Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Erica Regina Marani Daruichi Machado / Banca: Ernane José Xavier da Costa / Resumo: Por décadas, a aplicação de Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM) em pacientes paraplégicos e hemiplégicos tem melhorado significativamente sua qualidade de vida. Entretanto, comercialmente, essa técnica é aplicada sem o uso de uma lei de controle em malha fechada, o que limita sua eficiência. Assim, neste trabalho, projetou-se e implementouse um controlador PID embarcado para o uso com estimuladores elétricos neuromusculares. O projeto desse controlador se baseou em um modelo matemático linear de segunda ordem, que representa o comportamento da força muscular devido a um estímulo elétrico. Posteriormente, desenvolveram-se algoritmos na linguagem de programação Python que possibilitam o projeto automático de controladores PID com diferentes especificações para diferentes pacientes. Dessa forma, o usuário informa os parâmetros do paciente e as especificações desejadas para obter a configuração do controlador PID adequada. Além disso, desenvolveuse um programa em linguagem C para o microcontrolador PIC18F4520 que implementa este controlador utilizando o seu conversor A/D interno de 10 bits e um conversor D/A externo de 10 bits. Este controlador pode ser configurado via comunicação serial de forma simples e rápida, permitindo alterar os parâmetros do controlador PID e o tempo de amostragem. Por fim, os resultados obtidos a partir da simulação deste sistema no ambiente Proteus provou a viabilidade do controlador PID projetado. / Abstract: For decades the quality of life of hemiplegic and patients with spinal cord injuries has been improving through the research and use of Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) in rehabilitation engineering. However, most of the times it has been used without closed loop techniques, which is the approach used in this project, where an embedded PID controller has been designed and implemented to control the NMES. The plant to be controlled, i.e., the behaviour of the muscle response to an electrical stimulus, was represented using a secondorder linear model. The language Python was then used to develop PID control algorithms allowing the use of different specifications so that the user can supply the patient parameters to properly configure the PID controller for different patients. Later, these algorithms were implement in a PIC18F4520 microcontroller using C language, exploiting its internal 10 bit A/D converter and an external 10 bit D/A. The final circuit can be configured serially via a PC, adjusting the controller parameters and the sampling rate. The whole system was simulated in the Proteus environment, proving its viability. / Mestre

Orientador: Eliete Luciano / Banca: Carlos Alberto da Silva / Banca: Cláudio Alexandre Gobatto / Banca: Gustavo Puggina Rogatto / Banca: Ricardo José Gomes / Resumo: O objetivo deste estudo foi analisar e quantificar a participação das interleucinas (IL-4, IL-6, IL-10 e TNF-alfa) em animais que tiveram uma pata imobilizada e eletroestimulada por 1, 2 e 3 dias consecutivos, analisando-se a repercussão da hipocinesia focal sobre o conteúdo das proteínas musculares, bem como sobre parâmetros metabólicos como glicemia, insulinemia, glicogênio muscular, ácidos graxos livres, ácido ascórbico da glândula adrenal e da enzima creatina quinase (CK). A estimulação elétrica neuromuscular (EE, F=10Hz, T=0,4ms, i=5mA, 20 minutos diariamente), foi aplicada ao membro posterior de ratos, nos músculos Gastrocnêmio e Sóleo. Assim, ratos machos Wistar foram divididos em 7 grupos: controles (C), imobilizados por 1 dia (I1), imobilizados e eletroestimulados por 1 dia (IE1), imobilizados por 2 dias (I2), imobilizados e eletroestimulados por 2 dias (IE2), imobilizados por 3 dias (I3) e imobilizados e eletroestimulados por 3 dias (IE3). A Imobilização foi realizada através de uma órtese confeccionada sob medida em resina acrílica, mantendo o membro em posição a 90º pelos respectivos períodos experimentais. Os resultados demonstraram que a imobilização monosegmentar utilizada neste estudo desencadeou precocemente a proteólise muscular, alem de provocar respostas agudas nos sistemas diretamente relacionados com o fornecimento energético. Tais reações podem ser mediadas por algumas interleucinas, sobretudo a IL-6, que apresentou expressiva variação durante os períodos experimentais. Por outro lado, a eletroestimulação neuromuscular utilizada precocemente pode atenuar algumas destas respostas, minimizando o aspecto catabólico induzido pela imobilização. Assim, os resultados deste estudo leva a sugestiva de que as ações terapêuticas ou preventivas sobre as conseqüências deletérias da imobilização sobre os sistemas orgânicos devem ser adotadas precocemente. / Abstract: The objective of the study was to evaluate and quantilfy the participation of interleukins (IL-4, IL-6, IL-10, and TNF) in rats that underwent paw immobilization and electrical stimulation for 1, 2, and 3 consecutive days, while analyzing the local hypokinesia repercussion on muscular protein content, as well as metabolic parameters of glycemia, insulineamia, muscular glycogen, free fatty acids, ascorbic acid, and createne kinase enzime (CK). The neuromuscular electrical stimulation (EE, F=10Hz, T=0,4ms, i=5mA, 20 minutes daily) was applied to the hindlimb of the animas over the soleus and gastrocnemius muscles. In this manner, albino male Wistar rats were distributed into 7 experimental groups: control (C), immobilized 1 day (I1), immobilized 1 day and electrostimulated (IE1), immobilized 2 days (I2), immobilized 2 days and electrostimulated (IE2), immobilized 3 days (I3) and immobilized 3 days and electrostimulated (IE3). The immobilization of the animals was achieved by an acrylic resin orthesis model which maintained the limb in the position of 90º during the respective experimental periods. The results demonstrated that the mono-segmental immobilization utilized during this study unchained muscular proteolysis prematurely, while also provoked acute responses in systems directly related to energy distribution. Such reactions can be measured by certain interleukins, especially the IL-6, which demonstrated an expressive variation during the experiemntal period. On the other hand, the neuromuscular electrical stimulation, when utilized prematurely, can diminish the occurance of some of these responses, minimizing the catabolic aspect induced by immobilization. Therefore, the results of this study indicate that theurapeutical or preventive actions over deleterious consequences of immobilization on organic systems should be adopted prematurely. / Doutor