INTRODUÇÃO: Estudo prévio do nosso grupo demonstrou que uso de palmilha em cunha medial associada ao estabilizador de tornozelo produz uma melhora clínica na osteoartrite do joelho valgo. No entanto, não existem dados na literatura sobre os efeitos biomecânicos destas órteses. OBJETIVO: Avaliação biomecânica dos pés, de maneira estática e dinâmica na osteoartrite do joelho valgo com a utilização de palmilha em cunha medial associada ao estabilizador de tornozelo. MÉTODO: Um total de 42 pés de 21 mulheres com osteoartrite de joelho bilateral (critérios ACR) e deformidade em valgo > 8 graus, foram avaliadas quanto a dados clínicos e biometria. As pacientes foram avaliadas em esteira ergométrica elétrica com: 1. calçado padrão sem a palmilha (controle), 2. palmilha em cunha medial (com 8 mm de elevação medial no retropé) e 3. com essas palmilhas e estabilizador de tornozelo em neoprene. O sistema FSCAN® versão 3.816, com palmilhas flexíveis e 960 sensores de carga na superfície foi utilizado para obter a força plantar vertical. RESULTADOS: Houve redução no pico de pressão plantar estático (PP) com a utilização da palmilha em cunha (P = 0,001) e com a palmilha e estabilizador (P < 0,001) vs. controle em ambos os lados. Além disso, o uso da palmilha associada ao estabilizador de tornozelo resultou em uma redução mais efetiva neste parâmetro em comparação ao uso somente da palmilha (P = 0,027). A avaliação dinâmica deste parâmetro revelou resultado similar no lado direito, com uma redução mais significativa com o uso da palmilha (P < 0,001) e com palmilha e estabilizador de tornozelo (P < 0,001) em relação ao controle. Não foi observada diferença no lado esquerdo (osteoartrite mais grave). A força vertical máxima estática (FVM) também demonstrou diminuição em ambos os lados com o uso da palmilha (P = 0,001) e palmilha associada ao estabilizador de tornozelo (P < 0,001) em relação ao controle. Além disso, o uso da palmilha associada ao estabilizador de tornozelo resultou em uma redução mais efetiva da força vertical máxima estática em comparação ao uso somente da palmilha (P = 0,041). Da mesma forma, na condição dinâmica, esse parâmetro foi significativamente reduzido com o uso da palmilha associada ao estabilizador de tornozelo em comparação à condição controle (P < 0,001). Também houve redução na FVM entre o uso de palmilha com e sem estabilizador (P = 0,003). A avaliação qualitativa revelou que a órtese altera significativamente a trajetória do vetor de força (P < 0,001). CONCLUSÃO: O uso da palmilha em cunha medial associada ao estabilizador de tornozelo promoveu uma redução no pico de pressão plantar e na força vertical máxima em condições estática e dinâmica, subjacente à melhora clínica na osteoartrite do joelho valgo / INTRODUCTION: We have previously demonstrated a significant clinical improvement in valgus knee osteoarthritis with the use of medial-wedge insole associated with ankle support. There is, however, no data regarding the foot plantar forces underlying this beneficial effect. Objective: Static and dynamic feet plantar biomechanical evaluation of medial-wedge insole associated with ankle support in valgus knee osteoarthritis. METHOD: A total of 42 feet of 21 women with bilateral knee osteoarthritis (ACR criteria), with valgus deformity were evaluated regarding clinical and biometric data. Patients were assessed with: 1. standard shoes without the insoles (control); 2. medial-wedge insole; 3. insoles/neoprene ankle support. The system FSCAN® 3816 version, with flexible soles and 960 load sensors on the surface was used to obtain the foot plantar vertical forces. RESULTS: A decreased peak plantar pressure was observed with insoles (P = 0,001) and insoles/ankle support (P < 0,001) vs. control while standing motionless in both sides. In addition, insoles/ankle support resulted in a more effective reduction in this parameter than solely insoles (P = 0,027). The dynamic evaluation of this parameter revealed a similar finding on the right side with a more significant reduction with use of insoles (P < 0,001) and with insoles/ankle support (P < 0,001) compared to controls. No difference was observed on the left side (more severe OA). The static maximum vertical force was also decreased in both sides with insoles (P = 0,001) and insoles/ankle support (P < 0,001) compared to control. In addition, the later condition provided a more significant reduction in the static maximum vertical force than solely insoles (P = 0,041). Likewise, in the dynamic condition this parameter was significantly reduced with insoles/ankle support compared with control condition (P < 0,001) and solely insoles (P = 0,003). The qualitative evaluation revealed that orthoses significantly changed the center of force shift (P < 0,001). CONCLUSION: We have identified that a reduction in the feet plantar peak and maximum vertical force in valgus knee osteoarthritis in static and dynamic conditions underlies the clinical improvement of medial-wedge insole associated with ankle support

Disertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor José António de Oliveira Simões

Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado no Instituto Campos Costa-Imagiologia Clínica e co-orientado pelo Dr. Roberto Nascimento Maciel / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Orientador: Marcelo Tavella Navega / Banca: Amélia Pasqual Marques / Banca: Cristiane Rodrigues Pedroni / Resumo: A dor lombar crônica inespecífica é um sintoma musculoesquelético de grande incidência que leva a prejuízos na funcionalidade e na qualidade de vida, além de acarretar gastos significativos ao sistema de saúde. Esse sintoma apresenta etiologia multifatorial e está relacionado a variáveis neuromusculares, proprioceptivas e capacidades físicas como força e resistência muscular. Com isso, o objetivo deste estudo foi avaliar variáveis biomecânicas e verificar o poder de discriminação destas, entre jovens com dor lombar crônica inespecífica e assintomáticas. Participaram do estudo 28 indivíduos do gênero feminino, na faixa etária entre 18 e 30 anos, na qual foram divididas em dois grupos, conforme o relato de dor lombar nos seis meses prévios ao estudo, sendo um grupo com dor lombar (GDL, n=14) e um grupo controle (GC, n=14). No primeiro dia, as voluntárias foram submetidas a avaliação da intensidade da dor por meio da Escala Visual Analógica (EVA), avaliação proprioceptiva do tronco no Dinamômetro Isocinético por meio do teste de reposicionamento passivo do tronco, antes e após a avaliação de resistência muscular (Teste de Biering-Sorensen), a fim de investigar o efeito da fadiga na propriocepção do tronco. Neste mesmo dia, as voluntárias realizaram familiarização e avaliação isométrica do tronco. No segundo dia, foi repetido o protocolo de avaliação isométrica e simultaneamente a essa avaliação, foi coletado o sinal eletromiográfico dos músculos locais obliquo interno (OI) e multifidos (MU) e músculos globais, reto abdominal (RA) e longuíssimo do tórax (LT), bilateralmente. Neste estudo, também foram avaliadas as variáveis Taxa de Desenvolvimento de Força (TDF) e a Taxa de Aumento Eletromiográfico (TAE) partir de diferentes modos de processamento do sinal dinamométrico e eletromiográfico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nonspecific chronic low back pain is a musculoskeletal symptom of high incidence leading to losses in functionality and quality of life, and result in significant costs to the health system. This symptom has a multifactorial etiology and is related to neuromuscular and proprioceptive variables and physical abilities such as strength and muscular endurance. Thus, the aim of this study was to analyze the biomechanical variables between asymptomatic young and young with nonspecific chronic low back pain. The study included 28 healthy females, aged between 18 and 30 years, which were separated into two groups according to the report of back pain in the six months prior to the study, one group with low back pain (LBP, n = 14) and a control group (CG, n = 14). On the first day, the volunteers underwent trunk proprioceptive assessment in Isokinetic Dynamometer before and after a muscular endurance test in order to investigate the effect of fatigue on trunk proprioception. That same day, the volunteers performed familiarization and trunk isometric assessment. On the second day, was repeated the isometric evaluation and was simultaneously collected electromyographic signal of the local muscles, internal oblique (IO) and multifidus (MU) and global muscles, rectus abdominus (RA) and longissimus thoracis (LT), bilaterally. In this study, we evaluated the variables Rate of Force Development (RFD) and Rate Increase Electromyographic (RIE) from different processing modes dynamometric and electromyographic signal. The LBP had higher pain intensity compared to CG before testing resistance, but after the test, the groups did not were accepted each other. In addition, young people with low back pain had lower values of peak extensor torque (23%), peak extensor and flexor torque normalized by body mass, 30% and 19% respectively, compared... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Estudos demonstram que um toque efetuado pela ponta do dedo indicador sobre uma superfície externa rígida (a força exercida é mínima, não configurando um apoio mecânico) diminui consideravelmente a oscilação postural, o que indica que as informações sensoriais adquiridas pelos receptores táteis da ponta do dedo (i.e. relacionadas com as forças de contato entre o dedo e a superfície de apoio) fornecem ao sistema nervoso central informações relevantes que ajudam a manter a estabilidade postural. Esse efeito estabilizador proveniente do toque também tem sido associado a mecanismos supraposturais, como requisitos de precisão manual e demandas de atenção. A demanda atencional investida durante uma dada tarefa postural tem sido associada à regularidade das oscilações posturais, estimada pela entropia da amostra (SaEn) dos sinais do centro de pressão (CoP) (SaEnCoP). No entanto, nenhuma investigação anterior abordou se a regularidade das trajetórias do CoP é influenciada pelo toque suave do dedo (em inglês light touch LT) durante as tarefas posturais. Com base nos achados de estudos anteriores que sugeriram aumento da demanda atencional associada ao toque suave dos dedos (em comparação às condições de controle sem toque), a hipótese abordada foi de que a realização de tarefas posturais ao tocar levemente uma superfície externa rígida, além de atenuar a magnitude das oscilações posturais, estaria associada a níveis mais altos de regularidade do CoP (isto é, medidas baixas do SaEnCoP) em comparação com as condições de controle sem toque. Neste sentido, o objetivo do presente projeto foi investigar o efeito do toque suave do dedo sobre a regularidade das flutuações do CoP durante a manutenção da postura quieta bipedal e em uma tarefa de equilíbrio unipedal, de modo a analisar duas tarefas de controle postural com diferentes níveis de complexidade, associadas a diferentes níveis de demanda atencional. Sendo assim, 8 voluntários participaram dos experimentos na tarefa em postura quieta bipedal e 14 na tarefa de equilíbrio unipedal, ambas com e sem informação tátil adicional. Foram obtidos maiores valores de SaEnCoP na condição LT, tanto na tarefa de postura bipedal quanto em unipedal, sendo as diferenças significativas em relação a condição NT. Os resultados indicam que a presença de informações táteis adicionais levou a redução da instabilidade postural, mas não aumentou o grau de demanda de atenção na postura pelas flutuações do CoP mais irregulares (maiores valores de SaEnCoP), mesmo na tarefa mais complexa (equilíbrio unipedal). Isso sugere que, a automaticidade do controle postural foi maior, o que significa que a presença do toque tornou o controle postural mais efetivo (reduzindo as oscilações posturais), mas não o tornou mais cognitivamente dependente / Studies have been demonstrated that lightly touching an external rigid (the force exerted is minimal not setting a mechanical support) surface reduce the magnitude of postural oscillation. This decrease of postural sway indicates that the sensory information acquired by fingertip tactile receptors provides the central nervous system relevant information that aid to maintain postural stability. The stabilizing effect of light finger touch has been associated with sensory mechanisms involving enhanced proprioceptive feedback (e.g., from finger and hand muscles as well as from joint and cutaneous mechanoreceptors) and also with suprapostural mechanisms such as manual precision requirements and attentional demand. The attentional demand invested during a postural task has been associated with the regularity of the postural oscillations, as estimated by the sample entropy (SaEn) of center of pressure (CoP) signals (SaEnCoP). However, no previous investigation has addressed whether the regularity of CoP trajectories is influenced by light finger touch during postural tasks. Based on the previous findings that suggested an increased attentional demand associated with light finger touch (as compared to control conditions with no touch), the hypothesis addressed in the present study was that postural tasks performed when lightly touching an external rigid surface, besides attenuating the magnitude of postural oscillations, would be associated with higher levels of CoP regularity (i.e. lower measurements of SaEnCoP) as compared to control conditions with no touch. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of light finger touch on CoP regularity during two postural control tasks, quiet bipedal and single leg stance to investigate postural control tasks with different levels of complexity, which has been associated with different levels of attentional demand. We evaluated the CoP fluctuations in 8 volunteers during quiet bipedal posture and in 14 volunteers during single leg postural task, both with and without light finger touch. We obtained greater values os SaEnCoP in the LT condition in both bipedal and single leg posture tasks with significant differents compared to the NT condition. The findings indicate that light finger touch producing additional tactile informations that reduced postural instability did not increase the degree of attention demand in posture with the more irregular CoP fluctuations, even in the more complex task (single-leg stance). This suggests that the automaticity of postural control was greater which means that the presence of touch made postural control more effective (reducing postural oscillations), but did not made it more cognitively dependent

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-22Bitstream added on 2015-03-03T12:06:07Z : No. of bitstreams: 1 000807256.pdf: 2090404 bytes, checksum: e98aedf601cc2875175e327605dd346b (MD5) / As tensões atuantes no fêmur com prótese total de quadril devem ser compreendidas para a melhoria nos processos de fabricação, cirúrgicos e reabilitação de um paciente implantado refletindo em sua qualidade de vida após a cirurgia. Essa pesquisa tem por finalidade a modelagem e a simulação numérica das tensões e deformações específicas atuantes num conjunto fêmur-prótese a fim de avaliar o comportamento estrutural do fêmur e verificar as maiores tensões em sua diáfise medial após uma Artroplastia Total de Quadril (ATQ), através do Método dos Elementos Finitos (MEF) e a comparação dos dados obtidos na simulação com dados obtidos experimentalmente. A simulação foi realizada pelo software ANSYS® de acordo com as normas da ABNT para ensaios em próteses de quadril. Um conjunto osso-prótese foi submetido a um carregamento de até 1000 N na direção perpendicular ao eixo horizontal, na linha de inserção da prótese. Foram realizadas simulações considerando o conjunto com propriedades biológicas e ortotrópicas, sintéticas e isotrópicas, uma simulação considerando um fêmur intacto e isotrópico para comparação e um ensaio laboratorial em um conjunto formado por um fêmur sintético e uma prótese de liga de titânio, nas mesmas condições das simulações computacionais com o objetivo de comparar as deformações. Concluiu-se que a partir das condições impostas neste trabalho, as tensões em um conjunto osso-prótese são muito próximas das tensões em um fêmur intacto, possuindo as mesmas tendências no que se diz respeito às fraturas por carregamento / The stresses acting on the femur with total hip replacement should be understood to improvement in manufacturing, surgical and rehabilitation of a patient implanted processes reflecting on their quality of life after surgery. The research aims to model simulate computationally the forces acting on a femoral prosthesis set, to evaluate the structural behavior of the femur and checker the biggest stresses in your diaphysis after Total Hip Arthroplasty using the Finite Element Method (FEM). ANSYS software was used for the simulation. The conditions imposed in accordance with ABNT for hip prostheses trials were used in the process. A bone-prosthesis set was subjected to a load up to 1000 N in the perpendicular direction to the horizontal axis on the line of insertion of the prosthesis. Simulations were performed considering the set biological, orthotropic, synthetic and isotropic properties. Three computational simulations under the same conditions were performed in order to compare the deformations. A simulation considering an intact isotropic femur with the and a laboratory test of a set consisting of a synthetic femur and a titanium alloy femoral prosthesis. Based on the conditions imposed in this study we conclude that the stresses in a bone prosthesis set are very similar to a tension in an intact femur, having the same trends with respect to the loading fractures

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-02Bitstream added on 2015-03-03T12:06:53Z : No. of bitstreams: 1 000808154.pdf: 1814157 bytes, checksum: c224a4fdc5ba6211e61fed09fab1c239 (MD5) / A degenerescência em função da idade, de posturas e de movimentos não ergonômicos acarreta perdas das funções mecânicas e patologias nas colunas, principalmente nos discos intervertebrais. Ultimamente têm sido desenvolvidos muitos modelos matemáticos e feitas muitas experiências para avaliação desses discos. Neste trabalho foi desenvolvido e fabricado um dispositivo para testar partes de coluna vertebral objetivando obter dados de características mecânicas dos discos intervertebrais, fornecendo informações para desenvolvimento de próteses. Concomitantemente foi desenvolvido um programa matemático para tratamento dos dados dos sensores do dispositivo em informações cinemáticas, além do desenvolvimento de um programa de simulação para comparação com os dados dos testes. O modelo matemático para simulação baseou-se no corpo de teste utilizado nos testes e os dados experimentais foram compatíveis com os resultados obtidos na simulação / The degeneration in function of age, postures and movements not ergonomic causes loss of mechanical functions and pathologies in spinal column, mainly in intervertebral discs. Lately it has been developed many mathematical models and made many experiments for evaluation of these discs. In this work it was developed and manufactured a device to test parts of the spinal column aiming to obtain data of mechanical characteristics of intervertebral discs, providing information for the development of prosthesis. At the same time it was developed a program to turn the data of the sensors of the device into kinematical information, besides the development of a program of simulation for comparison with the data of the tests. The mathematical model for simulation was based on a body of test used in the tests and the experimental data were compatible with the results obtained in the simulation

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Airton Nabarrete / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: A aproximação ideal e linear de modelos matemáticos apesar de ser a mais utilizada pela simplicidade não se torna a única forma de representação dos problemas e soluções na engenharia quando se aplicam técnicas computacionais e cálculos numéricos. Nesse sentido, para o controle das respostas dos sistemas dinâmicos a análise das fontes não ideais como solução viável de engenharia tem sido pesquisada em várias áreas. Nessa tese estuda-se a modelagem da equação do movimento de um veículo de pequeno porte para o transporte urbano em pequenos percursos, por meio de motores híbridos biomecânico e a ar comprimido com comportamentos não lineares e não ideais, se excitando e recebendo excitação do movimento e da interação entre as fontes motoras. Esse tipo de dinâmica veicular híbrida tem sido investigada por possibilitar melhorias no rendimento energético de veículos, tornando-se essa uma técnica que minimiza o consumo de combustíveis fósseis. Dessa forma a energia elétrica se mostra uma das principais fontes motora híbrida, combinando-se a fonte elétrica a veículos de grande e médio porte com os motores de combustão, incluindo-se os veículos de pequeno porte tal como a bicicleta combinado à fonte biomecânica. Nesse contexto de utilização de energia limpa e renovável a aplicação de motores a ar comprimido possibilita características adequadas ao uso em pequenos veículos automotores, tais como, bicicleta e motocicletas. Nesse trabalho se pesquisa a aplicação de modelo não linear com m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The ideal and linear approximation of mathematical models despite being the most used for simplicity does not become the only way to represent problems and solutions in engineering when applying computational techniques and numerical calculations. In this sense, for the control of the responses of the dynamic systems, the analysis of non-ideal sources as a viable engineering solution has been researched in several areas. In this thesis we study the modeling of the equation of the movement of a small vehicle for the urban transport in small routes, by means of biomechanical hybrid motors and to compressed air with non-ideal and non-linear behaviors, getting excited and receiving excitation of the movement and the interaction between motor sources. This type of hybrid vehicular dynamics has been investigated by enabling improvements in the energy efficiency of vehicles, making this a technique that minimizes the consumption of fossil fuels. In this way electric power is one of the main sources of hybrid power, combining the electric source to large and medium-sized vehicles with combustion engines, including small vehicles such as the bicycle combined with the biomechanical source. In this context of use of clean and renewable energy the application of compressed air motors allows characteristics suitable for use in small motor vehicles, such as bicycles and motorcycles. In this work, the application of nonlinear model with biomechanical motors and compressed air as sources not... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor