O seguinte trabalho visa o estudo, desenvolvimento e teste de um controlador de impedância genérico, que seja adequado para controle de exoesqueletos e outros sistemas robóticos, e que permita a utilização de um atuador de liga de memória de forma (SMA), entre outros tipos de atuador. Um segundo objetivo é avaliar a viabilidade da utilização de atuadores de SMA em aplicações de exoesqueletos para humanos, partindo dos resultados obtidos com o controlador e atuador propostos. Para atingir estas metas, foi projetado e construído um protótipo de exoesqueleto de membro inferior com um grau de liberdade, sendo que um atuador baseado em fios de liga de memória de forma foi utilizado. O algoritmo de controle de impedância foi desenvolvido e testes foram realizados primeiro por meio de simulações e posteriormente em ensaios práticos com o protótipo. Os resultados experimentais confirmaram a expectativa indicada pelos resultados numéricos. Embora o controlador de impedância haja funcionado como se pretendia, o atuador deixou a desejar devido, sobretudo, à sua lentidão de resposta. O texto apresenta uma breve revisão teórica sobre controle de impedância, exoesqueletos biomecatrônicos e ligas de memória de forma. Ademais, detalha o modelo matemático do problema e o aparato experimental projetado para realizar os ensaios que serviram de base para a análise do problema. Após apresentação e discussão dos resultados, é feita uma análise da viabilidade de aplicação destes conceitos a exoesqueletos para uso em humanos, concluindo que ainda há desafios tecnológicos importantes a serem vencidos antes da implementação prática de exoesqueletos com atuadores de SMA; contudo, esta implementação não pode ser descartada. Detalhes construtivos e programas desenvolvidos para simulações e controle do protótipo são apresentados nos apêndices. / This work proposes the study, development and test of a generic impedance controller, which must be adequate to control exoskeletons as well as other robotic systems, and must allow the use of a shape memory alloy (SMA) actuator, among others kinds of actuation. A second objective is to evaluate if it is possible to use SMA actuators in exoskeletons for humans, taking into account the results obtained with the proposed controller and actuator. To achieve such goals, a one degree of freedom, lower limb exoskeleton prototype was designed and built, while an actuator based on SMA wires was used. The impedance control algorithm was developed and tests were made, first by means of simulations and later by tests on the prototype. Experimental data confirmed the expected results obtained by simulations. Although the impedance controller has worked as desired, the actuator did not meet the expectations, especially because of its slow response. The text brings a brief theoretical review about impedance control, biomechatronic exoskeletons and shape memory alloys. In addition, it details the mathematical model of the problem and the experimental apparatus, designed to the execution of tests which would serve as a foundation to the problem analysis. After the results are presented and discussed, the viability of use of the proposed concepts to SMA-actuated-exoskeletons is analyzed, concluding that there are still important technological challenges to be overcome before the practical implementation of exoskeletons with SMA actuators; however, this implementation cannot be discarded. Constructive details of the prototype and the programs developed to simulate and control it are presented in the appendixes.

O seguinte trabalho visa o estudo, desenvolvimento e teste de um controlador de impedância genérico, que seja adequado para controle de exoesqueletos e outros sistemas robóticos, e que permita a utilização de um atuador de liga de memória de forma (SMA), entre outros tipos de atuador. Um segundo objetivo é avaliar a viabilidade da utilização de atuadores de SMA em aplicações de exoesqueletos para humanos, partindo dos resultados obtidos com o controlador e atuador propostos. Para atingir estas metas, foi projetado e construído um protótipo de exoesqueleto de membro inferior com um grau de liberdade, sendo que um atuador baseado em fios de liga de memória de forma foi utilizado. O algoritmo de controle de impedância foi desenvolvido e testes foram realizados primeiro por meio de simulações e posteriormente em ensaios práticos com o protótipo. Os resultados experimentais confirmaram a expectativa indicada pelos resultados numéricos. Embora o controlador de impedância haja funcionado como se pretendia, o atuador deixou a desejar devido, sobretudo, à sua lentidão de resposta. O texto apresenta uma breve revisão teórica sobre controle de impedância, exoesqueletos biomecatrônicos e ligas de memória de forma. Ademais, detalha o modelo matemático do problema e o aparato experimental projetado para realizar os ensaios que serviram de base para a análise do problema. Após apresentação e discussão dos resultados, é feita uma análise da viabilidade de aplicação destes conceitos a exoesqueletos para uso em humanos, concluindo que ainda há desafios tecnológicos importantes a serem vencidos antes da implementação prática de exoesqueletos com atuadores de SMA; contudo, esta implementação não pode ser descartada. Detalhes construtivos e programas desenvolvidos para simulações e controle do protótipo são apresentados nos apêndices. / This work proposes the study, development and test of a generic impedance controller, which must be adequate to control exoskeletons as well as other robotic systems, and must allow the use of a shape memory alloy (SMA) actuator, among others kinds of actuation. A second objective is to evaluate if it is possible to use SMA actuators in exoskeletons for humans, taking into account the results obtained with the proposed controller and actuator. To achieve such goals, a one degree of freedom, lower limb exoskeleton prototype was designed and built, while an actuator based on SMA wires was used. The impedance control algorithm was developed and tests were made, first by means of simulations and later by tests on the prototype. Experimental data confirmed the expected results obtained by simulations. Although the impedance controller has worked as desired, the actuator did not meet the expectations, especially because of its slow response. The text brings a brief theoretical review about impedance control, biomechatronic exoskeletons and shape memory alloys. In addition, it details the mathematical model of the problem and the experimental apparatus, designed to the execution of tests which would serve as a foundation to the problem analysis. After the results are presented and discussed, the viability of use of the proposed concepts to SMA-actuated-exoskeletons is analyzed, concluding that there are still important technological challenges to be overcome before the practical implementation of exoskeletons with SMA actuators; however, this implementation cannot be discarded. Constructive details of the prototype and the programs developed to simulate and control it are presented in the appendixes.

Avaliou-se a tipificação das fibras musculares e determinou-se parâmetros morfoquantitativos dos efeitos da imobilização por 2 e 4 semanas. Após o período experimental, os músculos (mm.) foram corados por HE e Picro-sírius. Para a tipificação das fibras, utilizou-se as reações da ATPase e NADH-tr; a análise ultraestrutural procedeu-se com microscopia eletrônica de transmissão. Nos resultados, alguns mm. imobilizados (Im) exibiram núcleos centralizados e fibras tipo IIB com formas elusivas. O perimísio destes mm. se espessou, sendo constituído por fibras colágenas tipo III. Os fusos musculares apresentaram espessamento da cápsula. Houve alterações nas linhas Z e modificação de outras ultraestruturas como as mitocôndrias. A área de secção transversa dos mm. Im por 4 semanas foi menor. As fibras do tipo IIB reduziram a área de perfil e aumentaram a densidade, além disso, se ampliou a porcentagem das fibras do tipo IIA. Portanto, a imobilização promoveu alterações nos fusos e esqueleto fibroso muscular, assim como transformou fibras do tipo IIB em IIA. / The effects of muscle immobilization for 2 and 4 weeks were studied by determining morphoquantitative parameters and muscle fiber-typing. After the trial period the muscles (mm.) were subject to HE and Picrosirius stain. The reactions of ATPase and NADH-tr were used for muscles fiber-typing. The ultrastructural analyses were made by transmission electron microscopy. The results showed changes in some of immobilized (Im) mm., it exhibited centralized nuclei cells and type IIB fibers took indefinite forms. The perimisium of Im mm. thicker up, and consisted of type III collagen fibers. Also the muscle spindles capsule thickened. Changes in the Z lines and other ultrastructures such as mitochondria were noticed. The cross-section area of Im mm. for 4 weeks was lower. The type IIB fibers reduced the profile area and density increased. Also the percentage of type IIA fibers expanded. Therefore the immobilization promoted changes in muscle spindles, fibrous skeleton morphology and provide an interconversion of muscle fibers type IIB into IIA.

Os objetivos desta pesquisa consistiram em contribuir para o projeto das órteses, realizar a análise cinemática do movimento de flexão/extensão do cotovelo, além de avaliar qualitativamente a independência na execução de atividades de vida diária e o ganho neurológico decorrente de um período de 6 meses de estimulação elétrica neuro-muscular (EENM). Participaram desta pesquisa oito tetraplégicos e um sujeito saudável. As órteses foram projetadas e os primeiros protótipos desenvolvidos. As avaliações cinemáticas foram realizadas durante dez tentativas do movimento de flexão/extensão do cotovelo em diferentes atividades. As avaliações qualitativas foram realizadas com os Protocolos ASIA e FIM. As órteses mostraram eficácia e funcionalidade. A avaliação cinemática mostrou que durante os movimentos com EENM houve repetibilidade, mudança no tipo de onda (de pico para retangular) e aumento do tempo de execução da atividade, comparado ao movimento voluntário. Com preensão de objeto e adição de cargas, houve alteração no padrão cinemático do movimento para a maioria dos pacientes, que indica insegurança em relação a preensão, fraqueza muscular, bem como, perturbação e incoordenação do movimento; em outros casos, houve aumento da amplitude de onda e predominância do tipo em rampa durante a EENM, o que possivelmente indica ação sinergista. Os resultados dos protocolos ASIA e FIM mostraram ganho neurológico e aumento no índice de independência funcional, para a maioria dos pacientes, decorrentes dos efeitos terapêuticos da EENM / The objectives of this research consisted of contributing for the orthosis project, to asses the knematics of the elbow flexion and extension, besides the qualitative evaluations of the independence to perform activities of daily living and neurological improvements due to a period of six months of neuromuscular electrical stimulation (NMES). Eight tetraplegics and one healthy subject participated in this study. The orthosis was projected and the first prototypes were developed. The kinematic assessment consisted of ten trials of elbow flexion and extension in different activities. The qualitative evaluations were accomplished with the ASIA and FIM Protocols. The orthosis showed effectiveness and functionality. The kinematics analysis showed that during movements with NMES there was repeatability, change in the wave form (peak to rectangular) and increase in time of performed trials, compared to the voluntary movement. With prehension of object and addition of loads, there was alteration in the kinematics pattern of the movement for most of the patients, which indicates insecurity during the prehension, muscular weakness, as well as perturbation and movement incoordination. On the others cases, there were higher wave amplitudes and wave forms mostly in ramp during NMES, which possibly indicates synergist action. The results of the ASIA e FIM Protocols showed neurological improvements and also in the index of functional independence for most of the patients due to the therapeutic effects of NMES

Em geral, indivíduos com disfunções motoras nos membros superiores apresentam dificuldades para executar a movimentação de objetos, a qual é essencial para a execução das atividades de vida diária. Dessa forma, esses indivíduos não a executam ou a fazem de maneira ineficiente. Para que essa manipulação seja realizada de maneira satisfatória, fazem-se necessários os movimentos de alcance e preensão de objetos controlados voluntariamente pelo indivíduo, e também a aquisição sensorial da força empregada durante a preensão. Portanto, este trabalho apresenta o desenvolvimento, a aplicação e a avaliação de um protótipo de sistema híbrido visando à reabilitação parcial da capacidade sensório-motora do membro superior direito de tetraplégicos. Tal sistema engloba uma órtese dinâmica para cotovelo utilizada em conjunto com a estimulação elétrica neuromuscular, e uma luva instrumentada que possibilita a realimentação qualitativa da força de preensão. Os resultados das avaliações clínicas mostraram que o sistema auxilia os tetraplégicos em tarefas que envolvem o alcance e a preensão de objetos, bem como trazê-los para próximo do corpo. O aumento da faixa de alcance, a geração de preensão e a restauração artificial da habilidade de movimentar um objeto para próximo do corpo representam esse auxílio proporcionado pelo sistema. Assim o protótipo de sistema híbrido representa uma estratégia alternativa para a reabilitação de lesados medulares (níveis C5-C6). / Generally, individuals with motor impairments in the upper limbs have difficulties performing the movement of objects, which is essential for the execution of activities of daily living. Thus, these individuals do not perform these activities or perform them inefficiently. Toward satisfactory manipulation, reach and grasp movements of objects performed with voluntary control, and grasp force feedback are necessary. Therefore, this work presents the development, application and evaluation of a hybrid system prototype aiming at partial rehabilitation of sensory-motor ability of quadriplegic\'s right upper limb. Such system includes an elbow dynamic orthosis combined with neuromuscular electrical stimulation, and an instrumented glove that allows the qualitative grasp force feedback. The results of clinical assessment showed that the system aids quadriplegic in tasks that involve reaching and grasping of objects, as well as bringing them close to the body. The improvement of reaching range, grasping generation and artificial restoration of the ability to move an object close to the body represent this aid provided by the system. Thus, the hybrid system prototype represents an alternative strategy for the rehabilitation of individuals with spinal cord injury (C5-C6 level).

Em geral, indivíduos com disfunções motoras nos membros superiores apresentam dificuldades para executar a movimentação de objetos, a qual é essencial para a execução das atividades de vida diária. Dessa forma, esses indivíduos não a executam ou a fazem de maneira ineficiente. Para que essa manipulação seja realizada de maneira satisfatória, fazem-se necessários os movimentos de alcance e preensão de objetos controlados voluntariamente pelo indivíduo, e também a aquisição sensorial da força empregada durante a preensão. Portanto, este trabalho apresenta o desenvolvimento, a aplicação e a avaliação de um protótipo de sistema híbrido visando à reabilitação parcial da capacidade sensório-motora do membro superior direito de tetraplégicos. Tal sistema engloba uma órtese dinâmica para cotovelo utilizada em conjunto com a estimulação elétrica neuromuscular, e uma luva instrumentada que possibilita a realimentação qualitativa da força de preensão. Os resultados das avaliações clínicas mostraram que o sistema auxilia os tetraplégicos em tarefas que envolvem o alcance e a preensão de objetos, bem como trazê-los para próximo do corpo. O aumento da faixa de alcance, a geração de preensão e a restauração artificial da habilidade de movimentar um objeto para próximo do corpo representam esse auxílio proporcionado pelo sistema. Assim o protótipo de sistema híbrido representa uma estratégia alternativa para a reabilitação de lesados medulares (níveis C5-C6). / Generally, individuals with motor impairments in the upper limbs have difficulties performing the movement of objects, which is essential for the execution of activities of daily living. Thus, these individuals do not perform these activities or perform them inefficiently. Toward satisfactory manipulation, reach and grasp movements of objects performed with voluntary control, and grasp force feedback are necessary. Therefore, this work presents the development, application and evaluation of a hybrid system prototype aiming at partial rehabilitation of sensory-motor ability of quadriplegic\'s right upper limb. Such system includes an elbow dynamic orthosis combined with neuromuscular electrical stimulation, and an instrumented glove that allows the qualitative grasp force feedback. The results of clinical assessment showed that the system aids quadriplegic in tasks that involve reaching and grasping of objects, as well as bringing them close to the body. The improvement of reaching range, grasping generation and artificial restoration of the ability to move an object close to the body represent this aid provided by the system. Thus, the hybrid system prototype represents an alternative strategy for the rehabilitation of individuals with spinal cord injury (C5-C6 level).

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:17:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 120540.pdf: 27415901 bytes, checksum: e03c3666fff42b314d4f3ee99e734fb3 (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study aims to evaluate the temporal evolution of the temperature and humidity provided by different materials used in the lining of sports orthotics neoprene knee with the interface. This is a study of exploratory and descriptive and experimental nature, combined with quantitative and qualitative data collection methods and analysis of thermographic images approach. Measurements occurred in six alternate days in the morning. Identical orthoses made with smooth, neoprene lined on the outside with black polyamide fabric, with different liners (100 % polyester, 100 % polyamide, Emana® 270g, double frontura, Emana® 350g) and identical orthoses made from perforated neoprene lined were evaluated on the outside with black polyamide fabric and various lining (100 % polyester, 100 % polyamide, Emana® 270g, double frontura, Emana® 350g). Volunteers (men) were selected according to age, sex, BMI, duration of practice, hours of weekly practice, to have a physical integrity. For the tests used the same garments clo value. The instruments used were: a thermographic camera Eletrophysics model PV 320 and a precision scale BEL Engenering - Mark 160 - Class II. Temperature data were analyzed by thermography knees and moisture with the mass difference of bracing before and after the test. Of the materials tested, the combination of double polyester lining, perforated neoprene and nylon on the outside of the orthosis showed the best performance in knee - brace interaction. / O presente estudo tem por objetivo desenvolver um método para avaliar a evolução temporal da temperatura e umidade proporcionado por diferentes materiais utilizados no forro das órteses esportivas de neoprene com a interface do joelho. Trata-se de um estudo de cunho exploratório-descritivo e experimental, com abordagem combinada de métodos quantitativos e qualitativos de coleta e análise de imagens termográficas. As medições ocorreram em seis dias alternados no período da manhã. Foram avaliadas órteses idênticas confeccionadas com neoprene liso, forrado na parte externa com tecido poliamida preto, com diferentes forros: 100% poliéster, 100% poliamida, Emana® 270g, dupla frontura e Emana® 350g. Órteses idênticas confeccionadas com neoprene perfurado, também foram avaliadas, forradas na parte externa com tecido poliamida preto e diferentes forros:100% poliéster, 100% poliamida, Emana® 270g, dupla frontura e Emana® 350g. Os voluntários (homens) foram selecionados segundo a idade, sexo, IMC, tempo de prática, horas de treinos semanais, para ter uma integridade física. Para os testes utilizaram vestimentas com o mesmo valor em clo que é a unidade utilizada para medir o isolamento térmico das roupas. Os instrumentos de medida utilizados foram: uma Câmera Termografica Eletrophysics modelo PV 320 e uma balança de precisão BEL Engenering - Mark 160 - Classe ll. Foram analisados dados de temperatura através da termografia dos joelhos e a umidade com a diferença de massa da órtese antes e depois do ensaio. Dos materiais testados, a combinação forro de duplo poliéster, neoprene perfurado e a poliamida na parte externa da órtese apresentou o melhor desempenho na interação joelho-órtese.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-28T13:53:41Z No. of bitstreams: 1 TeseCSNC.pdf: 3579352 bytes, checksum: 2cb5a49e01d350edcd02d649fed51267 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T19:02:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCSNC.pdf: 3579352 bytes, checksum: 2cb5a49e01d350edcd02d649fed51267 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T19:02:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCSNC.pdf: 3579352 bytes, checksum: 2cb5a49e01d350edcd02d649fed51267 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T19:02:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCSNC.pdf: 3579352 bytes, checksum: 2cb5a49e01d350edcd02d649fed51267 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The general objective is to investigate the manipulation of extrinsic factors on sitting postural control in children with Cerebral Palsy (CP). For better understanding we divided this thesis in 4 studies. Study 1 aims to systematically review studies evaluating sitting postural control in children with CP. We intend to describe the characteristics of sitting postural control, the methodological procedures used for analysis, and factors that influence it, and the main results of intervention protocols for sitting postural control in children with CP. In context of extrinsic factors studied, little is known about how children with CP use and integrate sensory information into motor activity in order to maintain postural orientation and stability. This gap in the literature guides the study 2. For that, in the Study 2, we investigate and compare sitting postural control under challenging visual and somatosensory inputs between typical children and children with CP with a Gross Motor Functional Classification System (GMFCS) levels I-IV. For that, 35 typical children and 36 children with spastic CP with GMFCS levels I (10), II (8), III (10) e IV (8) were recruited. Eletrocmyoghapy electrodes were placed billaterally properly on thoracal extensors, lumbar extensors and rectus abdominais. The children were asked to sit without back and foot support on a force plate (100Hz) placed on a bench. Participants’ hands are on their laps, and they fixated on a target located 1-m in front of them at eye level. To challenge somatosensory inputs, children sat on 30Kg/m3 (50x50cm) foam that was placed atop the force plate. Four randomized quiet sitting conditions namely eyes opened (EA), eyes closed (EF), foam surface and eyes opened (IA) and foam surface and eyes closed (IF). Each condition was maintained for 20 seconds for three times. There was a rest period of 30-50 seconds between each trial. The measures from force plate chosen were range displacement or amplitude for anterior-posterior (AP) and medial-lateral (ML) directions, AP and ML velocity and area of Center of Pressure (CoP). EMG variables were muscles activitiy (root-mean square - RMS) and muscle symmetry. When exposed to changes on somatosensory information added to eyes closed, children with CP GMFCS level III and IV present increased extensor muscles activity and musces asymmetry, reflecting their inability to reweight sensory information and increased dependence on somatosensory information for maintaining sitting balance when compared to typical children. In the Study 3, we investigate the immediate effects of wearing the suit on sitting posture in different sensory conditions in children with CP, comparing to typical children. For that, we used the same experimental protocol from study 2 and each condition was done with and without wearing an orthotic suit Pediasuit with bungee set up, individualized for each child. Nonlinear measures of CoP variability were added and analyzed by AP and ML approximate entropy (ApEn) and AP and ML Correlation Dimensional (CoD). Suit affects the control of sitting posture in children with CP with different GMFCS levels, decreasing amount of variability, but improves complexity and dimensionaty of degrees-of-freedom, especially in conditions demanding sensory adaptability. The objective of Study 4 was to compare the effect of biomechanical constraints (trunk support) on neural control of head stability during development of trunk control. We used an adjustable external support to isolate and differentiate the effects of biomechanical constraint on specific regions of the trunk. The posterior support was raised or lowered to allow evaluation of four different trunk segments: axillae support, mid-thoracic, waist support and hip support. Data from a previous cross-sectional study and longitudinal study of Saavedra et al. (2015) were used. However, we apply nonlinear measures (complexity –ApEN; dimesionality or CoD; predictability –LyE) specifically to head stability. The effect of external support varies depending on the child’s level of control and diagnostic status. Children with GMFCS V and young TD infants had better outcomes with external support, but external support was not enough to completely correct for influence of CP. Surprisingly, GMFCS IV responded with better outcomes below the level where trunk control was lost, suggesting that they used different compensatory strategies. / O objetivo do presente estudo é investigar os efeitos de fatores extrínsecos no controle da postura sentada em crianças com paralisia Cerebral (PC). Para a melhor discussão dos resultados, dividimos o projeto em 4 estudos. O estudo 1 objetivou descrever sistematicamente as principais características atípicas da postura sentada, os procedimentos metodológicos utilizados, os fatores que influenciam e os principais resultados de protocolos de intervenção no controle da postura sentada em crianças com PC. Evidenciou-se, assim, uma escassez de estudos que investigaram o efeito da manipulação sensorial no controle da postura sentada em crianças com PC. De fato, pouco se conhece sobre como as crianças com PC se adaptam às diferentes informações sensoriais com intuito de manter a orientação postural e a estabilidade. Essa lacuna na literatura incitou a realização de um estudo 2, o qual objetivou comparar o controle da postura sentada entre crianças típicas e de diferentes níveis de GMFCS (Gross Motor Functional Classification System) sob diferentes condições de manipulação sensorial. Para isto, 35 crianças típicas e 36 crianças com PC em níveis de GMFCS I (10), II (8), III (10) e IV (8) foram avaliadas. Eletrodos de eletromiografia foram colocados adequadamente nos músculos eretores espinhais torácicos, lombares e flexores abdominais em ambos os lados. Assim, as crianças foram posicionadas sentadas sobre a plataforma de força. Randomicamente, foram realizadas três coletas de 20 segundos com a criança de olhos abertos (EA) com um período de descanso de 60 segundos entre cada uma delas. Em seguida, foram utilizadas as condições de manipulação sensorial superfície estável olhos fechados (EF), superfície instável, olhos abertos (IA), superfície instável, olhos fechados (IF). As variáveis advindas da análise cinética foram amplitudes anteroposterior (AP) e médio-lateral (ML), velocidades AP e ML, área de oscilação do CoP. As variáveis advindas da análise eletromiográfica foram ativação muscular (root-mean square - RMS) e índice de simetria. Concluiu-se, assim, que em todos os níveis severidade e mobilidade foram capazes de se adaptar à todas as condições de manipulação sensorial na postura sentada. Porém, crianças mais severas parecem ativar excessivamente e de maneira mais assimétrica músculos extensores e flexores de tronco quando submetidas às condições de superfície instável, evidenciando dificuldades no processo de ajuste e organização multissensorial. O estudo 3 objetivou verificar como a órtese Pediasuit influencia na capacidade de adaptação no controle da postura sentada de crianças com PC em diferentes níveis de GMFCS; utilizando assim diferentes condições sensoriais, comparando-as com crianças típicas. Para isto, os mesmos procedimentos do estudo 2 foram utilizados e todas as condições sensoriais foram comparadas sem e com o órtese Pediasuit. As variáveis não-lineares entropia AP, entropia ML, correlação dimensional (COD) AP e ML foram acrescidas. Nesse sentido, abordou-se os benefícios da órtese no controle da postura sentada para todos os grupos GMFCS, evidenciados tanto pela diminuição da variabilidade na oscilação do CoP, como também pela melhora da qualidade da trajetória o CoP, refletida pelo aumento da complexidade e do número de dimensões utilizadas. O estudo 4 objetivou avaliar o efeito das restrições biomecânicas sobre o controle de cabeça em crianças típicas e com PC. Foram utilizados métodos sistemáticos para diferenciar os efeitos da restrição biomecânica em regiões específicas do tronco. Assim, 4 níveis de suporte externo de tronco foram avaliados (axilar, torácico médio, cintura, e quadril-apenas com o cinto pélvico). Para isto, os mesmos dados referentes ao estudo de Saavedra et al. (2015), porém com o uso das medidas não-lineares de complexidade, predictabilidade, graus de liberdade ou dimensionalidade (COD) para ambas as direções AP e ML. O efeito do suporte de tronco se diferenciou de acordo com o nível de controle segmentar de tronco. O suporte axilar ou torácico médio permitiu aos lactentes mais imaturos e às crianças com PC nível de GMFCS V maior complexidade e menor predictabilidade dos movimentos de cabeça. Em contrapartida, as crianças do grupo GMFCS IV apresentaram maior complexidade e menor predictabilidade quando o suporte foi pélvico, ou seja, bem abaixo do nível de controle segmentar dessas crianças; demonstrando que os fatores testados influenciam a organização e a estrutura dos movimentos de cabeça dessas crianças com PC de maneira única. / FAPESP 2012/01252-0

Os objetivos desta pesquisa consistiram em contribuir para o projeto das órteses, realizar a análise cinemática do movimento de flexão/extensão do cotovelo, além de avaliar qualitativamente a independência na execução de atividades de vida diária e o ganho neurológico decorrente de um período de 6 meses de estimulação elétrica neuro-muscular (EENM). Participaram desta pesquisa oito tetraplégicos e um sujeito saudável. As órteses foram projetadas e os primeiros protótipos desenvolvidos. As avaliações cinemáticas foram realizadas durante dez tentativas do movimento de flexão/extensão do cotovelo em diferentes atividades. As avaliações qualitativas foram realizadas com os Protocolos ASIA e FIM. As órteses mostraram eficácia e funcionalidade. A avaliação cinemática mostrou que durante os movimentos com EENM houve repetibilidade, mudança no tipo de onda (de pico para retangular) e aumento do tempo de execução da atividade, comparado ao movimento voluntário. Com preensão de objeto e adição de cargas, houve alteração no padrão cinemático do movimento para a maioria dos pacientes, que indica insegurança em relação a preensão, fraqueza muscular, bem como, perturbação e incoordenação do movimento; em outros casos, houve aumento da amplitude de onda e predominância do tipo em rampa durante a EENM, o que possivelmente indica ação sinergista. Os resultados dos protocolos ASIA e FIM mostraram ganho neurológico e aumento no índice de independência funcional, para a maioria dos pacientes, decorrentes dos efeitos terapêuticos da EENM / The objectives of this research consisted of contributing for the orthosis project, to asses the knematics of the elbow flexion and extension, besides the qualitative evaluations of the independence to perform activities of daily living and neurological improvements due to a period of six months of neuromuscular electrical stimulation (NMES). Eight tetraplegics and one healthy subject participated in this study. The orthosis was projected and the first prototypes were developed. The kinematic assessment consisted of ten trials of elbow flexion and extension in different activities. The qualitative evaluations were accomplished with the ASIA and FIM Protocols. The orthosis showed effectiveness and functionality. The kinematics analysis showed that during movements with NMES there was repeatability, change in the wave form (peak to rectangular) and increase in time of performed trials, compared to the voluntary movement. With prehension of object and addition of loads, there was alteration in the kinematics pattern of the movement for most of the patients, which indicates insecurity during the prehension, muscular weakness, as well as perturbation and movement incoordination. On the others cases, there were higher wave amplitudes and wave forms mostly in ramp during NMES, which possibly indicates synergist action. The results of the ASIA e FIM Protocols showed neurological improvements and also in the index of functional independence for most of the patients due to the therapeutic effects of NMES

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 celsomurilonmdefaria_dissert.pdf: 1426679 bytes, checksum: 62fc4b90d691c716aef67c9e6590368e (MD5) Previous issue date: 2011-11-22 / Introduction: the utilization of endoprosthesis has its main indication in the neoplasic obstructions do not surgically treatable. The foreign industry dependence is one of the barriers we found for the broad utilization of such devices. The relevance of this research is the development of a national prosthesis from easy access and low cost. Objective: to assess the biocompatibility of nitinol endoprosthesis with polyurethane in the rabbits trachea. Material and Method: Seventeen rabbits were studied from the New Zealand breed (Oryctolagus Sylvilagus), eight male and five female, with an average weight of 3255g (from 2570 to 4270g). The endoprosthesis were applied orally through laringoscopy, under general anesthesia and released in the middle third of the trachea. Radiological study was made to assure the placement of the endoprosthesis that allowed to compare the index of migration of the endoprosthesis in millimeters. The proposed time segment was 30 days. The microscopic variables study was proceeded: dilatation, incorporation and granolomatous tissue and histological cuts from the tracheal and lungs segments for microscopic study. The histological study measured the inflammatory process, the parietal alterations and the kind of epithelium observed in the tracheal bed. Results: Thirteen animals were included in the final study. The average segment time was 26 days (15 to 35 days in observation). Six animals underwent a radiological study during euthanasia and it was demonstrated displacement with migration of the prosthesis for the distal trachea in five animals. There was absence in one. It was shown the prosthesis had a complete expansion in seven animals and partial expansion in six. The incorporation of prosthesis in the tracheal lumen was observed in two animals and adhered in eleven. Granulomatous tissue was present in ten animals and absent in three. The histological study of the mucosa and submucosa showed inflammatory process predominantly of Polymorphonuclear cells as in the contact region with the prosthesis as in the proximal. The depth of the inflammatory process in the tracheal wall was larger in the tracheal area in contact with the prosthesis. The alterations of the respiratory epithelium: the metaplasia parameter was the most frequent in the area without contact with the prosthesis. Corrosion and ulceration were predominant in the area in contact with the prosthesis. The metaplasia parameter was the most frequent in the area in contact with the prosthesis. Conclusion: the nitinol endoprosthesis auto-expandable covered with polyurethane, produced by Braile Biomédica and implanted in the trachea of rabbits was easy to apply and liberation in the tracheal lumen. The endoprosthesis recovered with polyurethane showed in radiographic assessment distal migration, good radial expandability and formation of granuloma tissue. It was also observed an inflammatory process predominantly acute and restricted to the superficial portions of the trachea. The most frequent epithelium alterations in contact with the prosthesis were ulceration and regenerative hyperplasia. / Introdução: a utilização de endoprótese tem a principal indicação nas obstruções neoplásicas e nas obstruções não tratáveis cirurgicamente. A dependência da indústria estrangeira é uma das barreiras para utilização ampla destes dispositivos. A relevância deste trabalho é o desenvolvimento de uma prótese nacional de fácil acesso e baixo custo. Objetivo: avaliar endoprótese de nitinol revestida com poliuretano, na traqueia de coelhos. Material e Método: foram estudados 17 coelhos, da raça Nova Zelândia (Oryctolagus Cuniculus). Oito machos e nove fêmeas, com peso médio de 3522g (de 2570 a 4270g). As endopróteses foram aplicadas via oral, por meio de laringoscopia, sob anestesia geral, e liberadas no terço médio das traqueias. Realizou-se estudo radiológico para assegurar a posição da endoprótese que permitiu comparar o índice de migração da endoprótese em milímetros. O tempo proposto de seguimento foi de 30 dias. Procedeu-se ao estudo das variáveis macroscópicas: dilatação, incorporação e tecido de granulação e cortes histológicos dos segmentos traqueais e pulmonares para estudo microscópico. O estudo histológico mensurou o processo inflamatório, as alterações parietais e o tipo de epitélio observado no leito traqueal. Resultados: 13 animais foram incluídos no estudo definitivo. O tempo médio de seguimento foi 26 (15 a 35) dias em observação. Em seis animais submetidos a estudo radiológico por ocasião da eutanásia, demonstrou-se deslocamento com migração da prótese para traqueia distal, em cinco; ausência de migração em um. Demonstrou-se que a prótese tinha expansão completa em sete animais e parcial em seis. A incorporação da prótese na luz traqueal foi observada em dois animais, e aderido em 11. Tecido de granulação esteve presente em dez animais e ausente em três. O estudo histológico da mucosa e submucosa demonstrou processo inflamatório com predomínio de polimorfonucleares tanto na região em contato com a prótese quanto na proximal. A profundidade do processo inflamatório na parede traqueal foi maior na área traqueal em contato com a prótese. Das alterações do eptélio respiratório, o parâmetro metaplasia foi o mais frequente na área sem contato com a prótese. Corrosão e ulceração predominaram na área em contato com a prótese. Conclusões: A escolha do coelho no desenho do presente estudo prejudicou o resultado. Trata-se de estudo pioneiro tanto na utilização de coelho para estudo de endoprótese, quanto no desenvolvimento de endoprótese metálica autoexpansível nacional. As dificuldades foram naturais deste pioneirismo, mas prejudicaram o resultado final. A endoprótese autoexpansível de nitinol recoberta de poliuretano, produzida pela Braile Biomédica Ltda, (Brasil) e implantada na traqueia de coelhos, demonstrou-se de fácil aplicação e liberação na luz traqueal. Apresentou elevada taxa de migração, boa expansibilidade radial. Verificou-se alta frequência na formação de tecido de granulação e baixa permeabilidade. Observou-se ainda processo inflamatório predominantemente agudo e restrito ás porções superficiais da traquéia. As alterações epiteliais mais freqüentes em contato com a prótese foram ulceração e hiperplasia regenerativa.