Orientadora: Profa. Dra. Léia Bernardi Bagesteiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Neurociência e Cognição, 2014. / A maioria das amputações traumáticas do membro superior ocorre em níveis do punho e da mão. O uso de sinais bioelétricos, como os capturados pela eletromiografia de músculos residuais no segmento mão-braço amputado, já é uma realidade, porém as taxas de rejeição das próteses mioelétricas ainda são elevadas. Um dos maiores desafios atuais é melhorar o desempenho das próteses robóticas a fim de que a interface homem-máquina seja o mais natural possível. O presente estudo teve por objetivo avaliar a intensidade elétrica dos músculos residuais do coto durante movimentos do segmento mão-braço de indivíduos amputados de membro superior. Foram caracterizados diferentes movimentos-alvo a fim de auxiliar no conhecimento da ação muscular após amputação. Oito canais de eletromiografia foram posicionados no membro superior e coto: quatro no braço e quatro no antebraço. Nove movimentos-alvo contínuos foram realizados duas vezes em cada uma das duas séries de movimentos avaliadas. Foram analisados o coto (grupo experimental membro amputado), o membro contralateral à amputação (grupo experimental membro não amputado) e um grupo controle. Todos os grupos apresentaram as mesmas etapas de coleta, desde o posicionamento dos eletrodos até a análise do sinal eletromiográfico. Os dados foram comparados para maior compreensão dos movimentos do membro superior nesses grupos. Os resultados apresentaram diferença entre os grupos. A musculatura de braço teve maior intensidade de ativação elétrica no grupo controle. Por sua vez, o grupo experimental membro amputado teve maior intensidade de ativação em musculaturas extensoras e maior diferenciação dos canais do antebraço. Contudo, o grupo experimental membro não amputado foi o que mais se diferenciou nas diferentes análises, sendo observado menor intensidade de ativação elétrica no braço e antebraço. Conclui-se que a intensidade de ativação dos músculos residuais do coto difere do membro não amputado. / Most traumatic upper-limb amputations occur at the wrist and hand levels. Bioelectric signals, such as the ones captured by electromyography at the amputated hand-arm segment are already a reality, yet rejection rates of myoelectric prostheses are still high. The main challenge is to improve the performance of robotic prostheses enabling a more natural man-machine interface. This study evaluated the electrical magnitude of residual muscles during hand-arm movements of upper limb amputee. Different movements were chosen to promote muscle activation knowledge after amputation. Eight electromyography channels were positioned on the upper-limb and stump: four at the upper arm and four at the forearm. Nine continuous movements were performed twice on each of the two series evaluated. Three groups were analyzed: amputee group (experimental group: amputated limb), contralateral limb amputation (experimental group: non-amputated limb) and control group. All groups had the same data collection phases, electrodes positioning and eletromyographic signals analysis. Data were compared for better understanding of upper limb movements. The results showed difference between groups. The upper arm muscles had greater magnitude of electrical activation in the control group. The experimental group: amputated limb had greater magnitude of electrical activation in the extensor musculature and greater difference from the forearm channels. Moreover the experimental group: non-amputated limb was the most distinguished in comparison with the other two groups on different analyzes, with lower magnitude of electrical activation observed in the upper arm and forearm. It is concluded that the magnitude of activation of the residual muscles in the amputated limb differs from non-amputated limb.

A finalidade desse trabalho é desenvolver um protótipo de uma prótese antropomórfica multifuncional para membros superiores para pacientes amputados. Seu objetivo é substituir a mão natural perdida, de forma a auxiliar a realização de algumas tarefas diárias do usuário. A prótese possuirá características antropomórficas, tais como aparência e movimentação semelhantes às da mão humana, e características naturais inerentes à mesma, por exemplo, o arco reflexo. Além disso, contará também com meios de realimentação táteis das informações de forças aplicadas pela prótese em objetos, bem como sua temperatura para o paciente, suprindo assim uma das carências das próteses convencionais. Esse dispositivo terá incorporado na sua construção sensores diversos para realizar as funções propostas e contará com um algoritmo baseado em redes neurais artificiais, capaz de identificar padrões dos sinais mioelétricos do paciente, que serão utilizados como sinais de controle, possibilitando ao paciente um comando natural. Todas essas implementações visam contribuir para a redução da taxa de rejeição de próteses para membros superiores e possibilitar uma maior reabilitação e reintegração do paciente à sociedade. / The purpose of this assignment is to develop a multifunctional and anthropomorphic upper limb prosthesis prototype for amputated patients. Its objective is to substitute the natural lost hand, in a way to improve the performance of regular activities. This prosthesis will have anthropomorphic characteristics, like appearance and movement, similar to the ones of the human hand, and natural characteristics inherent to it, for example the reflected arc. Another characteristic will be the tactile feedback ways of obtaining the information of the forces applied by the prosthesis in objects, as well as their temperature for the patient, overcoming therefore one of the traditional prosthesis\' deficiency. This device will have incorporated in its construction many sensors in order to do the proposed functions and it will use an algorithm based on the artificial neural network that is able to recognize patterns of myoelectric signals of the patient, which will be used as control signals, making possible to the patient a natural command. All of these implementations objective to contribute for the reduction of the rejection rate of prostheses for upper limb members and make possible a better rehabilitation and reintegration of the patient in the society.

A finalidade desse trabalho é desenvolver um protótipo de uma prótese antropomórfica multifuncional para membros superiores para pacientes amputados. Seu objetivo é substituir a mão natural perdida, de forma a auxiliar a realização de algumas tarefas diárias do usuário. A prótese possuirá características antropomórficas, tais como aparência e movimentação semelhantes às da mão humana, e características naturais inerentes à mesma, por exemplo, o arco reflexo. Além disso, contará também com meios de realimentação táteis das informações de forças aplicadas pela prótese em objetos, bem como sua temperatura para o paciente, suprindo assim uma das carências das próteses convencionais. Esse dispositivo terá incorporado na sua construção sensores diversos para realizar as funções propostas e contará com um algoritmo baseado em redes neurais artificiais, capaz de identificar padrões dos sinais mioelétricos do paciente, que serão utilizados como sinais de controle, possibilitando ao paciente um comando natural. Todas essas implementações visam contribuir para a redução da taxa de rejeição de próteses para membros superiores e possibilitar uma maior reabilitação e reintegração do paciente à sociedade. / The purpose of this assignment is to develop a multifunctional and anthropomorphic upper limb prosthesis prototype for amputated patients. Its objective is to substitute the natural lost hand, in a way to improve the performance of regular activities. This prosthesis will have anthropomorphic characteristics, like appearance and movement, similar to the ones of the human hand, and natural characteristics inherent to it, for example the reflected arc. Another characteristic will be the tactile feedback ways of obtaining the information of the forces applied by the prosthesis in objects, as well as their temperature for the patient, overcoming therefore one of the traditional prosthesis\' deficiency. This device will have incorporated in its construction many sensors in order to do the proposed functions and it will use an algorithm based on the artificial neural network that is able to recognize patterns of myoelectric signals of the patient, which will be used as control signals, making possible to the patient a natural command. All of these implementations objective to contribute for the reduction of the rejection rate of prostheses for upper limb members and make possible a better rehabilitation and reintegration of the patient in the society.