Laboratório de Análise de Movimento: pilares técnico-científicos. Miguel Velhote Correia João Manuel R. S. Tavares Jorge G.

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1 Laboratório de Análise de Movimento: pilares técnico-científicos Miguel Velhote Correia João Manuel R. S. Tavares Jorge G. Barbosa

2 Sumário Motivação e objectivos do projecto Análise clínica da marcha Recursos do laboratório Testes e resultados Conclusões e trabalho futuro

3 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 and Kinesiology, 7, pp , 1997

4 Análise clínica da marcha implica Capacidade de adquirir e tratar de forma instrumentada a informação cinemática, cinética, energética e mioeléctrica do movimento Capacidade de interpretar clinicamente esta informação integrando pessoal especializado (Sutherland, 2005) D. H. Sutherland, The evolution of clinical gait analysis part III - kinetics and energy assessment, Gait & Posture, 21, pp , 2005.

5 Propôs-se Criação de um centro de recursos computacionais e tecnológicos integrados para avaliação do desempenho e funcionalidade de cidadãos com incapacidades músculoesqueléticas 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 - kinetics and energy assessment, Gait & Posture, 21, pp , 2005.

6 Áreas de estudo Cinemática Caracterização clinicamente relevante dos movimentos articulares Deslocamentos Obliquidade, inclinação e rotação pélvica, p adução angulares ou abdução, flexão ou extensão, rotação da anca, flexão ou extensão do joelho, dorsiflexão ou flexão do tornozelo, rotação do pép Dinâmica Deslocamentos e velocidades lineares Momentos articulares e potência mecânica Parâmetros espaço-temporais do ciclo de marcha Comprimentos do passo e da passada, fase de apoio e de balanço, suporte bilateral, velocidade, cadência Estimativa da tensão nas articulações Momentos na caracterização da acção dos músculos flexores e extensores Tipo de acção das estruturas Potência na caracterização da acção concêntrica, excêntrica ou isométrica

7 Áreas de estudo Pressão plantar Caracterização estática tica e dinâmica da distribuição da carga pela superfície de contacto do pép centro de pressão, picos de pressão/força a de reacção, integrais de pressão/força a de reacção, tempos de contacto, áreas de contacto... Início e o fim da actividade muscular, músculo m activo ou não, EMG consistente com informação cinemática e dinâmica Electromiografia Análise Temporal do sinal EMG Análise em Frequência do sinal EMG Períodos de actividade, duração e cadência Amplitude média m do sinal rectificado, valor quadrático médio m do sinal, integral do sinal Frequências média, m mediana e máxima, m frequência de máxima m amplitude

8 Recursos de Hardware

9 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 Kistler Instruments, 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

10 Recursos de Software Simi Motion RSScan Gait Sientific Delsys EMGWorks

11 Recursos de Software WALKinG

12 Recursos de Software 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

13 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.

14 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 of sagittal plane prosthetic alignment on standing trans-tibial amputee knee loads, Prosthetics and orthotics international, 23: , (Blumentrit, 2002) S. Blumentritt, T. Schmalz, R. Jarasch, Energy expenditure and biomechanical characteristics of lower limb amputee gait: the influence of prosthetic alignment and different prosthetic components, Gait Posture, 16: , 2002.

15 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

16 Ponto da situação Integração final dos equipamentos Validação do sistema integrado Validação de um conjunto de protocolos de análise clínica Conclusão do plano de exploração Conseguiu-se 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

17 Trabalho futuro muito! colaborações precisam-se.

18 Agradecimentos Carolina Vila-Chã Daniela Sousa Inês Campos João Neiva José Cruz Ana Margarida Nunes Cristina Crisóstomo Emília Mendes e ao pessoal do CRPG