Apresentamos nesta tese a compilação de dois artigos científicos aceitos para publicação, que serão reproduzidos e discutidos em diferentes sessões apresentadas a seguir. Os objetivos gerais desta tese são desenvolver um instrumento inovador para a análise biomecânica do assoalho pélvico (AP) , capaz de fornecer um perfil preciso da distribuição de pressões ao longo do canal vaginal, e caracterizar o potencial de coordenação espacial desse grupo muscular em uma população de mulheres treinadas na técnica de Pompoarismo. Para o primeiro objetivo, nós desenvolvemos um sensor com alta resolução tridimensional para a avaliação do perfil espaço-temporal de pressões no canal vaginal. Para isso, o mapeamento obtido da distribuição intravaginal de pressões foi (i) testado entre avaliadores, tentativas e sessões de avaliação para verificação da confiabilidade e repetitividade do instrumento e protocolo de coleta; (ii) comparado à avaliação digital da força do AP, e (iii) caracterizado e diferenciado entre duas tarefas opostas: a contração máxima do AP e manobra de Valsalva (considerada como um esforço máximo de expulsão com movimento caudal do AP). Para o segundo objetivo, com o novo sensor nós comparamos dois grupos de mulheres: praticantes e não praticantes de uma técnica específica de coordenação da musculatura do AP, o Pompoarismo. O sensor consiste em um cilindro de Ertacetal® não deformável envolvido por uma matriz de sensores capacitivos calibrados individualmente (MLA-P1, pliance System; novel; Munique, Alemanha). O cilindro, com 23,2 mm de diâmetro e 8 cm de comprimento, contém uma área sensora de 50 cm2 (10x10 elementos de 7,07 mm2, com gap de 1,79 mm entre cada sensor). Cada sensor apresenta amplitude de medida entre 0,5 e 100 kPa, e resolução de 0,42 kPa, o que possibilita mensurações unidirecionais com alta resolução espacial e testada baixa e uniforme resposta à temperatura. O perfil de pressão intravaginal foi descrito com base em duas diferentes abordagens considerando: (i) o pico de pressão da matriz inteira e (ii) a distribuição da pressão ao longo de diferentes sub-regiões do canal vaginal, obtidas por divisões da matriz sensora em \"anéis\", \"planos\", ou subáreas (caudal, média e cranial). Coeficientes de correlação intraclasse indicaram excelente repetitividade inter e intra avaliador para a área total e medial, com confiabilidade moderada para as áreas cranial e caudal. A correlação entre os picos de pressão e a força obtida pela avaliação digital do AP foi moderada [coeficiente de Spearman r=0,55 (p < 0,001)]. O Perfil espaço-temporal de pressões do canal vaginal foi completamente diferente entre a contração máxima do AP e a Valsalva (ANOVA medidas repetidas, dois fatores), com a contração muscular resultando em pressões notavelmente maiores na porção anteroposterior média do canal vaginal. Considerando o potencial de coordenação e distribuição espacial da pressão intravaginal, observamos no grupo de mulheres praticantes de pompoarismo uma maior capacidade de sustentação da força muscular (40% maior, efeito moderado, p=0,04), além de menores contribuições relativas da porção média e plano anteroposterior, e maiores contribuições das porções caudal e cranial e planos latero-laterais da pressão intravaginal, que se mostrou de modo geral mais simetricamente distribuída em relação ao grupo controle. Com este protocolo e instrumento inovador foi possível obter um mapeamento de alta resolução, confiável e capaz de distinguir o perfil de distribuição de pressões ao longo de diferentes porções do canal vaginal, e caracterizar tarefas e padrões de coordenação muscular em diferentes grupos de mulheres / This thesis is presented as a compilation of two scientific papers accepted for publication, reproduced in different sections. The general purpose of this thesis is to develop a novel instrumented probe for pelvic floor muscle (PFM) biomechanics assessment, capable of providing a precise high spatial 3D resolution pressure profile of the vaginal canal, and to map the spatial coordination potential of these muscles in a trained female population. For the first objective, we developed a novel device for assessing the spatiotemporal pressure profile of the vaginal canal. The pressure profile was (i) tested for reliability and repeatability, (ii) compared to the PFM digital assessment, and (iii) characterized and compared between two opposite tasks: maximum contraction and Valsalva maneuver (maximum intra-abdominal effort with downward movement of the pelvic floor). For the second objective, we assessed and compared two groups of asymptomatic women using the newly developed device: practitioners and non-practitioners of a specific coordination training of the PFM, the Pompoir technique. The developed probe consists of a non-deformable Ertacetal® cylinder, covered by a matrix of individually calibrated capacitive sensors (MLA-P1, pliance System; Novel, Munich, Germany). The cylinder is 23.2 mm in diameter and 8 cm in length, and its sensing area is 70.7 mm2 (10x10 matrix of sensing elements, each with 7.07 mm2 in size and 1.79 mm gap between them). The capacitive sensors have a measurement range of 0.5-100kPa, and a measurement resolution of 0.42 kPa, enabling unidirectional measurements with high spatial resolution, and tested low uniform and linear response to temperature variations. The pressure profile was described based on two different approaches, either considering the peak pressure of the entire sensor matrix or the pressure distribution along different sub-regions of the vaginal canal, obtained by divisions of the sensor matrix in \"rings\", \"planes\" or major areas (caudal, mid and cranial) throughout the vaginal length. Intraclass correlation coefficients indicated excellent inter- and intra-rater reliability and intra-trial repeatability for the total and mid-areas, with moderate reliability for the cranial and caudal areas. There was a moderate correlation between peak pressure and PFM digital palpation [Spearman\'s coefficient r=0.55 (p < 0.001)]. Spatiotemporal profiles were completely different between the maximum contraction tasks compared to Valsalva (2-way ANOVAs for repeated measures), with contraction resulting in notably higher pressures in the mid-anteroposterior portion of the vaginal canal. Regarding the effect of Pompoir training, the trained group presented better ability to sustain the achieved pressure for a longer period (40% longer, moderate effect, P=0.04) also having smaller relative contributions from the mid-region rings and anteroposterior plane, and greater contributions from the caudal and cranial rings and latero-lateral plane, with more symmetrical pressure distribution patterns in comparison to the control group. With this protocol and novel instrument, we obtained a high-resolution and highly reliable innovative 3D pressure distribution map of the pelvic floor, capable of distinguishing vaginal sub-regions, planes, rings, tasks and characterizing coordination patterns of the PFM following a specific training protocol

Apresentamos nesta tese a compilação de dois artigos científicos aceitos para publicação, que serão reproduzidos e discutidos em diferentes sessões apresentadas a seguir. Os objetivos gerais desta tese são desenvolver um instrumento inovador para a análise biomecânica do assoalho pélvico (AP) , capaz de fornecer um perfil preciso da distribuição de pressões ao longo do canal vaginal, e caracterizar o potencial de coordenação espacial desse grupo muscular em uma população de mulheres treinadas na técnica de Pompoarismo. Para o primeiro objetivo, nós desenvolvemos um sensor com alta resolução tridimensional para a avaliação do perfil espaço-temporal de pressões no canal vaginal. Para isso, o mapeamento obtido da distribuição intravaginal de pressões foi (i) testado entre avaliadores, tentativas e sessões de avaliação para verificação da confiabilidade e repetitividade do instrumento e protocolo de coleta; (ii) comparado à avaliação digital da força do AP, e (iii) caracterizado e diferenciado entre duas tarefas opostas: a contração máxima do AP e manobra de Valsalva (considerada como um esforço máximo de expulsão com movimento caudal do AP). Para o segundo objetivo, com o novo sensor nós comparamos dois grupos de mulheres: praticantes e não praticantes de uma técnica específica de coordenação da musculatura do AP, o Pompoarismo. O sensor consiste em um cilindro de Ertacetal® não deformável envolvido por uma matriz de sensores capacitivos calibrados individualmente (MLA-P1, pliance System; novel; Munique, Alemanha). O cilindro, com 23,2 mm de diâmetro e 8 cm de comprimento, contém uma área sensora de 50 cm2 (10x10 elementos de 7,07 mm2, com gap de 1,79 mm entre cada sensor). Cada sensor apresenta amplitude de medida entre 0,5 e 100 kPa, e resolução de 0,42 kPa, o que possibilita mensurações unidirecionais com alta resolução espacial e testada baixa e uniforme resposta à temperatura. O perfil de pressão intravaginal foi descrito com base em duas diferentes abordagens considerando: (i) o pico de pressão da matriz inteira e (ii) a distribuição da pressão ao longo de diferentes sub-regiões do canal vaginal, obtidas por divisões da matriz sensora em \"anéis\", \"planos\", ou subáreas (caudal, média e cranial). Coeficientes de correlação intraclasse indicaram excelente repetitividade inter e intra avaliador para a área total e medial, com confiabilidade moderada para as áreas cranial e caudal. A correlação entre os picos de pressão e a força obtida pela avaliação digital do AP foi moderada [coeficiente de Spearman r=0,55 (p < 0,001)]. O Perfil espaço-temporal de pressões do canal vaginal foi completamente diferente entre a contração máxima do AP e a Valsalva (ANOVA medidas repetidas, dois fatores), com a contração muscular resultando em pressões notavelmente maiores na porção anteroposterior média do canal vaginal. Considerando o potencial de coordenação e distribuição espacial da pressão intravaginal, observamos no grupo de mulheres praticantes de pompoarismo uma maior capacidade de sustentação da força muscular (40% maior, efeito moderado, p=0,04), além de menores contribuições relativas da porção média e plano anteroposterior, e maiores contribuições das porções caudal e cranial e planos latero-laterais da pressão intravaginal, que se mostrou de modo geral mais simetricamente distribuída em relação ao grupo controle. Com este protocolo e instrumento inovador foi possível obter um mapeamento de alta resolução, confiável e capaz de distinguir o perfil de distribuição de pressões ao longo de diferentes porções do canal vaginal, e caracterizar tarefas e padrões de coordenação muscular em diferentes grupos de mulheres / This thesis is presented as a compilation of two scientific papers accepted for publication, reproduced in different sections. The general purpose of this thesis is to develop a novel instrumented probe for pelvic floor muscle (PFM) biomechanics assessment, capable of providing a precise high spatial 3D resolution pressure profile of the vaginal canal, and to map the spatial coordination potential of these muscles in a trained female population. For the first objective, we developed a novel device for assessing the spatiotemporal pressure profile of the vaginal canal. The pressure profile was (i) tested for reliability and repeatability, (ii) compared to the PFM digital assessment, and (iii) characterized and compared between two opposite tasks: maximum contraction and Valsalva maneuver (maximum intra-abdominal effort with downward movement of the pelvic floor). For the second objective, we assessed and compared two groups of asymptomatic women using the newly developed device: practitioners and non-practitioners of a specific coordination training of the PFM, the Pompoir technique. The developed probe consists of a non-deformable Ertacetal® cylinder, covered by a matrix of individually calibrated capacitive sensors (MLA-P1, pliance System; Novel, Munich, Germany). The cylinder is 23.2 mm in diameter and 8 cm in length, and its sensing area is 70.7 mm2 (10x10 matrix of sensing elements, each with 7.07 mm2 in size and 1.79 mm gap between them). The capacitive sensors have a measurement range of 0.5-100kPa, and a measurement resolution of 0.42 kPa, enabling unidirectional measurements with high spatial resolution, and tested low uniform and linear response to temperature variations. The pressure profile was described based on two different approaches, either considering the peak pressure of the entire sensor matrix or the pressure distribution along different sub-regions of the vaginal canal, obtained by divisions of the sensor matrix in \"rings\", \"planes\" or major areas (caudal, mid and cranial) throughout the vaginal length. Intraclass correlation coefficients indicated excellent inter- and intra-rater reliability and intra-trial repeatability for the total and mid-areas, with moderate reliability for the cranial and caudal areas. There was a moderate correlation between peak pressure and PFM digital palpation [Spearman\'s coefficient r=0.55 (p < 0.001)]. Spatiotemporal profiles were completely different between the maximum contraction tasks compared to Valsalva (2-way ANOVAs for repeated measures), with contraction resulting in notably higher pressures in the mid-anteroposterior portion of the vaginal canal. Regarding the effect of Pompoir training, the trained group presented better ability to sustain the achieved pressure for a longer period (40% longer, moderate effect, P=0.04) also having smaller relative contributions from the mid-region rings and anteroposterior plane, and greater contributions from the caudal and cranial rings and latero-lateral plane, with more symmetrical pressure distribution patterns in comparison to the control group. With this protocol and novel instrument, we obtained a high-resolution and highly reliable innovative 3D pressure distribution map of the pelvic floor, capable of distinguishing vaginal sub-regions, planes, rings, tasks and characterizing coordination patterns of the PFM following a specific training protocol