Neste artigo descrevem-se as actividades desenvolvidas no âmbito do projecto iD124 (Pos-C 242/4.2/C/REG) visando a criação de um centro de recursos computacionais e tecnologicos integrados para a avaliação do desempenho e funcionalidade associados ao movimento humano. São descritas as fases do projecto e a metodologia utilizada e apresentados os resultados das fases de validação e integração do equipamento considerando 5 sujeitos sem alterações do movimento bem como a preparação da fase de testes piloto a efectuar com 9 sujeitos com alterações do movimento. Descrevem-se também as características dos equipamentos integrados, protocolos e pressupostos de análise. Conclui-se que o centro de recursos computacionais Laboratório de Análise do Movimento dispõe do equipamento e metodologia de análise adequados aos fins previstos conforme divulgado no site do projecto em www.crpg.pt/actidef/

Emília Mendes

João Manuel Ribeiro da Silva Tavares

Miguel Fernando Paiva Velhote Correia

Repositório Aberto da Universidade do Porto

iD124 - ACTIDEF Avaliação Computacional e Tecnológica Integrada do Desempenho e Funcionalidade de Cidadãos com Incapacidades Músculo-Esqueléticas Mendes, Emília CRPG Av. João Paulo II 4410- 406 Arcozelo V.N.G 00351227537771 emilia.mendes@crpg. pt  Tavares, João Manuel R.S. INEGI/FEUP Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 Porto 00351225081487 tavares@fe.up.pt Correia,Miguel Velhote INEB/FEUP Rua Dr. Roberto Frias  4200-465 Porto 0035122508188 mvcorreia@fe.up.pt    RESUMO Neste artigo descrevem-se as actividades desenvolvidas no âmbito do projecto iD124 (Pos-C 242/4.2/C/REG) visando a criação de um centro de recursos computacionais e tecnologicos integrados para a avaliação do desempenho e funcionalidade associados ao movimento humano. São descritas as fases do projecto e a metodologia utilizada e apresentados os resultados das fases de validação e integração do equipamento  considerando 5 sujeitos sem alterações do movimento bem como a preparação da fase de testes piloto a efectuar com 9 sujeitos com alterações do movimento. Descrevem-se também as características dos equipamentos integrados, protocolos e pressupostos de análise. Conclui-se que o centro de recursos computacionais – Laboratório de Análise do Movimento – dispõe do equipamento e metodologia de análise adequados aos fins previstos conforme divulgado no site  do projecto em www.crpg.pt/actidef/. Palavras-chave Análise de marcha, análise de movimento, diagnóstico, biomecânica, cinemática, cinética, electromiografia, problemas neuromusculoesqueleticos, reabilitação funcional. 1. INTRODUÇÃO A plena participação das pessoas com alterações neuromusculoesqueléticas na vida activa e profissional bem como a concretização plena da sua cidadania dependem de um número elevado de factores. A importância da promoção da saúde e qualidade de vida associadas à funcionalidade e aos níveis de actividade física têm sido amplamente divulgados e representam um desafio. O diagnóstico, avaliação e prescrição de intervenções relacionadas com as alterações neuromusculoesqueléticas, o desenvolvimento adaptação e fabrico, bem como treino e ajustamento de dispositivos médicos, às características individuais, são alguns dos factores que contribuem largamente para o sucesso ou insucesso do projecto de vida do indivíduo. Estes factores são determinantes na promoção e participação dos cidadãos na vida activa e profissional, nos diferentes níveis: ? Pessoal – motivação, mobilidade, locomoção, capacidade de realização de tarefas da vida diária, nível de auto-suficiência. ? Familiar – diminuição do nível de dependência.  ? Social – participação plena e contribuição de todos, redução dos níveis de dependência. Embora não sendo claramente conhecidos os custos do não sucesso, neste domínio, é conhecida a importância que o seu controlo tem. A subjectividade e a não eficiência, desmotivam o cidadão e também o profissional, desacreditam o serviço e aumentam os níveis de retorno e de abandono. Actualmente o controlo e monitorização do processo fazem-se essencialmente em ambientes controlados (ginásios, por exemplo), não representativos da realidade dos sujeitos. Existe cada vez mais a necessidade de aumentar a qualidade na escolha da solução, na sua execução e adaptação e a utilização de métodos quantitativos de medida que permitem comparar e validar as soluções existentes e melhorar a intervenção. Daí o interesse no estudo, desenvolvimento, implementação, disseminação e disponibilização na comunidade científica e técnica de conhecimentos que permitem aumentar o nível de controlo dos factores referidos. A integração das novas tecnologias para a avaliação e monitorização referidas não são ainda comuns em Portugal. Existe no país apenas um laboratório, no Centro de Medicina de Reabilitação de Alcoitão, montado para apoiar processos de reabilitação. O projecto Actidef pretendeu desenhar, implementar e testar um serviço capaz de responder àquela necessidade. Um dos objectivos de desenvolvimento pretendidos é a monitorização da mobilidade no ambiente real do dia-a-dia do sujeito. Este objectivo traduz também o carácter inovador, já que habitualmente este tipo de avaliação é apenas efectuada em contextos controlados. A sua concretização far-se-á pela adaptação e integração de um dispositivo electrónico portátil que permite realizar uma recolha de dados caracterizadores da locomoção e da actividade do seu portador em ambiente real durante um período de tempo alargado. A informação assim recolhida será integrada com a das outras modalidades do laboratório e analisadas conjuntamente. O projecto visou assim o desenvolvimento de métodos quantitativos de medição e análise baseados em conhecimentos científicos e técnicos aplicados aos domínios do movimento e função humana. 2. FUNDAMENTAÇÃO 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 maneira a projectar planos adequados de reabilitação [1, 2]. O termo “análise clínica da marcha” deveria apenas ser aplicado ao estudo realizado por laboratórios capazes de adquirir e tratar de forma instrumentada a informação cinemática, cinética, energética e mioeléctrica do movimento, integrando pessoal especializado capaz de interpretar clinicamente essa informação [3]. Os métodos predominantes na análise clínica da marcha são a medição da cinemática, da cinética e da actividade muscular durante o ciclo de marcha [1, 4]. A pressão plantar pode não ser considerada uma componente básica da análise clínica da marcha, porém a medição das pressões plantares durante a marcha é uma mais-valia à avaliação clínica do sujeito [3]. A cinemática consiste na caracterização do movimento sem referência às forças envolvidas. A cinética descreve as forças internas e externas que actuam num corpo em movimento [5]. A electromiografia serve para definir a actividade muscular que controla os movimentos durante a marcha [6]. A pressão plantar permite a análise pormenorizada da distribuição da carga entre a planta do pé e a respectiva superfície de contacto [7]. A tomada de decisão relativa a problemas relacionados com alterações do padrão de movimento poderá ser apoiada por medidas, objectivas e replicáveis dos parâmetros que lhes estão associados. A potencialidade do uso de dados de marcha inclui a determinação da eficácia das intervenções e a interpretação correcta das causas primárias para a disfunção [8]. O sujeito tem um papel activo no processo podendo acompanhar e melhorar os seus resultados através dos indicadores estabelecidos. O alinhamento das ajudas técnicas, nomeadamente das próteses para o membro inferior, tem uma influência determinante na qualidade do resultado final no sujeito [9]. A determinação exacta de alguns parâmetros de alinhamento, efectuada em contexto de laboratório, permite obter ganhos de tempo no período de adaptação e no conforto percepcionado [10].  3. RESULTADOS O projecto, desenvolvido entre Novembro de 2006 e Janeiro de 2007, integrou 5 fases de trabalho: i. Organização e planeamento.  ii. Pesquisa abrangente dos dispositivos existentes no mercado, sistematizada em relatórios técnicos elaborados por tipo de tecnologia os quais serviram de fundamentação à elaboração das especificações técnicas. iii. Selecção, teste e aquisição do equipamento considerado ajustado.  iv. Integração e validação do equipamento.  v. Plano de exploração e implementação do Serviço. Detalham-se a seguir os resultados relativos à integração, teste e validação do equipamentos. 3.1 Equipamento. A análise clínica da marcha processa-se habitualmente em espaços próprios controlados que integrem de uma forma sincronizada os sistemas cinemáticos, cinéticos, electromiográficos e barométricos referidos. No projecto e para análise biomecânica do movimento são usadas 4 câmaras vídeo digitais comuns (formato PAL, a 25 Hz, com 768x576 pixels de resolução), uma plataforma de forças, de 60x40cm, modelo 9281B da Kistler Instruments, Winterthur, Switzerland, uma plataforma de pressões modelo Footscan 3D com o software Gait Scientific da RSscan Internacional, Olen, Belgium, e um sistema de electromiografia constituído por 8 canais da Myomonitor III, Delsys, Boston, USA, e 4 canais da Bagnoli, Delsys, Boston, USA. Em termos de software é usado o Simi Motion para posterior visualização da informação cinemática e cinética do movimento e o Gait Scientific da RSscan Internacional, para o tratamento e visualização dos dados adquiridos pela plataforma de pressão. Com o software Simi Motion faz-se o tratamento dos dados da cinética, cinemática e electromiografia podendo visualizá-la segundo gráficos 2D e pela sobreposição do vector da força de reacção do solo com as imagens previamente adquiridas para a análise da marcha. A plataforma de pressões Footscan 3D tem 60cm de comprimento e 40cm de largura e embora não se recorra à plataforma de pressões para os cálculos cinéticos, é interessante ter esta informação sincronizada com as imagens do movimento e com a plataforma de força.   “Inclusão Digital: Apresentação dos resultados dos projectos de I&D”. Data: 4 Abril 2007 Local: Escola Superior de Educação de Leiria (Inst. Politécnico de Leiria) Organização: UMIC – Agência para a Sociedade do Conhecimento I.P Apoios: Rede EDeAN (European Design for All eAccessibility Network), Secretariado Nacional para a Reabilitação e Integração das Pessoas com Deficiência e Centro de Recursos Inclusão Digital (CRID) da Escola Superior de Educação de Leiria. 3.2 Integração e testes de validação. A metodologia e equipamento foram validados num conjunto constituido por 5 sujeitos sem alterações do movimento, concluindo-se que permitem obter, processar e analisar os dados do movimento de forma adequada nomeadamente da marcha humana, com interesse para as aplicações identificadas e conformes com as  referências bibliográficas mais relevantes na área.   Figura 1. Visualização 3D do movimento dos membros inferiores e gráfico da força resultante no MI direito. Foram recolhidas imagens sincronizadas em 4 câmaras, força e pressões em 5 momentos consecutivos por cada sujeito. A recolha, efectuada após habituação do sujeito às condições de análise, efectuou-se em condições iguais para todos. Aplicou-se em todos os casos o protocolo de colocação de marcadores sugerido pela SIMI, que utiliza os modelos antropométricos Hanava para determinação dos segmentos articulares e centros de massa partindo de coordenadas 3D dos pontos anatómicos indicados.    Figura 2. Sujeito visto em plano frontal e sagital respectivamente,  com marcadores fotoreflectivos. A avaliação das pressões plantares dos sujeitos é efectuada em uni - passo dado o tamanho da plataforma disponivel não pernitir a análise simultânea de um passo esquerdo e um direito consecutivos. O sistema de avaliação de pressões plantares disponibiliza indicação específica do tempo para cada etapa da fase de apoio, indicação da força resultante e indica, por área anatómica, as pressões e impulsos a que está sujeito o pé.  É possível, para cada avaliação/sujeito, obter uma categorização do pé e uma proposta de ortótese plantar adequada. O sistema de pressões plantares permite igualmente a avaliação e treino do equílibrio, utilizando-se um software específico o Gait Balance partindo da utilização do mesmo hardware.                             Figura 3. Resultado da avaliação das pressões plantares (passos não consecutivos).                                                            Figura 4. Sugestão de ortótese plantar para a avaliação supra.  A análise do contributo muscular para o movimento é obtida pela indicação do instante e tempo de activação do músculo, sendo no entanto possível obter amplitude e frequência de sinal muscular.  A avaliação em contexto real, validada num grupo de 20 amputados transfemorais, em medição em 7 dias consecutivos, permitiu obter os seguintes resultados.  Gráfico 1. Tempo em pé, sentado e a andar de 20 amputados transfemorais durante 7 dias consecutivos. 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1 3 5 7 9 11 13 15 17 19Em péSentadoA caminhar O grupo de clientes representativo do público alvo a avaliar é constituido por:  a) 3 amputados transtibiais.  b) 3 utilizadores de ortóteses de membro inferior.   c) 3 crianças/jovens (4-15 anos) com paralisia cerebral. Os protocolos  a aplicar são os seguintes: a) Alinhamento estático da prótese recorrendo a linha de carga efectiva. b) Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de pessoas com ortóteses de membros inferiores. b) Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de pessoas com paralisia cerebral. 4. DISCUSSÃO Neste artigo foram apresentadas sumariamente as áreas chave úteis à análise do movimento e a aplicação prática destes sistemas ao laboratório do CRPG. Actualmente, todos os sistemas estão a funcionar, havendo contudo desenvolvimentos em curso nomeadamente a validação de um conjunto de protocolos clínicos aplicados à amostra de sujeitos com alterações do sistema neuromusculoesquelético. A análise do movimento é uma área em contínua evolução, porém o seu estado actual já é uma mais-valia considerável no tratamento de várias patologias neuromusculares e músculo-esqueléticas [11]. Algumas das vantagens são a objectividade, fiabilidade e replicabilidade face à simples observação visual e a capacidade de quantificar e caracterizar o movimento dos segmentos corporais segundo vários eixos anatómicos. Contudo são usualmente identificadas fontes de erro associadas ao uso dos sistemas utilizados: a) colocação incorrecta dos marcadores nos pontos anatómicos; b) movimento dos marcadores associados ao movimento devido a tecidos moles; c) erros na determinação dos centros articulares, particularmente no caso da anca; e d) multiplicação do erro.  5. CONCLUSÕES Face aos resultados experimentais já obtidos, da integração dos sistemas tecnológicos – 4 câmaras vídeo digitais comuns (formato PAL, a 25 Hz com 768x576 pixels de resolução), uma plataforma de forças, de 60x40cm, modelo 9281B da Kistler Instruments, Winterthur, Switzerland, uma plataforma de pressões modelo Footscan 3D com software Gait Scientific da RSscan Internacional, Olen, Belgium, um sistema de electromiografia constituído por 8 canais da Myomonitor III, Delsys, Boston, USA, e 4 canais da Bagnoli, Delsys, Boston, USA e software SIMI Motion e das considerações identificadas na discussão, conclui-se que o centro de recursos computacionais permite concretizar o objectivo previsto no projecto. No entanto, deverão ser alvo de atenção os aspectos técnicos e assegurada a contínua evolução tecnológica, metodológica e conhecimento especializado. 6. AGRADECIMENTOS Os nossos agradecimentos ao programa UMIC e Pos-C pelo apoio financeiro ao projecto. Gostaríamos ainda de sublinhar e agradecer a participação de todos os colaboradores envolvidos bem como de alguns participantes externos nomeadamente o apoio da Drª. Mafalda Santos do Centro Hospitalar de Vila Nova de Gaia, do Dr. Pedro Cantista da Sociedade Portuguesa de Medicina Física e Reabilitação e de todos os restantes clínicos que tem apoiado o seu desenvolvimento.  7. REFERÊNCIAS [1] Anderson, R.E. Social impacts of computing: Codes of professional ethics. Social Science Computing Review, 2 (Winter 1992), 453-469. [2] Conger., S., and Loch, K.D. (eds.). Ethics and computer use. Commun. ACM 38, 12 (entire issue). [3] Mackay, W.E. Ethics, lies and videotape... in Proceedings of CHI '95 (Denver CO, May 1995), ACM Press, 138-145. [4] Schwartz, M., and Task Force on Bias-Free Language. Guidelines for Bias-Free Writing. Indiana University Press, Bloomington IN, 1995. [5] D. Winter, Biomechanics and motor control of human movement, 3rd edition ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2005. [6] R. Merletti and P. Parker, Electromyography: Physiology, engineering and noninvasive applications: Wiley-IEEE Press, 2004. [7] D. Rosenbaum and H. P. Becker, Plantar pressure distribution measurements. Technical background and clinical applications, Foot and Ankle Surgery, 3, pp. 1-14, 1997. [8] P.Barker, Susan; Freedman, William; Hillstron Howard: A novel method of producing a repetitive dynamic signal to examine reliability and validity of gait analysis systems. Gait &Posture 24 (2006) 448-452. [9] 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: 231-238, 1999. [10] 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: 255-63, 2002 [11] A. Cappozzo, U. Della Croce, A. Leardini, and L. Chiari, Human movement analysis using stereophotogrammetry: Part 1: theoretical background, Gait & Posture, 21, pp. 186-196, 2005  

iD124 - ACTIDEF Avaliação computacional e tecnológica integrada do desempenho e funcionalidade de cidadãos com incapacidades músculo-esqueléticas

Open Repository of the University of Porto

iD124 - ACTIDEF Avaliação Computacional e Tecnológica Integrada do 
Desempenho e Funcionalidade de Cidadãos com Incapacidades Músculo-Esqueléticas 
Mendes, Emília 
CRPG 
Av. João Paulo II 
4410- 406 Arcozelo V.N.G 
00351227537771 
emilia.mendes@crpg. pt  
Tavares, João Manuel R.S. 
INEGI/FEUP 
Rua Dr. Roberto Frias 
4200-465 Porto 
00351225081487 
tavares@fe.up.pt 
Correia,Miguel Velhote 
INEB/FEUP 
Rua Dr. Roberto Frias  
4200-465 Porto 
0035122508188 
mvcorreia@fe.up.pt  
 
 
RESUMO 
Neste artigo descrevem-se as actividades desenvolvidas no 
âmbito do projecto iD124 (Pos-C 242/4.2/C/REG) visando 
a criação de um centro de recursos computacionais e 
tecnologicos integrados para a avaliação do desempenho e 
funcionalidade associados ao movimento humano. São 
descritas as fases do projecto e a metodologia utilizada e 
apresentados os resultados das fases de validação e 
integração do equipamento  considerando 5 sujeitos sem 
alterações do movimento bem como a preparação da fase 
de testes piloto a efectuar com 9 sujeitos com alterações do 
movimento. Descrevem-se também as características dos 
equipamentos integrados, protocolos e pressupostos de 
análise. Conclui-se que o centro de recursos 
computacionais – Laboratório de Análise do Movimento – 
dispõe do equipamento e metodologia de análise adequados 
aos fins previstos conforme divulgado no site  do projecto 
em www.crpg.pt/actidef/. 
Palavras-chave 
Análise de marcha, análise de movimento, diagnóstico, 
biomecânica, cinemática, cinética, electromiografia, 
problemas neuromusculoesqueleticos, reabilitação 
funcional. 
1. INTRODUÇÃO 
A plena participação das pessoas com alterações 
neuromusculoesqueléticas na vida activa e profissional bem 
como a concretização plena da sua cidadania dependem de 
um número elevado de factores. A importância da 
promoção da saúde e qualidade de vida associadas à 
funcionalidade e aos níveis de actividade física têm sido 
amplamente divulgados e representam um desafio. O 
diagnóstico, avaliação e prescrição de intervenções 
relacionadas com as alterações neuromusculoesqueléticas, 
o desenvolvimento adaptação e fabrico, bem como treino e 
ajustamento de dispositivos médicos, às características 
individuais, são alguns dos factores que contribuem 
largamente para o sucesso ou insucesso do projecto de vida 
do indivíduo. 
Estes factores são determinantes na promoção e 
participação dos cidadãos na vida activa e profissional, nos 
diferentes níveis: 
 Pessoal – motivação, mobilidade, locomoção, 
capacidade de realização de tarefas da vida diária, 
nível de auto-suficiência. 
 Familiar – diminuição do nível de dependência.  
 Social – participação plena e contribuição de 
todos, redução dos níveis de dependência. 
Embora não sendo claramente conhecidos os custos do não 
sucesso, neste domínio, é conhecida a importância que o 
seu controlo tem. A subjectividade e a não eficiência, 
desmotivam o cidadão e também o profissional, 
desacreditam o serviço e aumentam os níveis de retorno e 
de abandono. Actualmente o controlo e monitorização do 
processo fazem-se essencialmente em ambientes 
controlados (ginásios, por exemplo), não representativos da 
realidade dos sujeitos. Existe cada vez mais a necessidade 
de aumentar a qualidade na escolha da solução, na sua 
execução e adaptação e a utilização de métodos 
quantitativos de medida que permitem comparar e validar 
as soluções existentes e melhorar a intervenção. Daí o 
interesse no estudo, desenvolvimento, implementação, 
disseminação e disponibilização na comunidade científica e 
técnica de conhecimentos que permitem aumentar o nível 
de controlo dos factores referidos. 
A integração das novas tecnologias para a avaliação e 
monitorização referidas não são ainda comuns em Portugal. 
Existe no país apenas um laboratório, no Centro de 
Medicina de Reabilitação de Alcoitão, montado para apoiar 
processos de reabilitação. 
O projecto Actidef pretendeu desenhar, implementar e 
testar um serviço capaz de responder àquela necessidade. 
Um dos objectivos de desenvolvimento pretendidos é a 
monitorização da mobilidade no ambiente real do dia-a-dia 
do sujeito. Este objectivo traduz também o carácter 
inovador, já que habitualmente este tipo de avaliação é 
apenas efectuada em contextos controlados. A sua 
concretização far-se-á pela adaptação e integração de um 
dispositivo electrónico portátil que permite realizar uma 
recolha de dados caracterizadores da locomoção e da 
actividade do seu portador em ambiente real durante um 
período de tempo alargado. A informação assim recolhida 
será integrada com a das outras modalidades do laboratório 
e analisadas conjuntamente. O projecto visou assim o 
desenvolvimento de métodos quantitativos de medição e 
análise baseados em conhecimentos científicos e técnicos 
aplicados aos domínios do movimento e função humana. 
2. FUNDAMENTAÇÃO 
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 maneira a projectar planos 
adequados de reabilitação [1, 2]. O termo “análise clínica 
da marcha” deveria apenas ser aplicado ao estudo realizado 
por laboratórios capazes de adquirir e tratar de forma 
instrumentada a informação cinemática, cinética, energética 
e mioeléctrica do movimento, integrando pessoal 
especializado capaz de interpretar clinicamente essa 
informação [3]. Os métodos predominantes na análise 
clínica da marcha são a medição da cinemática, da cinética 
e da actividade muscular durante o ciclo de marcha [1, 4]. 
A pressão plantar pode não ser considerada uma 
componente básica da análise clínica da marcha, porém a 
medição das pressões plantares durante a marcha é uma 
mais-valia à avaliação clínica do sujeito [3]. A cinemática 
consiste na caracterização do movimento sem referência às 
forças envolvidas. A cinética descreve as forças internas e 
externas que actuam num corpo em movimento [5]. A 
electromiografia serve para definir a actividade muscular 
que controla os movimentos durante a marcha [6]. A 
pressão plantar permite a análise pormenorizada da 
distribuição da carga entre a planta do pé e a respectiva 
superfície de contacto [7]. A tomada de decisão relativa a 
problemas relacionados com alterações do padrão de 
movimento poderá ser apoiada por medidas, objectivas e 
replicáveis dos parâmetros que lhes estão associados. A 
potencialidade do uso de dados de marcha inclui a 
determinação da eficácia das intervenções e a interpretação 
correcta das causas primárias para a disfunção [8]. O 
sujeito tem um papel activo no processo podendo 
acompanhar e melhorar os seus resultados através dos 
indicadores estabelecidos. O alinhamento das ajudas 
técnicas, nomeadamente das próteses para o membro 
inferior, tem uma influência determinante na qualidade do 
resultado final no sujeito [9]. A determinação exacta de 
alguns parâmetros de alinhamento, efectuada em contexto 
de laboratório, permite obter ganhos de tempo no período 
de adaptação e no conforto percepcionado [10].  
3. RESULTADOS 
O projecto, desenvolvido entre Novembro de 2006 e 
Janeiro de 2007, integrou 5 fases de trabalho: 
i. Organização e planeamento.  
ii. Pesquisa abrangente dos dispositivos existentes no 
mercado, sistematizada em relatórios técnicos 
elaborados por tipo de tecnologia os quais 
serviram de fundamentação à elaboração das 
especificações técnicas. 
iii. Selecção, teste e aquisição do equipamento 
considerado ajustado.  
iv. Integração e validação do equipamento.  
v. Plano de exploração e implementação do Serviço. 
Detalham-se a seguir os resultados relativos à integração, 
teste e validação do equipamentos. 
3.1 Equipamento. 
A análise clínica da marcha processa-se habitualmente em 
espaços próprios controlados que integrem de uma forma 
sincronizada os sistemas cinemáticos, cinéticos, 
electromiográficos e barométricos referidos. No projecto e 
para análise biomecânica do movimento são usadas 4 
câmaras vídeo digitais comuns (formato PAL, a 25 Hz, 
com 768x576 pixels de resolução), uma plataforma de 
forças, de 60x40cm, modelo 9281B da Kistler Instruments, 
Winterthur, Switzerland, uma plataforma de pressões 
modelo Footscan 3D com o software Gait Scientific da 
RSscan Internacional, Olen, Belgium, e um sistema de 
electromiografia constituído por 8 canais da Myomonitor 
III, Delsys, Boston, USA, e 4 canais da Bagnoli, Delsys, 
Boston, USA. Em termos de software é usado o Simi 
Motion para posterior visualização da informação 
cinemática e cinética do movimento e o Gait Scientific da 
RSscan Internacional, para o tratamento e visualização dos 
dados adquiridos pela plataforma de pressão. 
Com o software Simi Motion faz-se o tratamento dos dados 
da cinética, cinemática e electromiografia podendo 
visualizá-la segundo gráficos 2D e pela sobreposição do 
vector da força de reacção do solo com as imagens 
previamente adquiridas para a análise da marcha. A 
plataforma de pressões Footscan 3D tem 60cm de 
comprimento e 40cm de largura e embora não se recorra à 
plataforma de pressões para os cálculos cinéticos, é 
interessante ter esta informação sincronizada com as 
imagens do movimento e com a plataforma de força.  
 
“Inclusão Digital: Apresentação dos resultados dos projectos de I&D”. 
Data: 4 Abril 2007 
Local: Escola Superior de Educação de Leiria (Inst. Politécnico de 
Leiria) 
Organização: UMIC – Agência para a Sociedade do Conhecimento I.P 
Apoios: Rede EDeAN (European Design for All eAccessibility 
Network), Secretariado Nacional para a Reabilitação e Integração das 
Pessoas com Deficiência e Centro de Recursos Inclusão Digital (CRID) 
da Escola Superior de Educação de Leiria. 
3.2 Integração e testes de validação. 
A metodologia e equipamento foram validados num 
conjunto constituido por 5 sujeitos sem alterações do 
movimento, concluindo-se que permitem obter, processar e 
analisar os dados do movimento de forma adequada 
nomeadamente da marcha humana, com interesse para as 
aplicações identificadas e conformes com as  referências 
bibliográficas mais relevantes na área.  
 
Figura 1. Visualização 3D do movimento dos membros 
inferiores e gráfico da força resultante no MI direito. 
Foram recolhidas imagens sincronizadas em 4 câmaras, 
força e pressões em 5 momentos consecutivos por cada 
sujeito. A recolha, efectuada após habituação do sujeito às 
condições de análise, efectuou-se em condições iguais para 
todos. Aplicou-se em todos os casos o protocolo de 
colocação de marcadores sugerido pela SIMI, que utiliza os 
modelos antropométricos Hanava para determinação dos 
segmentos articulares e centros de massa partindo de 
coordenadas 3D dos pontos anatómicos indicados. 
 
 
 
Figura 2. Sujeito visto em plano frontal e sagital 
respectivamente,  com marcadores fotoreflectivos. 
A avaliação das pressões plantares dos sujeitos é efectuada 
em uni - passo dado o tamanho da plataforma disponivel 
não pernitir a análise simultânea de um passo esquerdo e 
um direito consecutivos. O sistema de avaliação de 
pressões plantares disponibiliza indicação específica do 
tempo para cada etapa da fase de apoio, indicação da força 
resultante e indica, por área anatómica, as pressões e 
impulsos a que está sujeito o pé.  
É possível, para cada avaliação/sujeito, obter uma 
categorização do pé e uma proposta de ortótese plantar 
adequada. 
O sistema de pressões plantares permite igualmente a 
avaliação e treino do equílibrio, utilizando-se um software 
específico o Gait Balance partindo da utilização do mesmo 
hardware. 
 
                          
 
Figura 3. Resultado da avaliação das pressões plantares 
(passos não consecutivos). 
                                       
                   
 
Figura 4. Sugestão de ortótese plantar para a avaliação supra. 
 
A análise do contributo muscular para o movimento é 
obtida pela indicação do instante e tempo de activação do 
músculo, sendo no entanto possível obter amplitude e 
frequência de sinal muscular. 
 
A avaliação em contexto real, validada num grupo de 20 
amputados transfemorais, em medição em 7 dias 
consecutivos, permitiu obter os seguintes resultados. 
 
Gráfico 1. Tempo em pé, sentado e a andar de 20 amputados 
transfemorais durante 7 dias consecutivos. 
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Em pé
Sentado
A caminhar
 
O grupo de clientes representativo do público alvo a avaliar 
é constituido por: 
 a) 3 amputados transtibiais.  
b) 3 utilizadores de ortóteses de membro inferior.  
 c) 3 crianças/jovens (4-15 anos) com paralisia cerebral. 
Os protocolos  a aplicar são os seguintes: 
a) Alinhamento estático da prótese recorrendo a linha de 
carga efectiva. 
b) Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de 
pessoas com ortóteses de membros inferiores. 
b) Registo e avaliação dos parâmetros de marcha de 
pessoas com paralisia cerebral. 
4. DISCUSSÃO 
Neste artigo foram apresentadas sumariamente as áreas 
chave úteis à análise do movimento e a aplicação prática 
destes sistemas ao laboratório do CRPG. Actualmente, 
todos os sistemas estão a funcionar, havendo contudo 
desenvolvimentos em curso nomeadamente a validação de 
um conjunto de protocolos clínicos aplicados à amostra de 
sujeitos com alterações do sistema 
neuromusculoesquelético. A análise do movimento é uma 
área em contínua evolução, porém o seu estado actual já é 
uma mais-valia considerável no tratamento de várias 
patologias neuromusculares e músculo-esqueléticas [11]. 
Algumas das vantagens são a objectividade, fiabilidade e 
replicabilidade face à simples observação visual e a 
capacidade de quantificar e caracterizar o movimento dos 
segmentos corporais segundo vários eixos anatómicos. 
Contudo são usualmente identificadas fontes de erro 
associadas ao uso dos sistemas utilizados: a) colocação 
incorrecta dos marcadores nos pontos anatómicos; b) 
movimento dos marcadores associados ao movimento 
devido a tecidos moles; c) erros na determinação dos 
centros articulares, particularmente no caso da anca; e d) 
multiplicação do erro.  
5. CONCLUSÕES 
Face aos resultados experimentais já obtidos, da integração 
dos sistemas tecnológicos – 4 câmaras vídeo digitais 
comuns (formato PAL, a 25 Hz com 768x576 pixels de 
resolução), uma plataforma de forças, de 60x40cm, modelo 
9281B da Kistler Instruments, Winterthur, Switzerland, 
uma plataforma de pressões modelo Footscan 3D com 
software Gait Scientific da RSscan Internacional, Olen, 
Belgium, um sistema de electromiografia constituído por 8 
canais da Myomonitor III, Delsys, Boston, USA, e 4 canais 
da Bagnoli, Delsys, Boston, USA e software SIMI Motion e 
das considerações identificadas na discussão, conclui-se 
que o centro de recursos computacionais permite 
concretizar o objectivo previsto no projecto. No entanto, 
deverão ser alvo de atenção os aspectos técnicos e 
assegurada a contínua evolução tecnológica, metodológica 
e conhecimento especializado. 
6. AGRADECIMENTOS 
Os nossos agradecimentos ao programa UMIC e Pos-C 
pelo apoio financeiro ao projecto. Gostaríamos ainda de 
sublinhar e agradecer a participação de todos os 
colaboradores envolvidos bem como de alguns 
participantes externos nomeadamente o apoio da Drª. 
Mafalda Santos do Centro Hospitalar de Vila Nova de 
Gaia, do Dr. Pedro Cantista da Sociedade Portuguesa de 
Medicina Física e Reabilitação e de todos os restantes 
clínicos que tem apoiado o seu desenvolvimento.  
7. REFERÊNCIAS 
[1] Anderson, R.E. Social impacts of computing: Codes of 
professional ethics. Social Science Computing Review, 2 
(Winter 1992), 453-469. 
[2] Conger., S., and Loch, K.D. (eds.). Ethics and computer 
use. Commun. ACM 38, 12 (entire issue). 
[3] Mackay, W.E. Ethics, lies and videotape... in 
Proceedings of CHI '95 (Denver CO, May 1995), ACM 
Press, 138-145. 
[4] Schwartz, M., and Task Force on Bias-Free Language. 
Guidelines for Bias-Free Writing. Indiana University 
Press, Bloomington IN, 1995. 
[5] D. Winter, Biomechanics and motor control of human 
movement, 3rd edition ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 
2005. 
[6] R. Merletti and P. Parker, Electromyography: 
Physiology, engineering and noninvasive applications: 
Wiley-IEEE Press, 2004. 
[7] D. Rosenbaum and H. P. Becker, Plantar pressure 
distribution measurements. Technical background and 
clinical applications, Foot and Ankle Surgery, 3, pp. 1-
14, 1997. 
[8] P.Barker, Susan; Freedman, William; Hillstron 
Howard: A novel method of producing a repetitive 
dynamic signal to examine reliability and validity of gait 
analysis systems. Gait &Posture 24 (2006) 448-452. 
[9] 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: 231-238, 1999. 
[10] 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: 
255-63, 2002 
[11] A. Cappozzo, U. Della Croce, A. Leardini, and L. Chiari, 
Human movement analysis using stereophotogrammetry: 
Part 1: theoretical background, Gait & Posture, 21, pp. 
186-196, 2005 
 


Portuguese

https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/343/2/55239.pdf

iD124 - ACTIDEF Avaliação computacional e tecnológica integrada do desempenho e funcionalidade de cidadãos com incapacidades músculo-esqueléticas

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repositório Aberto da Universidade do Porto

Open Repository of the University of Porto