auxilio
para realizar as atividades experimentais.
Aos meus pais por estarem sempre presente para me ampararem mesmo a distância, pois
sem a confiança e o amor depositado em mim nada seria possível.
Ao meu namorado por todo o apoio, paciência, dedicação e amor nos principais momentos.
À minha irmã pelos infindáveis conselhos e ajuda para realizar este trabalho.
Às minhas amigas por me orientarem em momentos que me encontrava sem norte.
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Índice
Resumo ............................................................................................................................. i
Abstract ........................................................................................................................... iii
Agradecimentos .............................................................................................................. v
Índice .............................................................................................................................. vii
Lista de figuras ............................................................................................................... ix
Lista de figuras ............................................................................................................... ix
Lista de tabelas .............................................................................................................. xi
Abreviaturas e Símbolos ............................................................................................. xiii
Capítulo 1 ......................................................................................................................... 1
Introdução ........................................................................................................................ 1 1.1 - Enquadramento .................................................................................................................. 1 1.2 - Objetivos ............................................................................................................................. 1 1.3 - Estrutura do relatório .......................................................................................................... 2
Capítulo 2 ......................................................................................................................... 3
Revisão bibliográfica ...................................................................................................... 3 2.1 Anatomia do pé ..................................................................................................................... 3 2.1.1 Tipos de pé ........................................................................................................................ 4 2.1.2 Análises do arco plantar .................................................................................................... 6 2.2 Análises de pressões plantares ............................................................................................ 8 2.2.1 Análise quantitativa ............................................................................................................ 8 2.2.2 Análise qualitativa ............................................................................................................ 10 2.3 Ciclo e análise da marcha ................................................................................................... 11 2.4 Órteses plantares ................................................................................................................ 13 2.4.1 Palmilhas Ortopédicas ..................................................................................................... 14 2.4.2 Palmilhas esportivas ........................................................................................................ 15 2.5 Palmilhas personalizadas ou pré-fabricadas ...................................................................... 16 2.5.1 Materiais ........................................................................................................................... 16 2.5.2 Processo de fabrico ......................................................................................................... 18
Capítulo 3 ....................................................................................................................... 21 Metodologia ................................................................................................................... 21
3.1 Personalização das palmilhas ............................................................................................ 21
viii
3.2 Equipamentos utilizados para recolha dos dados .............................................................. 23 3.3 Procedimento experimental ................................................................................................ 24 3.3 Metodologia para análise de dados .................................................................................... 25 3.3.1 Análise do controle postural ............................................................................................. 25 3.3.2 Análise das pressões plantares ....................................................................................... 26
Capítulo 4 ....................................................................................................................... 30
Resultados ..................................................................................................................... 30 4.1 Análise do controlo postural ................................................................................................ 30 4.2 Análise das pressões plantares .......................................................................................... 33
Capítulo 5 ....................................................................................................................... 40 Discussões .................................................................................................................... 40
Capítulo 6 ....................................................................................................................... 43 Conclusão ...................................................................................................................... 43 Trabalhos futuros .......................................................................................................... 44
Referências .................................................................................................................... 45
ix
Lista de figuras
Lista de figuras
Figura 2.1 - Anatomia do pé 4
Figura 2.2 - Pé normal 5
Figura 2.3 - Pé cavo 5
Figura 2.4 - Pé plano 5
Figura 2.5 – Pé pronado, pé na posição neutra e pé supinado 6
Figura 2.6 – Pé esquerdo sofrendo uma eversão e uma inversão 6
Figura 2.7 – A, ângulo do arco. B, índice da pegada. C, índice do arco. D, índico do comprimento do arco. E, índice do arco truncado. F, índice Staheli e Chippaux-Smirak.. 7
Figura 2.8 - Arcos plantares longitudinais 7
Figura 2.9 – Plataforma de pressões fixa, emed®, Novel 9
Figura 2.10 – Palmilha pedar®, Novel 10
Figura 2.11 – Exemplo de um equipamento de podoscopia 11
Figura 2.12 – Representação do ciclo da marcha 12
Figura 2.13 – Sensores de EMG sem fio e os eletrodos de comunicação 13
Figura 2.14 – Método de scanner 19
Figura 2.15 – Palmilha impressa em impressora 3D, Footscan USA 20
Figura 3.1 – Palmilhas testes. (a) Palmilha esportiva, FootBalance, (b) Palmilha esportiva normal. 22
x
Figura 3.2 – Imagem tirada no momento em que o indivíduo esta em pé sobre o equipamento para a análise plantar 22
Figura 3.3 - Processo de modelação das palmilhas 23
Figura 3.4 – Foto da plataforma de força, a da direita que foi utilizada 23
Figura 3.5 – Palmilhas Pedar®, Novel 24
Figura 3.6 - Procedimento da recolha de dados com a palmilha e a pressão na plataforma 25
Figura 3.7 - Janela da pestabilografia para analisar os dados de postura no Centro de Pressão 26
Figura 3.8 – Programa da pedar-x recorder. Quadro da MPP com o teste da palmilha normal 27
Figura 3.9 – Programa da pedar-x recorder. Quadro da MVP em 3D com o teste da palmilha
normal 27
Figura 3.10 – Imagem com duas linhas que separam a imagem em 3 partes: retropé, médio
pé,antepé . 28
Figura 4.1 – Gráficos com o mapeamento do COP antero posterior versus COP médio-lateral durante a postura ereta. (a) palmilha personalizada, (b) palmilha normal. 32 Figura 4.2 –Resultado da trajetória do COP na direção antero postural (linha em vermelha) e medio lateral (linha em azul). (a) palmilha personalizada e (b) palmilha normal. 33 Figura 4.3 – Teste 1. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha personalizada35 Figura 4.4 – Teste 4. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha normal 35 Figura 4.5 – Teste 2. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha personalizada36 Figura 4.6 – Teste 1. Imagem MPP em 3D 37 Figura 4.7 – Teste 4. Imagem MPP em 3D 37 Figura 4.8 – Teste 1. Valores das pressões médias (MVP) usando a palmilha personalizada 39 Figura 4.9 – Teste 5. Valores das pressões médias (MVP) usando a palmilha normal 39
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Lista de tabelas
Tabela 1 - Varáveis da análise do COP com o uso da palmilha personalizada e com a palminha normal.....................................................................................................................31 Tabela 2 – Valores de média e desvio padrão para as máximas pressões do pé esquerdo usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações 34 Tabela 3 – Valores de média e desvio padrão para as máximas pressões do pé direito usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações 34 Tabela 4 – Valores de média e desvio padrão para as pressões médias do pé esquerdo usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações 38 Tabela 5 – Valores de média e desvio padrão para as pressões médias do pé direito usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações 38
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Abreviaturas e Símbolos
Lista de abreviaturas ABS Acrilonitrila butadieno estireno
AM Manufatura aditiva
AP Antero postural
CAD Computer Aided Design
CAM Computer-aided manufacturing
COP Centro de pressão plantar
DP Desvio padrão
EMG Eletromiografia
ESTSP Escola Superior de Tecnologia da Saúde
EVA Etileno acetado de vinila
ETS Sistema de rastreamento eletromagnético
GUIDE Graphical user interface
MATLAB Matrix Laboratory
ML Médio lateral
MLA Arco longitudinal medial
MPP Imagem de pressão máxima
MVP Imagem de valor médio
USA Estados Unidos da América
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Capítulo 1
Introdução
1.1 - Enquadramento As órteses plantares são dispositivos usados para razões terapêuticas ou para desporto
(52). As palmilhas são confinadas dentro de sapatos fechados, elas abrangem apenas os
pés sem chegar ao tornozelo (53). As palmilhas fornecem suporte mecânico para o corpo e
no controlo das posturas (Qu 2015). Precisam ser suficientemente resilientes para absorver
choques e o conforto é uma das necessidades primárias de uma órtese plantar porque se
causar desconforto a pessoa terá resistência ao seu uso. Portante é primordial que reduza e
distribua as pressões dos pés (52).
Para se reduzir as pressões dos pés é necessário primeiramente examinar-lhos. As
pressões plantares fornecem informações importantes em relação as estruturas e funções
do pé para fins de diagnósticos ou para desenvolvimentos de calçados (Oliveira and
Tavares 2011). As plataformas de força são os métodos mais comuns de medir as pressões
e a palmilha de pressão é a forma mais versátil para analise porque pode ser examinada no
seu cotidiano já que é colocada dentro do calçado (Tan et al. 2015). A plataforma de força
também pode ser utilizada para analisar o controlo postural dos indivíduos ((Tábuas 2012).
1.2 - Objetivos O principal objetivo deste trabalho foi aumentar o conhecimento sobre os pés e
órteses plantares, principalmente as palmilhas. O objetivo prático foi analisar se o uso de
palmilhas personalizadas surte um melhor efeito sobre a saúde do pé em relação as
palmilhas normais realizando analises plantares. As informações foram obtidas através de
ensaios com palmilhas de pressão e analises do controlo postural sobre uma plataforma de
força e. Os dados adquiridos foram analisados no software Matlab e no software da Pedar.
2 Introdução
1.3 - Estrutura do relatório Este relatório esta dividido em seis capítulos, além das referências, afim de
apresentar de forma organizada o trabalho realizado para a unidade curricular de Trabalhos
Práticos.
O segundo capítulo é composto pela revisão bibliográfica. Neste capítulo é feita uma
revisão sobre a anatomia e as patologias que podem ser referenciadas ao pé humano,
revisados os tipos de analises que podem ser usados para diferenciar os tipos de pé e seus
problemas, descritas as órteses e as palmilhas personalizadas, além das formas de
fabricação destas.
O terceiro capítulo é relacionado a metodologia utilizada para se obter as pressões
plantares. Explicada a forma de moldagem da palmilha esportiva, como os dados das
pressões plantares foram adquiridos, utilizando uma plataforma de força e informações
sobre as palmilhas de pressão. Na segunda parte deste capítulo foram descritos os
parâmetros empregados para analisar as pressões e o controlo postural.
No quarto capítulo estão expostos os resultados obtidos após a realização dos testes
descritos no capítulo três.
No quinto foi realizada uma discussão envolvendo os resultados e a literatura sobre
o tema.
Por fim, no sexto capítulo são apresentadas as conclusões finais sobre o trabalho
prático e as propostas de trabalho futuro.
3
Capítulo 2
Revisão bibliográfica
Neste capítulo serão abordados os diferentes tipos de pé e como são realizadas
algumas analises das pressões plantares para definir a conformação do pé e também o tipo
de palmilha ideal. Também será feito um estudo sobre as ortóteses plantares e palmilhas, o
seu processo de fabrico e os materiais utilizados para a sua confeção. Além de serem
mencionados os testes que o paciente deverá ser submetido para analisar o formato do pé,
para a partir do resultado ser escolhida a ortótese adequada.
2.1 Anatomia do pé
Os desvios de postura estão ligados a diversos tipos de patologias presentes no pé.
Os problemas no sistema postural geram desequilíbrio, instabilidade do tornozelo, tensões
no pescoço e costas, sobrecarga funcional, disfunção, degeneração etc (Rosário 2014). Isto
porque os pés dão suporte ao sistema postural, servem como uma base de apoio para
equilibrar e sustentar o corpo, mantendo-o numa posição bípede, e em conjunto com o
tornozelo proporcionam flexibilidade e estabilidade. Eles funcionam como uma alavanca
durante a marcha e precisam estar aptos as irregularidades do caminho. Os pés adaptam-se
as diferentes superfícies, absorvem o impacto e o choque durante a marcha, ao correr e
saltar (Cotoros, Baritz, and Stanciu 2011). Cada pé possui 26 ossos, 33 juntas, músculos,
tendões e ligamentos para dar suporte ao corpo todo. Os ossos do pé podem ser divididos
em três grupos, como pode ser observado na figura 2.1.
4
Figura 2.1 - Anatomia do pé (Whittle 2007)
• Retropé – constituído pelo osso calcâneo que fornece estabilidade durante a
marcha, proporciona o contato do calcanhar com o solo e funciona como
alavanca ao tendão de Aquiles;
• Médiopé – composto pelos ossos cuneiformes, cuboide e navicular, que
formam e sustentam o arco do pé e absorvem o choque originado pelo
contato com o solo;
• Antepé – formado pelos 5 metatarsos e pelas falanges, que são os ossos do
dedo do pé (11).
2.1.1 Tipos de pé
As patologias do pé podem atrapalhar a atividade diária de um indivíduo e,
consequentemente, interferir na sua qualidade de vida, pois modificam suas principais
funções que são o suporte e a absorção de impacto, fazendo com que a marcha seja
prejudicada e alterada (Banwell, Mackintosh, and Thewlis 2014). O pé pode ser diferenciado
pelas estruturas dos arcos plantares, podendo ser denominado de pé cavo, plano e normal
(7). No pé normal, figura 2.2, há equilíbrio entre os arcos medial e lateral do pé com o
tornozelo e o arco longitudinal medial tem sua altura normal (Miguel and Oliveira 2013).
5
Figura 2.2 - Pé normal (retirado de( institutosaopaulo.com.br, 2016)).
O pé cavo, figura 2.3, possui uma elevação anormal do arco longitudinal do pé, o pé
é varo no retropé e equino no antepé, assim tende a sofrer supinação por utilizar mais a
parte externa do pé. Varo significa que há uma inversão do calcanhar e que apoia o pé na
borda lateral e equino é assim denominado quando a pessoa tende a apoiar as pontas do pé
na marcha. Os arcos do pé cavo são mais altos, diminuindo a área de apoio e as pressões
tornam-se mais concentradas aonde o pé toca o solo (Schiavon, Roberto, Borgo, Andrea) pé
será considerado plano, figura 2.4, quando o arco medial for mais plano, mais baixo do que
o normal, sendo assim toda ou praticamente toda a sola do pé entra em contato com o solo
(Roth et al. 2013). Por consequência do mau alinhamento do pé plano ocorre excessiva
pronação, há um alongamento no arco medial e nas estruturas plantares e uma compressão
na região dorsal e nas estruturas laterias (Shibuya et al. 2014).
Figura 2.3 - Pé cavo (retirado de( institutosaopaulo.com.br, 2016)).
Figura 2.4 - Pé plano (retirado de( institutosaopaulo.com.br, 2016)).
6
A pronação e supinação, exemplificados na figura 2.5, são relacionadas com as
rotações do pé e geram um desequilíbrio biomecânico. Na supinação ocorre uma inversão,
figura 2.6, onde as solas rotacionam para dentro e ocorre uma flexão plantar com adução,
ou seja, há uma aproximação dos membros. Na pronação, o pé sofre uma eversão, figura
2.6, onde as solas apontam para longe da linha média central do pé e gera uma dorsiflexão
com abdução, os pés ficam mais separados (Whittle, Michael W 2007). Há casos em que a
pessoa esta sentada e o pé representa ser normal, mas quando levanta os arcos do pé
entram em colapso a cada passo dado, e os tornozelos rolam para dentro. Este caso é
denominado excesso de pronação (Cotoros et al. 2011).
Figura 2.5 – Pé pronado, pé na posição neutra e pé supinado(Tábuas 2012).
Figura 2.6 – Pé esquerdo sofrendo uma eversão e uma inversão (Seeley, Rod. R. et al. 2005).
2.1.2 Análises do arco plantar
Os arcos desempenham as funções biomecânicas do pé e uma das principais
análises é medir a altura do arco longitudinal medial (MLA) pelo índice do arco. Este índice é
calculado dividindo a área do médiopé pela área total da pegada (médiopé + retropé +
antepé), como esta presente na figura 2.7 (c) sua determinação também está relacionada
com os fatores genéticos e a idade do paciente. Por este motivo este método não é
totalmente aceito, pois há controvérsias de que nem sempre os resultados serão precisos
(Wong, Weil, and de Boer 2012).
7
Há, também, outros índices para calcular o MLA, representados na figura 2.7.
Mensuração do ângulo do arco, cálculo do índice Staheli, índice Chippaux-Smirak, índice do
arco truncado, comprimento do arco (Queen et al. 2007).
Figura 2.7 – A, ângulo do arco. B, índice da pegada. C, índice do arco. D, índico do comprimento do arco. E,
índice do arco truncado. F, índice Staheli e Chippaux-Smirak. (Queen et al. 2007).
Através da radiografia também é possível analisar o arco. A análise é feita através de
uma radiografia lateral, por isto, os ângulos medidos são os da lateral do pé, mas a
avaliação é realizada no pé estático (Yalçin et al. 2010). Para uma análise dinâmica é
necessário o uso de outros recursos que serão abordados mais a frente. Na figura 2.8, estão
demonstrados o arco medial longitudinal e o arco lateral longitudinal.
Figura 2.8 - Arcos plantares longitudinais (Tábuas 2012).
8
2.2 Análises de pressões plantares
O pé liga-se ao movimento cinemático do corpo, variando de um estado estático para
um estado dinâmico. Nestes estados e nas mudanças ele precisa manter o equilíbrio de
todo o corpo. As funções do pé na caminhada são duas: uma passiva, que esta relacionada
com a força de impacto do pé com o solo, na forma de amortecimento; e uma função ativa,
que transfere as forças do corpo para o solo durante o impulso. A terceira lei de Newton age
durante o caminhar, havendo uma relação de ação e reação do corpo com o solo e vice-
versa. Quando se mede estas forças é possível mensurar as quantidades de cargas
extremas que o corpo é submetido ao correr, andar, fazer desporto. As cargas são
esclarecidas e medidas pelas pressões plantares (Rosenbaum and Becker 1997).
As patologias presentes no pé podem ser geradas pela distribuição assimétrica das
pressões plantares (Wafai et al. 2015). As pressões quando altas e irregulares podem
causar vários tipos de doenças e deformidades no pé, como dores, calosidades e ulceração
(Rosário 2014). Vale ressaltar que onde as pressões plantares são mais intensas pode não
ser o local que se encontram as maiores dificuldades e dores, pois o indivíduo tende a
mudar seu padrão de marcha para aliviar o local de maior problema (Tábuas 2012). Estas
alterações das funções do pé, para alivar as dores, colocam os indivíduos em maior
desequilíbrio e geram danos ao caminhar. Além de aumentarem a assimetria entre o pé
direito e o pé esquerdo (Wafai et al. 2015).
As analises das pressões ajudam a estudar as estruturas e as patologias do pé,
auxiliando no diagnóstico, mas também podem ajudar na escolha no tratamento, na
prevenção e na reabilitação. Com o estudo das pressões plantares é possível desenvolver
soluções para melhorar a distribuição destas pressões no dia-a-dia do paciente como, por
exemplo, desenvolver um calçado com um design personalizado, desenvolver órteses
plantares, como a palmilha (Abdul Razak et al. 2012). Para a área esportiva a analise torna-
se importante para estudar a biomecânica da caminhada, no desenvolvimento de calçados e
palmilhas mais apropriados e, deste modo, evitar futuras lesões (Gomes 2013). Há várias
formas de avaliar qualitativamente e quantitativamente as pressões plantares (Wafai et al.
2015).
2.2.1 Análise quantitativa
Os equipamentos atualmente podem ser divididos em plataformas e palmilhas
(Ros??rio 2014). As medidas devem ser exatas e precisas. O parâmetro da exatidão tem
relação com o valor medido ao valor real e o parâmetro de precisão tem correlação com a
replicação dos resultados obtidos. Estes parâmetros são genéricos e analisam o
9
desempenho global. Os parâmetros são alcançados a partir da frequência de amostragem,
resolução em amplitude e espacial, intervalo de medição, crosstalk, etc (Sousa and Tavares
2007).
a) Plataformas Fixas
As plataformas fixas oferecem medições de alta resolução e são precisas. porém
corre-se o risco de as informações não serem fidedignas com o real caminhar do paciente
porque ele precisa primeiro adaptar-se a andar pela plataforma e é fácil alterar o caminhar
mesmo sem perceber. Um exemplo de uma plataforma fixa esta presente na figura 2.9
(Gomes 2013). É possível fazer medições plantares de forma estática e dinâmica. A
plataforma é conectada num computador e este irá guardar e analisar os dados. No
momento em que o pé toca a plataforma são registrados a quantidade de sensores que
foram estimulados, a duração e a força provocada. Contudo, com o uso desta plataforma
fixa não é permitido avaliar aspetos que influenciam no design de calçados (Tábuas 2012).
Figura 2.9 – Plataforma de pressões fixa, emed®, Novel (retirado de (novel.de, 2016))
As plataformas de força analisam para além das pressões plantares. Elas também podem
analisar o centro de pressão (COP) para verificar a instabilidade postural, para saber se o
indivíduo é pouco ou muito instável (Tábuas 2012) ou se o calçado provoca instabilidade no
indivíduo (Sousa et al. 2016).
b) Palmilha para medição das pressões plantares
Esta medição é realizada em estudos dinâmicos sobre órteses, palmilhas e calçados
não ortopédicos. Por este motivo este sistema de medição é muitas vezes mais fiel aos reais
resultados dos centros das pressões plantares do que as plataformas fixas, pois caracteriza
10
bem o contato do pé com o sapato durante a marcha (Fradet et al. 2009). Contudo, apesar
de estar dentro do sapato e ser mais flexível, é possível que haja um deslizamento dos
sensores comprometendo os resultados e o suor possa danificar os sensores. Além disso há
menos sensores do que na plataforma (Gomes 2013). Essas palmilhas fornecem dados
sobre a força vertical exercida no caminhar num tempo controlado o que resulta em uma
numa imagem mais verídica das pressões plantares nos movimentos comuns do dia-a-dia,
como andar, correr etc. Desta maneira os especialistas podem tirar conclusões mais
realísticas das áreas aonde o pé exerce maior pressão, o que torna o nível de confiança
mais alto (Martínez-Nova et al. 2007).
As palmilhas funcionam da seguinte maneira: um amplificador de sinal é conectado
as palmilhas e um sistema de gravação e armazenamento fica localizado na cintura do
paciente, como mostra na figura 2.10. O amplificador envia dados para um computador por
telemetria digital, este possui um alcance de alguns metros, assim é possível fazer uma boa
analise do caminhar. Para ter um resultado seguro são necessárias repetições do teste
(Martínez-Nova et al. 2007).
Este dispositivo é portátil por isto é possível que as situações sejam monitoradas nos
ambientes de trabalho ou de desporto, que tornam os dados ainda mais fiáveis por se tratar
de situações corriqueiras do dia-a-dia (Rosenbaum and Becker 1997).
Figura 2.10 – Palmilha pedar®, Novel (retirado de (novel.de, 2016)).
2.2.2 Análise qualitativa
Um exemplo de análise qualitativa é a técnica de podoscopia. Nesta análise é
utilizada uma técnica ótica e um podoscópio, o qual é tradicionalmente constituído por uma
caixa de madeira ou aço tampada com um vidro e com iluminação fluorescente na parte
interna. Na figura 2.11 há um exemplo de um podoscópio. Na parte inferior tem um espelho
num ângulo de orientação de 45° que permite visualizar a superfície do pé. A partir desta
técnica é possível detetar visualmente as áreas de maior pressão do pé, mas sem mensurar
(Tábuas 2012). A medição por podoscopia é útil para avaliar as deformidades do pé e para
11
um acompanhamento das mudanças plantares de um indivíduo ao longo dos anos (Kadhim,
Holmes, and Miller 2012).
Figura 2.11 – Exemplo de um equipamento de podoscopia (Chuckpaiwong, Nunley, and Queen 2009).
2.3 Ciclo e análise da marcha
A marcha é o movimento mais frequente do ser humano durante a vida e para
proporcionar um equilíbrio e uma adequada estabilização do corpo durante este movimento
é necessária uma coordenação do sistema neural e do músculo-esquelético. Os parâmetros
da marcha são fundamentais nas análises de indivíduos sãos e patológicos (Wafai et al.
2015). A analise do pé também é essencial por sua importância para avaliar os mecanismos
da marcha e alterações na sua mecânica normal que podem influenciar negativamente as
funções normais do tornozelo, joelho, quadril e até mesmo das costas (Rosenbaum and
Becker 1997).
Uma biomecânica adequada do pé ajuda a manter uma postura ereta e
consequentemente uma distribuição simétrica das pressões plantares. Mantendo um
controle postural na forma estática e na marcha (Rosário 2014).
Segundo (Davis, Õunpuu, and DeLuca 2008), um ciclo normal da marcha é
constituído por 7 fases. Se a marcha começar a ser analisada a partir do momento em que
um determinado pé toca o chão o ciclo irá terminar no momento que este mesmo pé tocar
no chão novamente. Um ciclo completo de marcha é denominado de tempo de ciclo e é
dividido em tempo de apoio e de rotação, como esta representado na figura 2.12.
12
Figura 2.12 – Representação do ciclo da marcha (Whittle, Michael W 2007).
A fase de apoio corresponde a mais ou menos 60 % do ciclo completo, a começar pelo
contato inicial e é depois subdividida em:
• resposta do carregamento;
• apoio médio;
• apoio terminal;
• pré-balanço;
A fase de rotação corresponde a mais ou menos 40% do ciclo completo e é subdividida em:
• balanço inicial;
• balanço médio;
• balanço terminal.
A analise de marcha usa diversos tipos de sensores e sistemas de movimento para
verificar o ciclo de marcha como o acelerômetro, sistema de rastreamento eletromagnético
(ETS), a plataforma de força, o sensor de força e os sensores de eletromiografia (EMG). A
plataforma de força geralmente tem 0,5 x 5 metros de tamanho e é composta por medidores
de tensão e sensores piezoelétricos e sobre ela são medidos o vetor da força de reação, o
torque de reação vertical e o ponto de aplicação do vetor da força, com todas as medidas
13
são em relação ao solo. Resumidamente, esta plataforma mede a força de reação do solo
por baixo do pé (Davis et al. 2008).
Para entender completamente bem a marcha do indivíduo é preciso saber quais são os
músculos que são contraídos durante as diferentes fases da marcha e para isto pode-se
fazer uso do EMG. O EMG executa uma medida indireta da atividade dos músculos usando
elétrodos de superfície ou de arame, que são como sensores que detetam potenciais de
tensão e fornecem informações sobre o tempo e a intensidade da contração muscular, na
figura 2.13 abaixo é apresentado um exemplo de EMG. Os elétrodos de fio são usados
quando são necessárias as informações de um determinado músculo e são inseridos neste
musculo usando uma agulha hipodérmica e os dados são medidos (Tao et al. 2012).
Figura 2.13 – Sensores de EMG sem fio e os eletrodos de comunicação (Tao et al. 2012)
2.4 Órteses plantares
As órteses plantares são indicadas para corrigir e reduzir problemas plantares,
geralmente associados aos problemas músculo-esqueléticos (Majumdar et al. 2013). Elas
podem ser em forma de sapatos, sapatos modificados e palmilhas, podendo ser pré-
fabricadas ou personalizadas. A ortótese escolhida irá depender da necessidade de cada
indivíduo. O principal intuito é dar suporte e apoio ao corpo, aumentando a absorção do
choque, oferecendo alivio e reduzindo as dores (Lockard 1988).
A órtese pode ter várias funções, como: servir para correção, compensação,
proteção e há, ainda, as que somam o controle funcional com a proteção, sendo indicadas
para pessoas de todas as idades que apresentem problemas nos pés ou membros inferiores
(Crabtree et al. 2009), pessoas que praticam desporto que intencionam melhorar suas
habilidades (Dixon and McNally 2008) e indivíduos que apresentam limitações de mobilidade
e anomalias (Andre S. Salles and Gyi 2012).
Uma das principais funções de um calçado é manter o equilíbrio do individuo, numa
interface entre o corpo e a superfície de apoio, para que não haja o risco de queda. O
sapato de salto alto, de salto médio ou até mesmo andar descalço pode aumentar o risco de
instabilidade da marcha (Menant et al. 2008).
14
As pessoas idosas sofrem muito com quedas por perda de equilíbrio que podem
estar relacionadas com as superfícies irregulares ou pelo uso de sapatos inadequados.
Como dispõem de uma maior dificuldade em manter o equilíbrio ao caminhar do que jovens
e adultos adotam um padrão de marcha mais lento, reduzindo o comprimento do passo e
são mais conservadores. Ainda assim para que o risco de sofrerem algum deslize seja
reduzido é ideal o uso de calçados que aumentem a estabilidade postural (Menant et al.
2009).
Uma pessoa que necessite ou apenas tenha intenção de usar qualquer tipo de
órtese plantar receberá uma prescrição de um médico, fisioterapeuta ou algum outro
profissional da área. Os pacientes realizam avaliações em movimento e de forma estática
para verificar os tipos de pisada e quais são as órteses plantares que necessitam ser
prescritas, ou, no caso de atletas, prescrever o tipo de sapato ou palmilha para melhorar o
seu desempenho (Dixon and McNally 2008).
As impressões plantares reconhecem as patologias podais, como pé cavo, pé plano,
pé normal-cavo etc., a partir destas analises são mensuradas as órteses plantares e
palmilhas (7).
2.4.1 Palmilhas Ortopédicas
Qualquer material colocado entre a sola do sapato e o pé e que realize alguma
influencia nas forças de pressão que atuem no membro será considerada uma palmilha. As
palmilhas ortopédicas são um tipo de órtese plantar que é usada para realinhar o esqueleto,
reduzir choques, fricções e aliviar as áreas que sofrem com pressões excessivas (Miguel
and Oliveira 2013).
As palmilhas ortopédicas são usadas para corrigir o balanceamento do pé na forma
estática e dinâmica, ajudam na uniformização do centro gravitacional do corpo (Pauk et al.
2015) e podem ser usadas para desporto (Dixon and McNally 2008) e para uso terapêutico
(Cota, E. G. et al. 2009). As palmilhas acabam por proporcionar alívio às dores recorrentes
das pressões desregulares do pé, mas também atuam com o propósito de ajudar a reduzir
as forças de atrito e cisalhamento que ocorrem durante a marcha, servindo de apoio às
articulações, desta forma diminui a necessidade de o pé compensar a deformidade
estrutural ou alinhamento da perna. E por isso também são sugeridas como forma de
tratamento para problemas posturais (Lockard 1988).
Elas devem ser usadas de modo a manter os pés saudáveis em pessoas com
diabetes, pois as inflamações podem aumentar as lesões dos pés e pelo uso de calçados
inadequados aumenta a formação de úlceras. A localização mais comum para as úlceras se
formarem é no antepé (Miguel and Oliveira 2013).
15
As palmilhas podem ser classificadas como macias, semi-rígidas e rígidas (Lockard
1988):
• As palmilhas macias são normalmente usadas para amortecer o choque, aliviar as
pressões atenuantes nos pés, controlar o movimento nos momentos de desequilíbrio
biomecânico;
• As palmilhas semirrígidas oferecem alguma suavidade, porém é mais utilizada para
trazer alivio às áreas plantares que estão sujeitas a sofrer com uma maior pressão e
para alinhar os pés que estão desalinhados;
• As palmilhas rígidas controlam os movimentos da perna e dos pés anormais,
causados pelo mau alinhamento das juntas, e devem ser usadas concomitantemente
com calçados que ofereçam algum amortecimento durante o impacto. São usadas
geralmente para caminhar e raramente para desporto.
Indivíduos com pé plano tem mais tendência a sofrer uma eversão do retropé por
falta do arco longitudinal o que leva a uma incapacidade de absorver o choque e
proporciona lesões nas costas e nos pés. As palmilhas para este tipo de pé são as palmilhas
mais suaves. Já os indivíduos com o pé cavo, os quais possuem o arco longitudinal mais
rígido com inversão no retropé, gerando cargas excessivas nas laterais e pressões mais
elevadas nas regiões aonde o pé encosta no solo, as palmilhas mais rígidas são as ideais.
Estas pessoas tendem a sofrer maiores traumas mecânicos e lesões no joelho (André S
Salles and Gyi 2012).
As palmilhas também são favoráveis para pessoas com joanete, isto é, quando o
grande dedo do pé angula lateralmente em direção ao segundo dedo do pé, o uso de
palmilhas personalizadas corrige a biomecânica do pé e neutraliza as forças que originam o
joanete e minimizar as dores e desconfortos (Ng 2013). Alivia os sintomas e o agravamento
(Cotoros et al. 2011).
2.4.2 Palmilhas esportivas
Órteses plantares funcionais são abundantemente prescritas por ortopedistas aos
corredores com lesões. Para avaliar a influência do uso de órteses plantares na corrida, é
possível usar os dados das pressões plantares. Em (Dixon and McNally 2008) os aparelhos
ortopédicos revelaram ter uma atuação considerável sobre a cinemática dos membros
inferiores durante a corrida.
16
Quando uma pessoa compra um calçado leva em consideração o conforto e a
questão do conforto também faz com que os atletas consigam correr por um período maior
de tempo (André S Salles and Gyi 2012).
Como muitos atletas sofrem com pronação e as atividades podem enfraquecer os
arcos atualmente é comum o uso de órteses plantares dentro dos calçados esportivos
(Cotoros et al. 2011).
As palmilhas esportivas geralmente são de material semi-rígido, pois permitem
flexibilidade e absorção ao choque, ao mesmo tempo em que alinham e apoiam o pé
desalinhado, o que é desejável quando houver um alto impacto (Lockard 1988).
2.5 Palmilhas personalizadas ou pré-fabricadas
A palmilha pode ser personalizada ou pré-fabricada e seu fabrico pode ser realizado
com vários tipos de materiais. Uma palmilha pré-fabricada tem uma produção em série e
pode ser comprada nas prateleiras das lojas, fornecendo um apoio para um arco geral e
amortecimento para a área geral do pé, além de ser mais barata (Crabtree et al. 2009).
A produção da palmilha personalizada tem uma maior liberdade de manufatura, no
quesito geométrico e dos materiais com um formato ideal para cada tipo de pé. Este fator é
primordial por proporcionar um maior conforto às pessoas (André S Salles and Gyi 2012).
Uma palmilha personalizada, também pode ser uma palmilha pré-fabricada, mas com
possibilidade de ser modificada (Crabtree et al. 2009).
Problemas relacionados ao pé devem ser geridos através de palmilhas feitas sobre
medida, para uma redistribuição plantar adequada e pela geração de um peso maior na área
de rolamento é eficaz na redução das pressões plantares em regiões dolorosas nos pés
(Tenten-Diepenmaat et al. 2016).
Segundo esta descrito em (Miguel and Oliveira 2013) as órteses plantares
personalizadas mantem por mais tempo o seu efeito, ajudam o individuo a andar mais
rápido, com maior estabilidade e, consequentemente, com menor gasto de energia. A
palmilha precisa apresentar um tamanho e um contorno adequado e aproximar-se da
morfologia da superfície plantar (Menz 2009).
As órteses personalizadas são consideradas um padrão standart, porém custam
mais que as pré-fabricadas. Segundo (Majumdar et al. 2013) as órteses pré-fabricadas não
possuem uma altura do arco adequada e a durabilidade do material é baixa.
2.5.1 Materiais As palmilhas são confecionadas em diversos materiais, naturais ou poliméricos,
materiais plásticos, couro, silicone etc (Pauk et al. 2015).
17
O material escolhido para customizar a palmilha precisa ter uma resposta adequada
a temperatura, elasticidade, dureza, densidade, durabilidade, flexibilidade, resiliência,
compressibilidade e, principalmente, confortabilidade. Um exemplo de relação da densidade,
conforto e de dureza, é assim, quanto maior a densidade do material, maior será dureza e
menor o amortecimento nos momentos de impacto (Crabtree et al. 2009). O material da
palmilha apresenta uma grande influência no atrito do pé (Pauk et al. 2015).
Por questões de higiene o material escolhido precisa ter uma baixa penetração de
água para que não haja proliferação de bactérias, produção de odores, assim como a
quantidade de lavagem não interfira na qualidade e função do material (Majumdar et al.
2013).
Para a escolha ideal leva-se em consideração a necessidade de compensação
plantar, pois cada material possui diferentes características de flexibilidade e elasticidade
(Miguel and Oliveira 2013), e considerando que para controlar o movimento do pé as
palmilhas precisam ser rígidas na compressão (André S Salles and Gyi 2012).
As palmilhas produzidas com EVA, sigla de etileno acetato de vinila que é uma
espuma sintética, apresentam boa viscosidade, resistência e flexibilidade em baixas
temperaturas e têm alta densidade (Pauk et al. 2015). O EVA é colocado, geralmente, no
topo da palmilha, pois as espumas por podem ser produzidas em várias densidades, as com
baixa densidade promovem conforto, por exemplo. Outro material que pode servir como
espuma é o poliuretano (Crabtree et al. 2009).
A poliamida, ou nylon, demonstrou, em (Xiong and Zhao 2013) e (André S Salles and
Gyi 2012), ter uma boa durabilidade e não houveram sinais de rachaduras enquanto eram
realizados os controles qualitativos. O couro de vaca é altamente resistente ao desgaste e é
higiénico, pois é resistente ao suor, apresentando permeabilidade em água e ao desgaste.
Quando se usa couro curtido aumenta ainda mais a aderência e a resistência ao desgaste
(Pauk et al. 2015). O uso de silicone para confecionar as palmilhas ajuda quando se há
deformidade dos pés planovalgus (Pauk et al. 2015). As fibras de carbono oferecem uma
palmilha leve e compacta, muito relevante para o desporto (Crabtree et al. 2009).
As palmilhas podem também ser customizadas com polipropileno, material
termoplástico e rígido, que é moldável a 170°C. Uma folha de polipropileno é aplicada sobre
um molde do pé e é exposta a vácuo para dar a forma ao molde, utilizando em alguns casos
em conjunto com as fibras de carbono para reforçar a palmilha (Ng 2013). Os materiais para
produzir a palmilha por prototipagem rápida podem ser plástico de ABS, nylon (Cotoros et al.
2011).
As palmilhas macias são feitas com materiais macios ou de baixa dureza, geralmente
moldadas a frio, o que equivale a pouco tempo de vida porque não podem ser remodeladas.
As palmilhas semi-rígidas precisam ser moldadas e podem ser remodeladas em altas
18
temperaturas. Já as rígidas são feitas de materiais termoplásticos rígidos que são moldados
a partir do molde positivo do pé, ou podem ser moldadas no pé através de materiais que
podem ser modelados a baixas temperaturas (Lockard 1988).
Em estudos sugere-se que as palmilhas rígidas proporcionam uma estabilidade
postural maior do que as macias, pois as macias podem reduzir as sensações cutâneas
geradas na sola do pé. Além disso, as palmilhas rígidas propiciam um maior apoio mecânico
para aumentar a reação em momentos de desníveis e assim manter a estabilidade durante
a marcha. Ocorre que as palmilhas macias tendem a acomodar mais o pé, enquanto as
palmilhas rígidas mantem o pé numa posição mais neutra e por isto mais estável (Qu 2015).
2.5.2 Processo de fabrico
O processo de fabrico inicia-se com a captura da forma do pé. Os métodos para
capturar a forma do pé podem ser por gesso, ressonância magnética, técnicas com espuma,
digitalização 3D, scanner (Andre S. Salles and Gyi 2012). Os pés também precisam ser
medidos para aumentar a compatibilidade do pé com a palmilha através dos seguintes três
métodos: manualmente, que é a forma mais tradicional; com um software a partir da
varredura a laser do pé ou medidas simuladas usando algoritmos codificados (Xiong and
Zhao 2013).
O sistema de mapeamento das pressões plantares fornecem dados dinâmicos e
funcionais para ajudar nas prescrições médicas para customizar a palmilha. Através das
diferenças de pressão é possível determinar um equilíbrio em aspectos laterais e
longitudinais nas diferentes regiões do pé, realizando-se uma análise mais detalhada (Dixon
and McNally 2008).
O método do gesso é o mais tradicional, porém têm desvantagens: é mais demorado
e mais caro. Não separa os dedos do pé, fator que acaba influenciando na medição do
comprimento. Além disso, a resolução, a percepção da luz e o sombreamento do corpo
podem interferir na veracidade das informações, e há um número muito limitado de materiais
para este processo. Ao contrário, o método de scanner é rápido com a possibilidade de
digitalizar um grande número de pés em pouco tempo e de uma maneira mais limpa (Andre
S. Salles and Gyi 2012). Na figura 2.14, esta sendo representada como se faz a moldagen
3D do pé scanneado com um laser (Ng 2013).
19
Figura 2.14 – Método de scanner (André S Salles and Gyi 2012).
As palmilhas podem ser projetadas utilizando um software CAD/CAM que permite
uma maior rapidez na produção. Os métodos tradicionais, como o gesso, tem um tempo de
produção mais demorado (Crabtree et al. 2009).
O uso da manufatura aditiva (AM) para produção de órteses plantares tem grande
potencial pela sua liberdade geométrica, diminuição de custos, além do tempo e não há
perca de material, como no modo tradicional, ou seja, usando o gesso (Andre S. Salles and
Gyi 2012). O uso de AM para produzir as palmilhas personalizadas permite um ajuste
perfeito ao pé, um encaixe ideal e consequentemente traz muito conforto ao indivíduo. A
necessidade de uma órtese plantar se ajustar perfeitamente ao pé não esta relacionada
apenas ao conforto, mas a prevenção de possíveis danos e lesões (André S Salles and Gyi
2012).
Os métodos que reproduzem as distribuições plantares para uma melhor
compreensão das situações patológicas podem também avaliar a eficiência das palmilhas. A
analise das palmilhas pode ser feitas com o uso das palmilhas de medição e plataformas,
para avaliar o resultado da interação do pé com a palmilha personalizada. A distribuição das
pressões plantares mudam com o uso destas órteses, reduzindo as pressões e transferindo
a carga para outras áreas (Miguel and Oliveira 2013).
O processo de fabrico pode ser realizado por uma maquina de prototipagem rápida,
no qual o material escolhido para a produção da órtese é aquecido próximo ao seu ponto de
fusão e depois ocorre a deposição do material, num estado semi-líquido, até conseguir o
molde desejado. Esta fase de aquecimento do material precisa ser realizada com muita
cautela para que não passe o ponto de temperatura ideal (Cotoros et al. 2011). Na figura
2.15, esta sendo demonstrada um exemplo de uma palmilha impressa usando uma
impressão 3D.
20
Figura 2.15 – Palmilha impressa em impressora 3D, Footscan USA(retirado de (footcanusa.com, 2016)).
21
Capítulo 3
Metodologia
Neste capítulo serão abordadas as metodologias utilizadas para modelar um par de palmilhas e sucessivamente medir as pressões plantares e analisar o controle postural do indivíduo usando as palmilhas personalizadas e as palmilhas normais - convencionais ou pré-fabricadas. Posteriormente compara-se os resultados e é possível verificar se há uma melhora na distribuição das pressões plantares e se a palmilha personalizada gerou alguma diferença na estabilidade no individuo. Neste trabalho apenas um indivíduo foi submetido aos testes. A concretização das atividades práticas foi realizada no laboratório da Escola Superior de Tecnologia da Saúde, ESTSP, no Instituto Politécnico do Porto.
3.1 Personalização das palmilhas
Primeiramente foi customizado um par de palmilha feminina e esportiva da marca
Finlandesa FootBalance, figura 3.1 (a), na loja 4-Moove, na cidade do Porto, em Portugal. O
procedimento para customizar a palmilha se iniciou com a escolha entre as opções de
palmilhas para o desporto ou para o dia-a-dia. O par escolhido para o estudo foi para
desporto. Em seguida foram feitas analises das plantas dos pés com o indivíduo em pé e
estático em cima da plataforma de análise, figura 3.2, para analisar se o pé é chato, cavo ou
plano; a outra análise foi com o indivíduo agachado, com a finalidade de analisar se o pé
sofre com supinação ou pronação. A figura 3.1 (b) é a palmilha normal que será comparada
com a palmilha personalizada.
22
(a)
(b)
Figura 3.1 – Palmilhas testes. (a) Palmilha esportiva, FootBalance (retirado de (footbalance.com, 2016)). (b)
Palmilha esportiva normal.
Figura 3.2 – Imagem tirada no momento em que o indivíduo esta em pé sobre o equipamento para a análise
plantar.
Após realizados os testes o par de palmilha foi aquecido num forno a 80°C durante
três minutos, tornando-o maleável para facilitar o processo de moldagem ao pé. O individuo
23
fica imóvel sobre as palmilhas e uma espuma negativa ajuda a dar forma à palmilha, como
demonstrado na figura 3.3, alinhando os pés com a ajuda do profissional para modelar as
palmilhas, conforme as analises realizadas anteriormente.
Figura 3.3 - Processo de modelação das palmilhas
3.2 Equipamentos utilizados para recolha dos dados
Foram feitos seis testes com apenas um indivíduo saudável e do sexo feminino. Os
três primeiros testes foram realizados com a palmilha personalizada e os outros três com a
palmilha normal. A recolha de dados foi efetuada com uma plataforma de força e com
palmilhas de pressão, concomitantemente.
A plataforma de força é da marca Bertec Corporation (U.S.A), com dimensões de 0,6
metros de comprimento e 0,4 metros de largura, figura 3.4. Os testes foram realizados numa
frequência de 100 Hz.
24
Figura 3.4 – Foto da plataforma de força, a da direita que foi utilizada.
As palmilhas de pressão pedar-X utilizadas são da marca Novel e possuem um
sistema de distribuição de pressão dinâmica de sensores capacitivos, com uma taxa de
digitalização de 50 Hz, uma foto da palmilha utilizada esta presente na figura 3.5.
Figura 3.5 – Palmilhas Pedar®, Novel.
3.3 Procedimento experimental
As palmilhas foram conectadas a um cabo que foi encaixado na caixa da pedar-x, a
qual também foi conectada a uma bateria e todos estes aparelhos foram colocados na
cintura do indivíduo com a ajuda de um cinto. A caixa transferiu os dados da coleta para o
computador via Bluetooth, por comunicação wireless, e os dados foram salvos na memória
do computador e controlados a partir do programa pedar-x recorder.
25
Os procedimentos iniciaram com a calibração das palmilhas de pressão,
procedimento importante para estabelecer dados precisos e reprodutíveis. O indivíduo
permaneceu com o pé direito no chão e o esquerdo no ar para calibrar a palmilha direita e
depois permaneceu por alguns milésimos de segundos com o pé direito no ar para calibrar a
palmilha esquerda.
Depois da calibração a pessoa manteve-se estática, com os dois pés no chão,
separados numa largura confortável e com os braços ao longo do corpo e de olhos abertos
olhando num ponto fixo por 60 segundos sobre a plataforma de força. Foram registradas as
pressões para as palmilhas de pressão e para a plataforma ao mesmo tempo, como
demonstrado na figura 3.6. O procedimento foi repetido três vezes e com os pés fixos na
mesma posição.
Figura 3.6 - Procedimento da recolha de dados com a palmilha e a pressão na plataforma
A recolha de dados com a palmilha convencional foi realizada da mesma forma. Três
repetições de 60 segundos com o individuo sobre a plataforma de força e vestindo a
palmilha de pressão.
3.3 Metodologia para análise de dados 3.3.1 Análise do controle postural A analise da instabilidade corporal foi feita com um estudo sobre o centro de pressão
(COP) por estabilometria, que é a medida e o registro da contínua oscilação do corpo na
postura ereta. Após a aquisição dos dados foi usado o software Matlab e o programa,
26
desenvolvido por (Fonseca 2011) que usou a ferramenta graphical user interface (GUIDE),
intitulando de pestabilografia, para tratar os dados adquiridos através das plataformas de
força. Após abrir o Matlab e colocar para correr o programa, a janela que esta na figura 3.7
foi aberta:
Figura 3.7 - Janela da pestabilografia para analisar os dados do controlo postural no Centro de Pressão
A partir deste GUIDE é possível calcular a variação do COP pico a pico, a média e
máxima do COP, a média e o desvio padrão do COP, a área de migração do COP, e a
velocidade média do COP. Ainda é feita uma analise dos padrões do COP durante a
posição estática e uma estimação da linha de gravidade. O Rambling e o Trembling não
foram analisados neste trabalho prático.
A área relaciona-se com uma área de confiança do deslocamento do COP, próximo
à 95 % dos pontos do COP. A velocidade média se relaciona com o deslocamento total, que
é a distância percorrida pelo COP na fase estática, por um período de tempo (Fonseca
2011).
3.3.2 Análise das pressões plantares
Os dados recolhidos das palmilhas de pressão são enviados para o programa pedar-
x recorder, demonstrado na figura 3.8 e figura 3.9. Neste programa os dados podem ser
visualizados sobre diferentes características: imagem 2D e 3D, imagem de pressão máxima
(MPP) e imagem de valor médio (MVP), em kPa, relacionadas aos 99 capacitores sensitivos
de pressão da palmilha nos 60 segundos de teste, gráficos da pressão versus tempo, força
versus tempo, área versus tempo.
27
Figura 3.8 – Programa da pedar-x recorder. Quadro da MPP com o teste da palmilha normal.
Figura 3.9 – Programa da pedar-x recorder. Quadro da MVP em 3D com o teste da palmilha normal.
O valor de pressão para cada sensor esta sendo exibido em cada ponto, sendo que
cada ponto de pressão corresponde a uma cor e as cores com suas referências de pressão
estão referenciadas na barra de cores ao lado do quadro dos pés. O pé esquerdo é exibido
no lado esquerdo da tela e o pé direito do lado direito.
A MPP mostra a pressão mais elevada que foi alcançada em cada sensor ao longo
de toda a superfície da palmilha durante os 60 segundos.
28
A MVP mostra a média sobre cada sensor durante os 60 segundos.
Não foram usadas máscaras para a análise das pressões, então para poder
comparar os resultados os pés foram separados por duas linhas em 3 partes retro pé, médio
pé, ante pé, como mostrado na figura 3.10.
Figura 3.10 – Imagem com duas linhas que separam a imagem em 3 partes: retro pé, médio pé, ante pé.
Para calcular a média e o desvio padrão para cada parte do pé foi utilizado o
programa Excel. Foi calculada a média somando os pontos de pressão de cada divisão e
depois a soma foi dividida pela quantidade de capacitores acionados durante o teste, como
presente na Equação 1.
𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 1𝑛
𝑥𝑖(1)-
./0
Após calculada a média das partes do pé para todos as imagens de MPP e MVP, as
médias encontradas para cada bateria de testes foi somada e tirada a média e o desvio
padrão global para cada região do pé e teste. Exemplo: para os testes 1, 2 e 3 da palmilha
personalizada foram encontradas as médias para o retropé na imagem MPP, estas médias
29
calculadas foram relacionadas entre si para encontrar a média total e o desvio padrão,
equação 3, para esta parte do pé para os três testes.
𝐷𝑃 = 1
𝑛 − 1(𝑥𝑖 − 𝑚é𝑑𝑖𝑎)5
-
./0
(2)
Assim que todas as médias dos seis testes foram calculadas, procedeu-se com a
comparação entre as médias do retro pé entre a palmilha personalizada e normal, entre o
ante pé e o médio pé da mesma forma.
30
Capítulo 4
Resultados
Neste capítulo serão apresentados os resultados dos ensaios realizados que foram
descritos no capítulo anterior. Este trabalho prático teve como objetivo analisar as diferenças
do controlo de postura e as pressões plantares usando palmilhas personalizadas e normais.
4.1 Análise do controlo postural
A pessoa quando se mantêm estática sobre a plataforma de força pode ter seu COP
medido e seus valores são convertidos para analisar a instabilidade. Com os dados
recolhidos para as palmilhas normais e as palmilhas personalizadas, adquiridos através da
realização dos testes com a plataforma de força e a ferramenta GUIDE, obteve-se os
resultados apresentados na tabela 1.
31
Tabela 1 – Varáveis da análise do COP com o uso da palmilha personalizada e com a palminha normal.
Palmilha personalizada Palmilha normal
Peso (kg) 51,0337 51,0337
Variação COP médio ML(mm)
0,673162 0,172844
Variação COP média AP (mm)
0,321264 0,276496
Variação COP máxima ML (mm)
4,903 0,765352
Variação COP máxima AP (mm)
6,02895 6,03563
Desvio padrão ML 0,824467 0,0935933
Desvio padrão AP 1,00964 1,13859
Root mean square ML
0,824399 0,0935855
Root mean square AP
1,00955 1,1385
Área (mm2) 17,3281 2,00221
Velocidade média ML (mm/s)
8,32379 2,47655
Velocidade média AP (mm/s)
4,10056 4,0147
Velocidade média total (mm/s)
10,2412 5,17195
O root mean square e o desvio padrão do AP não sofrerem tanta variação, porém o root
mean square, o desvio padrão e a velocidade média do ML sofreram uma variação
significativa. Nas figuras 4.1 vê-se que o deslocamento médio COP antero-posterior para a
palmilha personalizada foi de 2,4 mm e para a palmilha normal foi de 0,17 mm; o
deslocamento médio-lateral do COP para a palmilha personalizada foi de 2,5 mm e para a
palmilha normal foi de 1.6 mm; visualmente representa que a figura 4.1 (b) apresenta uma
maior instabilidade, isto só ocorre porque os gráficos estão em escalas diferentes.
Relacionando estas figuras com as áreas e as velocidades médias totais é possível verificar
o aumento da instabilidade. A área teve um aumento de... % e a velocidade média total
dobrou.
32
(a)
(b)
Figura 4.1 – Gráficos com o mapeamento do COP antero posterior versus COP médio lateral durante a
postura ereta. (a) palmilha personalizada, (b) palmilha normal.
Na figura 4.2 (a) nota-se que as amplitudes do COP ML estão maiores do que no
COP AP na palmilha personalizada, enquanto que no teste com a palmilha normal, figura 4.2
(b) as amplitudes pico a pico variaram menos. As variações da amplitude estão relacionadas
com a variação da estabilidade postural.
33
(a)
(b)
Figura 4.2 – Resultado da trajetória do COP na direção antero postural (linha em vermelha) e medio lateral
(linha em azul). (a) palmilha personalizada e (b) palmilha normal.
4.2 Análise das pressões plantares
A palmilha de pressão deteta as pressões plantares entre o pé e o sapato, podendo
medir os efeitos de diferentes palmilhas (Rosenbaum and Becker 1997). Assim sendo, o
teste para adquirir os dados das pressões plantares teve como instrumentos as palmilhas de
pressão e o software da pedar-x recorder. Os dados foram recolhidos e analisados através
no programa Excel e comparados pelo teste t-Student com uma significância de 5%.
Na tabela 2 e tabela 3 estão presentes os valores de média e desvio padrão calculados
para os valores do pé esquerdo e do pé direito, respetivamente, retirados e analisados a
partir das imagens de (MPP) que contem as máximas pressões; e a correlação entre os
valores de máxima pressão entre a palmilha personalizada e a palmilha normal.
34
Tabela 2 – Valores de média e desvio padrão para as máximas pressões do pé esquerdo usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações.
Palmilha personalizada Palmilha normal Média Desvio Padrão Média Desvio Padrão p-value
MPP-Imagem
de Máxima Pressão
rétropé 43,24 9,39432 45,62 0,70661 0,6824
médio pé 23,6667 0,44602 21,9 0,28213 0,0298
antepé 28,2933 1,69648 21,6367 0,45545 0,0282
A partir da tabela 2 percebe-se que as máximas pressões diminuem com o uso da
palmilha personalizada na região do retropé e aumentam na região do médio e antepé, do
pé esquerdo, podendo ser o resultado de uma melhor distribuição plantar: Comparando-se o
pé esquerdo das figuras 4.3 e 4.4 é visível que a maioria das pressões que estavam acima
de 60 kPa ficam entre 40 e 60 kPa. Os valores de p-value para o médio pé e antepé revelam
uma diferença significativa entre as duas palmilhas (p<0,05).
Tabela 3 – Valores de média e desvio padrão para as máximas pressões do pé direito usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações.
Palmilha personalizada Palmilha normal Média Desvio Padrão Média Desvio Padrão p-value
MPP-Imagem
de Máxima Pressão
rétropé 49,5233 5,05269 49,4767 2,28456 0,9908
médio pé 23,1233 1,61463 20,02 0,90835 0,0453
antepé 24,6733 1,53461 19,4167 0,21502 0,0207
Comparando a tabela 3 com as figuras 4.4 e figura 4.5, referentes a palmilha
personalizada e normal, respetivamente, podemos perceber que o pé direito sofre uma leve
diminuição das máximas pressões no calcanhar e um aumento da pressão no médio pé,
mas como nem todos os sensores apresentaram a mesma informação, as relações entre as
palmilhas não são iguais às citadas na tabela 2. O valor de p-value não revela nenhuma
diferença significativa no retropé, mas sim no antepé e no médio pé.
35
Figura 4.3 – Teste 1. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha personalizada.
Figura 4.4 – Teste 4. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha normal.
A figura 4.5 é referente ao segundo teste com a palminha personalizada. O ponto
que está com a coloração rosa, que apresenta uma pressão superior a 300 kPa, foi ignorado
nos momentos de calcular as médias e o desvio padrão. Isto porque no momento em que os
ensaios foram realizados houve alguns pequenos percalços. Após a primeira medição a
bateria do aparelho da pedar-x acabou e o indivíduo sentou-se, andou, mexeu no fio até que
36
a bateria fosse recarregada. Portanto, ainda que o principal motivo para escolha das
palmilhas de pressão seja para serem usadas com movimento, acredita-se que houve um
mal contato neste sensor. A palmilha é antiga e já apresentava um mal contato em alguns
sensores e no momento da medição do teste 2 e teste 3 os valores foram muito superiores
aos valores a sua volta, mas o indivíduo não sofre nenhuma deformidade no pé para atingir
este valor de pressão. Assim que o indivíduo trocou de palmilha e recolocou as palmilhas de
pressão para realizar os testes 4, 5 e 6 o sensor que estava apresentando este alto valor de
pressão ficou sem aparecer mais, como pode ser visto na figura 4.5 acima.
Figura 4.5 – Teste 2. Valores de máxima pressão (MPP) usando a palmilha personalizada.
Com as imagens (MPP) em 3D é possível ter uma visão melhor dos picos de maiores
pressões na palmilha personalizada e na normal, Figura 4.6 e 4.7, respetivamente.
37
Figura 4.6 – Teste 1. Imagem MPP em 3D.
Figura 4.7 – Teste 4. Imagem MPP em 3D.
Na tabela 3 ne tabela 4 estão presentes os valores de média e desvio padrão calculados
para os valores do pé esquerdo e do pé direito, respetivamente, retirados e analisados a
partir das imagens de (MVP) que contem as pressões médias de cada ponto no período de
38
60 segundos para cada teste e a correlação entre os valores de máxima pressão entre a
palmilha personalizada e a palmilha normal.
Tabela 4 – Valores de média e desvio padrão para as pressões médias do pé esquerdo usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações.
Palmilha personalizada Palmilha normal
Média Desvio Padrão Média Desvio Padrão p-value
MVP - Imagem de Valor Médio
rétropé 39,03 4,36065 41,1467 0,71738 0,4426
médio pé 23,37 0,42462 21,4667 0,85909 0,1206
antepé 24,74 1,96642 18,1633 1,96398 0,0045
A média das pressões plantares médias indicam novamente que os testes com o pé
esquerdo usando a palmilha personalizada obtiveram uma maior distribuição plantar, tendo
sua média do retropé diminuída e as médias do médio pé e antepé aumentadas em relação
a palmilha pré-fabricada. O valor de p-value só apresenta diferença significativa para o
antepé, é possível fazer esta análise visualmente através das figuras 4.8 e 4.9, os sensores
do pé esquerdo na região do antepé estão recebendo pressão.
Tabela 5 – Valores de média e desvio padrão para as pressões médias do pé direito usando a palmilha personalizada e a palmilha normal mais as suas correlações.
Palmilha personalizada Palmilha normal Média Desvio Padrão Média Desvio Padrão p-value
MVP - Imagem de Valor Médio
rétropé 41,6467 1,93436 46,03 2,34519 0,2169
médio pé 23,4933 0,69178 20,4867 0,77106 0,0417
antepé 24,3067 2,32175 18,0667 0,90185 0,0257
As análises das pressões plantares médias com o pé direito e palmilha
personalizada apresentou uma relação semelhante ao pé esquerdo, isto é, uma diminuição
da pressão média no retropé e um aumento das médias no médio pé e no antepé.
39
Figura 4.8 – Teste 1. Valores das pressões médias (MVP) usando a palmilha personalizada.
Figura 4.9 – Teste 5. Valores das pressões médias (MVP) usando a palmilha normal.
40
Capítulo 5
Discussões
Os resultados obtidos através das analises do COP revelam informações sobre a
instabilidade postural, que é o ponto resultante das forças verticais na plataforma, resultado
do sistema de controle postural e da força de gravidade (Duarte 2000). Eles demonstraram
que existe uma diferença bem significativa em relação as duas palmilhas no controlo
postural quando se compara os valores do COP médio lateral, principalmente na variação
de deslocamento e na velocidade média: o eixo médio-lateral é perpendicular ao plano
sagital, que divide o corpo na metade, ou seja, direita e esquerda. Como confirmado nos
estabilogramas da figura 4.1, os resultados apresentam uma diferença razoável do COP
entre as duas palmilhas e um aumento da oscilação, o aumento significativo da área do
COP certificada este aumento. Os testes retrataram uma estabilidade maior na posição AP e
um aumento do deslocamento e da velocidade na posição ML que possivelmente aconteceu
para que houvessem correções posturais e minimiza-se as perturbações originadas pelo
aumento do deslocamento ML.
As alterações maiores no plano ML em relação ao plano AP podiam ser esperadas
porque o indivíduo que realizou o teste foi do sexo feminino e o mecanismo compensatório
para as mulheres é maior neste plano (Nigg et al. 2010). Porém, se formos comparar nossos
dados com o trabalho realizado por (Fonseca 2011) as alterações mais significativas foram
no plano AP. Contudo, esta informação explica-se pelo fato da sola do sapato gerar uma
instabilidade especialmente no plano AP.
Vale ressaltar que o indivíduo usou a palmilha personalizada por um período de
apenas três semanas antes de realizar os testes. Esse dado pode significar que ele não
estava tão habituado ao uso da palmilha, portanto, é aceitável um aumento da instabilidade
postural inicialmente. Isto porque os músculos que contribuem para a estabilidade estática e
41
dinâmica com o tempo vão se tornando mais frágeis, pois deixam de ser usados. Como a
palmilha apresenta a altura do arco longitudinal adequada ao pé do indivíduo sendo um
pouco mais alta e mais dura, diferentemente da normal e habitual, os músculos que antes
estavam em desuso tornam-se ativos, aumentando a instabilidade postural, provavelmente
até que os músculos se acostumem com a palmilha personalizada. Os testes realizados por
(Mattos 2006) com palmilhas proprioceptivas foram feitos após dois meses de uso da
mesma e apresentaram um maior controle postural, sendo que as áreas de oscilação do
COP antero-posterior e medio-lateral diminuíram após o uso das palmilhas.
O uso de sapatos que desestabilizam proporciona um aumento no desempenho do
sistema do controle postural, além de refletir uma mudança das variáveis do COP e uma
reorganização dos comandos do controlo (Sousa et al. 2016), fortalecendo os músculos do
pé que estavam sem utilização (Nigg, Hintzen, and Ferber 2006). Os resultados mostraram
que a palmilha personalizada aumentou a variabilidade do COP, podendo ou não melhorar a
estabilidade depois de um maior tempo de uso, pois não se trata de um tênis para gerar
desestabilidade. As palmilhas corretivas contribuem para uma reprogramação postural, pois
alinham os segmentos corporais e agem no alinhamento dos segmentos posturais
provocando um ajuste na postura, atua no sistema postural fino (Mattos 2005).
Os resultados das análises de pressões plantares resultaram numa redistribuição
das pressões máximas a partir do calcanhar em direção a região média do pé, fornecendo
um apoio total maior do pé. Comparando as figuras 4.6 e 4.7 de MPP em 3D é visível que o
ante pé e o médio pé elevam suas pressões máximas com o uso da palmilha personalizada.
Para (Rosenbaum and Becker 1997) os diferentes tipos de sapatos e palmilhas revelam
uma mudança sobre as características do pé e diferenças na pressão plantar.
Nossos estudos vão de encontro com os estudos de (Mattos 2005), no qual houve
uma diminuição da média das pressões plantares na parte do retro pé e um aumento na
parte do ante pé. Argumentou-se que isso decorreria de uma melhor distribuição plantar e
do apoio entre os pés, melhorando a estabilidade postural e a base de sustentação.
Em (Hellstrand Tang et al. 2014) eles afirmam que as pressões plantares podem ser
reduzidas através de palmilhas feitas sobre medida, pois no seu estudo as palmilhas
personalizadas tiveram uma pressão menor no calcanhar em comparação com as
convencionais, complementam ainda que os resultados tem relação com os bordos
elevados que as palmilhas sobre medida possuem na região do calcanhar, além de gerarem
amortecimento.
Os dois testes realizados neste trabalho apresentam correlações. As oscilações
ocorrentes no COP ML podem ter sido geradas para tentar estabilizar a postura
provenientes da redistribuição plantar demonstrada nas análises das pressões plantares. As
42
oscilações ocorreram no eixo médio lateral do corpo e a redistribuição ocorreu do retro pé
em direção ao ante pé com o uso da palmilha personalizada.
43
Capítulo 6
Conclusão
Uma leve irregularidade em nossos pés, um dos principais instrumentos do corpo
humano, pode ocasionar várias disfusões no corpo humano como um todo. Desse modo, a
indicação do uso de palmilhas personalizadas vem a ser um recurso valido a fim de.
melhorar a postura, aumentar o controlo do corpo e aliviar dores, assim como na região da
lombar e em todas as outras partes do corpo que podem ser afetadas.
Este trabalho buscou comparar os efeitos do uso da palmilha normal e da
personalizada sobre o controlo postural e as pressões plantares. Concluídos os objetivos e
analisados todos os resultados foi possível concluir que as pressões médias e as pressões
máximas diminuíram na região do retropé, com uma redistribuição das pressões para a
região do médio pé e antepé, em ambos os pés, através do recurso da palmilha
personalizada. Estas mudanças podem ter gerado uma maior instabilidade no controlo
postural do indivíduo e por se tratar de ser uma mulher a instabilidade maior ocorreu no
plano médio lateral. Entretanto, frisa-se que a palmilha foi usada num período de apenas
três semanas antes da realização dos testes. Portanto, não é possível afirmar com total
certeza que após um lapso maior de tempo utilizando a palmilha uma estabilidade do
controlo postural será alcançada, melhorando ou mantendo-se a redistribuição das pressões
ao longo do pé.
44
Trabalhos futuros
As conclusões obtidas através deste trabalho prático não constituem uma certeza de
que as palmilhas personalizadas geram algum impacto na qualidade de vida dos indivíduos.
Para tal conclusão é necessário um maior tempo de estudo, com aumento significativo do
número de pessoas analisadas. Além disso, nos trabalhos futuros os materiais e os
processos de fabrico para customizar de formar personalizada as palmilhas serão
analisados, com a finalidade de alcançar maiores benefícios e qualidade de vida para as
pessoas.
45
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