Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2015-07-27T22:28:25Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o_FranciscoCarlosReis.pdf: 4497740 bytes, checksum: 02a565d699bb0986470a50b3f8bd5c7b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-27T22:28:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o_FranciscoCarlosReis.pdf: 4497740 bytes, checksum: 02a565d699bb0986470a50b3f8bd5c7b (MD5) Previous issue date: 2014-08-20 / Geometrical Design has been for many teachers a great challenge. On one side, we have rules that contribute to the disempowerment of such expertise in the Basic Education ? Primary and Secondary Education. On the other side, an educational policy that brings back values to the Technical Professional Education, that in its turn is a major step to courses in the field of industry and infrastructure mostly, which demands proper qualification and expertise in order to expand competencies in the interpretation and development of graph sketches through Technical Design. The instructor stands in between such two edges restricted to a small number of actual professionals. In addition, due to the ever-downsizing labor area those professionals usually work as tutors in technical schools at both primary and secondary levels, since Geometrical Design is a discipline no longer mandatory in the referred school?s curriculum. On the other hand, such subject is not only present but also mandatory to schools that require some expertise in graph constructions, since it has been denied to students who have just graduated from middle school. From 2007 on, with the Professional Education implemented by the local federal government Technical Design instructors migrated to technical schools as means to qualify scholars in those institutes who had no opportunity to be previously skilled in Geometrical Design. This study main objective is to raise means to students? autonomy development from the Instituto Federal da Bahia (IFBA), Salvador Campus, in the process of geometrical constructions from a logo study based upon a gap filling status in order to make Primary and Second Education less and less distant concerning the information upon Geometrical Design and Technical Design. Therefore, it was possible to identify the rank both Geometrical Design and Technical Design actually stand in the curriculum proposed by IFBA and analyze aspects related to expansion of competencies in Geometrical Design having a specific teaching strategy applied as a starting point. / O ensino do Desenho Geom?trico tem sido, para muitos docentes, um grande desafio. De um lado encontram-se as leis que colaboraram para o empobrecimento deste conhecimento na Educa??o B?sica e, do outro, uma pol?tica educacional voltada para a valoriza??o da Educa??o T?cnica Profissional, com a preval?ncia da oferta de cursos da ?rea industrial e de infraestrutura, ?reas de forma??o nas quais o conhecimento em Desenho Geom?trico ? fundamental para o desenvolvimento de compet?ncias, notadamente na interpreta??o e elabora??o de projetos gr?ficos atrav?s do Desenho T?cnico. Entre esses polos antag?nicos est? o docente qualificado para o ensino do Desenho, que assistiu ? gradativa e cont?nua redu??o da sua ?rea de atua??o, especialmente nas ?ltimas duas d?cadas, ocasionada pela desobriga??o do componente curricular Desenho Geom?trico nas Matrizes das escolas de Ensino Fundamental e M?dio. Com o implemento da Educa??o Profissional, a partir de 2007, este docente migrou para as escolas t?cnicas e passou a ministrar aulas de Desenho T?cnico para alunos que, egressos do Ensino Fundamental, em maioria, n?o tiveram acesso ao Desenho Geom?trico em virtude das altera??es suscitadas pela legisla??o atual, comprometendo, deste modo, a melhor compreens?o e aplica??o dos conte?dos estudados na forma??o t?cnica. No intuito de minimizar a lacuna existente entre o Ensino Fundamental e a Educa??o Profissional T?cnica de N?vel M?dio, no que diz respeito ao conhecimento relativo ao Desenho Geom?trico a ser aplicado ao Desenho T?cnico, este trabalho prop?e contribuir na cria??o de condi??es para o desenvolvimento da autonomia dos estudantes do Instituto Federal da Bahia (IFBA), Campus Salvador, no processo de constru??es geom?tricas a partir do estudo de logomarcas. Como consequ?ncia desta pesquisa, foi poss?vel identificar o lugar ocupado pelo Desenho Geom?trico na Matriz Curricular do IFBA ? Campus Salvador, e analisar aspectos que propiciam o desenvolvimento de compet?ncias em Desenho Geom?trico, a partir da estrat?gia de ensino aplicada.

La mise en forme de lumière blanche incohérente à l’aide d’un nouveau composant est proposée dans cette thèse. L'objectif était de réaliser une carte d'irradiance arbitraire sur un écran à l’aide d’une structure originale contenant seulement des facettes, légèrement inclinées par rapport à la direction d'origine selon leurs axes propres. Une approche basée sur l’optique géométrique a été utilisée pour concevoir et analyser la structure proposée. Celle-ci est constituée d’une matrice de facettes jouant le rôle de déflecteur. Nous avons étudié le cas en transmission et en réflexion. L’obtention des angles d’inclinaison s’est faite avec deux approches différentes : l'optimisation sous Zemax et le calcul analytique. Plusieurs critères de qualité ont été proposés pour comparer la carte d'irradiance. Le tolérancement a démontré qu’il est plus intéressant de travailler en transmission qu’en réflexion. Une réalisation a été faite avec succès en utilisant une technologie additive innovante. / Beam shaping of incoherent white light with a large spectrum is proposed in this PhD thesis. The objective was to realize an arbitrary irradiance map on a target plane using a faceted structure. To maintain the design result within the geometrical optics domain, large facet element dimensions are required to obtain usable results. Each facet element can slightly tilt along its own axes to deflect the incident light, either by reflection, either by transmission. The calculation of the tilt angles is made by an analytical approach, and also by automatic optimization with Zemax. Several quality factors are proposed in order to qualify the illumination/irradiance chart on the screen. Because of the required tolerances on the fabrication technique, we show that it is more interesting to design a transmissive structure than a reflective one. With a new additive technology, a structure is realized successfully, showing the interest of the concept.

Le pied plat flexible affecte 20-25% de la population adulte. Il est caractérisé par un affaissement anormal de l’arche longitudinale médiale en charge ainsi qu’une pronation excessive du pied. Les orthèses plantaires (OPs) représentent la prise en charge conservatrice la plus fréquemment utilisée au regard de cette pathologie. Toutefois, il existe un manque de consensus quant à leur effet bénéfique, notamment à cause de la variété d’OPs (géométrie et matériaux) utilisée. Ces dernières années, le développement des techniques d’impression 3D a permis d’innover et de faciliter la production d’OPs sur-mesure. Les réalisations actuelles ne se sont cependant limitées qu’à des formes monolithiques reposant sur la forme du pied. L’objectif de cette thèse est d'approfondir les connaissances relatives à l’impact des OPs sur la biomécanique du pied plat, afin d’aider au développement et à l’évaluation d’une OP originale imprimée en 3D. À cet égard, trois objectifs spécifiques ont été définis : (1) investiguer l’effet de la forme géométrique des orthèses plantaires chez des personnes ayant des pieds plats flexibles ; (2) quantifier l’effet de la rigidité d’OPs imprimées en 3D et celle de l’addition d’éléments anti-pronateurs novateurs sur la cinématique du pied ainsi que les pressions plantaires ; (3) évaluer l’impact d’OPs sur-mesure imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Par la réalisation d’une revue systématique avec méta-analyse, l’effet de la forme géométrique des OPs sur la cinématique et la cinétique du membre inférieur lors de la marche chez des personnes ayant les pieds plats a pu être déterminé. Seules les études ayant clairement décrit les modifications géométriques des OPs utilisées ont été incluses. Elles ont ensuite été divisées en cinq groupes en fonction de leur forme géométrique : avec stabilisateur d’arrière-pied médial, avec stabilisateur d’avant-pied médial, avec combinaison d’un stabilisateur d’arrière-pied et d’avant-pied médial, avec stabilisateur neutre, et avec support d’arche. La revue a ainsi mis en évidence que l’utilisation de stabilisateur médiaux était la modification géométrique la plus efficace pour réduire l’éversion de l’arrière-pied et ainsi contrôler la pronation excessive. Cependant, l'hétérogénéité dans les protocoles expérimentaux contribue à la faible évidence au regard des effets des OPs sur la biomécanique de la marche chez des personnes ayant les pieds plats. Sur la base des observations tirées de notre revue de la littérature, des stabilisateurs d’arrière-pied innovants (neutre avec extension sous l’arche) ont été développés pour être utilisés avec une OP originale imprimée en 3D. Par conséquent, l’objectif de notre deuxième étude était de quantifier l’effet de ces stabilisateurs mais aussi de déterminer l’impact de la rigidité de notre OP sur la cinématique du pied et les pressions plantaires. Pour se faire, 15 hommes en bonne santé et ayant les pieds neutres (pointure 9.5-10 US) ont été recrutés afin de s’affranchir de l’interaction possible avec une pathologie. Ainsi, il a été mis en évidence qu’une augmentation de la rigidité était associée à une réduction plus importante de l’éversion à l’arrière-pied (Différence Moyenne (DM) = -0.83°). Cette dernière a d’autant plus été réduite par l’ajout de stabilisateurs (DM = -1.15° et -2.43°). Au niveau des pressions plantaires, outre le transfert de la charge vers le médio-pied induit par le port des OPs, l’augmentation de la rigidité a contribué à accentuer les pics de pression sous l’arche et l’arrière-pied (DM de +21.6% à +31.7%). Enfin, notre troisième étude avait pour but d’évaluer l’impact d’OPs personnalisées et imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Pour ce faire, 19 patients recrutés par l’intermédiaire de podiatres ont reçu deux paires d’OPs sur-mesure, respectivement flexible et rigide, et ont participé à une évaluation biomécanique (cinématique, cinétique, pressions plantaires). L’augmentation de la rigidité n’a eu que peu d’effets sur la cinématique et les efforts articulaires. Elle a cependant été associée à une augmentation des pressions sous l’arche (DM = +34.4% pour la pression moyenne). L’effet de notre stabilisateur a également été quantifié. Il a été associé à une réduction significative de l'éversion à l’arrière-pied (DM = -2.0°), une réduction du moment interne d'inversion à cheville (DM = -0.03 Nm/kg), et à une légère augmentation du moment interne d’abduction au genou (DM ≈ +0.04 Nm/kg). Dans l’ensemble, le présent travail de thèse a permis de mieux saisir les mécanismes d’action des OPs sur la biomécanique des personnes ayant les pieds plats, de guider le développement d’une OP imprimée en 3D et de stabilisateurs d’arrière-pied innovants, et de confirmer que l’ajout d’éléments anti-pronateurs est essentiel afin d’observer un impact bénéfique des OPs sur le contrôle de la pronation excessive. / Flatfoot has been reported to affect around 20–25% of the adult population. It is defined by an abnormally low medial longitudinal arch upon weight bearing and an excessive foot pronation. Foot orthoses (FOs) have commonly been used as a conservative treatment to manage this deformity. However, due to the variety of FOs (geometrical designs and materials) that have been used, there is still low evidence of their beneficial effect. In recent years, the advent of 3D printing techniques has facilitated the production of innovative and customized FOs. Yet, current achievements are limited to monolithic form based on the foot shape. The objective of this thesis was to deepen the knowledge relative to FOs’ impact on flatfoot biomechanics, in order to help the development and the assessment of an original 3D printed FO. Three specific objectives were defined for this purpose: (1) investigate the effect of FOs, based on their geometrical design, in individuals with flexible flatfeet; (2) asses the effect of 3D printed FOs stiffness and newly designed anti-pronator components on foot kinematics and plantar pressures; and (3) evaluate the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Though a systematic and meta-analysis review, the effects FOs geometrical design on lower limb kinematics and kinetics during walking in people with flatfeet has been determined. Only studies that clearly described FOs geometrical design were included. They were then categorized into five groups based on the geometrical design of FOs: with medial rearfoot posting, with medial forefoot posting, with a combination of forefoot and rearfoot posting, with neutral rearfoot posting, and with arch support. The review highlighted that medial postings are the most effective FO feature to reduce the rearfoot eversion and therefore control excessive foot pronation. However, heterogeneity between study protocols contributes to low evidence of beneficial effects of FOs on flatfeet biomechanics during walking. Based on our literature review, innovative rearfoot postings (neutral with an extension under the medial arch) have been developed for an original 3D printed FO. Hence, our second study aimed to determine the effect of these postings as well as the stiffness of our FO on foot kinematics and plantar pressures. To do so, a study involving 15 healthy men with neutral feet (shoe size 9.5-10 US) was carried out. Healthy people were recruited to avoid any interaction with a pathology. The study showed that increasing FOs stiffness was associated to a greater reduction in rearfoot eversion (Mean Difference (MD) = -0.83°). Rearfoot eversion was further decreased when adding the rearfoot postings (MD = -1.15° and -2.43°). Looking at plantar pressures, besides a shift of the loads to the midfoot region while wearing FOs, higher peak pressures under the rearfoot and the medial arch (MD from +21.6% to +31.7%) were observed when increasing the FOs stiffness. Finally, the third study aimed at evaluating the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Nineteen patients, recruited by experienced podiatrists, were given two pairs of custom 3D printed FOs and participated in a biomechanical analysis (kinematics, kinetics, plantar pressures). Increasing FOs stiffness had little effects on kinematics and joint moments. However, it resulted in higher plantar pressures under the arch (MD = +34.4% for mean pressures). The addition of our rearfoot posting was associated with notable effects; it significantly reduced the eversion angle (MD = -2.0°) and inversion moment at the ankle (DM = -0.03 Nm/kg), and increased slightly the knee abduction moment (MD ≈ +0.04 Nm/kg). Overall, the present thesis has provided a better understanding on how FOs impact the biomechanics of individuals with flatfeet, helped the development of a 3D printed FO as well as innovative rearfoot postings, and confirmed that anti-pronator components are essential to observe a beneficial impact of FOs on the control of excessive foot pronation.