Os objetivos desta pesquisa consistiram em contribuir para o projeto das órteses, realizar a análise cinemática do movimento de flexão/extensão do cotovelo, além de avaliar qualitativamente a independência na execução de atividades de vida diária e o ganho neurológico decorrente de um período de 6 meses de estimulação elétrica neuro-muscular (EENM). Participaram desta pesquisa oito tetraplégicos e um sujeito saudável. As órteses foram projetadas e os primeiros protótipos desenvolvidos. As avaliações cinemáticas foram realizadas durante dez tentativas do movimento de flexão/extensão do cotovelo em diferentes atividades. As avaliações qualitativas foram realizadas com os Protocolos ASIA e FIM. As órteses mostraram eficácia e funcionalidade. A avaliação cinemática mostrou que durante os movimentos com EENM houve repetibilidade, mudança no tipo de onda (de pico para retangular) e aumento do tempo de execução da atividade, comparado ao movimento voluntário. Com preensão de objeto e adição de cargas, houve alteração no padrão cinemático do movimento para a maioria dos pacientes, que indica insegurança em relação a preensão, fraqueza muscular, bem como, perturbação e incoordenação do movimento; em outros casos, houve aumento da amplitude de onda e predominância do tipo em rampa durante a EENM, o que possivelmente indica ação sinergista. Os resultados dos protocolos ASIA e FIM mostraram ganho neurológico e aumento no índice de independência funcional, para a maioria dos pacientes, decorrentes dos efeitos terapêuticos da EENM / The objectives of this research consisted of contributing for the orthosis project, to asses the knematics of the elbow flexion and extension, besides the qualitative evaluations of the independence to perform activities of daily living and neurological improvements due to a period of six months of neuromuscular electrical stimulation (NMES). Eight tetraplegics and one healthy subject participated in this study. The orthosis was projected and the first prototypes were developed. The kinematic assessment consisted of ten trials of elbow flexion and extension in different activities. The qualitative evaluations were accomplished with the ASIA and FIM Protocols. The orthosis showed effectiveness and functionality. The kinematics analysis showed that during movements with NMES there was repeatability, change in the wave form (peak to rectangular) and increase in time of performed trials, compared to the voluntary movement. With prehension of object and addition of loads, there was alteration in the kinematics pattern of the movement for most of the patients, which indicates insecurity during the prehension, muscular weakness, as well as perturbation and movement incoordination. On the others cases, there were higher wave amplitudes and wave forms mostly in ramp during NMES, which possibly indicates synergist action. The results of the ASIA e FIM Protocols showed neurological improvements and also in the index of functional independence for most of the patients due to the therapeutic effects of NMES

Os objetivos desta pesquisa consistiram em contribuir para o projeto das órteses, realizar a análise cinemática do movimento de flexão/extensão do cotovelo, além de avaliar qualitativamente a independência na execução de atividades de vida diária e o ganho neurológico decorrente de um período de 6 meses de estimulação elétrica neuro-muscular (EENM). Participaram desta pesquisa oito tetraplégicos e um sujeito saudável. As órteses foram projetadas e os primeiros protótipos desenvolvidos. As avaliações cinemáticas foram realizadas durante dez tentativas do movimento de flexão/extensão do cotovelo em diferentes atividades. As avaliações qualitativas foram realizadas com os Protocolos ASIA e FIM. As órteses mostraram eficácia e funcionalidade. A avaliação cinemática mostrou que durante os movimentos com EENM houve repetibilidade, mudança no tipo de onda (de pico para retangular) e aumento do tempo de execução da atividade, comparado ao movimento voluntário. Com preensão de objeto e adição de cargas, houve alteração no padrão cinemático do movimento para a maioria dos pacientes, que indica insegurança em relação a preensão, fraqueza muscular, bem como, perturbação e incoordenação do movimento; em outros casos, houve aumento da amplitude de onda e predominância do tipo em rampa durante a EENM, o que possivelmente indica ação sinergista. Os resultados dos protocolos ASIA e FIM mostraram ganho neurológico e aumento no índice de independência funcional, para a maioria dos pacientes, decorrentes dos efeitos terapêuticos da EENM / The objectives of this research consisted of contributing for the orthosis project, to asses the knematics of the elbow flexion and extension, besides the qualitative evaluations of the independence to perform activities of daily living and neurological improvements due to a period of six months of neuromuscular electrical stimulation (NMES). Eight tetraplegics and one healthy subject participated in this study. The orthosis was projected and the first prototypes were developed. The kinematic assessment consisted of ten trials of elbow flexion and extension in different activities. The qualitative evaluations were accomplished with the ASIA and FIM Protocols. The orthosis showed effectiveness and functionality. The kinematics analysis showed that during movements with NMES there was repeatability, change in the wave form (peak to rectangular) and increase in time of performed trials, compared to the voluntary movement. With prehension of object and addition of loads, there was alteration in the kinematics pattern of the movement for most of the patients, which indicates insecurity during the prehension, muscular weakness, as well as perturbation and movement incoordination. On the others cases, there were higher wave amplitudes and wave forms mostly in ramp during NMES, which possibly indicates synergist action. The results of the ASIA e FIM Protocols showed neurological improvements and also in the index of functional independence for most of the patients due to the therapeutic effects of NMES

A lesão medular pode prejudicar a marcha de um indivíduo. Para estes casos, uma técnica de reabilitação que tem se tornado mais popular é a Estimulação Elétrica Neuro Muscular (EENM). Na marcha assistida por EENM tradicional, o controle da estimulação é realizado utilizando-se acionamento manual, um fato que ajuda a torná-la distante da marcha saudável. Este trabalho propõe um sistema que monitora variáveis da marcha - ângulos da articulação do joelho, e forças de reação do solo (retropé e antepé) - e as utiliza como entradas para uma rede neural artificial (RNA), a fim de poder controlar automaticamente a EENM na marcha. Os transdutores utilizados para medir ângulos foram eletrogoniômetros, montados nos membros inferiores do indivíduo utilizando tiras de velcro. Para medição das forças, os transdutores utilizados foram células de carga construídas com strain gages, montadas em sandálias instrumentadas. Os métodos para construção do hardware de aquisição de dados (transdutores e interface) e do software estão descritos, bem como os métodos de calibração dos transdutores. Todos os transdutores apresentaram comportamento linear. Testes iniciais foram realizados, utilizando primeiramente um indivíduo saudável, e depois dois pacientes que normalmente realizam treinamento de marcha com suspensão de peso (assistida por EENM ou não). Os resultados mostraram que o módulo de monitoramento permite gravar os dados coletados, e realizar comparações entre padrões de marcha de diferentes indivíduos, bem como diferentes estágios de reabilitação para um mesmo indivíduo. O treinamento da RNA para o indivíduo saudável apresentou uma taxa de acerto próxima de 90%, e para os pacientes lesados medulares a taxa foi de cerca de 80%. O módulo de controle apresentou resultados promissores nos testes práticos realizados, com respostas rápidas e corretas para o indivíduo saudável. Sugestões para trabalhos futuros foram dadas, para que testes práticos de controle possam ser realizados utilizando pacientes lesados medulares. / Spinal cord injury (SCI) may impair an individual\'s gait. For these cases, a rehabilitation technique that has become more popular is functional electrical stimulation (FES). On traditional FES-assisted gait, the stimulation control is performed with manual triggering, a fact that helps make it distant from healthy gait. This work proposes a system that monitors gait variables - knee joint angles, and ground reaction forces (rearfoot and forefoot) - and uses them as inputs for an Artificial Neural Network (ANN), in order to be able to automatically control gait FES. The transducers used for angle measurement were electrogoniometers, mounted on the individuals lower limbs using Velcro straps. For force measurement, the transducers used were load cells built with strain gages, mounted on instrumented sandals. The methods for building the data acquisition hardware (transducers and interface) and software are described, along with the transducer calibration methods. All transducers presented linear behavior. Initial tests were performed, using first a healthy individual, and then a couple of patients that normally undergo suspended gait raining (FES-assisted or not). The results showed that the monitoring module allows recording the data collected, and making comparison between different individuals\' gait patterns, as well as different rehabilitation stages for the same individual. The ANN training for the healthy individual presented an accuracy rate close to 90%, and for the SCI patients the rate was about 80%. The control module showed promising results on practical tests performed, with quick and accurate responses for the healthy individual. Suggestions for future works were given, so that practical control tests can be performed using SCI patients.

A lesão medular pode prejudicar a marcha de um indivíduo. Para estes casos, uma técnica de reabilitação que tem se tornado mais popular é a Estimulação Elétrica Neuro Muscular (EENM). Na marcha assistida por EENM tradicional, o controle da estimulação é realizado utilizando-se acionamento manual, um fato que ajuda a torná-la distante da marcha saudável. Este trabalho propõe um sistema que monitora variáveis da marcha - ângulos da articulação do joelho, e forças de reação do solo (retropé e antepé) - e as utiliza como entradas para uma rede neural artificial (RNA), a fim de poder controlar automaticamente a EENM na marcha. Os transdutores utilizados para medir ângulos foram eletrogoniômetros, montados nos membros inferiores do indivíduo utilizando tiras de velcro. Para medição das forças, os transdutores utilizados foram células de carga construídas com strain gages, montadas em sandálias instrumentadas. Os métodos para construção do hardware de aquisição de dados (transdutores e interface) e do software estão descritos, bem como os métodos de calibração dos transdutores. Todos os transdutores apresentaram comportamento linear. Testes iniciais foram realizados, utilizando primeiramente um indivíduo saudável, e depois dois pacientes que normalmente realizam treinamento de marcha com suspensão de peso (assistida por EENM ou não). Os resultados mostraram que o módulo de monitoramento permite gravar os dados coletados, e realizar comparações entre padrões de marcha de diferentes indivíduos, bem como diferentes estágios de reabilitação para um mesmo indivíduo. O treinamento da RNA para o indivíduo saudável apresentou uma taxa de acerto próxima de 90%, e para os pacientes lesados medulares a taxa foi de cerca de 80%. O módulo de controle apresentou resultados promissores nos testes práticos realizados, com respostas rápidas e corretas para o indivíduo saudável. Sugestões para trabalhos futuros foram dadas, para que testes práticos de controle possam ser realizados utilizando pacientes lesados medulares. / Spinal cord injury (SCI) may impair an individual\'s gait. For these cases, a rehabilitation technique that has become more popular is functional electrical stimulation (FES). On traditional FES-assisted gait, the stimulation control is performed with manual triggering, a fact that helps make it distant from healthy gait. This work proposes a system that monitors gait variables - knee joint angles, and ground reaction forces (rearfoot and forefoot) - and uses them as inputs for an Artificial Neural Network (ANN), in order to be able to automatically control gait FES. The transducers used for angle measurement were electrogoniometers, mounted on the individuals lower limbs using Velcro straps. For force measurement, the transducers used were load cells built with strain gages, mounted on instrumented sandals. The methods for building the data acquisition hardware (transducers and interface) and software are described, along with the transducer calibration methods. All transducers presented linear behavior. Initial tests were performed, using first a healthy individual, and then a couple of patients that normally undergo suspended gait raining (FES-assisted or not). The results showed that the monitoring module allows recording the data collected, and making comparison between different individuals\' gait patterns, as well as different rehabilitation stages for the same individual. The ANN training for the healthy individual presented an accuracy rate close to 90%, and for the SCI patients the rate was about 80%. The control module showed promising results on practical tests performed, with quick and accurate responses for the healthy individual. Suggestions for future works were given, so that practical control tests can be performed using SCI patients.