Métrica vertebral: processamento optimizado de imagem

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia BiomédicaA presente dissertação dá continuidade ao desenvolvimento de um sistema inovador na área da saúde - o Métrica Vertebral. Este sistema não invasivo detecta, de forma semi-automática, a posição espacial do vértice das apófises espinhosas, para posterior análise da coluna vertebral na posição ortostática. O equipamento (estrutura e software) que constitui o Métrica Vertebral, cuja base de funcionamento é uma câmara de vídeo e um díodo laser, já havia sido desenvolvido, no entanto, ainda não estava adequado para ser aplicado em indivíduos. Tal era devido ao facto de o marcador utilizado para assinalar a projecção cutânea do vértice das apófises espinhosas não ser o mais indicado e, além disso, a velocidade de processamento dos algoritmos ser baixa. O principal objectivo desta dissertação é adaptar o software a um novo marcador que permita adquirir dados em pessoas. Para atingir esta finalidade, foi necessário encontrar um bom marcador para as apófises (com características especificas que possibilitam um processamento de imagem mais rápido) e adaptar os algoritmos de identificação dos pontos e da marca do díodo laser a este novo marcador. O ajuste dos algoritmos compreendeu a correcção do brilho da imagem, a definição de algoritmos de threshold automático e a aplicação de funções próprias do MatLAB®, que eliminam artefactos nas imagens. Estas etapas foram optimizadas, pelo que se obtiveram processamentos mais rápidos e, consequentemente, foi possível aumentar a velocidade ascendente do equipamento para 4,62mm/s (anteriormente, era igual a 3,44mm/s). No final, realizaram-se testes em dez indivíduos: nove caucasianos e um mestiço. Para cada indivíduo, efectuaram-se três aquisições, com o intuito de comparar os dados obtidos em cada uma delas. Após realizar o tratamento de dados, obteve-se uma eficácia de detecção de, aproximadamente, 97.27%

Desenvolvimento e validação do instrumento Métrica Vertebral: avaliação da biomecânica da face posterior do tronco

A avaliação da biomecânica da coluna vertebral é extremamente relevante no sentido de prevenir, monitorizar e delinear estratégias de intervenção direccionadas a cada indivíduo. No entanto, tem sido condicionada pela inexistência de instrumentos não-invasivos capazes de proporcionar uma análise completa da coluna vertebral. Para colmatar as lacunas referidas, desenvolveu-se o terceiro protótipo do Métrica Vertebral. Este instrumento não-invasivo avalia a coluna vertebral de forma global e quantitativa, ao determinar a posição 3D da projecção cutânea do vértice dos processos espinhosos. Para cumprir esse objectivo, utiliza um sistema de visão estéreo e algoritmos de processamento de imagem optimizados para reconhecer marcas específicas na pele. O trabalho realizado compreendeu a implementação de hardware, definição de software e aferição do sistema, bem como o desenvolvimento e validação de um modelo matemático único para facultar a representação 3D da coluna vertebral além de estimar a amplitude da cifose dorsal, da lordose lombar e dos ângulos intervertebrais. O novo instrumento efectua aquisições de dados em cerca de 45 s. A sua resolução espacial é de 0.6 mm em X e Z e de 1.5 mm em Y, enquanto o erro máximo é 0.7 mm, 1.1 mm e 0.8 mm em X, Y e Z, respectivamente. Este conjunto de características sugere a sua viabilidade para futuras aplicações clínicas. A aplicabilidade do sistema integrado (terceiro protótipo e modelo matemático) foi demonstrada, pela primeira vez, em duas populações. Concluiu-se que: a alteração na posição de um processo espinhoso leva os restantes a adaptar-se em conformidade para garantir a estabilidade fisiológica; a variabilidade dos ângulos intervertebrais aparece como resposta aos pequenos ajustes posturais; a cifose dorsal aparenta ter uma rectificação; o comportamento da lordose lombar corresponde ao esperado para cada população. O Métrica Vertebral não se esgota nas amostras analisadas, pode ser aplicado repetidamente sem representar um perigo para o indivíduo e revela um forte potencial para se adaptar a outras necessidades clínicas, como a análise da cintura escapular