Introdução à Análise do Movimento Humano

Introdução à Análise do Movimento Humano

Tipos de Análise de Movimento

Análise Qualitativa

Análise Qualitativa do movimento Qualitativa (subjetiva) - Observação sistemática e julgameto introspectivo da qualidade do movimento humano (ex. bom, mau, regular) com o propósito de fornecer a intervenção mais apropriada para melhorar a performance. Ataque aos sintomas e depende da habilidade do observador em diagnosticar as causas dos problemas e é restrita apenas a certas variáveis do movimento (ex. forças, ativação muscular, coordenação).

Maiores pontos de observação da análise qualitativa da marcha 1 Cadencia 6 Pelve a. simétrica a. inclinação anterior or posterior b. rítmica b. variável c. em nível 2 Dor 7 Joelhos a. onde a. flexão, extensão b. quando b. estabilidade 3 Passo a. uniforme 8 Tornozelo a. dorsiflexão b. eversão / inversão 4 Ombros 9 Pés a. caídos b. elevados, deprimidos, protusos, retraídos a. contato com o calcanhar 5 Tronco 10 Base a. desvio fixo a. estável / variável b. balanço b. larga / estreita

Análise Quantitativa do Movimento

Análise Quantitativa do Movimento Quantitativa (objetiva) - Baseada em alguma medida de performance tal como x, v, a, φ, ω, α, F, M, T, P, etc...

Biomecânica Cinemática Cinética Controle Anatomia Linear Angular Linear Angular x, v, a θ α ϖ Força Torque Ativação Muscular Parâmetros corporais Cinemetria Dinamometria EMG Antropometria Modelo Forças de gravitação Energia Mecânica Inércia Modelo Momentos Liquidos e Forças internas (Adaptado de Baumann, 1995)

Fornecem importante informação para que compreendamos uma série de parâmetros que caracterizam/ determinam os movimentos

Análise Cinemática

Cinemática É a área de estudos da mecânica que analisa fatores de tempo e espaço do movimento de uma partícula ou de um sistema, sem se preocupar com as forças que o causaram.

Análise Cinemática Basada na descrição quantitativa de alguns parâmetros do movimento que definem: técnica performance Papel da biomecânica: Compreender a mecânica da tarefa (ex. variáveis importantes, relação entre variáveis e requerimentos da tarefa). Identicar causa de problemas na técnica ou performance Diferenciar fatores não relacionados

Planejando uma Análise Cinemática Quais as questões a serem respondidas? (o que eu quero da minha análise?) Quais as variáveis de interesse? (o que eu preciso medir?) Como analisar? (como eu vou medir?) Modelo de análise

Modelos em Biomecânica O que são modelos...? Uma tentativa de representar a realidade... de forma simplificada. Porque modelos...? ü Para estimar variáveis de interesse. ü Simplificações e premissas acerca de como os elementos são conectados e funcionam em conjunto (estrutura funcional) para obter os resultados desejados; mesmo com simplificações grosseiras: ü segmentos rígidos vs complexidade anatômica dos segmentos ü Aumentam o conhecimento e a visão sobre a realidade

Diagrama de representação ( figura palito ) Um diagrama de representação consiste em uma partícula ou um corpo rígido de interesse representado em um sistema de coordenadas. Para construir um diagrama de representação: a) O sistema de interesse deve ser descrito e esquematizado através de um sistema de segmentos articulados; b) Um sistema de coordenadas deve ser definido.

Sistema de ligações segmentares articuladas Quadril Joelho Tornozelo Metatarso Coxa Perna Pé

Exemplos de modelos biomecânicos C7 L2 L4 S2 T4 T7 T10 T12

Sistema de ligações segmentares articuladas Os segmentos corporais são dados pelos centros articulares, os quais são determinados pela intersecção das linhas que cruzam os centros articulares proximal e distal dos segmentos.

Fundamentos básicos para a análise cinemática

Quais as variáveis de interesse em cinemática?

Estática y x

Estática yt ym y xt xm x

yt ym Estática xt sen tanθ = = cos xm cateto _ oposto hipotenusa cateto _ adjacente hipotenusa senθ = senθ = cos θ = cosθ = = cateto _ oposto hipotenusa yt ym 2 ( yt ym) + ( xm xt cateto _ adjacente hipotenusa ( yt xm ym) 2 xt + ( xm cateto _ oposto cateto _ adjacente = ) xt) 2 2 yt ym xm xt

Estática y x

Estática y yj yt xt xj = = tanθ = sen cos cateto _ oposto cateto _ adjacente yj xj yt xt x

Estática y x

A fotografia A fotografia possibilita a análise de uma série de informações a respeito de um determinado instante do movimento (estático). A fotografia é um recurso bastante limitado para análises dinâmicas. Desta forma, a fotografia tem sido empregada para a análise de posições estática, quase estáticas (ex. postura) ou em atividades com início bem definido e marcado.

A fotografia: exemplo aplicado a análise da postura

Da fotografia para o filme De uma maneira geral, um filme é constituído por uma seqüência de fotografias exibidas com uma certa freqüência... Desta forma, se a posição de um ponto ou segmento for determinada em um quadro (frame 1), a diferença de posição em relação a um segundo quadro (frame 2) representa o deslocamento do ponto/segmento no espaço. 1 2 3 4

y 1 Da fotografia para o filme! (x 3, y 3 ) (x 1, y 1 ) y 3 x 1 x 3 Δx = x x 3 1 Δy = y y 3 1

Da fotografia para o filme x inicial Δx = x x final inicial x final Na marcha, a diferença de posição horizontal do calcâneo (no instante do contato com o solo) representa a amplitude do passo... e é uma importante variável da marcha

Da fotografia para o filme Um outro fator importante é a velocidade com que certos fenômenos ocorrem... A velocidade pode ser obtida pela primeira derivada da posição do ponto ou segmento... v = distância tempo = Δ Δ x t = ( x ( t final final t x incial inicial Na fotografia é muito difícil determinar o intervalo de tempo entre as tomadas de imagem... porém o filme é formado por quadros (fotos!) obtidas em um intervalo de tempo constante - determinados pela frequência da câmera (50 a 60 Hz). ) )

Velocidade x inicial ( x ( t x final 0 m 1 m 0 s 1 s v = distância tempo = Δ Δ x t = final final t x incial inicial A velocidade das passadas determinam a velocidade de propulsão média do centro de massa. ) )

Cálculo de velocidade A velocidade calculada através de pontos extremos do movimento (ex. contatos sucessivos do calcâneo) revelam a velocidade média do movimento. A velocidade instantânea pode ser calculada da mesma forma, porém os pontos adjacentes devem ser utilizados. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 v 2 v 3 v 4 Velocidades instantâneas Velocidade média v 5 v 6 v 7

Medidas lineares e angulares v A maior parte dos movimentos do corpo humano não são lineares, mas angulares... onde as mesmas relações se aplicam... angular = distância tempo angular = Δ Δ θ t = ( θ ( t final final θ t incial inicial ) )

Análise Cinemática A análise pode ser feita através de diversos métodos: Impressas - hard copy Fotografia ou conjunto de fotografias Determinação direta (transferidor) Determinação matemática trigonométrica (coord x;y) Vantagens: Baixo custo Medidas de fácil obtenção Desvantagens: Necessidade de material fotográfico e/ou impresso Pouca precisão (dependendo do tamanho da foto) Processamento muito trabalhoso

Análise Cinemática Digital - Via software genérico (ex. CorelDraw, etc...) Determinação matemática trigonométrica (coord x;y) Determinação digital direta (ferramentas lineares e angulares). Vantagens: Baixo custo Desvantagens: Necessidade da montagem de planilhas de cálculo Processamento relativamente trabalhoso

Análise Cinemática Digital - Via software específico (ex. Peak; Simi, Elite, APAS, etc...) Determinação manual Determinação semi-automática Determinação automática Vantagens: Processamento fácil Recursos visuais (gráficos) disponíveis Desvantagens: Alto custo

Determinação matemática trigonométrica (coordenadas x;y) The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.

Determinação digital direta (ferramentas lineares eangulares) The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.

Análise Cinemática Quantitativa da Marcha

Análise Cinemática da Marcha A análise cinemática pode ser efetuada em duas (2D) ou três dimensões (3D). A cinemática 2D é constituída por análises nos planos cartesianos (x, y; x, z; ou y, z) e apresentam uma série de requisitos, apesar de serem relativamente mais simples esistem limitações em relação a movimentos rotacionais (em outros planos) que não podem ser detectados. A cinemática 3D é constituída por análises efetuadas nos três planos de movimento (x, y e z) e possuem uma demanda (ex. equipamentos) maior do que a análise em 2D; possibilita a análise de movimentos rotacionais dos segmentos.

Eixos de referência para os planos de análise X Y plano transverso Z

Representação esquemática de uma análise cinemática tridimensional por computador Data analysis

Recursos técnicos fundamentais para 2 câmeras analógicas cabo de vídeo coleta de dados conversor analógico/digital

Marcadores planos ou esféricos (extrusão dos pontos)

câmeras holofotes 1000W sinal de sincronização câmera de sincronia de ciclos

câmera 1 câmera 2 sinal de sincronização câmeras sincronizadas

Análise Cinemática da Marcha - 3D

Análise Cinemática da Marcha - 3D (mínimo 2 câmeras)

Análise Cinemática da Marcha - 2D (calibragem) Para que o movimento possa ser analisado de forma correta, se faz necessário fornecer parâmetros que corrijam a relação câmera-objeto, ou seja, é necessário calibragem.

Análise Cinemática da Marcha 2D (1 câmera)

Análise cinemática da Marcha: Um exemplo aplicado

Calibragem do espaço tridimensional do movimento

acrômios C7 T4 T7 T10 T12 L2 L4 S2 espinhas ilíacas pósterosuperiores

y atan α = cateto oposto cateto adjacente α Cateto adjacente Cateto oposto x

ângulo relativo à cifose torácica

ângulo relativo à lordose lombar

antes do rastreamento

depois do rastreamento

Representação tridimensional estática dos segmentos

Representação tridimensional dinâmica dos segmentos plano sagital plano frontal

Comportamento do segmento C7-S2 durante a marcha sem mochila

Exemplo de uma análise cinemática dos picos de velocidades angulares do ombro e cotovelo

Exemplo de planilha de dados exportados no Excel

Outros métodos de análise cinemática Goniômetros: amplitude de movimento Eletrogoniômetros: ângulo articular em instantes sucessivos Passarelas condutivas: amplitude da passada, cadência, velocidade, etc. Cameras de vídeo: comprimento da passada, cadência, velocidade, etc. Acelerômetros: acelerações. Sistemas de marcas 3D: todas as medidas cinemáticas Campos eletromagnéticos: todas as medidas cinemáticas GPS: algumas medidas cinemáticas