Este trabalho apresentará um projeto cujo propósito foi definir um protocolo de avaliação para pacientes paraplégicos sob terapia, através do uso de estimulação elétrica neuromuscular, no ambulatório de ortopedia do Hospital das Clínicas da Universidade de Campinas. A análise proposta servirá tanto para o acompanhamento da evolução dos pacientes, quanto, principalmente, para avaliação dos sistemas de reabilitação desenvolvidos pelo laboratório de biocibernética e engenharia de reabilitação na Escola de Engenharia de São Carlos. Neste trabalho o protocolo foi aplicado especificamente para descrever a locomoção do paraplégico usando a estimulação padrão de 4 canais, que realiza a ativação dos quadríceps para extensão das pernas, necessária para o suporte do corpo, e a ativação do reflexo de retirada através da estimulação do nervo fibular para a flexão necessária para a fase de balanço. A análise usou como referência o conhecimento relacionado à descrição das fases e estratégias usadas pela locomoção do ser humano intacto. O protocolo de avaliação usou recursos do laboratório de biomecânica e reabilitação do aparelho locomotor, situado no hospital citado acima, que permitiram a descrição da cinemática dos membros superiores e inferiores, da atividade muscular realizada pelos membros superiores, e das forças de reação do solo. / This work present a case study on the use of the motion analysis laboratory resources (three-dimensional motion capture system, EMG, and force plate) with the purpose of improve the use of surface electrical stimulation to enable the locomotion in paraplegic subjects. Five trials for each of the five patients (thoracic complete spinal cord lesion) using a four channel electrical stimulator was done for synchronously acquisition of: 3D coordinates of 30 markers distributed on the whole body (to evaluate the stride\'s characteristics and three-dimensional measurements of angles of whole-body); EMG signal, on both sides, of triceps brachii long head, pectoralis major, middle deltoideus, extensor carpi radialis; and the vertical component of the ground reaction force. All data were normalized on the right gait cycle. The analysis was done braking the cycle in 11 events related with the swing phase in both sides, because it was focused firstly in the actions related with the swing limb and upper body advance, that represents a critical factor in locomotion aided by electrical stimulation. These events divided the gait cycle in 10 phases, which was used for associate the data evaluated with specifics tasks. The results showed temporal parameters similar to that reported by other authors, specific characteristics of the patient, the mechanism used by the patient for advance the body, and the periods of high activity of the muscles on the cycle.

Este trabalho apresentará um projeto cujo propósito foi definir um protocolo de avaliação para pacientes paraplégicos sob terapia, através do uso de estimulação elétrica neuromuscular, no ambulatório de ortopedia do Hospital das Clínicas da Universidade de Campinas. A análise proposta servirá tanto para o acompanhamento da evolução dos pacientes, quanto, principalmente, para avaliação dos sistemas de reabilitação desenvolvidos pelo laboratório de biocibernética e engenharia de reabilitação na Escola de Engenharia de São Carlos. Neste trabalho o protocolo foi aplicado especificamente para descrever a locomoção do paraplégico usando a estimulação padrão de 4 canais, que realiza a ativação dos quadríceps para extensão das pernas, necessária para o suporte do corpo, e a ativação do reflexo de retirada através da estimulação do nervo fibular para a flexão necessária para a fase de balanço. A análise usou como referência o conhecimento relacionado à descrição das fases e estratégias usadas pela locomoção do ser humano intacto. O protocolo de avaliação usou recursos do laboratório de biomecânica e reabilitação do aparelho locomotor, situado no hospital citado acima, que permitiram a descrição da cinemática dos membros superiores e inferiores, da atividade muscular realizada pelos membros superiores, e das forças de reação do solo. / This work present a case study on the use of the motion analysis laboratory resources (three-dimensional motion capture system, EMG, and force plate) with the purpose of improve the use of surface electrical stimulation to enable the locomotion in paraplegic subjects. Five trials for each of the five patients (thoracic complete spinal cord lesion) using a four channel electrical stimulator was done for synchronously acquisition of: 3D coordinates of 30 markers distributed on the whole body (to evaluate the stride\'s characteristics and three-dimensional measurements of angles of whole-body); EMG signal, on both sides, of triceps brachii long head, pectoralis major, middle deltoideus, extensor carpi radialis; and the vertical component of the ground reaction force. All data were normalized on the right gait cycle. The analysis was done braking the cycle in 11 events related with the swing phase in both sides, because it was focused firstly in the actions related with the swing limb and upper body advance, that represents a critical factor in locomotion aided by electrical stimulation. These events divided the gait cycle in 10 phases, which was used for associate the data evaluated with specifics tasks. The results showed temporal parameters similar to that reported by other authors, specific characteristics of the patient, the mechanism used by the patient for advance the body, and the periods of high activity of the muscles on the cycle.

Large marine vertebrate species can exhibit vast movements, both horizontally and vertically, which challenges our ability to observe their behaviours at extended time-scales. There is a growing need to understand the intra- and inter-annual movements of mobile marine species of conservation concern in order to develop effective management strategies. The basking shark (Cetorhinus maximus) is the world's second largest fish species, however, a comprehensive understanding of this species’ ecology, biology and spatial behaviour in the north-east Atlantic is currently lacking. This thesis seeks to investigate the movement ecology of basking sharks using a suite of technologies to integrate biologging, biotelemetry, remotely sensed data, and ecological modelling techniques. I use satellite telemetry data from basking sharks tracked in 2012, 2013 and 2014 to quantify movements in coastal waters off the west coast of Scotland within the Sea of the Hebrides proposed MPA. Sharks exhibited seasonal residency to the proposed MPA, with three long-term tracked basking sharks demonstrating inter-annual site fidelity, returning to the same coastal waters in the year following tag deployment (Chapter 2). I reveal that sharks tracked into winter months exhibit one of three migration strategies spanning nine geo-political zones and the High Seas, demonstrating the need for multi-national cooperation in the management of this species across its range (Chapter 3). I examine the vertical space-use of basking sharks to improve an understanding of the processes that influence movements in all dimensions. Basking sharks exhibit seasonality in depth-use, conduct deep dives to over 1000 m, and alter their depth-use behaviour in order to remain within thermal niche of between 8 and 16 oC (Chapter 4). Finally, I combine contemporaneous data recorded by deployed satellite tags with remotely sensed environmental data to employ novel ecological modelling techniques to predict suitable habitat for basking sharks throughout the Atlantic Ocean (Chapter 5).

Pacientes lesados medulares frequentemente mencionam dores nos ombros, devido à elevada demanda dos membros superiores. Estes pacientes se submetem a diferentes tipos de reabilitação, no entanto é importante avaliar os métodos utilizados em tais programas para evitar possíveis prejuízos. O objetivo deste trabalho é avaliar o esforço e a atividade muscular dos ombros em pacientes paraplégicos caminhando com Estimulação Elétrica Neuro Muscular (EENM) e um andador em seções de reabilitação e comparar com duas atividades diárias executadas por estes indivíduos: propulsão da cadeira de rodas e elevação para alívio da pressão. Quinze homens adultos com paraplegia foram avaliados. Os movimentos em 3 dimensões foram obtidos com um sistema de 6 câmeras de infravermelho, e a atividade mioelétrica de 6 músculos dos ombros foi obtida bilateralmente por eletrodos de superfície ativos. Um andador instrumentalizado capturou a força durante a marcha, e a força nas outras duas atividades foi obtida por dinâmica inversa utilizando os dados cinemáticos e antropométricos. Os dados cinéticos e da atividade muscular foram avaliados estatisticamente utilizando análise de variância (ANOVA) e o teste das diferenças menos significativas de Tukey com nível de significância p<0,05. Foram obtidos picos de força quatro vezes maiores durante a marcha comparando-se à propulsão da cadeira de rodas. O esforço do ombro durante a marcha e a elevação foi equivalente, porém o lado direito durante a marcha apresentou maiores valores. O músculo mais ativo durante a marcha foi o tríceps, seguido pelo peitoral maior, deltóide anterior e trapézio inferior. A ação geral dos músculos durante a marcha também foi maior comparada aos outros exercícios executados. A marcha com EENM e andador, realizada por lesados medulares durante as seções de reabilitação, requer esforços significativos dos membros superiores, podendo gerar complicações nas articulações do ombro. Lesados medulares submetidos a seções de reabilitação que executam esforços significativos devem ser frequentemente monitorados, por métodos de ultra-som ou ressonância magnética, para evitar o comprometimento dos membros superiores e a consequente perda das funções de independência remanescentes / Spinal Cord Injured subjects often refer pain in their shoulders, due to the increased demand of the upper limbs. These subjects usually go through different rehabilitation strategies. Therefore, it becomes rather important to assess those methods in order to avoid further injuries to the patients. The goal of this work was to evaluate the shoulder effort and muscular activity in paraplegic subjects during gait with Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) with the aid of a walker and to compare it with two daily activities: wheelchair start up and weight relief raise. Fifteen adult male paraplegics were part of this study. The three-dimensional motions were acquired with six infrared cameras, and surface-active electrodes recorded the electromyography activity of 6 shoulder muscles, bilaterally. The vertical reaction force during walking was measured with a strain gauge instrumented walker, and the horizontal (wheelchair start-up) and vertical (weight relief raise) forces were obtained by inverse dynamics from kinematics and anthropometric data. The statistics of kinetic and electromyography data were done by analysis of variance (ANOVA) and the Tukey least significant differences post hoc test with significance level of p<0,05. Results have shown NMES gait force peaks being about four times higher than the values obtained for wheelchair start-up. The shoulder effort (force and torque) during walking and weight relief was similar, although the right side during NMES gait presented greater values. The triceps was the most active muscle during NMES walking, followed by pectoralis major, anterior deltoid and lower trapezius. The overall muscular activity during NMES walking was again higher than the other tasks executed. The NMES walking, when performed by spinal cord injured subjects can lead to injuries to the shoulder girdle. Due to the results obtained, continuous supervision of paraplegic upper limb effort should therefore be part of any rehabilitation center and for that ultrasound or magnetic resonance imaging may be recommended

Pacientes lesados medulares frequentemente mencionam dores nos ombros, devido à elevada demanda dos membros superiores. Estes pacientes se submetem a diferentes tipos de reabilitação, no entanto é importante avaliar os métodos utilizados em tais programas para evitar possíveis prejuízos. O objetivo deste trabalho é avaliar o esforço e a atividade muscular dos ombros em pacientes paraplégicos caminhando com Estimulação Elétrica Neuro Muscular (EENM) e um andador em seções de reabilitação e comparar com duas atividades diárias executadas por estes indivíduos: propulsão da cadeira de rodas e elevação para alívio da pressão. Quinze homens adultos com paraplegia foram avaliados. Os movimentos em 3 dimensões foram obtidos com um sistema de 6 câmeras de infravermelho, e a atividade mioelétrica de 6 músculos dos ombros foi obtida bilateralmente por eletrodos de superfície ativos. Um andador instrumentalizado capturou a força durante a marcha, e a força nas outras duas atividades foi obtida por dinâmica inversa utilizando os dados cinemáticos e antropométricos. Os dados cinéticos e da atividade muscular foram avaliados estatisticamente utilizando análise de variância (ANOVA) e o teste das diferenças menos significativas de Tukey com nível de significância p<0,05. Foram obtidos picos de força quatro vezes maiores durante a marcha comparando-se à propulsão da cadeira de rodas. O esforço do ombro durante a marcha e a elevação foi equivalente, porém o lado direito durante a marcha apresentou maiores valores. O músculo mais ativo durante a marcha foi o tríceps, seguido pelo peitoral maior, deltóide anterior e trapézio inferior. A ação geral dos músculos durante a marcha também foi maior comparada aos outros exercícios executados. A marcha com EENM e andador, realizada por lesados medulares durante as seções de reabilitação, requer esforços significativos dos membros superiores, podendo gerar complicações nas articulações do ombro. Lesados medulares submetidos a seções de reabilitação que executam esforços significativos devem ser frequentemente monitorados, por métodos de ultra-som ou ressonância magnética, para evitar o comprometimento dos membros superiores e a consequente perda das funções de independência remanescentes / Spinal Cord Injured subjects often refer pain in their shoulders, due to the increased demand of the upper limbs. These subjects usually go through different rehabilitation strategies. Therefore, it becomes rather important to assess those methods in order to avoid further injuries to the patients. The goal of this work was to evaluate the shoulder effort and muscular activity in paraplegic subjects during gait with Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) with the aid of a walker and to compare it with two daily activities: wheelchair start up and weight relief raise. Fifteen adult male paraplegics were part of this study. The three-dimensional motions were acquired with six infrared cameras, and surface-active electrodes recorded the electromyography activity of 6 shoulder muscles, bilaterally. The vertical reaction force during walking was measured with a strain gauge instrumented walker, and the horizontal (wheelchair start-up) and vertical (weight relief raise) forces were obtained by inverse dynamics from kinematics and anthropometric data. The statistics of kinetic and electromyography data were done by analysis of variance (ANOVA) and the Tukey least significant differences post hoc test with significance level of p<0,05. Results have shown NMES gait force peaks being about four times higher than the values obtained for wheelchair start-up. The shoulder effort (force and torque) during walking and weight relief was similar, although the right side during NMES gait presented greater values. The triceps was the most active muscle during NMES walking, followed by pectoralis major, anterior deltoid and lower trapezius. The overall muscular activity during NMES walking was again higher than the other tasks executed. The NMES walking, when performed by spinal cord injured subjects can lead to injuries to the shoulder girdle. Due to the results obtained, continuous supervision of paraplegic upper limb effort should therefore be part of any rehabilitation center and for that ultrasound or magnetic resonance imaging may be recommended