Introdução à Análise do Movimento Humano

Apresentação em tema: "Introdução à Análise do Movimento Humano"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à Análise do Movimento Humano

2 Tipos de Análise de Movimento

3 Análise Qualitativa

4 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).

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6 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 8 Tornozelo a. dorsiflexão b. eversão / inversão 4 Ombros 9 Pés a. caídos b. elevados, deprimidos, protusos, retraídos 5 Tronco 10 Base a. desvio fixo a. estável / variável b. balanço b. larga / estreita a. contato com o calcanhar a. uniforme

7 Análise Quantitativa do Movimento

8 Análise Quantitativa do Movimento
Quantitativa (objetiva) - Baseada em alguma medida de performance tal como x, v, a, , , , F, M, T, P, etc...

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

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

13 Análise Cinemática

14 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.

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16 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

17 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?) Modelo de análise Como analisar? (como eu vou medir?)

18 Modelos em Biomecânica
O que são modelos...? Uma tentativa de representar a realidade... de forma simplificada. Porque modelos...? Para estimar variáveis de interesse. 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: segmentos rígidos vs complexidade anatômica dos segmentos Aumentam o conhecimento e a visão sobre a realidade

19 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.

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

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

22 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. Vamos dar uma olhada nisso!

23 Fundamentos básicos para a análise cinemática

24 Estática y x

25 Estática y yt ym xt xm x

26 Estática yt ym xt xm =

27 Estática y x

28 Estática y yt yj xj xt x

29 Estática y x

30 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.

31 A fotografia: exemplo aplicado a análise da postura

32 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

33 Da fotografia … para o filme!
(x3, y3) (x1, y1) y3 y1 x1 x3

34 Da fotografia para o filme
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

35 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.... 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).

36 Velocidade 0 m 1 m 0 s 1 s A velocidade das passadas determinam a velocidade de propulsão média do centro de massa.

37 Velocidades instantâneas
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. Velocidade média 1 2 3 4 5 6 7 8 9 v2 v3 v4 v5 v6 Velocidades instantâneas v7

38 Medidas lineares e angulares
A maior parte dos movimentos do corpo humano não são lineares, mas angulares... onde as mesmas relações se aplicam...

39 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

40 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

41 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

42 Determinação matemática trigonométrica (coordenadas x;y)

43 Determinação digital direta (ferramentas lineares eangulares)

44 Análise Cinemática Quantitativa da Marcha

45 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.

46 Eixos de referência para os planos de análise
Z Y plano sagital plano frontal plano transverso

47 Data analysis Representação esquemática de uma análise cinemática tridimensional por computador

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

49 Marcadores planos ou esféricos (extrusão dos pontos)

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

51 câmera 1 câmera 2 sinal de sincronização câmeras sincronizadas

52 Análise Cinemática da Marcha - 3D

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

54 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.

55 Análise Cinemática da Marcha – 2D (1 câmera)

56 Análise cinemática da Marcha:
Um exemplo aplicado

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58 Calibragem do espaço tridimensional do movimento

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60 T7 T4 T10 T12 L2 L4 S2 C7 acrômios espinhas ilíacas póstero-superiores

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

62 ângulo relativo à cifose torácica

63 ângulo relativo à lordose lombar

64 antes do rastreamento

65 depois do rastreamento

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67 Representação tridimensional estática dos segmentos

68 Representação tridimensional dinâmica dos segmentos
plano sagital plano frontal

69 Comportamento do segmento C7-S2 durante a marcha sem mochila

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

71 Exemplo de planilha de dados exportados no Excel

72 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