The occurrence of musculoskeletal pain symptoms has increased morbidity statistics in large companies. The aim of the present study is was to identify the relationship between work conditions and the occurrence of symptoms of musculoskeletal disorders in administrative technicians who work in the rectory of a UFSM-RS. This research is about a descriptive study, of quantitative nature. The population consisted of 216 professionals in the rectory of a federal university. Data was collected through a survey instrument the person with al and functional data, followed by questions containing the checklist to analyze the conditions of the workplace to the computer developed by Hudson Couto et al and; the adapted Nordic Musculoskeletal Questionnaire. The data were analyzed with the help of SPSS software to perform statistical tests. The application of Couto Checklist considered the chair, desk, and video monitors with ergonomic good condition; support for the keyboard in a bad condition; the footrest showed poor ergonomic conditions. The test application of Qui-square and Fisher s Exact Test indicated the presence of significant pain in the neck, spine, shoulder, thoracic spine, wrist / hand and leg. The inadequacies presented by chairs, video monitors and tables make the presence of symptoms of pain / discomfort more significant. Regarding posture, the results were significant for the variables that have related inadequacies of the table on: height, mobile, distance eye / screen / keyboard, arm position and the wrists support. Pain in the neck, shoulders, chest and wrists / hands registered a higher incidence of pain generated by postural discomfort according to the servers of the rectory. With these results, the study provides evidence that furnishings and inadequate equipment on ergonomic criteria extend the symptoms of musculoskeletal disorders. Moreover, the postural maintenance for long periods while working with computer constitutes another factor that contributes to the occurrence of pain in workers. / A ocorrência de sintomas de dores osteomusculares tem aumentado as estatísticas de morbidade nas grandes empresas. Este estudo teve por objetivo identificar a relação entre condições de trabalho e a ocorrência de sintomas de distúrbios músculo-esqueléticos em Técnicos Administrativos que atuam na Reitoria da UFSM-RS. Trata-se de uma pesquisa de caráter descritivo, de natureza quantitativa. A população foi composta por 216 profissionais da Reitoria da universidade Federal. A coleta foi feita através de um instrumento contendo o levantamento de dados pessoais e funcionais, seguidas de questões relativas ao Check-list para análise das condições do posto de trabalho ao computador, elaborado por Hudson Couto e colaboradores (2007) e; o Questionário Nórdico de Sintomas Osteomusculares adaptado. Os dados obtidos foram analisados com o auxilio do software SPSS para a realização dos testes estatísticos. A aplicação do Checklist de Couto considerou a cadeira, mesa de trabalho e monitores de vídeo com boa condição ergonômica; o suporte para o teclado com condições ruim; o apoio para os pés apresentou péssimas condições ergonômicas. A aplicação de testes Qui-quadrado/Exato de Ficher indicaram a presença significativa de dor em regiões do pescoço, coluna lombar, ombro, coluna torácica, pulso/mão e pernas. As inadequações apresentadas por cadeiras, monitores de vídeo e mesas tornam mais significativas a presença de sintomas de dor/desconforto. Com relação à postura os resultados foram significativos para as variáveis que relacionaram inadequações da mesa quanto: à altura, ao móvel, distância olho/tela/teclado, posição dos braços e apoio dos punhos. As dores cervicais, nos ombros, tórax e pulsos/mãos registraram maior incidência de dores geradas pelo desconforto postural de acordo com os servidores da Reitoria. Diante desses resultados o estudo oferece evidências de que mobiliários e equipamentos inadequados quanto aos critérios ergonômicos ampliam os sintomas de distúrbios osteomusculares. Além disso, a manutenção postural por longos períodos durante o trabalho com computador, constitui-se outro fator que contribui para a ocorrência de dores no trabalhador.

Exercícios de inclinação da pelve (\"pelvic drop\") são frequentemente utilizados para o fortalecimento do músculo glúteo médio com o objetivo de aumentar ou priorizar o seu recrutamento. No entanto, o efeito da rotação do quadril no desempenho da ação do glúteo médio é desconhecido. O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da rotação do quadril no recrutamento do músculo glúteo médio, tensor da fascia lata e quadrado lombar. Dezessete sujeitos saudáveis executaram o exercício de inclinação pélvica com o rotação de quadril lateral (IPRL), medial (IPRM) e neutro (IPN). A atividade eletromiográfica dos músculos glúteo médio (GM), tensor da fáscia lata (TFL) e quadrado lombar (QL) foram avaliadas por meio da eletromiografia de superfície. Os resultados demonstraram aumento significativo na ativação do GM com rotação medial e posição neutra quando comparados com a rotação lateral. Em relação à rotação medial e neutra não houve diferença. A razão GM/TFL não foi diferente em nenhum dos posicionamentos analisados. Em relação à razão GM/QL houve um aumento significativo da ativação muscular em rotação medial e neutra. Exercícios de inclinação pélvica são mais eficientes para ativar o glúteo médio quando o quadril está em rotação medial e posição neutra / Pelvic drop exercises are often used to strengthen the gluteus medius muscle with the aim of increasing or prioritizing its recruitment. However, the effect of hip rotation on the performance of the action of the gluteus medius is unknown. The aim of the study was to evaluate the effect of hip rotation on the recruitment of the gluteus medius muscle, tensor fasciae latae and quadratus lumborum. Seventeen healthy subjects performed pelvic drop exercises with lateral (PDLR), medial (PDMR) and neutral (PDN) rotation of the hip. The electromyographic activity of the gluteus medius muscle (GM), tensor fasciae latae (TFL) and quadratus lumborum (QL) were evaluated using surface electromyography (sEMG). The results showed significant increases in activation of the GM with medial and neutral rotation compared with lateral rotation. There was no difference between medial and neutral rotation. The GM/TFL ratio was the same in all analyzed positions. Regarding the GM/QL ratio, there was a significant increase in muscle activation in the medial and neutral rotation. Pelvic drop exercises are more efficient for activating the gluteus medius when the hip is in medial rotation and neutral position

Acreditava-se inicialmente que a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) estava associada apenas aos danos oxidativos e efeitos deletérios às células. Atualmente, evidências sugerem que as EROs desempenham papel benéfico e estão associadas às adaptações estruturais e funcionais das células, por meio de regulação de vias de sinalizações celulares. Nas células musculares, sabe-se que sua função é dependente do estado redox das mesmas. De fato a produção exacerbada destas EROs é um fator limitante da contração muscular, no entanto, um ambiente celular reduzido também afeta negativamente a função muscular. Além disso, adaptações ao exercício físico parecem ser reguladas por vias de sinalizações sensíveis a oxidação por EROs. A NADPH oxidase é um importante complexo enzimático produtor de EROs no músculo esquelético (ME) e considerada como principal fonte de EROs no citosol durante a contração. Além disso, as proteínas envolvidas na contração muscular são sensíveis e reguladas dependente do estado redox celular, e, a NADPH oxidase esta localizada, aparentemente de forma estratégica, próxima a estas proteínas. Desta forma, tornou-se pertinente o estudo da inibição da NADPH oxidase, com apocinina in vivo, em adaptações ao treinamento físico intervalado intenso (TFII), uma vez que esta enzima tem sua atividade aumentada em estudos de contração muscular in vitro. Para investigar o efeito do TFII associado à administração de apocinina sobre as adaptações estruturais, funcionais e redox do músculo esquelético, foram utilizados ratos wistar (3 meses de idade) distribuídos aleatoriamente em 4 grupos: controle sedentário (CS), controle treinado (CT), apocinina sedentário (AS), e apocinina treinado (AT). O protocolo de TFII foi de corrida em esteira rolante durante 2 meses (1h, 5x/sem) com intensidade intervalada (3min a 60% VO2máx e 4min a 85% VO2máx) em inclinação de 20°. O tratamento com a apocinina (30 mg/kg/dia) foi por gavagem durante 2 meses. Foram avaliadas nos músculos sóleo e EDL, as medidas de capilarização, área de secção transversa (AST), distribuição de tipos de fibra, atividades de enzimas antioxidantes: superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), o estado redox pela razão GSH:GSSG, e lesões oxidativas pelas concentrações de hidroperóxidos lipídicos e proteínas carboniladas. Os resultados demonstraram, que no músculo sóleo, o TFII não alterou a atividade da NADPH oxidase, mas aumentou a capilarização (82%), a atividade da SOD (47%) e a razão GSH:GSSG (52%), e diminuiu a atividade da CAT (-38%). No músculo EDL, o TFII aumentou as atividades das enzimas NADPH oxidase (141%), SOD (36%) e CAT (88%), bem como a capilarização (50%) e mudanças de tipos de fibras. Com isso observou-se que a apocinina não teve efeito sobre a função, estrutura e estado redox do ME de ratos sedentários. No entanto, a apocinina inibiu as adaptações induzidas pelo TFII em ambos os músculos (sóleo e EDL). O TFII aumentou a atividade da NADPH oxidase apenas no músculo EDL mostrando comportamentos diferentes das atividades desta enzima, em resposta a este tipo de treino, entre os músculos de características oxidativas e glicolíticas. Sendo assim, a NADPH oxidase parece participar das vias sinalizadoras para as adaptações induzidas pelo TFII apenas nos músculos glicolíticos. Diante desses resultados, conclui-se que músculos glicolíticos e oxidativos podem ter vias de sinalizações diferentes para as adaptações do ME ao exercício. Isto reforça e também explica a importância da intensidade e duração do exercício em respostas adaptativas, uma vez que estas variáveis influenciam o estado redox e também desencadeiam adaptações diferentes no ME. Futuramente, informações do estado redox muscular podem ser usadas para melhorar a especialização do treinamento físico de atletas / Initially it is believed, the production of reactive oxygen species (ROS) was associated just with oxidative damage and harmful effects on cells. Currently, evidence suggests that ROS play beneficial role and are associated with structural and functional adaptations of the cells by means of regulating cellular signaling pathways. In muscle cells, it is known that its function is dependent on the redox state. In fact, the exacerbated production of ROS is a limiting factor of muscle contraction, however, a reduced cellular environment also adversely affects the muscle function. In addition, adaptations to exercise seems to be regulated by signaling pathways sensitive to oxidation by ROS. The NADPH oxidase is an important enzymatic complex producer of ROS in skeletal muscle (SM) and considered as the main source of ROS in the cytosol during contraction. Besides, the proteins involved in muscle contraction are sensitive and controlled by the cellular redox state. Furthermore, NADPH oxidase is located, apparently in a strategic way, next to these proteins. Thus, it has become relevant to the study, in vivo, the inhibition of NADPH oxidase with apocynin on adaptations to high intense interval training (HIIT), since this enzyme activity has been increased in studies of muscle contraction in vitro. To investigate the effect of HIIT associated with the administration of apocynin on the structural and functional adaptations and the redox state of skeletal muscle, Wistar rats (3 months old) were randomly distributed into 4 groups: sedentary control, trained control, sedentary apocynin, and trained apocynin. The HIIT protocol consisted of treadmill running during two months (1h, 5x / week) with intensity intervals (3min 60% VO2max and 4 min at 85% VO2max) in a inclination of 20 degrees, and the apocynin treatment (30 mg / kg / day) was by gavage during 2 months. Were evaluated in soleus and EDL muscles, the capillarity, cross-sectional area (CSA), the distribution of fiber types, activities of antioxidant enzymes: superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), the redox state by GSH: GSSG ratio, and oxidative damage by concentrations of hydroperoxides lipid and protein carbonyls levels. The results showed that in the soleus muscle, the HIIT did not increase the NADPH oxidase activity, but increased capillarity (82%), the activity of SOD (47%) and the ratio GSH: GSSG (52%), but decreased CAT activity (-38%). In EDL muscle, the HIFF increased the activity of the NADPH oxidase enzyme (141%), SOD (36%) and CAT (88%), and the capillarity (50%) and the change of fiber types. Thus it was observed that apocynin had no effect on the function, structure and redox state of SM of sedentary rats. However, the apocynin inhibited adaptations HIIT induced in both muscles (soleus and EDL). The HIIT increased the activity of NADPH oxidase only in the EDL muscle showing different behaviors of the activity of this enzyme in response to this type of training, between the oxidative and glycolytic muscles. Therefore, NADPH oxidase appears to participate in the signaling pathways for adjustments HIIT induced only in the glycolytic muscles. Given these results, it is concluded that glycolytic and oxidative muscles may have different pathways for the adjustments to the SM to exercise. This reinforces and also explains the importance of the intensity and duration of exercise in adaptive responses, since these variables influence the redox state and also trigger different adjustments in SM. In the future, muscle redox status information could even be used to improve the expertise of physical training of athletes

O câncer é considerado uma das principais causas de morte no mundo. Para o tratamento dessa doença, frequentemente são utilizadas estratégias farmacológicas baseadas na intervenção quimioterápica, no qual a doxorubicina (DOX) é largamente utilizada. Visto que, o músculo esquelético possui importante papel na captação de glicose, o objetivo do presente trabalho foi investigar o efeito da DOX na intolerância à glicose. Para isso foram utilizados ratos Wistar, os quais receberam uma dose única de DOX ou salina intraperitoneal (15mg/kg). Avaliamos a expressão de proteínas envolvidas na sensibilidade à insulina e captação de glicose. Os ensaios captação de glicose foram realizados em cultura de miócitos, no qual foi utilizado o agonista de AMPK. O tratamento com DOX causou resistência à insulina e hiperglicemia. No músculo EDL e em miócitos houve menor expressão de GLUT-4 e de AMPk. Em conclusão, o tratamento com DOX causou intolerância à glicose e redução da expressão de AMPk e GLUT-4. A utilização do agonista de AMPk foi capaz de recuperar à intolerância à glicose. / The cancer is considered a major cause of death worldwide. For the treatment of this disease, with frequency are used pharmacological strategies based in chemotherapeutic intervention, in which doxorubicin (DOX) is widely used. Since the skeletal muscle plays an important role in glucose uptake, the aim of this study was to investigate the effect of DOX in glucose intolerance. For this Wistar rats which received a single dose of DOX or saline intraperitoneally (15mg / kg). We evaluated the expression of proteins involved in insulin sensitivity and glucose uptake. The glucose uptake assays were performed on culture myocytes, which was used in the agonist of AMPK. The treatment with DOX caused insulin resistance and hyperglycemia. In the EDL muscle myocytes and there was less expression of GLUT4 and AMPK. In conclusion, treatment with DOX caused impaired glucose tolerance and reduction of expression of AMPK and GLUT-4. The use of AMPK agonist was able to recover glucose intolerance.

A proposta deste trabalho é a padronização do método de eletroporação direta (utilizando eletrodos) em músculo sóleo de ratos wistar. Deste processo físico, pudemos variar a voltagem, o número de pulsos e duração do pulso. O objetivo principal foi à busca de um parâmetro ideal onde deveria haver a menor lesão tecidual com a maior quantidade de expressão do GFP. Métodos de análise (fluorescência e histologia) foram utilizados para a determinação da eficiência de transferência de genes, onde se considerou a razão entre as fibras musculares sadias emissoras fluorescência e o número total de fibras sadias. Como resultado, atingimos a taxa de eficiência de (50,3 ± 20%) em transferência de genes, utilizando a voltagem de 25 V, trem de 8 pulsos com duração de 20ms e freqüência de 1Hz. A possibilidade de interferir na função deste músculo abre a perspectiva de se estudar o papel de certos genes na plasticidade muscular esquelética, especialmente no crescimento muscular longitudinal. / The use of electrical pulses for gene transfer has been successfully used to reach significant levels of gene expression in vitro and in vivo. Therefore electroporation can be considered an important device to get further insight on biological mechanisms and also to treatment. The aim of the present work is to achieve a high level of gene transfer throughout electroporation in the soleus muscle of Wistar rats. The muscle was surgically accessed, injected with Hyaluronidase and subsequently injected with a plasmid expressing GFP (Green Fluorescence Protein). Observation of fluorescence produced in situ and also HE (Hematoxilin-eosin) preparations revealed that the best gene transfer efficiency (50, 3 ± 20%) was achieved with 25 V and 8 pulses (1Hz) lasting 20ms. These results point to a potential use of electroporation as a tool for investigating cellular and molecular aspects of skeletal muscle plasticity, especially those that can be approached only in soleus muscle, such as longitudinal growth.

Nos últimos anos, vários estudos têm demonstrado que durante o desenvolvimento da insuficiência cardíaca (IC) ocorre uma ativação no sistema imunológico, notadamente através de alterações nos níveis plasmático de citocinas pro e antiinflamatórias. Desta forma, estratégias terapêuticas têm sido utilizadas com o intuito de modular a ação destas citocinas e neste caso, o treinamento físico aeróbio parece promissor. Em nosso estudo, avaliamos o efeito de oito semanas de um programa de treinamento aeróbio em esteira para ratos com IC secundária a infarto do miocárdio (IM). Apesar da produção e expressão dos genes (TNF-<font face=\"symbol\">a, IL-6 e IL10) estarem aumentados nos músculo sóleo dos animais com IC, o programa de treinamento aeróbio foi capaz de reverter este quadro, demonstrando valores próximos aos animais normais (sem IC). Desta forma, nos estudo sugere que o treinamento aeróbio moderado demonstrou efeito antiinflamatório em animais com IC secundária a (IM), podendo exercer um importante papel como terapêutica em programas de reabilitação de doenças cardiovasculares. / Recently, several studies has demonstrated immune activation during heart failure (HF) development, notably through changes in plasmatic levels pro and anti-inflammatory cytokines. For this reason, therapeutic interventions have been used with targeting to modulate this cytokine action and in this way, endurance training may be promising. In our study, we evaluated the effect of 8 weeks of endurance training program in a treadmill for post-myocardial (MI) HF rats. Despite increased of levels and gene expression (TNF-<font face=\"symbol\">a, IL-6 e IL10) in soleus muscle of post-MI HF rats, endurance training was able to reverse this change, showing similar values that as founded in control group (without HF). In this way, our study suggests that moderate endurance training demonstrated anti-inflammatory effect in post-MI HF rats, and it may play an important role as therapeutic in rehabilitation programs of cardiovascular disease.

O aumento mundial na incidência da obesidade está associado com um aumento significante com os custos com a saúde. Somente nos Estados Unidos, os gastos com os tratamentos associados a obesidade superam 9% dos custos anuais com a saúde, em torno de $147 bilhões de dólares por ano. Os efeitos da obesidade no músculo esquelético estão relacionados com o desenvolvimento da resistência à insulin (IR), diabetes e piora da qualidade de vida. Trabalhos rescentes tem demonstrado que a dieta hiperlipídica (DHL) diminui a capacidade do músculo esquelético responder a sinais de crescimento. Este efeito negativo relacionado a diminuição na ativação da via Akt/mTOR e aumento nd estresse de retículo endoplasmático (ERE) é denominado de resistência anabólica. Por outro lado, estudos têm demonstrado um possível efeito benéfico da suplementaçãoo com o ácido graxo polinsaturado ômega 3 (Ag-w3) e do treinamento físico aeróbico em diversos parâmetros como, melhora da capacidade oxidativa, sistema imunológico, síntese proteica e degradação em saudáveis ou com alguma patologia associada. Dessa maneira, o presente trabalho demonstra que 8 semanas de DHL contribuíram para o desenvolvimento da obseidade. Por outro lado, o protocolo de TA promoveu um efeito protetor ao ganho de peso nos animais obesos. A suplementação com o AG-w3 foi capaz de prevenir alguns parametros analisados e a associação do óleo de peixe não foi capaz de potencializar os efeitos benéficos encontrados com o TA. / There is a worldwide increase in the incidence of obesity that is associated with significant increases in medical costs. In the United States alone, treatment of obesity related health problems accounts for up to 9% of the total annual cost of healthcare, an estimated $147 billion per year. The effects of obesity on skeletal muscle are correlated with insulin resistance (IR), diabetes and decreased of quality of life. Recent work has demonstrated that a high fat diet (HFD) decreases the ability of skeletal muscle to hypertrophy in a model of increased mechanical load. This negative effect on muscle growth is correlated with a decrease in activation of the Akt/mTOR signaling pathway and an increase in endoplasmic reticulum stress.

[ES] El aumento de la esperanza de vida y la inversión de la pirámide poblacional plantean un desafío al sector sanitario debido al incremento de lesiones articulares y cirugías reconstructivas per cápita. Esto aumenta la demanda de personal rehabilitador en una sociedad con menos población activa. La robotización de las terapias puede aliviar esta presión al automatizar los ejercicios repetitivos. Además, el uso de tecnologías como los modelos músculo-esqueléticos mejoran las terapias, acortando los tiempos de recuperación y optimizan los resultados. La aplicación de modelos músculo-esqueléticos en robots de rehabilitación garantiza la seguridad del paciente al limitar las fuerzas excesivas y evitar posiciones peligrosas. Al mismo tiempo, brinda información adicional al personal rehabilitador para un seguimiento más preciso y personalizado de las terapias a los pacientes. Sin embargo, estos modelos son costosos computacionalmente, lo que dificulta su implementación en el control de robots. En el proyecto en el cual se integra esta tesis, se ha establecido el objetivo de construir un robot de rehabilitación que integre un modelo músculo-esquelético capaz de calcular en tiempo real las fuerzas musculares y articulares. Conocer las fuerzas garantiza la seguridad del paciente, proporciona información sobre las fuerzas durante los ejercicios y optimiza las terapias. Además, a partir del modelo músculo-esquelético se busca desarrollar nuevas herramientas para personalizar los ejercicios y mejorar los resultados. El modelo del miembro inferior, con seis grados de libertad, se ha simplificado para garantizar el cálculo en tiempo real. Se ha utilizado el concepto de grado de libertad funcional para predecir las relaciones entre los grados de libertad en un ejercicio concreto, reduciendo la carga computacional y permitiendo su uso en tiempo real durante los ejercicios de rehabilitación. El modelo consta de tres grados de libertad para la cadera, simulando una junta esférica, modelada como tres pares de revolución perpendiculares entre sí, uno para la rodilla, modelada como un mecanismo de cuatro barras, que simula el movimiento relativo entre el fémur y la tibia, y dos grados de libertad para el tobillo. Se calcula el centro de giro de la cadera y los parámetros del mecanismo de cuatro barras mediante ejercicios de calibración articular para lograr una mayor personalización del modelo. El tobillo se ha modelado empleando los datos de Klein Horsman debido a su dificultad de calibración. Del mismo trabajo se han tomado los parámetros musculares, los cuales se han simplificado para reducir el coste computacional. Se calculan las tensiones musculares mediante las condiciones de Karush-Kuhn-Tucker, minimizando el sumatorio cuadrático de las tensiones de los músculos. El modelo se ha validado y verificado siguiendo las recomendaciones de buenas prácticas de Hicks. Se han comparado los resultados del presente modelo con otro similar generado en AnyBody y con los datos empíricos del ``Grand Challenge", se ha analizado la solidez del modelo frente a las simplificaciones realizadas y los errores de los datos de entrada. Según los resultados obtenidos, el modelo músculo-esquelético es lo suficientemente preciso para ser utilizado en un robot de rehabilitación, garantizando la seguridad de los pacientes y prediciendo la activación muscular. Por último, se han desarrollado dos nuevas herramientas utilizando el modelo actual. La primera estima la Máxima Contracción Voluntaria del sujeto proyectando las fuerzas musculares al efector final del robot. La segunda herramienta calcula la fuerza externa necesaria para garantizar una fuerza muscular específica. Empleando ambas herramientas se logra una mayor personalización de las terapias de rehabilitación, mejorando el proceso. Ambas herramientas han sido probadas empleando el robot de rehabilitación. / [CA] L'augment de l'esperança de vida i la inversió de la piràmide poblacional plantegen un desafiament al sector sanitari a causa de l'increment de lesions articulars i cirurgies reconstructives. Això augmenta la demanda de personal rehabilitador en una societat amb menys població activa. La robotització de les teràpies pot alleujar aquesta pressió a l'autoritzar els exercisses repetitius. A més, l'ús de tecnologies com els models múscul-esquelètics milloren les teràpies, acurtant els temps de recuperació i optimitzant els resultats. L'aplicació de models múscul-esquelètics en robots de rehabilitació garanteix la seguretat del pacient en limitar les forces excessives i evitar posicions perilloses. Al mateix temps, ofereix informació addicional al personal rehabilitador per a un seguiment més precís i personalitzat de les teràpies als pacients. No obstant això, aquests models són costosos computacionalment, el que dificulta la seua implementació en el control de robots. En el projecte en el qual s'integra aquesta tesi, s'ha establit l'objectiu de construir un robot de rehabilitació que integre un model múscul-esquelètic capaç de calcular en temps real les forces musculars i articulars. Conéixer les forces garanteix la seguretat del pacient, proporcionant informació sobre les forces durant els exercicis i optimitza les teràpies. A més, a partir del model múscul-esquelètic es busca desenvolupar noves ferramentes per a personalitzar els exercicis millorar els resultats. El model del membre inferior, amb sis graus de llibertat, s'ha simplificat per garantir el càlcul en temps real. S'ha utilitzat el concepte de grau de llibertat funcional per a predir les relacions entre els graus de llibertat d'un exercici concret, reduint la càrrega computacional i permitent el seu ús en temps real durant els exercisses de rehabilitació. El model consta de tres graus de llibertat per al maluc, simulant una junta esfèrica, modelant com tres parells de revolucions perpendiculars entre si, un per al genoll, modelat com un mecanisme de quatre barres, què simula el moviment relatiu entre el fèmur i la tíbia, i dos graus de llibertat per al turmell. Es calcula el centre de gir del maluc i els paràmetres del mecanisme de quatre barres mitjançant exercicis de calibratge articular per a aconseguir una major personalització del model. El turmell s'ha modelat emprant les dades de Klein Horsman a causa de la seua dificultat de calibració. Del mateix treball s'han pres els paràmetres musculars, els quals s'han simplificat per a reduir el cost computacional. S'ha calculat les tensions musculars mitjançant les condicions de Karush-Kuhn-Tucker, minimitzant el sumatori quadràtic de les tensions musculars. El model s'ha validat i verificat seguint les recomanacions de bones pràctiques d'Hicks. S'ha comparat els resultats del present model amb altre similar generat en AnyBody i amb les dades empíriques del ''Grand Challenge", s'ha analitzat la solidesa del model enfront de les simplificacions realitzades i els errors de les dades d'entrada. Segons els resultats obtinguts, el model múscul-esquelètic és prou precís per a ser utilitzat en un robot de rehabilitació, garantint la seguretat dels pacients i predient l'activació muscular. En últim lloc, s'han desenvolupat dues noves ferramentes utilitzant el model actual. La primera estima la Màxima Contracció Voluntària del subjecte projectant les forces musculars a l'efector final del robot. La segona ferramenta calcula la força externa necessària per a garantir una força muscular específica. Emprant totes dues eines s'aconsegueix una major personalització de les teràpies de rehabilitació, millorant el procés. Totes dues ferramentes han sigut provades fent servir el robot de rehabilitació. / [EN] Increasing life expectancy and the inversion of the population pyramid pose a challenge to the healthcare sector due to the rise in joint injuries and reconstructive surgeries per capita. This increases the demand for rehabilitation personnel in a society with a smaller active population. The robotization of therapies can alleviate this pressure by automating repetitive exercises. Furthermore, the use of technologies like musculoskeletal models enhances therapies, reducing recovery times, and optimizing outcomes. The application of musculoskeletal models in rehabilitation robots ensures patient safety by limiting excessive forces and avoiding dangerous positions. At the same time, it provides additional information to rehabilitation personnel for more precise and personalized monitoring of patient therapies. However, these models have a high computational cost, which makes their implementation in robot control challenging. In the project that integrates this thesis, the objective has been set to build a rehabilitation robot that incorporates a musculoskeletal model capable of real-time calculation of muscular and joint forces. Understanding these forces ensures patient safety, provides information about forces during exercises, and optimizes therapies. Additionally, based on the musculoskeletal model, new tools are being developed to personalize exercises and improve results. The lower limb model, with six degrees of freedom, has been simplified to enable real-time calculation. The concept of functional degrees of freedom has been used to predict the relationships between degrees of freedom in a specific exercise, reducing the computational burden and enabling real-time use during rehabilitation exercises. The model consists of three degrees of freedom for the hip, simulating a spherical joint, modeled as three sets of perpendicular revolute pairs, one for the knee, modeled as a four-bar mechanism, that simulates the relative movement between the femur and the tibia, and two degrees of freedom for the ankle. The hip's pivot center and the parameters of the four-bar mechanism have been calculated through joint calibration exercises to achieve a higher level of model personalization. The ankle has been modeled using Klein Horsman's data due to its calibration complexity. Muscle parameters from the same work have been taken and simplified to reduce computational costs. Muscle tensions are calculated using the Karush-Kuhn-Tucker conditions, minimizing the squared sum of muscle tensions. The model has been validated and verified following Hicks' best practices recommendations. The results of this model have been compared with a similar one generated in AnyBody and with empirical data from the ``Grand Challenge". The model's robustness against the made simplifications and input data errors has been analyzed. According to the obtained results, the musculoskeletal model is accurate enough to be used in a rehabilitation robot, ensuring patient safety and predicting muscle activation. Finally, two new tools have been developed using the current model. The first one estimates the Maximum Voluntary Contraction of the subject by projecting muscular forces to the robot's end effector. The second tool calculates the external force required to achieve a specific muscular force. By employing both tools, greater personalization of rehabilitation therapies is achieved, improving the process. Both tools have been tested using the rehabilitation robot. / Esta tesis y la investigación realizada han sido financiadas por la Agencia Estatal de Investigación con los proyectos “Integración de modelos biomecánicos en el desarrollo y operación de robots rehabilitadores reconfigurables” (DPI2017-84201-R-AR) y “Sistema robótico paralelo con control basado en modelo músculo-esquelético para la monitorización y entrenamiento del sistema propioceptivo” (PID2021-125694OB-I00). El autor de la presente tesis recibió la beca de la Agencia Estatal de Investigación: Ayuda para contrato predoctoral para la formación de doctores Zamora Ortiz, Pau. (PRE2018-083847). Con la cual ha podido dedicarse a tiempo completo a la formación e investigación que ha dado como fruto esta tesis doctoral. / Zamora Ortiz, P. (2023). Modelo músculo-esquelético del miembro inferior para rehabilitación con robot paralelo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199483

O objetivo deste estudo foi investigar os padrões de distribuição de energia e as propriedades espectrais dos principais músculos de membro inferior de diabéticos neuropatas durante a marcha, utilizando a análise de wavelet. Foram coletados dados de EMG de superfície (bipolar) dos músculos tibial anterior, vasto lateral e gastrocnêmio medial no ciclo da marcha em 21 pacientes diabéticos diagnosticados com neuropatia periférica, e 21 indivíduos não- diabéticos. A energia do sinal e freqüência foram comparados entre os grupos no ciclo da marcha e em cada faixa de freqüência (7-542Hz), utilizando testes t. A Análise de Componentes Principais foi utilizada para avaliar as diferenças entre os padrões eletromiográficos de diabéticos e não-diabéticos. Os indivíduos diabéticos exibiram menores energias nas menores frequências para todos os músculos, e energias mais altas nas maiores frequências nos músculos extensores do membro inferior. Os pacientes também apresentaram menor energia de gastrocnêmio medial e uma maior energia de vasto lateral comparado aos não diabéticos, e este último achado sugere uma estratégia para compensar o déficit dos extensores de tornozelo para impulsionar o corpo na marcha. Os resultados mostram, de maneira geral, uma mudança na estratégia neuromuscular dos pacientes diabéticos, sugerindo que os principais músculos extensores do membro inferior adaptam a sua resposta a fim de produzir a energia necessária para realizar essa tarefa, a do andar / The aim of this study was to investigate lower limb muscle\'s energy patterns and spectral properties of diabetic neuropathic individuals during gait cycle using wavelet approach. Bipolar surface EMG of tibialis anterior, vastus lateralis and gastrocnemius medialis were acquired in the whole gait cycle in 21 diabetic patients already diagnosed with peripheral neuropathy, and 21 non-diabetic individuals. The signal´s energy and frequency were compared between groups in the whole gait cycle and in each frequency band (7-542Hz) using t tests. Principal component analysis was used to assess differences between diabetic and non-diabetic EMG patterns. The diabetic individuals displayed lower energies in lower frequency bands for all muscles and higher energies in higher frequency bands in the extensors\' muscles. They also showed lower energy of gastrocnemius and a higher energy of vastus, and this last finding suggests a strategy to compensate the ankle extensor deficit to propel the body forward. The overall results suggest a change in the neuromuscular strategy of diabetic patients, suggesting that the main extensor muscles of the lower limb adapt their response to produce the energy necessary to accomplish the walking task

INTRODUÇÃO: Existem poucos estudos demonstrando que anormalidades musculares esqueléticas em pacientes com insuficiência cardíaca crônica persistem meses após o transplante cardíaco. No presente estudo, objetivamos avaliar massa muscular, e força muscular periférica e respiratória em pacientes no pré-transplante cardíaco, e no seguimento precoce (6 meses) e tardio (1,5 e 3 anos) pós-transplante cardíaco. Objetivamos verificar ainda a correlação entre força muscular periférica e respiratória em pacientes no pré e pós-transplante cardíaco. Comparamos, por fim, os dados de pacientes do pré-transplante cardíaco com um grupo controle de indivíduos saudáveis sem doença cardíaca. MÉTODOS: Tratou-se de estudo prospectivo do tipo coorte. Foram selecionados todos os pacientes em lista de espera para transplante cardíaco do Hospital de Messejana, do período de agosto de 2011 a março de 2013. Avaliamos idade, gênero, causas da insuficiência cardíaca, hipertensão, diabetes, tempo de espera na lista, tempo de internamento pós-transplante, tempo de ventilação mecânica, medida da força muscular respiratória, da força muscular periférica, da espessura do adutor do polegar, média bilateral da área de secção transversal do músculo psoas maior, índice de massa corporal e creatinina em todos os pacientes do estudo e no grupo controle. As variáveis de massa e força muscular foram medidas por meio de tomografia computadorizada, paquimetria, manovacuometria e dinamometria. RESULTADOS: Foram encontrados 25 pacientes elegíveis e 23 foram incluídos. Ocorreram 8 óbitos no seguimento precoce, 4 no seguimento tardio e, ao final de 3 anos de seguimento, 11 pacientes sobreviveram com enxerto funcionando. Foram selecionados 23 indivíduos saudáveis para o grupo controle, pareados para gênero, idade, peso e altura. Quando comparamos as variáveis de massa e força muscular dos pacientes do grupo pré-transplante cardíaco com o grupo controle de indivíduos saudáveis foram encontradas diminuição da força muscular periférica (27,0 kg/f vs. 38,2 kg/f), da área de secção transversal do músculo psoas ( 1.238,9 mm2 vs. 1.533,1 mm2) da espessura do músculo adutor do polegar (16,5 mm vs. 23,9 mm), da força muscular inspiratória (60,2 cmH2O vs. 94,8 cmH2O) e da força muscular expiratória (75,2 cmH2O vs. 102,17 cmH2O) nos pacientes do grupo pré-transplante cardíaco. Na comparação entre os períodos pré-transplante cardíaco, seguimento precoce e seguimento tardio pós-transplante cardíaco houve aumento estatisticamente significante (p < 0,001) das seguintes variáveis: força muscular periférica (27,3 kg/f vs. 34,7 kg/f), da área de secção transversal do músculo psoas ( 1.305,4 mm2 vs. 1.431,3 mm2) da espessura do músculo adutor do polegar (15,9 mm vs. 20,2 mm), da força muscular inspiratória (59,5 cmH2O vs. 90,9 cmH2O) e da força muscular expiratória (79,5 cmH2O vs. 101,8 cmH2O) nos 11 pacientes sobreviventes. Ao final do seguimento tardio pós-transplante cardíaco todas as variáveis de massa e força muscular atingiram níveis semelhantes àqueles do grupo controle, exceto a espessura do músculo adutor do polegar. CONCLUSÃO: Os achados demonstraram haver sarcopenia em pacientes no pré-transplante cardíaco, visto que houve diminuição da massa muscular e da força muscular periférica e respiratória confirmando a presença de dois critérios, requisito para fazer o diagnóstico de sarcopenia. O transplante cardíaco proporcionou aumento da força muscular respiratória, da força muscular periférica, da espessura do músculo adutor do polegar e aumento da massa muscular do psoas / INTRODUCTION: There are few studies demonstrating that skeletal muscle abnormalities in patients with chronic heart failure persist for months after heart transplantation. In this study, we aimed to evaluate muscle mass, and peripheral and respiratory muscle strength in patients in pre-heart transplantation, and in the early (6 months) and late (1.5 to 3 years) follow-up after heart transplantation. We also aimed to verify the correlation between peripheral and respiratory muscle strength in patients before and after heart transplantation. Finally, we compared the pre-heart transplantation patients\' data with a control group of healthy individuals without heart disease. METHODS: It was a prospective cohort study. We selected all patients on the waiting list for heart transplantation of Messejana\'s Hospital from August 2011 to March 2013. Age, gender, cause of heart failure, hypertension, diabetes, period on the waiting list, post-transplantation hospitalization time, mechanical ventilation time, measurements of respiratory muscle strength (maximum inspiratory muscle strength and maximum expiratory muscle strength), peripheral muscle strength (hand grip strength), adductor pollicis muscle thickness, the bilateral average of the major psoas muscle cross-sectional area, body mass index and serum creatinine were assessed in all the patients in the study and in control groups. Mass and muscle strength variables were measured using computed tomography, pachymetry, manometry and dynamometry. RESULTS: We found 25 eligible patients and 23 were included. There were 8 deaths in the early follow-up period; by the end of 3-year follow-up there were 11 surviving patients with functioning graft. We selected 23 healthy subjects for the control group, matched for gender, age, weight and height. When we compared the variables mass and muscle strength of the pre heart transplant patients with healthy control subjects were found decreased peripheral muscle strength (hand grip strength) (27.0 kg/f vs. 38.2 kg/f), of the psoas muscle\'s cross-section area (1238.9 mm2 vs. 1533.1 mm2), the adductor pollicis muscle thickness (16.5 mm vs. 23.9 mm), maximum inspiratory muscle strength (60.2 cmH2O vs. 94 8 cmH2O) and maximum expiratory muscle strength (75.2 cm H2O vs. 102.17 cmH2O) in patients in the pre heart transplant group. Comparing the pre-heart transplant periods, the early and late heart transplantation follow-up there was a statistically significant increase (p < 0.001) the following variables: peripheral muscle strength (hand grip strength) (27.3 kg / f vs. 34.7 kg / f ), the psoas muscle\'s cross-sectional area (1305.4 vs. 1431.3 mm 2 mm 2) the adductor pollicis muscle thickness (15.9 mm vs. 20.2 mm), maximum inspiratory muscle strength (59.5 cmH2O vs. 90.9 cm H2O) and maximum expiratory muscle strength (79.5 cm H2O vs. 101.8 cm H2O) in the 11 surviving patients. At the end of post-heart transplant late follow-up all variables mass and muscle strength reached similar levels to those of the control group, except the adductor pollicis muscle thickness. CONCLUSION: The findings showed that there was sarcopenia in patients in pre-heart transplantation period, since there was a decrease in muscle mass and a decrease in muscle strength of peripheral and respiratory muscles confirming the presence of at least two criteria, a requirement to make the diagnosis of sarcopenia. Heart transplantation has provided increased respiratory muscle strength, increased peripheral muscle strength, increased the adductor pollicis muscle thickness and increased psoas muscle mass