Elevados índices de dor cervical e lombar têm sido reportados em ciclistas. Fatores como a postura adotada na bicicleta, a ativação dos músculos extensores da coluna e a ação de cargas mecânicas nas estruturas da coluna tem sido apontados como possíveis causas da dor. Embora relatados e aparentemente aceitos, poucos estudos objetivaram investigar estes fatores. Em adição, a dor crônica não específica é frequentemente diagnosticada em ciclistas, pois poucas evidências de anormalidade são observadas quando realizados exames radiológicos clínicos. O emprego de métodos biomecânicos de investigação, como a estimativa da magnitude da força muscular dos extensores da coluna e da força articular em diferentes níveis da coluna poderia contribuir para avaliação do risco de lesão e dor em decorrência do ciclismo, além de auxiliar na criação de estratégias de prevenção e programas de reabilitação. Assim, este estudo teve como objetivo quantificar e comparar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas, por meio do desenvolvimento e aplicação de um modelo biomecânico tridimensional in vivo. O modelo biomecânico proposto foi composto por dois segmentos rígidos (coluna cervical superior e inferior) conectados. O segmento coluna cervical superior compreende a cabeça, C1 e C2. O segmento coluna cervical inferior compreende as vértebras cervicais de C3 a C7. No segmento coluna cervical superior são considerados dois vetores de força muscular: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) e FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). Já no segmento coluna cervical inferior estão inclusos os vetores FM3 (semispinalis cervicis) e FM4 (splenius cervicis). A resolução das equações de movimento de Newton-Euler é realizada por meio da solução inversa. Os parâmetros cinemáticos foram obtidos utilizando imagens externas da cabeça e coluna cervical, adquiridas por meio de quatro câmeras de vídeo digital com frequencia de amostragem de 25 Hz. Para estimar a localização dos centros de rotação (C2-3 e C6-7) foram realizados exames radiológicos convencionais estáticos. Os parâmetros de massa e centro de massa foram retirados de tabelas antropométricas da literatura. Participaram do estudo 12 ciclistas com pelo menos dois anos de experiência competitiva cada. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e os sujeitos assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido. Cada participante foi avaliado utilizando sua própria bicicleta acoplada a um ciclossimulador magnético, em duas etapas realizadas no mesmo dia. Inicialmente foi mensurada a massa corporal total do individuo e em seguida identificados e marcados 14 pontos anatômicos de interesse com uma caneta dermatográfica. Durante as avaliações foram fixos marcadores revestidos com papel reflexivo e contendo chumbo no interior em todos os pontos anatômicos de interesse. Na Etapa I os sujeitos pedalaram durante 2 minutos em cada postura (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), sendo coletados dados cinemáticos durante os últimos 30 segundos de cada uma. Na Etapa II foram realizados exames radiológicos estáticos em cada uma das 5 posturas analisadas (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados) e em flexão e extensão máximas da coluna cervical. Os resultados indicam que as forças internas atuantes nas estruturas da coluna cervical apresentaram maiores magnitudes nas posturas que envolvem a prática do ciclismo (descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), quando comparadas a postura de referência (ereta). Observando somente as posturas que envolvem o ciclismo, as forças internas aumentaram gradativamente a medida que os ciclistas transferiram o apoio de suas mãos da região superior para a região inferior do guidão, adotando as posturas descanso, intermediária e ataque, respectivamente. Entretanto, as maiores magnitudes das forças internas foram observadas quando os ciclistas efetuaram o apoio das mãos envolvendo os manetes e flexionaram a articulação do cotovelo (postura cotovelos flexionados). Proporcionalmente os maiores aumentos das forças internas ocorreram na coluna cervical superior, porém as maiores magnitudes das forças internas foram alcançadas na coluna cervical inferior. O processo de avaliação demonstrou que o modelo biomecânico tridimensional da coluna cervical proposto foi considerado capaz de representar de maneira confiável o sistema de interesse. Os resultados encontrados são coerentes, sendo o modelo um instrumento adequado para estimar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas. / High index of cervical and lumbar pain had been registered in cyclists. Factors as a posture adopted on bicycle, the activity of spine extensor muscles and the action of mechanical load in the spine structures had been put like possible causes of pain. Although related and apparently accepted, few studies investigate these factors. In addition, the non-specific chronic pain is frequently diagnosed in cyclists, because few evidences of abnormalities are investigated when clinic radiologics exams are done. The use of biomechanical methods of investigation, like the estimate of muscular force magnitude of extensors of spine and of joint force in different levels of spine can be contributed to evaluation of injury risk and pain caused by cycling, beyond the assist in strategies of prevention and rehabilitation programs. Therefore, this study had like objective to quantify and compare the active internal forces in the cervical spine during cycling in different postures, through development and application of three dimensional in vivo biomechanical model. The biomechanical model suggested was compound by two rigid segments (upper and lower cervical spine) connected. The upper cervical spine segment include head, C1 and C2. The lower cervical spine segment include cervical vertebraes of C3 to C7. In the upper cervical spine segment are considered two vectors of muscular force: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) and FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). In the lower cervical spine segment are included the vectors FM3 (semispinalis cervicis) and FM4 (splenius cervicis). The resolution of movement equation of Newton-Euler is done through inverse dynamics. The kinematic parameters were obtained using external images of head and cervical spine, acquired by four digital video cameras with sampling frequency of 25 Hz. To estimate the location of rotation centers (C2-3 and C6-7) statics conventional radiologic exams were done. The parameters of mass and center of mass were removed of anthropometric tables of literature. 12 cyclists with at least two years of competitive experience each one participated of the study. The study was approved by Ethics Committee in Researches of Federal University of Rio Grande do Sul and the subjects signed a free and clear consent term. Each participant was assessed using your bicycle attached in a magnetic cycle simulator, in two stages done in the same day. Initially the total body mass of subjects was measured and then 14 anatomic points of interest were identified and marked with a dermatography pen. During the evaluation markers encased with reflective paper and containing lead inside of these markers were fixed in all anatomic points of interest. In the stage I the subjects rode a bicycle during 2 minutes in each posture (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows). The kinematic data were collected during the last 30 seconds of each one. In the stage II static radiologic exams were done in each of 5 analyzed postures (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows) and in maxim flexion and extension of cervical spine. The results indicate that the internal forces active in the structures of cervical spine presented more magnitudes in the postures that involve the cycling practice (rest, intermediate, attack and flexed elbows), when compared to reference posture (upright neutral). Observing just the postures that involve the cycling, the internal forces gradually increased as cyclists transferred the your hands from upper to lower region of handlebar, adopting the rest, intermediate and attack postures, respectively. However, the greater magnitude of internal forces were observed when the cyclists hands involving the brake levers and flexed the elbow joints (flexed elbows posture). Proportionally the greatest increase of internal forces occurred in the upper cervical spine, however the greatest magnitudes of internal forces were reached in the lower cervical spine. The evaluation process demonstrated that the three dimensional biomechanical model of cervical spine was considered able to represent of reliable way the interest system. The results found are coherent, the model is an adequate instrument to estimate the internal forces active in the cervical spine during cycling in different postures.

The development of a robotic slit-lamp for remote ophthalmology is the primary purpose of this work. In addition to novel mechanical designs and implementation, it was also a goal to develop a control system that was flexible enough to be adapted with minimal user adjustment to various styles and configurations of slit-lamps. The system was developed with intentions of commercialization, so common hardware was used for all components to minimize the costs. In order to improve performance using this low-cost hardware, investigations were made to attempt to achieve better performance by applying control theory algorithms in the system software. Ultimately, the controller was to be flexible enough to be applied to other areas of human-robot interaction including pediatric rehabilitation via the use of humanoid robotic aids. This application especially requires a robust controller to facilitate safe interaction. Though all of the prototypes were successfully developed and made to work sufficiently with the control hardware, the application of advanced control did not yield notable gains as was hoped. Further investigations were made attempting to alter the performance of the control system, but the components selected did not have the physical capabilities for improved response above the original software implemented. Despite this disappointment, numerous novel advances were made in the area of teleoperated ophthalmic technology and pediatric physical rehabilitation tools. This includes a system that is used to remote control a slit-lamp and lens for examinations and some laser procedures. Secondly, a series of of humanoid systems suitable for both medical research and therapeutic modeling were developed. This included a robotic face used as an interactive system for ophthalmic testing and training. It can also be used as one component in an interactive humanoid robotic system that includes hands and arms to allow use of teaching sign language, social skills or modeling occupational therapy tasks. Finally, a humanoid system is presented that can serve as a customized surrogate between a therapist and client to model physical therapy tasks in a realistic manner. These systems are all functional, safe and low-cost to allow for feasible implementation with patients in the near future.

Objectives: Clinical implementation of 3D ultrasound (3D-US) in vascular surgery is in its infancy. The aim of this thesis was to develop novel clinical applications for 3D-US in the diagnosis and management of abdominal aortic aneurysm (AAA). Methods: Four principle clinical applications were investigated. 1) Intraoperative imaging – The ability of 3D-US to detect and classify endoleaks was compared with digital subtraction angiography in patients undergoing EVAR. 2) Detection and classification of endoleaks following endovascular aneurysm repair (EVAR) – The abilityof 3D-US to accurately detect and classify endoleaks following EVAR was compared to CTA and the final multi-disciplinary team decision. 3) AAA volume measurement – measurements using magnetic and optically-tracked 3D-US were compared to CTA. 4) Biomechanical analysis – the challenges of using 3D-US to generate surface models for biomechanical simulation was explored by development of an interactive segmentation technique and comparison of paired CT and 3D-US datasets. Optimal results were used in finite element analysis (FEA) and computational fluid dynamic(CFD) simulations. Results: 3D-US out-performed uniplanar angiography for the detection of endoleaks during EVAR. This approach allowed contrast-free EVAR to be performed in patients with poor renal function. 3D contrast-enhanced ultrasound was superior to CTA for endoleak detection and classification when compared with the final decision of the multi-disciplinary team. Optimal results for AAA volume measurements were gained using an optically tracked 3D-US system in EVAR surveillance. However, there remained a significant mean difference of 13.6ml between CT and 3D-US. Complete technical success of generating geometries for use in biomechanical analysis using 3D-US was only 5%. When the optimal results were used, a comparable CFD analysis under the conditions of steady, laminar and Newtonian flow was achieved. Using basic modelling assumptions in FEA, peak von Mises and principle wall stress was found to be at the same anatomical location on both the CT and 3D-US models but the 3D-US model overestimated the wall stress values by 41% and 51% respectively. Conclusions: 3D-US could be clinically implemented for intra-operative imaging and EVAR surveillance in specific cases. 3D-US volume measurement is feasible but future work should aim to improve accuracy and inter-observer reliability. Although the results of biomechanical analysis using the optimal results was encouraging and provided a proof-of-principal, there are a number of technical developments required to make this approach feasible in a larger number of patients.

Orientador: Luiz Gonzaga [Unesp] Gandini Júnior / Resumo: Objetivo: Quantificar, in vitro e tridimensionalmente, o sistema de força gerado durante o uso da barra palatina de beta-titânio 0,032' x 0,032' (BP) e arco continuo (AC) níquel titânio 0,016' (NiTi) para giro-versão e expansão do primeiro molar superior. Materiais e Métodos: Duas pesquisas científicas foram realizadas e redigidas em dois artigos científicos para avaliar os objetivos apresentados. Resultados: A BP quando utilizada para correção da giro-versão do primeiro molar produziu força vestíbulo palatina, mésio-distal e momento no centro de resistência (Net Mz) maiores que o AC. Nos segundos molares não foram encontradas diferenças em relação a força mésio-distal e momento, mas o AC apresentou força vestíbulo palatal (0,04N). Para expansão do primeiro molar superior as forças mésio distais foram aproximadas para as duas mecânicas a força mésio-distal foi maior na BP (-0,60N) quando comparada ao AC (-0,08N) já o momento foi calculado pelo centro de resistência onde Net Mz da BP teve resultados maiores que o AC. No segundo molar não existiram forças significantes com a mecânica de BP enquanto no AC observou-se forças colaterais de distalização e lingualização além de um Net Mz bastante baixo. Conclusão: Para giro-versão do primeiro molar superior a BP gera forças e momentos de maior magnitude que o AC. No entanto, no segundo molar, forças vestíbulo palatais são maiores no AC. Na mecânica de expansão no primeiro molar as forças transversais são parecidas nas duas mecâni... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Objective: To quantify, in vitro and three-dimensional, the force system generated by a palatine bar (PB) beta-titanium 0.032 "x 0.032" and continuous arch (CA) NiTi 0.016 to derotation and expansion of the maxillary first molar. Methods and Materials: Two research were written in two scientific articles to evaluate the objectives. Results: The PB when used to derotation the molar produced vestibular palatine, mesio-distal force and moment in the center of resistance (Net Mz) greater than the CA. In second molars were not found moment, just vestibular palatine force (0.04N). For the molar expansion mesio-distal force was higher in PB (-0.60N) than in CA (-0.08N) and the momentum was calculated by the center of molar resistance. Net Mz of PB had higher results than CA. In the second molar there were no significant forces with PB mechanics while in CA we observed forces of distalization and lingualization besides a low Net Mz. Conclusion: For the first molar derotation PB generates forces and moments of greater magnitude than the CA. However, in the second molar, palatal vestibular forces are higher in CA. In the expansion mechanics in the first molar, the transverse forces are similar in two mechanicals and there is a greater unwanted moment of rotation in the PB than in CA. While in the second molar side effects are only felt in the mechanics of CA. / Mestre

Atualmente, a avaliação das propriedades biomecânicas da córnea vem sendo considerada um parâmetro importante a ser determinado, uma vez que está relacionado a diversos procedimentos (diagnósticos e cirúrgicos) e oftalmopatias. Devido à complexa disposição de suas lamelas, o estroma corneal é considerado a camada que exerce maior influência sobre as propriedades elásticas da córnea. A busca por modelos experimentais no estudo das propriedades biomecânicas da córnea têm aumentado ultimamente, devido à dificuldade em se obter amostras de córnea humana para fins científicos. Logo, estudos comparativos entre a córnea humana e a suína vêm sendo desenvolvidos, e algumas similaridades foram identificadas entre estas duas espécies. O presente estudo tem como objetivo avaliar as propriedades biomecânicas de diferentes regiões da córnea suína por meio da microscopia da força atômica. Dezesseis bulbos oculares não escaldados, de oito animais da espécie suína, foram adquiridos em frigorífico local. Animais de diferentes raças, faixas de peso e idade foram utilizados neste estudo. Bulbos oculares frescos foram submetidos ao debridamento da camada epitelial da córnea, sendo posteriormente imersos em solução de dextran a 25%. Mensurações da paquimetria corneal em regiões central, superior, inferior, nasal e temporal foram realizadas em cada etapa do preparo das amostras. Após 24 horas submersas em solução de dextran, as córneas foram excisadas em fragmentos de aproximadamente 3 x 3 mm, conforme as regiões acima descritas. Tais fragmentos foram submetidos à avaliação pelo microscópio de força atômica, imersos em solução de dextran a 25%. Os valores do módulo de Young para cada fragmento foram obtidos com base no modelo de elasticidade de Hertz. O armazenamento de amostras de córnea em solução de dextran preveniu a hidratação excessiva destas, mantendo a paquimetria dentro dos valores considerados normais. Tanto a paquimetria quanto o módulo de elasticidade corneais não variaram dentre as regiões central, superior, inferior, nasal e temporal da córnea. A espessura e a elasticidade da córnea não diferiram frente à comparação de olhos contralaterais. Devido à facilidade de aquisição e aos resultados obtidos, a córnea suína pode ser empregada como modelo experimental na avaliação das propriedades biomecânicas corneais. / Currently, the assessment of corneal biomechanical properties has been considered an important parameter to be determined, since it is related to several procedures (diagnostic and surgical) and ocular diseases. Due to the complex arrangement of its lamellae, the corneal stroma is considered the layer that exert more influence on the elastic properties of the cornea. The demand for experimental models to study the biomechanical properties of the cornea has recently increased due to the difficulty in obtaining samples of human cornea for scientific purposes. Therefore, comparative studies between human and porcine cornea have been developed, and some similarities were identified between these two species. This study aims to evaluate the biomechanical properties of different regions of the porcine cornea using atomic force microscopy. Sixteen eyes, enucleated from eight animals, were purchased at a local slaughterhouse. Animals of different breeds, age and weight ranges were used in this study. Fresh eyeballs underwent debridement of the corneal epithelial layer, and subsequently immersed in 25% dextran solution. Measurements of corneal pachymetry in the central, superior, inferior, nasal, and temporal regions were performed at each stage of sample preparation. After 24 hours submerged in dextran solution, the corneas were excised into fragments of approximately 3 x 3 mm, according to the regions described above. These fragments were analysed by atomic force microscope immersed in 25% dextran solution. The values of Young modulus for each fragment were obtained from the elasticity model of Hertz. The storage of samples in dextran solution prevented their excessive hydration, keeping the pachymetry values within normal limits. Both corneal thickness and elastic modulus did not vary among the central, superior, inferior, nasal and temporal regions of the cornea. The thickness and elasticity of the cornea did not differ between right and left eyes. Due to the facility of acquisition and the results obtained, porcine cornea can be used as experimental model for assessment of corneal biomechanical properties.

Orientador: João Alberto de Oliveira / Banca: Tamotsu Hirata / Banca: Luiz Alberto Batista / Resumo: As atividades realizadas em meio aquático sofrem interferência das propriedades físicas peculiares ao mesmo. O salto vertical é uma habilidade esportiva muito utilizada em programas de reabilitação, principalmente em trabalhos de pliometria. O objetivo deste estudo foi pesquisar as forças envolvidas no salto vertical praticado em ambiente aquático e terrestre e as interdependências entre as variáveis cinéticas e cinemáticas dos mesmos. Para tal foi utilizada uma amostra composta por dez sujeitos, todos do sexo feminino, com idade média de 11,6 ± 1,35, praticantes de ginástica rítmica. Os sujeitos realizaram uma série de três saltos com contra movimento, consecutivos, sobre plataforma de força no solo, repetindo o mesmo procedimento dentro d'água. Para realização do experimento foi utilizada a técnica de cinemetria para mensuração de ângulo de flexão de joelhos e altura do salto e uma plataforma de força para mensuração das forças de reação vertical do solo. Os resultados foram analisados através da correlação de Pearson, com nível de significância de 5%. Através dos resultados obtidos observou-se que no salto executado em ambiente aquático a altura atingida, velocidade média e tempo de vôo foram maiores e a força de impacto em membros inferiores reduzida, comparados com os resultados obtidos no solo. As correlações foram evidentes entre altura do salto e velocidade de saída, em ambos ambientes. O presente trabalho deve servir como base para a elaboração de programas de treinamento envolvendo o salto, em meio aquático e terrestre, como em atividades de pliometria. Novas pesquisas devem ser realizadas, utilizando uma população praticante de modalidade esportiva que tenha o salto vertical como ação primordial para o bom desempenho na execução da mesma. / Abstract: The activities carried out in the aquatic environment suffer interference from physical properties peculiar to it. The vertical jump is a sporting skill widely used in rehabilitation programs, especially in studies of plyometric. The aim of this study was to investigate the forces involved in the vertical jump practiced in aquatic and terrestrial environment and the interdependence of the kinetic and kinematic variables of the same. For this purpose we used a sample consisting of ten subjects, all female, with an average age of 11.6 ± 1.35, practicing rhythmic gymnastics. The subjects performed a series of three consecutive counter movement jumps on force platform on the ground, repeating the same procedure in the water. To conduct the experiment was used the technique of kinemetry measuring the angle of the knees push-up and height of the jump and a platform for measuring the strength of the forces of ground vertical reaction. The results were analyzed by the Pearson's correlation, with a significance level of 5%. The results obtained showed that the jump in running time to reach the aquatic environment, average speed and time of flight were higher and the force of impact on lower limbs, compared with the results in the ground. This work should serve as basis for the development of training programs involving the jump in water and ground, as in activities of plyometric. New research should be carried out using a method of population practicing sports that has the vertical jump as a primary action for the good performance in implementing the same. / Mestre

A marcha humana, ou caminhada, é um padrão cíclico de movimentos corporais que se repetem a cada passo que desloca um indivíduo de um local a outro. Atualmente, avaliações biomecânicas da marcha humana tem sido utilizado no diagnóstico de alterações neuromusculares, músculo-esqueléticas e como forma de avaliação pré e pós-tratamento cirúrgico, medicamentoso e/ou fisioterapêutico. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta acadêmica de baixo custo para o estudo da marcha humana. Esse sistema consiste no sensoriamento da marcha de um usuário através de sensores inerciais e de um modelo virtual do corpo humano para permitir a visualização do movimento gerado. Dessa maneira o usuário poderá ter suas ações corrigidas por sua percepção visual e também corrigida pelas orientações de um fisiatra ou fisioterapeuta que terá a reprodução do modelo virtual conforme a movimentação detalhada do paciente para análise. O sistema ainda efetuará os registros das variáveis cinemáticas da marcha (tais como aceleração, velocidade angular, angulações dos membros sensoriados) para estudos e acompanhamento mais detalhado da sua recuperação e/ou tratamento. Como resultado, o sistema desenvolvido obteve erros médios de X 0,52º Y 1,20º Z 1,80º e erros em RMS de X 3,01º Y 3,30º Z 5,70º quando comparados com um sistema comercial, sendo esse resultado próximo à literatura e aplicável em exames biomecânicos de marcha. / The human gait is a cyclical pattern of body movements that are repeated every step that moves a subject from one location to another. Currently, biomechanical assessments of human gait has been used for diagnosing neuromuscular disorders, musculoskeletal and as a way of pre and post-surgical treatment, medication and/or physical therapy. This paper presents the development of a low cost academic tool for the study of human gait. This system consists of sensing the motion of a user through inertial sensors and a virtual model of the human body to allow the visualization of the generated movement. In this way, the user can have its actions corrected by his visual perception and also corrected by therapist or physiotherapist who will visualize the virtual model as the detailed movements of patient. The system will also record the kinematic gait variables (as acceleration, angular velocity, angles of the sensed members) for studies and more detailed monitoring of their recovery and/or treatment. As result, the developed system obtained average errors of X 0,52º Y 1,20º Z 1,80º and errors in RMS X 3,01º Y 3,30º Z 5,70º compared to a commercial system, and these results close to the ones seen in literature and applicable in biomechanical tests of gait.

Contextualização: Uma das formas de conhecimento da função muscular se dá por meio de modelos biomecânicos que utilizam parâmetros como área de secção transversa fisiológica (ASTF), comprimento de fascículo e ângulo de penação para a mensuração da força isométrica máxima dos músculos. Os modelos biomecânicos normalmente empregam arquitetura de cadáveres e ignoram as características específicas da população estudada. Por esta razão, podem ser imprecisos na estimativa. Objetivo: Comparar o torque isométrico máximo de extensão de joelho de mulheres com mais de 55 anos com a estimativa de torque utilizando modelo biomecânico, utilizando parâmetros de cadáveres e utilizando parâmetros musculares mensurados diretamente. Metodologia: Quinze voluntárias com idade superior a 55 anos realizaram contrações voluntárias máximas isométricas (CVMI) de extensão de joelho em quatro ângulos (15°, 45°, 75° e 105°). Foram coletadas imagens de ultrassonografia de ASTF, comprimento de fascículo e ângulo de penação dos músculos do quadríceps. Esses parâmetros foram utilizados no modelo de Arnold et al. (2010) para estimar o torque individual das voluntárias nas mesmas condições da CVMI.. Os resultados de torque experimental, torque estimado individual (arquitetura individual) e torque estimado genérico (arquitetura dos cadáveres) foram comparados por meio de ANOVA de Friedman (α<0,05) e desdobramento post-hoc de Wilcoxon, índice de significância corrigido de α<0,0167 foi adotado após correção de Bonferroni. Além disso, foi realizada a análise gráfica de Bland-Altman (1986), regressão linear, índice de correlação intraclasse (ICC) e erro RMS para identificar qual técnica se assemelha mais ao torque experimental. Resultados e Discussão: O torque estimado individualmente previu corretamente o torque experimental nos ângulos de 45°, 75° e 105°. O torque estimado genérico previu corretamente o torque experimental nos ângulos 75° e 105°. Ambas as estimativas apresentaram tendências de superestimar os valores experimentais. Sendo que o torque estimado individual apresentou menor erro RMS e menor ICC. Após a correção da distância perpendicular muscular utilizada no modelo pela apresentada por Krevolin, Pandy e Pearce (2004) para mulheres, o pico do torque estimado individualmente apresentou-se no mesmo ângulo do torque coletado (75°). Conclusão: A estimativa com dados de arquitetura individualizados aumenta o grau acerto da técnica em um dos ângulos coletados, entretanto, a correlação entre os dados experimentais e aqueles oriundos do modelo individualizado não foi maior que aquela obtida entre os dados experimentais e os dados oriundos do modelo genérico. / Background: One way to know the muscle function is by biomechanical models that use parameters such as physiological cross-sectional area (PCSA) , fascicle length and penation angle for the estimation maximum isometric muscle force. Biomechanical models typically employ generic architecture parameters from cadaveric studies and ignore the specific characteristics of the studied population. For this reason, the estimation may be inaccurate. Objective: Compare the maximum isometric knee extension moment in women over 55 years with the estimated moment using a biomechanical model, using: (1) muscle parameters from cadaveric studies and (2) muscle parameters measured directly. Methods: Fifteen volunteers aged over 55 years did maximum isometric voluntary contraction (MIVC) of knee extension at four angles (15°, 45°, 75° and 105°). Ultrasound images of PCSA, fascicle length and penation angle of the quadriceps femoris muscles were acquired. These parameters were used in the model of Arnold et al. (2010) to estimate the individual voluntary moment of the same conditions of MIVC. The experimental moments were compared with the estimated moment and with generic architecture, collected from cadaveric studies (Ward et al., 2009). The results experimental moment, individual estimated moment (individual architecture) and generic estimated moment (architecture from cadavers form Ward et al., (2009)) were compared using Friedman's ANOVA (α<0.05) and Wilcoxon’s post-hoc (α<0.0167 - Bonferroni’s correction). Furthermore, the following analysis were performed: graphical analysis and Bland-Altman (1986), linear regression, intraclass correlation coefficient (ICC) and RMS error to identify which technique is more similar to the experimental moment. Results and Discussion: The moment estimated individually correctly predicted the experimental moment at 45°, 75° and 105°. The generic moment estimation agreed with the experimental moment at 75° and 105°. Both estimations presented tendencies to overestimate the experimental moment. The individual estimation presented lower RMS error and lower ICC. After correction of the muscle moment arm used in the model for the presented by Krevolin , Pandy and Pearce (2004 ), the peak angle of estimated moment was presented at the same angle of the experimental moment (75°). Conclusion: The estimate with individualized data architecture increases the degree of agreement in one of the angles. However, the correlation between the experimental data and those from the individualized model was not greater than that obtained by the generic estimation.

Foi realizado estudo experimental, utilizando-se vértebra de suínos, para o estudo da influência da técnica de perfuração do pedículo vertebral na resistência ao arrancamento dos implantes. A técnica de perfuração com broca seguida de macheamento do canal pedicular (técnica 1) foi individualmente comparada com as demais: perfuração com broca sem macheamento do canal pedicular (técnica 2), perfuração com fio de Kirschner com macheamento do canal pedicular (técnica 3), perfuração com sonda sem macheamento do canal pedicular (técnica 4). Três grupos experimentais foram utilizados de acordo com a preparação do orifício. O grupo I comparou a técnica 1 com a técnica 2, no qual foi estudado a influência do macheamento no canal do pedículo. O grupo II comparou a técnica 1 com a técnica 3, no qual foi estudado a influência no modo de preparo do orifício utilizando fio de Kirschner. O grupo III comparou a técnica 1 com a técnica 4, no qual foi estudado a influência da utilização da sonda no preparo do orifício. O resultados da comparação da técnica. de perfuração do orifício de acordo com os parâmetros estudados (carga máxima de arrancamento, rigidez, carga no limite de proporcionalidade, deslocamento máximo e deslocamento no limite de proporcionalidade), mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre as diferentes técnicas utilizadas para o preparo dos orifícios do pedículo vertebral na resistência ao arrancamento dos implantes. / An experimental study was conducted on swme vertebrae to investigate the effect of the technique of vertebral pedicle perforation on the pullout resistance of the implants. The technique of perforation with a burr followed by tapping of the pedicular canal (technique 1) was individually compared to the remaining ones, i.e., perforation with a burr without tapping of the pedicular canal (technique 2), perforation with a Kirschner wire with tapping of the pedicular canal (technique 3), and perforation with a probe without tapping of the pedicular canal (technique 4). Three experimental groups were used according to orifice preparation. Group I was used to compare technique 1 to technique 2, with a study of the effect of tapping on the pedicular canal. Group II was used to compare technique 1 with technique 3, with a study of the effect of mode of orifice preparation using a Kirschner wire. Group III was used to compare technique 1 to technique 4, with a study of the effect of the use of a probe for orifice preparation. Comparison of the techniques of orifice preparation according to the parameters studied (maximum pullout load, stiffness, load in the proportionality limit, maximum dislocation, and dislocation in the proportionality limit) showed no statistically significant difference between the various techniques used for preparation of the orifices of the vertebral pedicle, in terms of their effect on the pullout resistance of the implants.

Elevados índices de dor cervical e lombar têm sido reportados em ciclistas. Fatores como a postura adotada na bicicleta, a ativação dos músculos extensores da coluna e a ação de cargas mecânicas nas estruturas da coluna tem sido apontados como possíveis causas da dor. Embora relatados e aparentemente aceitos, poucos estudos objetivaram investigar estes fatores. Em adição, a dor crônica não específica é frequentemente diagnosticada em ciclistas, pois poucas evidências de anormalidade são observadas quando realizados exames radiológicos clínicos. O emprego de métodos biomecânicos de investigação, como a estimativa da magnitude da força muscular dos extensores da coluna e da força articular em diferentes níveis da coluna poderia contribuir para avaliação do risco de lesão e dor em decorrência do ciclismo, além de auxiliar na criação de estratégias de prevenção e programas de reabilitação. Assim, este estudo teve como objetivo quantificar e comparar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas, por meio do desenvolvimento e aplicação de um modelo biomecânico tridimensional in vivo. O modelo biomecânico proposto foi composto por dois segmentos rígidos (coluna cervical superior e inferior) conectados. O segmento coluna cervical superior compreende a cabeça, C1 e C2. O segmento coluna cervical inferior compreende as vértebras cervicais de C3 a C7. No segmento coluna cervical superior são considerados dois vetores de força muscular: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) e FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). Já no segmento coluna cervical inferior estão inclusos os vetores FM3 (semispinalis cervicis) e FM4 (splenius cervicis). A resolução das equações de movimento de Newton-Euler é realizada por meio da solução inversa. Os parâmetros cinemáticos foram obtidos utilizando imagens externas da cabeça e coluna cervical, adquiridas por meio de quatro câmeras de vídeo digital com frequencia de amostragem de 25 Hz. Para estimar a localização dos centros de rotação (C2-3 e C6-7) foram realizados exames radiológicos convencionais estáticos. Os parâmetros de massa e centro de massa foram retirados de tabelas antropométricas da literatura. Participaram do estudo 12 ciclistas com pelo menos dois anos de experiência competitiva cada. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e os sujeitos assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido. Cada participante foi avaliado utilizando sua própria bicicleta acoplada a um ciclossimulador magnético, em duas etapas realizadas no mesmo dia. Inicialmente foi mensurada a massa corporal total do individuo e em seguida identificados e marcados 14 pontos anatômicos de interesse com uma caneta dermatográfica. Durante as avaliações foram fixos marcadores revestidos com papel reflexivo e contendo chumbo no interior em todos os pontos anatômicos de interesse. Na Etapa I os sujeitos pedalaram durante 2 minutos em cada postura (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), sendo coletados dados cinemáticos durante os últimos 30 segundos de cada uma. Na Etapa II foram realizados exames radiológicos estáticos em cada uma das 5 posturas analisadas (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados) e em flexão e extensão máximas da coluna cervical. Os resultados indicam que as forças internas atuantes nas estruturas da coluna cervical apresentaram maiores magnitudes nas posturas que envolvem a prática do ciclismo (descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), quando comparadas a postura de referência (ereta). Observando somente as posturas que envolvem o ciclismo, as forças internas aumentaram gradativamente a medida que os ciclistas transferiram o apoio de suas mãos da região superior para a região inferior do guidão, adotando as posturas descanso, intermediária e ataque, respectivamente. Entretanto, as maiores magnitudes das forças internas foram observadas quando os ciclistas efetuaram o apoio das mãos envolvendo os manetes e flexionaram a articulação do cotovelo (postura cotovelos flexionados). Proporcionalmente os maiores aumentos das forças internas ocorreram na coluna cervical superior, porém as maiores magnitudes das forças internas foram alcançadas na coluna cervical inferior. O processo de avaliação demonstrou que o modelo biomecânico tridimensional da coluna cervical proposto foi considerado capaz de representar de maneira confiável o sistema de interesse. Os resultados encontrados são coerentes, sendo o modelo um instrumento adequado para estimar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas. / High index of cervical and lumbar pain had been registered in cyclists. Factors as a posture adopted on bicycle, the activity of spine extensor muscles and the action of mechanical load in the spine structures had been put like possible causes of pain. Although related and apparently accepted, few studies investigate these factors. In addition, the non-specific chronic pain is frequently diagnosed in cyclists, because few evidences of abnormalities are investigated when clinic radiologics exams are done. The use of biomechanical methods of investigation, like the estimate of muscular force magnitude of extensors of spine and of joint force in different levels of spine can be contributed to evaluation of injury risk and pain caused by cycling, beyond the assist in strategies of prevention and rehabilitation programs. Therefore, this study had like objective to quantify and compare the active internal forces in the cervical spine during cycling in different postures, through development and application of three dimensional in vivo biomechanical model. The biomechanical model suggested was compound by two rigid segments (upper and lower cervical spine) connected. The upper cervical spine segment include head, C1 and C2. The lower cervical spine segment include cervical vertebraes of C3 to C7. In the upper cervical spine segment are considered two vectors of muscular force: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) and FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). In the lower cervical spine segment are included the vectors FM3 (semispinalis cervicis) and FM4 (splenius cervicis). The resolution of movement equation of Newton-Euler is done through inverse dynamics. The kinematic parameters were obtained using external images of head and cervical spine, acquired by four digital video cameras with sampling frequency of 25 Hz. To estimate the location of rotation centers (C2-3 and C6-7) statics conventional radiologic exams were done. The parameters of mass and center of mass were removed of anthropometric tables of literature. 12 cyclists with at least two years of competitive experience each one participated of the study. The study was approved by Ethics Committee in Researches of Federal University of Rio Grande do Sul and the subjects signed a free and clear consent term. Each participant was assessed using your bicycle attached in a magnetic cycle simulator, in two stages done in the same day. Initially the total body mass of subjects was measured and then 14 anatomic points of interest were identified and marked with a dermatography pen. During the evaluation markers encased with reflective paper and containing lead inside of these markers were fixed in all anatomic points of interest. In the stage I the subjects rode a bicycle during 2 minutes in each posture (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows). The kinematic data were collected during the last 30 seconds of each one. In the stage II static radiologic exams were done in each of 5 analyzed postures (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows) and in maxim flexion and extension of cervical spine. The results indicate that the internal forces active in the structures of cervical spine presented more magnitudes in the postures that involve the cycling practice (rest, intermediate, attack and flexed elbows), when compared to reference posture (upright neutral). Observing just the postures that involve the cycling, the internal forces gradually increased as cyclists transferred the your hands from upper to lower region of handlebar, adopting the rest, intermediate and attack postures, respectively. However, the greater magnitude of internal forces were observed when the cyclists hands involving the brake levers and flexed the elbow joints (flexed elbows posture). Proportionally the greatest increase of internal forces occurred in the upper cervical spine, however the greatest magnitudes of internal forces were reached in the lower cervical spine. The evaluation process demonstrated that the three dimensional biomechanical model of cervical spine was considered able to represent of reliable way the interest system. The results found are coherent, the model is an adequate instrument to estimate the internal forces active in the cervical spine during cycling in different postures.