Laboratório de Análise de Movimento: pilares técnico...

Laboratório de Análise de Movimento:pilares técnico-científicos

Miguel Velhote CorreiaJoão Manuel R. S. Tavares

Jorge G. Barbosa

Definição

A análise clínica da marcha é usualmente considerada como sendo a medição, o processamento e a interpretação sistemática dos parâmetros biomecânicos, que caracterizam a locomoção humana e facilitam a identificação de limitações no movimento de modo a identificar procedimentos adequados de reabilitação (Davis, 1997)

(Davis, 1997) R. B. Davis, Reflections on clinical gait analysis, J. of Electromyography andKinesiology, 7, pp. 251-257, 1997


Análise clínica da marcha implica…

• Capacidade de adquirir e tratar de forma instrumentada a informação cinemática, cinética, energética e mioeléctricado movimento

• Capacidade de interpretar clinicamente esta informação integrando pessoal especializado

(Sutherland, 2005) D. H. Sutherland, The evolution of clinical gait analysis part III - kineticsand energy assessment, Gait & Posture, 21, pp. 447-461, 2005.


Propôs-se…

• Criação de um centro de recursos computacionais e tecnológicos integrados para avaliação do desempenho e funcionalidade de cidadãos com incapacidades músculo-esqueléticas

• Melhorar a qualidade dos serviços e das soluções em ajudas técnicas, através da adopção e desenvolvimento de métodos quantitativos de medição e análise baseados em conhecimentos científicos e técnicos.

(Sutherland, 2005) D. H. Sutherland, The evolution of clinical gait analysis part III - kineticsand energy assessment, Gait & Posture, 21, pp. 447-461, 2005.


Áreas de estudo

• Cinemática

• Dinâmica

Deslocamentos Deslocamentos angularesangulares

CaracterizaCaracterizaçção clinicamente relevante dos ão clinicamente relevante dos movimentos articularesmovimentos articularesObliquidade, inclinaObliquidade, inclinaçção e rotaão e rotaçção pão péélvica, adulvica, aduçção ão ou abduou abduçção, flexão ou extensão, rotaão, flexão ou extensão, rotaçção da anca, ão da anca, flexão ou extensão do joelho, flexão ou extensão do joelho, dorsiflexãodorsiflexão ou ou flexão do tornozelo, rotaflexão do tornozelo, rotaçção do pão do péé

Momentos Momentos articulares e articulares e potência potência mecânicamecânica

Estimativa da tensão nas articulaEstimativa da tensão nas articulaçções ões Momentos na caracterizaMomentos na caracterizaçção da acão da acçção dos ão dos mmúúsculos flexores e extensoressculos flexores e extensores

Tipo de acTipo de acçção das estruturas ão das estruturas Potência na caracterizaPotência na caracterizaçção da acão da acçção concêntrica, ão concêntrica, excêntrica ou isomexcêntrica ou isoméétricatrica

Parâmetros Parâmetros espaespaççoo--temporaistemporais do ciclo de marchado ciclo de marchaComprimentos do passo e da passada, Comprimentos do passo e da passada, fase de apoio e de balanfase de apoio e de balançço, o, suporte bilateral, velocidade, cadênciasuporte bilateral, velocidade, cadência

Deslocamentos Deslocamentos e velocidades e velocidades lineareslineares


Áreas de estudo

• Pressão plantar

• Electromiografia

CaracterizaCaracterizaçção estão estáática e dinâmica da distribuitica e dinâmica da distribuiçção da carga ão da carga pela superfpela superfíície de contacto do pcie de contacto do péécentro de pressão, picos de pressão/forcentro de pressão, picos de pressão/forçça de reaca de reacçção, ão, integrais de pressão/forintegrais de pressão/forçça de reaca de reacçção, tempos de contacto, ão, tempos de contacto, ááreas de contacto...reas de contacto...

InIníício e o fim da actividade muscular, mcio e o fim da actividade muscular, múúsculo activo ou não, sculo activo ou não, EMG consistente com informaEMG consistente com informaçção cinemão cinemáática e dinâmicatica e dinâmica

PerPerííodos de actividade, duraodos de actividade, duraçção e cadênciaão e cadênciaAnAnáálise lise Temporal Temporal do sinal EMGdo sinal EMG Amplitude mAmplitude méédia do sinal rectificado, valor dia do sinal rectificado, valor

quadrquadráático mtico méédio do sinal, integral do sinaldio do sinal, integral do sinal

AnAnáálise em lise em Frequência Frequência do sinal EMGdo sinal EMG

Frequências mFrequências méédia, mediana e mdia, mediana e mááxima, xima, frequência de mfrequência de mááxima amplitudexima amplitude


Recursos de Hardware• 4 câmaras vídeo digitais, formato PAL, a 25/50 Hz, com

720x576 pixels de resolução

• 1 plataforma de forças, modelo 9281B da KistlerInstruments, 0,6 m de comprimento e 0,4 m de largura

• 1 plataforma de pressões, modelo Footscan 3D da RSscan Internacional, 0,5 m de comprimento e 0,4 m de largura

• 2 sistemas de electromiografia da Delsys: Myomonitor III de 8 canais (telemetria) e Bagnoli de 4 canais (por cabo)

• 8 dispositivos portáteis para registo cinemático da marcha


Recursos de SoftwareSimiSimi MotionMotion RSScanRSScan GaitGait SientificSientific

DelsysDelsys EMGWorksEMGWorks


Recursos de SoftwareSumário | Objectivos | Análise da Marcha | Laboratório | Resultados | Conclusões

• Aquisição sincronizada de vídeo, forças de apoio, pressão plantar e electromiografia

• Cálculo das posições 3D dos marcadores articulares• Cálculo de deslocamentos angulares e de velocidades

dos segmentos corporais• Cálculo de momentos e forças articulares por dinâmica

inversa• Registos de activação muscular, com a sua duração e

cadência• Relatórios de análise de desempenho e funcionalidade

Testes de validação• Efectuados:

– 5 sujeitos sem alterações de movimento

• Programados:– 9 sujeitos com alterações de movimento

• 3 amputados transtibiais;• 3 utilizadores de ortóteses do membro inferior;• 3 portadores de paralisia cerebral.


Alguns protocolos a testar • Alinhamento estático da prótese recorrendo a linha de

carga efectiva• Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de

pessoas com ortóteses de membros inferiores• Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de

pessoas com paralisia cerebral

(Blumentrit, 1999) S. Blumentritt, T. Schmalz, R. Jarasch, M. Schneider, Effects ofsagittal plane prosthetic alignment on standing trans-tibial amputee knee loads, Prosthetics and orthotics international, 23: 231-238, 1999.

(Blumentrit, 2002) S. Blumentritt, T. Schmalz, R. Jarasch, Energy expenditure andbiomechanical characteristics of lower limb amputee gait: the influence of prostheticalignment and different prosthetic components, Gait Posture, 16: 255-63, 2002.


Domínios de aplicação • Reabilitação• Ergonomia• Desporto • Investigação

Potenciais utilizadores• Técnicos e profissionais de saúde• Técnicos e profissionais da área desportiva• Designers de equipamentos e ambientes de trabalho


• Criar o Laboratório de Análise de Movimento do CRPG• Integrar recursos tecnológicos e computacionais

necessários para análise de desempenho e funcionalidade • Colocar conhecimentos científicos e técnicos ao dispor dos

cidadãos com incapacidades musculo-esqueléticas


• Integração final dos equipamentos• Validação do sistema integrado • Validação de um conjunto de protocolos de análise clínica• Conclusão do plano de exploração

Ponto da situação

Conseguiu-se…

muito!


Trabalho futuro…

…colaborações precisam-se.


Agradecimentos

• Carolina Vila-Chã• Daniela Sousa• Inês Campos• João Neiva• José Cruz

• Ana Margarida Nunes• Cristina Crisóstomo• Emília Mendes

…e ao pessoal do CRPG

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