A necessidade de uma maior longevidade da artroplastia total do quadril em pessoas mais jovens e ativas tem impulsionado a evolução do projeto de hastes cimentadas polidas e sem colar, através de alterações da forma desde a original de Charnley, passando pela dupla cunha e mais recentemente, a tripla cunha. Essa pesquisa foi direcionada à análise comparativa da estabilidade de hastes cujos ângulos de cunha foram a variável de projeto. Modelos físicos simplificados de diferentes conicidades foram elaborados e submetidos a testes e simulações numéricas para verificar, respectivamente, a migração distal e o ambiente mecânico da interface entre a haste e o cimento. Em modelos anatômicos constituídos das formas de hastes comerciais, implantadas em fêmures compósitos, foram acompanhadas as movimentações axial e rotacional e foi determinado o padrão de transmissão de carga através do nível de deformações no interior do manto de cimento e na superfície do osso. A hipótese é que uma prótese que apresente maiores deslocamentos e maiores níveis de deformações impostas ao manto de cimento em testes estáticos e cíclicos devem ser as de maior probabilidade de revisão precoce. Por outro lado, a relação entre o nível de deformação da superfície cortical antes e depois da implantação das hastes indica o potencial para o remodelamento ósseo As hastes foram extraídas e reimplantadas nos modelos anatômicos após os testes de fadiga para verificar alterações nos padrões de deformação. Também foi avaliada a contribuição da polimerização do cimento na estabilidade através do acompanhamento das deformações e de simulações numéricas. O processo de polimerização do cimento contribui para o acoplamento, pois promove um grande nível de deformações residuais devido à retração. Por outro lado pode provocar trincas iniciais e espaços na interface entre o cimento e o osso, além de facilitar a propagação de trincas por fadiga. Nas simulações numéricas dos modelos físicos observamos que a condição inicial de adesão na interface é representativa entre a haste e o manto. Os modelos físicos indicaram maior migração com menor conicidade. Para os modelos anatômicos houve diferença significativa apenas quanto à rotação permanente entre os grupos, estando isto associado à rigidez proximal e ao raio de transição do calcar. As hastes tripla cunha conferem uma menor redução do nível de carregamento no grande trocânter, o que pode prevenir a reabsorção óssea adaptativa. As hastes dupla cunha provocam menor redução do nível de carregamento na região do calcar. Entretanto, outros fatores devem ser considerados, tais como o raio de transição do calcar e a rigidez proximal das hastes. Nos modelos anatômicos, mesmo após a extração e reimplantação das hastes, manteve-se o padrão de deformações tanto no manto quanto na superfície dos fêmures compósitos.

resumo não disponível

A busca por um melhor desempenho é uma motivação constante do ser humano. O desenvolvimento de estudos interdisciplinares em esportes permite a compreensão e o aperfeiçoamento deste desempenho. O ciclismo é um esporte altamente técnico e competitivo e a biomecânica do movimento humano apresenta técnicas que permitem descrever e avaliar a pedalada dos ciclistas. A técnica da pedalada é uma característica individual de cada ciclista e define a forma com que a força é aplicada sobre o pedal, depende da coordenação muscular, comprimento dos segmentos, alinhamento articular do ciclista, regulagens da bicicleta, cadência e carga utilizada. A dinamometria através da instrumentação do pedal tridimensional permite uma avaliação da efetividade da pedalada, uma relação entre a força aplicada e a força transmitida para o movimento. Com esta finalidade foi desenvolvida uma plataforma de força adaptada no pedal utilizando extensômetros (strain gauges) baseada em vigas em flexão que medem seis componentes de carga, três forças (normal, tangencial e lateral) e seus respectivos momentos. O posicionamento dos segmentos ao longo da pedalada é influenciada pelo alinhamento articular do ciclista. A utilização de acessórios permite modificar estes parâmetros com a finalidade de evitar lesões corrigindo o alinhamento do movimento. A influência destes acessórios na performance do ciclista e a redução da componente do momento My normal ao plano do pedal são os objetivos deste trabalho. Para analisar a influência destes acessórios foram realizadas medições em três ciclistas utilizando a célula de carga desenvolvida, utilizou-se um estudo de caso devido a diferentes aspectos antropométricos entre os ciclistas e a técnica da pedalada de cada ciclista que é uma característica individual. Em cada experimento o ciclista foi submetido a oito ensaios utilizando quatro acessórios diferentes (palmilha neutra, palmilha pronadora, palmilha supinadora e anel afastador) que modificavam a inclinação do pé. Cada ensaio foi comparado diretamente com um ensaio de referência onde verificou-se a efetividade na utilização dos acessórios e a alteração do momento My para cada ciclista. / Looking for a better performance is the continuous motivation for the human. The development of interdisciplinary studies in sports allows the compression and improvement of this performance. Cycling is very technical and competitive sport and biomechanics of the human movement show techniques that allow describing and estimate pedaling of cyclist. The technique of pedaling is a lonely characteristic of each cyclist and define the way that force is applied in the pedal, depends on muscular coordination, segments length, cyclist articular alignment, bicycle regulation, cadency and load utilized. Through dynamometry the pedal tridimentional instrumentation allow an evaluation of the efetitivity of the pedaling, a connection between applied force and transmitted force to the movement. With this purpose it was developed adapted force platform in the pedaling using strain gauges based in bean in flexion which the measurement of six load components, three forces (normal, tangential and lateral) and their respective moments. The segments orientation during the pedaling is influenced by cyclist articular alignment. Using accessories allow modifying these parameters with the finality of give up injuries correcting the alignment of the movement. The influence of these accessories in the performance of the cyclist and the reduction of normal My moment component are main objective of this thesis. In order to evaluated the accessories influence it was did measurement in three cyclists using a load cell developed. It was used a study for each case, because of the antropometrical aspects difference between the ciclysts and pedaling technique of each one. In all the experiments the ciclyst was submited to a eight tests using four differents acessories (neutral insoles, pronated insoles, supinated insoles, special ring) that modified the foot inclination. Each test was compared directly with the reference test, where it was verified the efetivity in the using of acessories and moment My alteration for each cyclist.

No ciclismo, existe um fenômeno muito discutido que se relaciona com o ritmo de pedalada: ao contrário do que acontece em situações de caminhada onde os seres humanos utilizam para caminhar uma combinação de comprimento/freqüência de passada que minimiza o gasto energético, vários estudos já demonstraram que a cadência (ritmo de pedalada) preferida é sempre superior a cadência que minimiza o consumo de oxigênio. Os objetivos deste estudo foram: a) caracterizar a escolha da cadência preferida no ciclismo a partir de parâmetros biomecânicos e fisiológicos; e b) analisar o comportamento do momento flexor no joelho com o aumento da cadência. Foi apresentada uma proposta metodológica para o cálculo das variáveis biomecânicas de interesse (momento muscular, potência muscular e eficiência mecânica). Para a obtenção das variáveis, foi utilizado o sistema de vídeo Peak Performance (versão 5.3) a 120Hz; pedal dinamométrico (1880 Hz) e Eletromiógrafo Bortec (1880 Hz), Ergoespirômetro (Medical Graphics Corp.). Foram avaliados sete ciclistas nas cadências de 60, 75, 90 e 105 rpm e na sua cadência preferida, com uma carga correspondente ao limiar ventilatório individual. Os resultados mostraram que a cadência preferida parece estar mais associada a parâmetros biomecânicos do que fisiológicos. Além disso, o momento flexor no joelho não apresenta um padrão de comportamento entre os indivíduos. / In cycling, there is a fact very discussed in the literature that is related to the pedaling rate: different from situations like walking, where human beings use to walk a combination of stride length/frequency that minimizes the energetic expenditure, many studies have demonstrated that the preferred pedaling rate is always higher than that who minimizes the oxygen consumption. The aims of this study were: a) to characterize the choice of preferred pedaling rate from biomechanical and physiological parameters; and b) to analyze the behavior of the knee flexor moment with the increase in pedaling rate. A methodological proposal was presented to calculate the biomechanical variables of interest (muscle moment, muscle power and mechanical efficiency). To obtain these variables, a Peak Performance video system (version 5.3) in 120 Hz; a dinamometrical pedal (1880 Hz), an Eletromiographer (1880 Hz) and an ergoespirometer were used. Seven cyclists were analyzed in the pedaling rates of 60, 75, 90, 105 rpm and the preferred pedaling rate, with a load correspondent to the individual ventilatory threshold. The results showed that the preferred pedaling rate seems to be more associated with the biomechanical parameters compared to the physiological parameters. Besides that, knee flexor moment didn’t show a pattern among individuals.

O conhecimento das forças que atuam sobre o corpo auxilia no estudo de métodos de exercícios. Conhecer o efeito que a força externa exerce nas forças internas é de fundamental importância para saber qual o efeito de um movimento no corpo humano e para um melhor entendimento da mecânica de um exercício. Ao mesmo tempo, o conhecimento das forças individuais de cada músculo permite conhecer as sinergias que ocorrem no movimento e saber de fato quais músculos ou grupos musculares são responsáveis pela realização do gesto, permitindo adequar o treinamento para objetivos específicos, para a recuperação de lesões ou para prevenção em indivíduos com histórico de lesões específicas. O objetivo geral deste trabalho foi estimar as forças dos músculos que atuam no movimento de extensão de quadril e joelho no aparelho Reformer do Método Pilates. A amostra foi composta por 15 indivíduos saudáveis familiarizados com o Método Pilates. Cada indivíduo realizou uma série de 10 repetições do gesto de extensão de quadril e joelhos, enquanto foram coletados dados de cinemetria e dinamometria para possibilitar a realização dos métodos de dinâmica inversa e distribuição por otimização. Os resultados foram avaliados utilizando estatística descritiva. Quando verificados os resultados de momentos proximais resultantes, foram encontrados picos médios no quadril de 13,3 Nm (±18,3) na fase de extensão e 14,1 Nm (±21,0) na fase de flexão do gesto, ocorrendo respectivamente em 40,5 (±19,9) e 41,1 (±18,3) graus de flexão do quadril. No joelho os picos médios de momento foram de 17,2 Nm (±12,6) na fase de extensão e 25,5 Nm (13,7) na fase de flexão, ocorrendo respectivamente nos ângulos de 80,1 (±19,0) e 74,0 (±20,8) graus de flexão do joelho. Quanto ao comportamento do momento proximal podem ser observados ao menos três diferentes padrões de curva para cada articulação, representando as diferentes formas de combinação de momentos de quadril e joelho para executar o exercício, sendo que esses diferentes comportamentos são visualizados também nos resultados de distribuição. Esses resultados corroboram com a expectativa de que a distribuição de forças é diferente entre os diferentes indivíduos, de acordo com as diferentes estratégias possíveis para realizar um mesmo movimento. / Knowledge of the forces acting on the body is helpful for studying exercise methods. Knowing the effect the external force has on the internal forces is of fundamental importance for learning the effect of a movement in the human body and for a better understanding of an exercise mechanic. At the same time, knowing each muscle’s individual force allows learning the synergisms that happen in the movement and learning in fact which muscles or muscle groups are responsible for performing a gesture, making it possible to adequate the training for specific objectives, for injury rehabilitation, or for preventing injury in subjects with a specific history. The general aim of this study was to estimate the muscle forces acting on the hip and knee extension movement on the Reformer apparatus of the Pilates Method. Sample was composed by 15 healthy subjects familiar to the Pilates Method. Each subject performed a series of 10 repetitions of the hip and knee extension movement, while kinematics and kinetics data were collected in order to perform the methods of inverse dynamics and distribution through optimization. Results were analysed using descriptive statistics. When verified proximal net moments results mean peaks of 13.3 Nm (±18.3) in the extension phase and 14.1 Nm (±21.0) in the flexion phase were found for the hip, that happened respectively at 40.5 (±19.9) and 41.1 (±18.3) degrees of hip flexion. And mean peaks of 17.2 Nm (±12.6) in the extension phase and 25.5 Nm (±13.7) in the flexion phase were found for the knee, that happened respectively at 80.1 (±19.0) and 74.0 (±20.8) degrees of knee flexion. As for the proximal net moment behaviour at least three different curve patterns may be observed, representing the different possibilities of combinations of hip and knee moments that perform the exercise. This different behaviour is also observable in the distribution results. These results corroborate to the expectation that force distributions will be different between the different subjects, accordingly to the different strategies that may perform the same movement.

O objetivo do presente estudo foi comparar as relações torque-ângulo (T-A) e torque-velocidade (T-V) de bailarinas clássicas (n=14) e atletas de voleibol (n=22). O torque máximo (Tmax) da musculatura flexora plantar (FP) do tornozelo foi avaliada durante contrações isométricas voluntárias máximas nos ângulos de -10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40° e 50° de FP, e durante contrações isocinéticas voluntárias máximas nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s e 420°/s. Além do Tmax, o torque produzido nos ângulos articulares de -10° (T-10°), 10° (T10°) e 30° (T30°) também foi avaliado nas mesmas velocidades angulares. A ativação elétrica dos músculos gastrocnêmio medial (GM) e sóleo (SOL) direitos de cada indivíduo foi monitorada com eletrodos de eletromiografia (EMG) de superfície em configuração bipolar. Uma relação linear foi observada entre o Tmax e o aumento dos ângulos de FP nas atletas de voleibol Um deslocamento dessa relação em direção a maiores ângulos de FP (menores comprimentos musculares) ocorreu no grupo das bailarinas, com o aparecimento de um platô em menores ângulos de FP (maiores comprimentos musculares). Durante as contrações isocinéticas, uma relação hiperbólica foi observada entre o Tmax, T-10° e T10° com o aumento da velocidade angular nos dois grupos. Entretanto, em T30° as atletas de voleibol produziram valores superiores de torque nas velocidades angulares mais elevadas. Os valores root mean square (RMS) dos músculos GM e SOL foram mais elevados nas bailarinas que nas atletas de voleibol, tanto nas contrações isométricas quanto nas isocinéticas. Uma diminuição na ativação do GM e do SOL ocorreu com a diminuição da FP nas atletas de voleibol, enquanto os valores RMS se mantiveram estáveis para as bailarinas ao longo de todos os ângulos testados. Os resultados apresentados nesse estudo suportam a hipótese de que a atividade física sistemática provoca alteração nas propriedades intrínsecas musculares e ativação muscular, modificando assim, as relações T-A e T-V.

Neste trabalho é apresentado um método para medição de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais são sensibilizados pela variação do campo magnético produzido por um imã permanente em deslocamento no espaço. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistência varia conforme varia o campo magnético, de modo que o circuito mais indicado para este caso é um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de uma técnica para medir deslocamentos sem contato, e estender os resultados para medida de movimentos mandibulares. A montagem consiste de duas placas de celeron, distantes 30mm uma da outra e unidas por parafusos de polietileno. Em cada uma destas placas foram dispostos quatro sensores, num total de oito, sendo que para cada um deles existe um circuito de amplificação e filtragem do sinal de saída. Sob uma chapa de alumínio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibração em 3D, a qual, após a obtenção da matriz de calibração, foi substituída por um emulador de movimento mandibular. Os parâmetros do modelo foram estimados através do método dos mínimos quadrados com auxílio do software Matlab, Release 12. Este software também foi utilizado para o sistema de aquisição de dados durante a realização dos experimentos. A imprecisão dos resultados obtidos na determinação dos deslocamentos, está na ordem de décimos de milímetros. O trabalho apresenta, também, o mapeamento do campo magnético do magneto utilizado nos experimentos através do software FEM2000 – Método de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição para a análise biomecânica da força desenvolvida durante a escovação dental, com aquisição e processamento de dados de dinamometria para a análise da escovação dental como um processo eficaz de higiene bucal. Foi desenvolvida uma célula de carga com extensômetros de resistência elétrica, montada em uma escova dental. A célula de carga foi construída com 2 Strain Gages montados em meia ponte de Wheatstone, medindo força em flexão, e 4 Strain Gages montados em ponte completa de Wheatstone medindo força de torque. A aquisição dos dados e análise foi feita através do software SAD2. Foram selecionados 6 indivíduos, dois do sexo masculino e 4 do sexo feminino, todos destros, e instruídos a escovarem os dentes por 1 minuto. Os valores medidos para a força de flexão média variam de 24gf à 526gf e para o esforço de torque médio de –76gfmm à 1890gfmm. A célula de carga desenvolvida mostrou-se repetitiva, com boa sensibilidade e confiável com um erro em flexão de 2,7% e 5,5% em torque. A célula de carga apresentou resultados semelhantes a de outros trabalhos publicados anteriormente, sendo estes válidos para uma análise quantitativa inicial no processo de escovação.

Este trabalho consiste em um estudo para avaliar e quantificar o pico do impacto e força gerada no segmento superior em atletas da arte marcial de origem japonesa Karate Do, oriundos da seleção Gaúcha adulta e juvenil da modalidade do ano de 2001, durante a execução da técnica de gyaku tsuki sobre makiwara. Os valores dos picos de aceleração foram obtidos na região do punho e escápula utilizando-se acelerômetros piezoelétricos uniaxiais fixos nestas regiões, e os valores da força gerada durante o choque, obtidos através da instrumentação do makiwara com extensômetros. As medições no segmento superior foram realizadas no eixo longitudinal do mesmo de acordo com as recomendações das normas ISO 2631 (1974 e 1997) e ISO 5349 (1986). Um dos acelerômetros foi fixado na porção distal do rádio e o outro acima da espinha da escápula. A disposição dos acelerômetros têm por objetivo captar o nível de vibração que efetivamente chega no segmento superior pela mão e quanto da energia vibratória é absorvida pelo mesmo. Os dois sensores foram colocados superficialmente sobre a pele, diretamente acima das estruturas anatômicas acima descritas, fixos com fita adesiva. A aquisição dos dados foi realizada com uma placa conversora analógica digital, e programa de aquisição de dados em três canais desenvolvido na plataforma de programação visual HPVee. Os ensaios foram realizados simulando a maneira clássica de execução da técnica de gyaku tsuki em makiwara. O trabalho apresenta ainda um estudo sistemático de lesões associadas ao uso do makiwara e estatísticas referentes a praticantes avançados do estado do Rio Grande do Sul. Também apresenta algumas considerações anatômicas e Mecânicas da técnica estudada, para apresentar-se como material de auxílio à estudiosos da Biomecânica dos esportes e Cinesiologia, instrutores e treinadores em geral para otimizar e aperfeiçoar, ou mesmo aumentar a compreensão da prática esportiva do Karate Do. Também é apresentado um modelo biomecânico de quatro graus de liberdade usado para análise de domínio de freqüência e possível simulação futura.

Neste trabalho foi instrumentalizada uma esteira ergométrica motorizada comercial através da instalação de plataformas de força no estrado, de modo a permitir uma análise dinâmica de impactos na marcha humana. O objetivo final é o desenvolvimento e construção de equipamento de baixo custo, utilizando projeto de plataformas de força com “strain gauges”; é possível adquirir alguns sinais das forças de reação do solo de ambos os pés em caminhada ou corrida. A vantagem deste tipo de instrumentação é o estudo de impactos da marcha sem alterar o padrão do passo, com velocidade da esteira constante, podendo-se com facilidade alterar parâmetros de velocidade e inclinação da esteira. As componentes de força normal Fz são adquiridos e processados no computador na tentativa de quantificar e identificar prováveis desequilíbrios de marcha. As componentes Fx e Fy não foram incluídas no projeto pela interferência do atrito da cinta nas plataformas, induzindo a erros experimentais. Os sensores de deformação das plataformas de força estão conectados a um condicionador de sinais, ligado a uma placa de aquisição de dados com um conversor analógico/digital conectado ao computador. O software de aquisição de dados SAD (1997), desenvolvido no Laboratório de Medições Mecânicas, permite a aquisição e o processamento dos sinais adquiridos. Foi feita a calibração estática das componentes de força e momentos com pesos mortos e calibração dinâmica com martelo de impacto e software SAD para determinação de freqüência natural e calibração dinâmica com pesos mortos em mesa com rodízios. Utilizou-se o método de Elementos Finitos no projeto das plataformas de força. Com o desenvolvimento das capacidades de software, as aplicações deste trabalho são inúmeras, como reabilitação e análise clínica do passo mediante realimentação em tempo real do paciente, pesquisa em biomecânica para avaliação de padrões de movimento, análise de impacto dos pés no solo, otimização de performance de atletas, prevenção de lesões por sobrecargas. / In this work was instrumented a motorized commercial treadmill by mounting force platforms directly under the belt , in a way to ensure dynamic analysis of impacts in human gait. The final purpose is the development and construction of a low cost equipment with strain gauge force plates. It makes possible to acquire some signals of ground reaction forces from both feet, in walking and running. The advantage of this kind of instrumentation is the human gait impact study without altering gait pattern, with constant treadmill speed, easily changing speed and inclination parameters. The ground reaction forces signals are acquired and processed in a computer in an attempt to quantify and identify probable gait asymmetries. The force components are the vertical force Fz. Force components Fx and Fy are not included in this project due to interferences of friction effects on the belt, resulting in experimental errors. The deformation force platforms sensors are connected to a signal conditioner, which is connected to an analogic / digital converter board in the computer. The data acquisition software SAD (1997), developed at LMM / UFRGS, allows data acquisition and processing of gait signals. Dead weight static calibration was performed in components of force and moments, while dynamic calibration was made with impact hammer to determine natural frequencies. A Finite Element Method was used in the force platforms project. With improvement of software capabilities, this project allows several applications, such as rehabilitation and clinical gait analysis through real time feedback of subjects, biomechanical researches in basic movement patterns, feet impact analysis, improvement of athlete performance, overload injure prevention.