A atividade exploratoria em tarefas de ancoragem haptica exerce um efeito positivo em tarefas desafiadoras ao controle postural. A melhora ou reducao da instabilidade postural em tarefas de ancoragem foi comprovada em diversos grupos (i.e., adultos jovens, adultos idosos, criancas, e participantes com deficiencia) e condicoes experimentais (i.e., variados niveis de complexidade de tarefa postural). O problema deste estudo foi analisar em contextos de tarefas posturais se existe uma relacao entre o desequilibrio homeostatico provocado pelo exercicio fisico de esforco maximo (que afeta o sistema postural pelo impacto no sistema autonomo) e o sistema haptico (que integra adicional estrategia de controle voluntario ao sistema postural). O objetivo do nosso estudo foi testar se a informacao haptica proporcionada pelo uso do sistema ancora exibe efeitos imediatos de atenuacao dos niveis de instabilidade postural aumentada pela fadiga geral decorrente do exercicio fisico maximo. O sistema ancora incorpora atividade exploratoria simultanea a execucao de uma tarefa postural desafiadora. O contexto de ancoragem inclui o manejo de dois cabos flexiveis com cargas anexas em suas extremidades que possibilita a exploracao haptica. Neste estudo, dois grupos foram compostos, um grupo experimental com vinte e tres adultos jovens fisicamente ativos e um grupo controle composto de dez adultos jovens. Ambos os grupos realizaram duas sessoes experimentais (com ancora; sem ancora) com tarefas de controle postural. Para o grupo experimental, as duas sessoes consistiram em: a. uma tarefa de equilibrio antes do esforco fisico, b. um protocolo incremental de esforco, e c. tarefas de equilibrio apos o protocolo de esforco realizados em 4 diferentes momentos ate 15 minutos. Para a inducao do esforco fisico, utilizamos um protocolo incremental maximo em esteira ergometrica, e as duas sessoes experimentais foram realizadas em dias diferentes com prazo maximo entre elas de 14 dias. O grupo controle realizou as mesmas sessoes, entretanto o protocolo de inducao ao esforco fisico foi substituido por um periodo equivalente de descanso. O objetivo da existencia do grupo controle foi verificar a presenca de um efeito de aprendizagem durante a execucao das tarefas. Os resultados para o grupo experimental das variaveis relacionados ao deslocamento do CT, no dominio do tempo mostraram que a informacao haptica proveniente do sistema ancora atenuou a instabilidade postural durante condicoes de tarefas de controle postural onde o participante encontrava-se sob os efeitos da fadiga. Em todas as condicoes experimentais, o exercicio fisico maximo na esteira produziu um aumento na oscilacao postural, como esperado. Entretanto, quando a informacao haptica foi associada na tarefa experimental, a oscilacao postural foi significativamente diminuida. Embora a informacao haptica tenha atenuado significativamente os efeitos da fadiga geral sobre os niveis de oscilacao postural, a velocidade de recuperacao dos valores basais da oscilacao postural foi, na condicao de ancoragem, reduzida dada sua proximidade com os valores de oscilacao tipicos da tarefa sem a fadiga. Os resultados do grupo controle demonstraram que as tarefas utilizadas nao foram suficientes para promover um efeito de aprendizagem. O organismo a partir de estimulos de curto prazo compensou os efeitos de degradacao do equilibrio provocados pela fatiga. A informacao haptica foi util para o sistema de controle da postura compensar os efeitos de perturbacao causados pela fadiga. / Exploratory activity during haptic anchoring has a positive effect during challenging postural control tasks. In such case, improvement of postural stability has been demonstrated in a variety of groups (i.e., young adults, older adults, children, and disabled participants) and experimental conditions (i.e., different levels of postural task complexity). The issue of this study is to analyze in contexts of postural tasks whether there is a relation between the homeostatic imbalance caused by maximal physical exertion (that affects the postural system by the impact on the autonomic system) and the haptic system (which integrates additional strategy of voluntary control to the postural system). The purpose of our study was to test whether the haptic information provided by the use of the anchor system exhibits immediate effects on attenuation of postural instability levels increased by general fatigue caused by maximal physical exertion. The anchor system incorporates simultaneous exploratory activity to the execution of a challenging postural task. The anchoring context includes the handling of two flexible cables with loads attached at their ends that enable haptic exploration. In this study, two groups were composed, an experimental group with twenty-three physically active young adults and a control group composed of ten young adults. Both groups performed two experimental sessions (with anchor, without anchor) with tasks of postural control. For the experimental group, the two sessions consisted of: a. balance tasks before physical effort, b. exposure to an incremental exercise protocol, and c. balance tasks after the exercise protocol distributed in 4 periods up to 15 minutes. To induce physical exertion, we used a maximum incremental protocol on a treadmill, and two experimental sessions were conducted on different days with a maximum of 14 days between them. The control group performed the same sessions, however the protocol of induction to physical effort was replaced by an equivalent period of rest. The aim of the control group was to verify the presence of a learning effect during the execution of the tasks. The results for the experimental group of variables related to CT displacement in time domain showed that haptic information from the anchor system attenuated postural instability during conditions of postural control tasks where the participant was under effects of fatigue. In all experimental conditions maximal physical exercise on the treadmill increased postural oscillation, as expected. However, when the haptic information was associated with the experimental task, the postural sway was significantly decreased. Although haptic information significantly attenuated the effects of general fatigue on postural sway the rate of recovery of the basal values of the postural sway was, in the anchoring condition, reduced because of its proximity to the typical oscillation values of the task without the fatigue. The results of the control group demonstrated that the tasks used were not enough to promote a learning effect. The organism from short-term stimuli compensated for the effects of balance degradation caused by fatigue. Haptic information was useful for the posture control system to compensate for the disturbance effects caused by fatigue.

Embora o uso do sistema âncora reduza a oscilação corporal em idosos, ainda não está claro como a informação háptica adicional interage com os outros sistemas sensoriais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a contribuição do sistema âncora na oscilação corporal de idosos durante a postura ereta semi estática com diferentes manipulações sensoriais: visão (com e sem) e somatossensação (superfície rígida e de espuma). Trinta idosos participaram desse estudo. Eles foram instruídos a ficar em pé sobre uma plataforma de força, com os pés afastados na largura do ombro. Três fatores foram manipulados: uso do sistema âncora, disponibilidade de visão e textura da superfície de suporte. O sistema âncora é constituído de dois cabos flexíveis seguros pelas mãos com cargas de 125 g conectados a cada extremidade que fica em contato com o solo. Nas tentativas sem visão, os participantes fecharam os olhos e uma venda foi colocada sobre os olhos. Na situação de olhos abertos os participantes fixaram o olhar em um alvo posicionado na altura dos olhos. Para a manipulação da textura da superfície, uma espuma com as dimensões da plataforma de força foi colocada sobre a mesma. Na condição de superfície rígida, os participantes permaneceram em contato diretamente com a superfície da plataforma de força. Com base no deslocamento do centro de pressão (CP), foram calculadas as seguintes variáveis: área da elipse contendo 95% dos dados do deslocamento do CP, amplitude média de oscilação (AMO) e velocidade média de oscilação (VMO) para quantificar a oscilação corporal. Os resultados da análise estatística para a área da elipse e para a VMO revelaram efeito principal de âncora (p<=0,0001), visão (p<=0,0001) e superfície (p<=0,0001), assim como interação entre visão e superfície (p<=0,0001) e âncora e superfície (p=0,002). Para a AMO os resultados revelaram efeito principal de âncora (p<=0,0001), visão (p<=0,0001) e superfície (p<=0,0001) e interação entre visão e superfície (p<=0,0001). O uso da âncora reduziu a oscilação corporal nas três variáveis analisadas. Por outro lado, a ausência de visão e a superfície de espuma aumentaram a oscilação corporal. O uso da âncora não contribuiu para reduzir a oscilação corporal na superfície rígida. Porém, na superfície de espuma o uso da âncora reduziu a oscilação corporal. O sistema âncora contribuiu para reduzir a oscilação corporal e essa redução foi mais efetiva quando o participante estava sobre a superfície de espuma. Portanto, conclui-se que em situações mais desafiadoras o uso do sistema âncora parece ser mais efetivo / Although the use of the anchor system reduces body sway in older adults, it is not clear how the additional haptic information interacts with other sensory systems. The purpose of this study was to evaluate the anchor system contribution to postural sway in older adults during a quiet standing task with different sensory manipulations: vision (with and without) and somatosensation (with and without a foam on the support surface). Thirty individuals participated in this study. They stood on a force plate, with their feet apart at shoulder width. Three factors were manipulated: use of the anchor system, vision availability and support surface texture. The anchor system consists of two flexible cables hold by the hands with loads of 125 g connected to each end that is in contact with the ground. In the trials without vision, participants closed their eyes and a blindfold was placed over their eyes. In the eyes open condition, participants fixed their gaze on a target positioned at eye level. For the manipulation of texture of the surface, a foam with the dimensions of the force plate was placed over it. In the rigid surface condition, participants stood directly over the surface of the force plate. Based on center of pressure (CP) displacement, the following variables were calculated: 95% ellipse area, mean sway amplitude (MSA), and mean sway velocity (MSV). The statistical analysis results for the ellipse area and MSV showed main effect of anchor (p<=0.0001), vision (p<=0.0001) and surface (p<=0.0001), as well as interaction between vision and surface (p<=0.0001) and anchor and surface (p=0.002). For MSA, the results revealed main effect of anchor (p<=0.0001), vision (p<=0.0001) and surface (p<=0.0001) and interaction between vision and surface (p<=0.0001). The use of the anchor reduced body sway in all three variables analyzed. Moreover, the absence of vision and the foam surface increased body sway. The use of the anchor did not contribute to reduce body sway on the rigid surface, but on the foam surface the use of anchor reduced body sway. The anchor system helped reducing body sway and this reduction was more effective when the participant was on the foam surface. Therefore, it follows that in more challenging situations the use of the anchor system appears to be more effective.

A atividade exploratoria em tarefas de ancoragem haptica exerce um efeito positivo em tarefas desafiadoras ao controle postural. A melhora ou reducao da instabilidade postural em tarefas de ancoragem foi comprovada em diversos grupos (i.e., adultos jovens, adultos idosos, criancas, e participantes com deficiencia) e condicoes experimentais (i.e., variados niveis de complexidade de tarefa postural). O problema deste estudo foi analisar em contextos de tarefas posturais se existe uma relacao entre o desequilibrio homeostatico provocado pelo exercicio fisico de esforco maximo (que afeta o sistema postural pelo impacto no sistema autonomo) e o sistema haptico (que integra adicional estrategia de controle voluntario ao sistema postural). O objetivo do nosso estudo foi testar se a informacao haptica proporcionada pelo uso do sistema ancora exibe efeitos imediatos de atenuacao dos niveis de instabilidade postural aumentada pela fadiga geral decorrente do exercicio fisico maximo. O sistema ancora incorpora atividade exploratoria simultanea a execucao de uma tarefa postural desafiadora. O contexto de ancoragem inclui o manejo de dois cabos flexiveis com cargas anexas em suas extremidades que possibilita a exploracao haptica. Neste estudo, dois grupos foram compostos, um grupo experimental com vinte e tres adultos jovens fisicamente ativos e um grupo controle composto de dez adultos jovens. Ambos os grupos realizaram duas sessoes experimentais (com ancora; sem ancora) com tarefas de controle postural. Para o grupo experimental, as duas sessoes consistiram em: a. uma tarefa de equilibrio antes do esforco fisico, b. um protocolo incremental de esforco, e c. tarefas de equilibrio apos o protocolo de esforco realizados em 4 diferentes momentos ate 15 minutos. Para a inducao do esforco fisico, utilizamos um protocolo incremental maximo em esteira ergometrica, e as duas sessoes experimentais foram realizadas em dias diferentes com prazo maximo entre elas de 14 dias. O grupo controle realizou as mesmas sessoes, entretanto o protocolo de inducao ao esforco fisico foi substituido por um periodo equivalente de descanso. O objetivo da existencia do grupo controle foi verificar a presenca de um efeito de aprendizagem durante a execucao das tarefas. Os resultados para o grupo experimental das variaveis relacionados ao deslocamento do CT, no dominio do tempo mostraram que a informacao haptica proveniente do sistema ancora atenuou a instabilidade postural durante condicoes de tarefas de controle postural onde o participante encontrava-se sob os efeitos da fadiga. Em todas as condicoes experimentais, o exercicio fisico maximo na esteira produziu um aumento na oscilacao postural, como esperado. Entretanto, quando a informacao haptica foi associada na tarefa experimental, a oscilacao postural foi significativamente diminuida. Embora a informacao haptica tenha atenuado significativamente os efeitos da fadiga geral sobre os niveis de oscilacao postural, a velocidade de recuperacao dos valores basais da oscilacao postural foi, na condicao de ancoragem, reduzida dada sua proximidade com os valores de oscilacao tipicos da tarefa sem a fadiga. Os resultados do grupo controle demonstraram que as tarefas utilizadas nao foram suficientes para promover um efeito de aprendizagem. O organismo a partir de estimulos de curto prazo compensou os efeitos de degradacao do equilibrio provocados pela fatiga. A informacao haptica foi util para o sistema de controle da postura compensar os efeitos de perturbacao causados pela fadiga. / Exploratory activity during haptic anchoring has a positive effect during challenging postural control tasks. In such case, improvement of postural stability has been demonstrated in a variety of groups (i.e., young adults, older adults, children, and disabled participants) and experimental conditions (i.e., different levels of postural task complexity). The issue of this study is to analyze in contexts of postural tasks whether there is a relation between the homeostatic imbalance caused by maximal physical exertion (that affects the postural system by the impact on the autonomic system) and the haptic system (which integrates additional strategy of voluntary control to the postural system). The purpose of our study was to test whether the haptic information provided by the use of the anchor system exhibits immediate effects on attenuation of postural instability levels increased by general fatigue caused by maximal physical exertion. The anchor system incorporates simultaneous exploratory activity to the execution of a challenging postural task. The anchoring context includes the handling of two flexible cables with loads attached at their ends that enable haptic exploration. In this study, two groups were composed, an experimental group with twenty-three physically active young adults and a control group composed of ten young adults. Both groups performed two experimental sessions (with anchor, without anchor) with tasks of postural control. For the experimental group, the two sessions consisted of: a. balance tasks before physical effort, b. exposure to an incremental exercise protocol, and c. balance tasks after the exercise protocol distributed in 4 periods up to 15 minutes. To induce physical exertion, we used a maximum incremental protocol on a treadmill, and two experimental sessions were conducted on different days with a maximum of 14 days between them. The control group performed the same sessions, however the protocol of induction to physical effort was replaced by an equivalent period of rest. The aim of the control group was to verify the presence of a learning effect during the execution of the tasks. The results for the experimental group of variables related to CT displacement in time domain showed that haptic information from the anchor system attenuated postural instability during conditions of postural control tasks where the participant was under effects of fatigue. In all experimental conditions maximal physical exercise on the treadmill increased postural oscillation, as expected. However, when the haptic information was associated with the experimental task, the postural sway was significantly decreased. Although haptic information significantly attenuated the effects of general fatigue on postural sway the rate of recovery of the basal values of the postural sway was, in the anchoring condition, reduced because of its proximity to the typical oscillation values of the task without the fatigue. The results of the control group demonstrated that the tasks used were not enough to promote a learning effect. The organism from short-term stimuli compensated for the effects of balance degradation caused by fatigue. Haptic information was useful for the posture control system to compensate for the disturbance effects caused by fatigue.

Embora o uso do sistema âncora reduza a oscilação corporal em idosos, ainda não está claro como a informação háptica adicional interage com os outros sistemas sensoriais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a contribuição do sistema âncora na oscilação corporal de idosos durante a postura ereta semi estática com diferentes manipulações sensoriais: visão (com e sem) e somatossensação (superfície rígida e de espuma). Trinta idosos participaram desse estudo. Eles foram instruídos a ficar em pé sobre uma plataforma de força, com os pés afastados na largura do ombro. Três fatores foram manipulados: uso do sistema âncora, disponibilidade de visão e textura da superfície de suporte. O sistema âncora é constituído de dois cabos flexíveis seguros pelas mãos com cargas de 125 g conectados a cada extremidade que fica em contato com o solo. Nas tentativas sem visão, os participantes fecharam os olhos e uma venda foi colocada sobre os olhos. Na situação de olhos abertos os participantes fixaram o olhar em um alvo posicionado na altura dos olhos. Para a manipulação da textura da superfície, uma espuma com as dimensões da plataforma de força foi colocada sobre a mesma. Na condição de superfície rígida, os participantes permaneceram em contato diretamente com a superfície da plataforma de força. Com base no deslocamento do centro de pressão (CP), foram calculadas as seguintes variáveis: área da elipse contendo 95% dos dados do deslocamento do CP, amplitude média de oscilação (AMO) e velocidade média de oscilação (VMO) para quantificar a oscilação corporal. Os resultados da análise estatística para a área da elipse e para a VMO revelaram efeito principal de âncora (p<=0,0001), visão (p<=0,0001) e superfície (p<=0,0001), assim como interação entre visão e superfície (p<=0,0001) e âncora e superfície (p=0,002). Para a AMO os resultados revelaram efeito principal de âncora (p<=0,0001), visão (p<=0,0001) e superfície (p<=0,0001) e interação entre visão e superfície (p<=0,0001). O uso da âncora reduziu a oscilação corporal nas três variáveis analisadas. Por outro lado, a ausência de visão e a superfície de espuma aumentaram a oscilação corporal. O uso da âncora não contribuiu para reduzir a oscilação corporal na superfície rígida. Porém, na superfície de espuma o uso da âncora reduziu a oscilação corporal. O sistema âncora contribuiu para reduzir a oscilação corporal e essa redução foi mais efetiva quando o participante estava sobre a superfície de espuma. Portanto, conclui-se que em situações mais desafiadoras o uso do sistema âncora parece ser mais efetivo / Although the use of the anchor system reduces body sway in older adults, it is not clear how the additional haptic information interacts with other sensory systems. The purpose of this study was to evaluate the anchor system contribution to postural sway in older adults during a quiet standing task with different sensory manipulations: vision (with and without) and somatosensation (with and without a foam on the support surface). Thirty individuals participated in this study. They stood on a force plate, with their feet apart at shoulder width. Three factors were manipulated: use of the anchor system, vision availability and support surface texture. The anchor system consists of two flexible cables hold by the hands with loads of 125 g connected to each end that is in contact with the ground. In the trials without vision, participants closed their eyes and a blindfold was placed over their eyes. In the eyes open condition, participants fixed their gaze on a target positioned at eye level. For the manipulation of texture of the surface, a foam with the dimensions of the force plate was placed over it. In the rigid surface condition, participants stood directly over the surface of the force plate. Based on center of pressure (CP) displacement, the following variables were calculated: 95% ellipse area, mean sway amplitude (MSA), and mean sway velocity (MSV). The statistical analysis results for the ellipse area and MSV showed main effect of anchor (p<=0.0001), vision (p<=0.0001) and surface (p<=0.0001), as well as interaction between vision and surface (p<=0.0001) and anchor and surface (p=0.002). For MSA, the results revealed main effect of anchor (p<=0.0001), vision (p<=0.0001) and surface (p<=0.0001) and interaction between vision and surface (p<=0.0001). The use of the anchor reduced body sway in all three variables analyzed. Moreover, the absence of vision and the foam surface increased body sway. The use of the anchor did not contribute to reduce body sway on the rigid surface, but on the foam surface the use of anchor reduced body sway. The anchor system helped reducing body sway and this reduction was more effective when the participant was on the foam surface. Therefore, it follows that in more challenging situations the use of the anchor system appears to be more effective.

Orientador: Cesar Renato Foschini / Resumo: Desenvolvimento de uma ortese personalizada para subluxação de ombro por manufatura aditiva a partir de escaneamento corporal. A órtese é um dispositivo aplicado à superfície externa do corpo para: controlar o alinhamento biomecânico, corrigir ou acomodar a deformidade, proteger e suportar uma lesão, auxiliar na reabilitação, reduzir a dor, aumentar a mobilidade e a independência. Nos últimos anos, o desenvolvimento de órteses usando manufatura aditiva tem se incrementado tanto para membros superiores como inferiores devido a sua capacidade de reposicionar o membro de maneira mais precisa e personalizada. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para projetar e fabricar uma órtese de subluxação de ombro utilizando escaneamento corporal e manufatura aditiva. O usuário foi submetido ao escaneamento 3D para obtenção do modelo digital sólido em formato 3D, operações elementares espaciais foram aplicadas ao modelo escaneado do usuário para a obtenção da órtese a fim de gerar uma silhueta tridimensional adequada ao ombro/tórax do paciente. Finalmente, a silhueta foi evoluída a órtese pela agregação de espessura, furos e contornos. Uma vez obtida a órtese, foi impressa, ajustada e testada no paciente. Uma primeira versão foi proposta em função do relato do paciente quanto à adaptação do ombro e conforto, e outras duas versões evolutivas foram desenvolvidas e avançaram para outros aspectos importantes como a redução de peso, graus de liberdade nos ombros saudávei... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Development of a custom shoulder orthosis by additive manufacturing from body from body scan. Orthotics is a device applied to the external surface of the body to control biomechanical alignment, correct or accommodate the deformity, protect and support an injury, assist in rehabilitation, reduce pain, increase mobility and independence. In recent years, the development of orthosis using additive manufacturing has been increasing for both upper and lower limbs because of their ability to more accurately and custom reposition the limb. This work aimed to develop a methodology to design and manufacture a shoulder subluxation orthosis using body scanning and additive manufacturing. The user underwent 3D scanning to obtain the solid digital model in 3D format, spatial elemental operations were applied to the user's scanned model to obtain the orthosis to generate a three-dimensional silhouette suitable for the patient's shoulder / chest. Finally, the silhouette was evolved into orthosis by aggregating thickness, holes, and contours. Once the orthosis was obtained, it was printed, adjusted and tested on the patient. A first version was proposed based on the patient's report on shoulder adaptation and comfort, and two other evolutionary versions were developed and advanced to other important aspects such as weight reduction, degrees of freedom in healthy shoulders and comfort gain. In each of the three prototypes, an evaluation questionnaire was applied to the user to improve diffe... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre