A presente dissertação de mestrado teve como objetivo verificar a validade concorrente, a repetibilidade, a reprodutibilidade interavaliador, a sensibilidade e a especificidade do sistema Vert 3D na avaliação das curvaturas frontais e sagitais de crianças com diferentes perfis nutricionais. Inicialmente foram realizadas duas revisões sistemáticas da literatura com o objetivo de investigar a existência de evidências científicas sobre os instrumentos de avaliação não invasiva da escoliose, cifose torácica e lordose lombar. A partir dessas revisões sistemáticas foi possível observar que, em geral, os instrumentos apresentaram condições satisfatórias para a avaliação não invasiva das curvaturas da coluna vertebral. Além disso, parece haver consenso na literatura sobre a aplicabilidade dos instrumentos não invasivos, os quais são indicados para o acompanhamento clínico, com o objetivo de reduzir a exposição frequente aos Raios-X sem, no entanto, possibilitar a substituição da radiografia. No entanto, ainda há carência na literatura de estudos com forte evidência científica no que tange a validação dos instrumentos não invasivos de avaliação da coluna vertebral, e por esse motivo, desenvolveu-se um estudo original com a finalidade de investigar os aspectos de validação do sistema Vert 3D. Foram avaliadas 115 crianças, as quais foram submetidas à radiografia panorâmica da coluna vertebral sagital e frontal, além de cinco avaliações com o sistema Vert 3D, por três avaliadores treinados. Os resultados demonstraram que o sistema Vert 3D: (1) apresentou excelentes níveis de repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador para os ângulos de cifose torácica e lordose lombar; (2) apresentou fraca correlação com o ângulo de Cobb para cifose torácica e correlação moderada para lordose lombar; (3) para avaliação do plano frontal, o sistema Vert 3D apresentou nível moderado de repetibilidade para flechas à esquerda e nível fraco a moderado para flechas à direita; (4) a reprodutibilidade interavaliador apresentou nível moderado para as flechas escolióticas à direita e à esquerda; (5) não houve correlação significativa entre as flechas à direita e os ângulos Cobb para a direita e houve correlação fraca entre as flechas à esquerda e os ângulos Cobb a esquerda; (6) a repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador manteve bons níveis de correlação independente do perfil nutricional avaliado, nos dois planos investigados. Conclui-se que o sistema Vert 3D apresentou adequados níveis de repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador para a avaliação de crianças de todos os perfis nutricionais, podendo dessa forma, ser utilizado no acompanhamento clínico das curvaturas da coluna vertebral nos planos frontal e sagital. No entanto, até o presente momento não é possível utilizar esse sistema para o diagnóstico de alterações posturais, nem mesmo para estimar o ângulo de Cobb, já que não foram encontradas adequadas correlações e concordâncias com os exames radiográficos. Ainda, o sistema Vert 3D não tem a pretensão de substituir o exame radiológico, mas pode ser utilizado como uma importante ferramenta no fornecimento de informações adicionais à cerca do posicionamento da superfície do dorso, possibilitando ampliar o conhecimento da avaliação postural, visando um planejamento adequado de intervenções pelos profissionais da saúde. Além disso, com a utilização desse sistema, pode-se reduzir a exposição frequente aos Raios-X. / This master degree dissertation had the objctive of verify the concurrent validity, repeatability, reproducibility interrater, the sensitivity and the specificity of the Vert 3D system in the evaluation of frontal and sagittal curvatures in children with different nutritional profiles. Initially it was performed two systematic reviews of the literature with the purpose of investigate the existence of scientific evidence regarding the instruments of noninvasive evaluation of scoliosis, thoracic kyphosis and lumbar lordosis. Based on these systematic reviews it was possible to observe that, in general, the instruments showed satisfactory conditions for noninvasive evaluation of spinal curvatures. Furthermore, there seems to be a consensus in the literature about the applicability of noninvasive instruments, which are indicated for clinical monitoring, in order to reduce the frequent exposure to X-rays without, however, allowing the replacement of radiography. However, there is still a lack of studies in literature with a strong scientific evidence Regarding the validation of noninvasive evaluation instruments of the spine, and for this reason, it was developed an original study in order to investigate aspects of the validation of the Vert 3D system. It was evaluated 115 children, who underwent panoramic radiography of the spine in sagittal and frontal planes, and five assessments with the Vert 3D system, by three trained raters. The results showed that the the Vert 3D system: (1) showed excellent levels of repeatability and reproducibility Interrater for angles of thoracic kyphosis and lumbar lordosis; (2) showed a weak correlation with the Cobb angle for thoracic kyphosis and moderate correlation for lumbar lordosis; (3) to evaluate the frontal plane the Vert 3D system presented a moderate level of repeatability for arrows to the left and weak to moderate for arrows to the right; (4) the interrater reproducibility showed a moderate level to the scoliosis arrows to the right and left; (5) there was no significant correlation between the arrows to the right and Cobb angles to the right and there was a weak correlation between the arrows to the left and the left Cobb angles; (6) the repeatability and the interrater reproducibility maintained good levels of correlation independent of nutritional status evaluated in the two plans investigated. It is concluded that the Vert 3D system presented adequate levels of repeatability and Interrater reproducibility for the evaluation of children of all nutrient profiles, and can this way it can be used in the clinical monitoring of spinal curvatures in the sagittal and frontal planes. However, until this moment it is not possible to use this system for the diagnosis of postural alterations, not even to estimate the Cobb angle, since were not found appropriate correlations and concordances with radiographs. Still , the Vert 3D system does not intend to replace the radiological examination, but can be used as an important tool in providing information about the positioning of the back surface, making it possible to enhance the knowledge about postural evaluation, seeking a proper planning of interventions by health care professionals. Furthermore, by using this system one can reduce frequent exposure to X-rays.

O padrão ouro para a avaliação e o acompanhamento de desvios posturais é o exame radiológico. No entanto, a exposição à radiação ionizante aumenta o risco do desenvolvimento de câncer. Nessa perspectiva, se faz necessário o uso de métodos não invasivos com validade, repetibilidade e reprodutibilidade para mensurar os desvios posturais e acompanhar a sua progressão. Dessa maneira, o intuito do presente estudo foi verificar se o sistema Vert 3D fornece informações válidas referentes aos desvios posturais nos planos frontal e sagital de indivíduos de diferentes faixas etárias. Além disso, verificar a repetibilidade e a reprodutibilidade interavaliador do sistema Vert 3D nos planos sagital e frontal. Foi avaliada a postura sagital e frontal de 89 crianças de ambos os sexos e diferentes faixas etárias. A avaliação consistiu de duas etapas: exame radiológico e sistema Vert 3D. A primeira etapa foi realizada por um operador de raios X experiente e, a partir das imagens geradas, foram calculados os ângulos de Cobb nos planos sagital e frontal. A segunda etapa foi executada no mesmo dia por três avaliadores treinados no método e foram calculados os ângulos de deformidade do Vert 3D nos planos sagital e frontal e as flechas de escoliose do Vert 3D. O primeiro avaliador efetuou duas análises sucessivas, o segundo avaliador efetuou em seguida outras duas análises sucessivas e o terceiro avaliador efetuou a seguir uma única análise. Foram comparados e correlacionados os dados sucessivos de um mesmo avaliador para verificar a repetibilidade, os dados de diferentes avaliadores para verificar a reprodutibilidade interavaliador e entre os dados dos dois sistemas para verificar a validade do sistema Vert 3D. Para a repetibilidade no plano sagital, não houve diferença (p>0,05) e as correlações foram excelentes (ICC≥0,750, p<0,05). Para a reprodutibilidade interavaliador no plano sagital, não houve diferença (p>0,05) e as correlações foram satisfatórias (0,400<ICC<0,750, p<0,05) para a cifose de indivíduos de 6 a 10 anos e 16 a 18 anos e para a lordose de indivíduos de 11 a 15 anos e excelentes (ICC≥0,750, p<0,05) para a cifose de indivíduos de 11 a 15 anos e para a lordose de indivíduos de 6 a 10 e de 16 a 18 anos. E para a validade no plano sagital, houve diferença (p<0,05) e as correlações entre os ângulos de deformidade do Vert 3D (cifose e lordose) e os ângulos de Cobb (cifose e lordose) foram moderadas (0,400<r<0,699, p<0,05) para a cifose de indivíduos de 11 a 18 anos e para a lordose de indivíduos de 6 a 18 anos. Para a repetibilidade no plano frontal, não houve diferença (p>0,05) e as correlações foram satisfatórias (0,400<ICC<0,750, p<0,05) a excelentes (ICC≥0,750, p<0,05) para as flechas de escoliose do Vert 3D de indivíduos de 6 a 18 anos e para os ângulos de deformidade do Vert 3D (escoliose) de indivíduos de 11 a 18 anos. Para a reprodutibilidade interavaliador, não houve diferença (p>0,05) e as correlações foram satisfatórias (0,400<ICC<0,750, p<0,05) para as flechas de escoliose do Vert 3D de indivíduos de 6 a 18 anos e para os ângulos de indivíduos de 11 a 18 anos. E para a validade no plano frontal, houve diferença (p<0,05) entre os ângulos dos dois sistemas e as correlações foram moderadas (0,400<rho< 0,699, p<0,05) em relação à média das flechas de escoliose do Vert 3D à esquerda e à média dos ângulos de deformidade do Vert 3D à esquerda. Tendo em vista os resultados para repetibilidade e reprodutibilidade do Vert 3D nos planos sagital e frontal, o sistema pode ser utilizado para o acompanhamento das posturas sagital e frontal de indivíduos de 6 a 18 anos, a partir dos ângulos de deformidade do Vert 3D (cifose e lordose) e das flechas de escoliose do Vert 3D. Além disso, pode ser utilizado para o acompanhamento da postura frontal de indivíduos de 11 a 18 anos, a partir dos ângulos de deformidade do Vert 3D (escoliose). No entanto, na ausência de validade em relação ao padrão ouro, esse instrumento não pode ser utilizado para fins de avaliação dos ângulos de Cobb (cifose, lordose e escoliose). / The gold standard for the assessment and monitoring of postural deviations is the radiological examination. However, exposure to X-rays increases the risk to develop cancer. At this view, it is necessary the use of valid, repeatable and reproducible non-invasive methods to measure and monitor the progression of the postural deviations. Thus, the aim of this study was to verify if the Vert 3D system provides valid information regarding the postural deviations in frontal and sagittal planes of individuals of different age groups. Also, check the repeatability and inter-rater reliability of the Vert 3D system in sagittal and frontal planes. We evaluated the sagittal and frontal posture of 89 children of both sexes and different age groups. The evaluation consisted of two steps: radiological examination and Vert 3D system. The first step was performed by an experienced X-rays operator and from X-ray images were calculated Cobb angles in the sagittal and frontal planes. The second step was performed on the same day by three trained in the method evaluators. Was calculated the Vert 3D deformity angles in the sagittal and frontal planes and the Vert 3D scoliosis arrows. The first evaluator carried out two successive analyzes, the second evaluator then made two other successive analyzes and after the third evaluator made a single analysis. Were compared and correlated successive data of the each evaluator to verify repeatability, data from different evaluators to verify inter-rater reliability reproducibility and data from each system to verify the validity of Vert 3D system. For repeatability the in sagittal plane, was no difference (p>0.05) and the correlations were excellent (ICC≥0.750, p<0.05). For inter-rater reliability in the sagittal plane, was no difference (p>0.05) and the correlations were satisfactory (0.400 <ICC<0.750, p<0.05) for kyphosis in 6-10 years old and 16-18 years old individuals and for lordosis of 11-15 years old individuals and fine (ICC≥0.750, p<0.05) for kyphosis in 11-15 years old individuals 11 to 15 years and for lordosis in 6-10 years old and 16-18 years old individuals. And for validity in the sagittal plane, was significant differences (p<0.05) and the correlations between Vert 3D deformity angles (kyphosis and lordosis) and Cobb angles (kyphosis and lordosis) were moderate (0.400<r<0.699, p<0.05) for kyphosis in 11-18 years old individuals and for lordosis in 6-18 years old individuals. For the repeatability in the frontal plane, was no difference (p>0.05) and the correlations were satisfactory (0.400<ICC<0.750, p <0.05) to excellent (ICC≥0.750, p <0.05) for Vert 3D scoliosis arrows in 6-18 years old individuals and for Vert 3D deformity angles (scoliosis) in 11-18 years old individuals 11-18 years. For inter-rater reliability, was no difference (p>0.05) and the correlations were satisfactory (0.400<ICC<0.750, p<0.05) for Vert 3D scoliosis arrows in 6- 18 years old individuals and Vert 3D deformity angles (scoliosis) in 11-18 years old individuals. And for validity in the frontal plane, was significant differences (p<0.05) between the angles of the two systems and the correlations were moderate (0.400<rho<0.699, p<0.05) to the mean of Vert 3D scoliosis left arrows and the mean of Vert 3D deformity left angles (scoliosis). Considering the results for repeatability and inter-rater reliability of Vert 3D in both planes, the system can be used for monitoring the sagittal and frontal postures of 6-18 years old individuals 6-18 years from Vert 3D deformity angles (kyphosis and lordosis) and from Vert 3D scoliosis arrows. Moreover, it can be used for monitoring the frontal posture of 11-18 years old individuals from Vert 3D deformity angles (scoliosis). However, in the absence of validity related to the gold standard, the Vert 3D system cannot be used for diagnosis of Cobb angles (kyphosis, scoliosis, lordosis).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação Física, Programa de Pós-Graduação Strictu-Sensu em Educação Física, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-28T15:35:01Z No. of bitstreams: 1 2014_JuliaCatarinaSebbaRios.pdf: 1791109 bytes, checksum: 91399313c4760259698baade513a4bb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-28T19:24:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JuliaCatarinaSebbaRios.pdf: 1791109 bytes, checksum: 91399313c4760259698baade513a4bb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-28T19:24:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JuliaCatarinaSebbaRios.pdf: 1791109 bytes, checksum: 91399313c4760259698baade513a4bb0 (MD5) / Dor lombar crônica não específica (DLCNE) é uma das condições mais comuns e terapeuticamente desafiadoras que atingem os idosos, e está associada a consequências adversas incluindo incapacidade funcional e aumento do uso de recursos de saúde. O autotratamento é visto como uma das formas de tratamento apropriado da DLCNE. Este estudo teve por objetivo verificar os efeitos de um programa educacional de autocuidado de coluna, na dor e na incapacidade em idosos da comunidade com DLCNE. Dois Centros de Convivência de Idosos (CCIs) do Distrito Federal foram escolhidos e divididos por meio de sorteio em grupo experimental (GE n = 42) e controle (GC n = 31). A intervenção consistiu na entrega de uma Cartilha de Autocuidado de Coluna e três workshops semanais. Foram variáveis dependentes: 1. intensidade da dor (EVN e EQD), 2. capacidade funcional relacionada à DL (RMQ), 3. número de pontos de dor (diagrama corporal), 4. frequência de uso de medicação para DL. Houve avaliação pré e após 1 mês da primeira avaliação, para análise dos dados intragrupo foi utilizado o Teste de Wilcoxon e para a análise intergrupo o Teste U de Mann-Whitney. Na avaliação intragrupo foi observada no GE diminuição significativa (todos p < 0,001) com grandes tamanhos de efeito (todos TE [maior ou igual a] 0,63) de todos os parâmetros avaliados, fato não observado no GC. Quanto à análise intergrupo houve melhora significativa de todas as variáveis dependentes (todos p < 0,001) com tamanhos de efeitos grandes no GE para: 1. EVN (TE = 0,65) e EQD (TE= 0,55), 2. RMQ (TE = 0,65), 3. número de pontos de dor (TE = 0,73), e tamanho de efeito moderado para: 4. frequência de uso de medicação para DL (TE = 0,46). Os resultados em curto prazo deste programa educacional de autocuidado de coluna demonstram eficácia em reduzir dor e incapacidade em idosos da comunidade com DLCNE e apontam a Cartilha, juntamente com os workshops, como ferramenta capaz de gerar independência no cuidado da DL. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Chronic non specific low back pain (CNLBP) is one of the most commonand therapeutically challenging conditions that affect the elderly, and isassociated with adverse consequences including disability and increaseduse of health resources. Self-management is seen as one way of propertreatment of CNLBP. This study aimed to investigate the effects of aneducational self-care program of spine in the control of pain and disabilityin older adults with CNLBP. Two of the Community Center for the Elderly(CCEs) of the Federal District were chosen and divided by sortition into anexperimental group (EG n = 42) and control (CG n = 31). The intervention consisted of the delivery of a Self-Care Handbook of Spine and threeweekly workshops. Dependent variables were: 1. intensity of pain (VNSand QSP), 2. functional capacity related to LBP (RMQ), 3. number of painpoints (body diagram), 4. frequency of medication use for LBP. There was evaluation before and after 1 month of the first evaluation, to intragroupanalysis of data evaluation was used the Wilcoxon test and for intergroupanalysis U Mann-Whitney test. The intragroup evaluation was observed inEG significant decrease (all p <0.001) with large effect sizes (all ES  0.63)for all parameters, fact was not observed in CG. As for intergroup analysisshowed significant improvement in all dependent variables (all p <0.001)with large effect sizes for the EG: 1. VNE (ES = 0.65) and EQD (ES =0.55), 2. RMQ (ES = 0.65), 3. number of pain points (ES = 0.73), andmoderate effect size for: 4. frequency of medication use for LBP (ES =0.46). The short-term results of this educational self-care program of spineshow efficacy in reducing pain and disability in elderly with CNLBP andpoint the Handbook, along with the workshops, as a tool able to generateindependence in the care of LBP.

Introdução. A estenose espinhal é uma doença degenerativa que pode atingir vários locais da coluna vertebral causando, principalmente, limitações funcionais e dor, comprometendo a qualidade de vida dos pacientes. Ainda, sintomas de ansiedade e de depressão podem estar presentes devido às condições debilitantes e dolorosas. Uma das opções terapêuticas é a correção cirúrgica da estenose. Entretanto, as expectativas desses pacientes com o tratamento cirúrgico, muitas vezes, não são correspondidas com os resultados obtidos pela cirurgia, gerando insatisfação. Objetivos. Comparar a qualidade de vida relacionada à saúde (QVRS) e sintomas de ansiedade e de depressão segundo o tipo de estenose apresentada (lombar ou cervical), ainda, avaliar a limitação funcional e as expectativas dos pacientes frente ao tratamento cirúrgico. Método. Estudo descritivo, de corte transversal, realizado em um hospital público e de ensino no interior do Estado de São Paulo. Os dados foram coletados por consulta aos prontuários dos pacientes e entrevistas individuais, no período de outubro de 2012 a janeiro de 2014. As variáveis de interesse foram avaliadas pelos instrumentos: Medical Outcomes Study 36 - Item Short-Form Health Survey (SF-36) (QVRS); Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) (sintomas de ansiedade e depressão); Oswestry Disability Index (ODI) e The Neck Disability Index (NDI) (grau de limitação funcional do grupo com estenose lombar e cervical, respectivamente); questão sobre as expectativas de melhora nos sintomas com dez itens e Escala Visual Analógica Numérica (EVAN) (expectativa do estado geral de saúde após o tratamento cirúrgico). Os dados foram analisados descritivamente e pelos testes t-Student e Qui-quadrado. O nível de significância adotado foi de 0,05. Resultados. Foram avaliados 54 pacientes (32 com estenose lombar e 22 com estenose cervical), com maior frequência de homens (68,2%) apenas no grupo da estenose cervical, enquanto no grupo com estenose lombar, 50% eram homens. As médias de idade foram de 56,3 (D.P.=11,8) anos e 54,6 (D.P.=12,8) anos, respectivamente, para o grupo de estenose lombar e cervical. A comparação dos oito domínios do SF-36, entre os dois grupos, lombar e cervical, evidenciou diferenças estatisticamente significantes apenas nos domínios Dor (62,5 versus 49,5; p=0,02) e Capacidade Funcional (20,1 versus 32,0; p=0,01). E não houve diferenças entre os grupos em relação às medidas de sintomas de ansiedade e depressão. A média da limitação funcional para grupo com estenose lombar foi de 53,2% (D.P.=11,9%), enquanto que para grupo com estenose cervical foi de 40,2% (D.P.=17,5%). A maioria dos participantes tinha expectativa de muita melhora em oito dos 10 itens de sintomas com tratamento cirúrgico, bem como, apresentaram uma média de 8,24 centímetros (D.P.= 1,77) na EVAN. Conclusões. O local onde a estenose espinhal se desenvolve causa limitações e piora na QVRS do individuo em alguns aspectos, e eles possuem altas expectativas em relação à melhora com o tratamento cirúrgico. Desta forma, os profissionais da saúde devem garantir uma orientação individualizada para estes pacientes, fornecendo informações mais concretas em relação seu prognóstico cirúrgico / Introduction. Spinal stenosis is a degenerative disease affecting several regions of the spine, mainly causing functional limitations and pain, and compromising patients\' quality of life. Anxiety and depression symptoms can be appear due to the debilitating and painful conditions. Surgical correction is one of the treatment options. Nevertheless, the patients\' expectations towards surgery often are not corresponded by the obtained surgical results, thus causing dissatisfaction. Objectives. Compare the health-related quality of life (HRQoL) and anxiety and depression symptoms according to the type of stenosis (lumbar or cervical) and assess patients\' functional limitation and their expectations towards the surgical treatment. Method. Descriptive, cross-sectional study, performed in a public teaching hospital located in upstate São Paulo, Brazil. The data were collected from the patients\' medical records and through individual interviews, between October of 2012 and January of 2014. The variables were evaluated using the following tools: Medical Outcomes Study 36 - Item Short-Form Health Survey (SF-36) (QVRS); Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS); Oswestry Disability Index (ODI) and The Neck Disability Index (NDI) (level of functional limitation of the group with lumbar and cervical stenosis, respectively); a 10-item question regarding one\'s expectations towards improving the symptoms and a Visual Numeric Analogue Scale (expectation of the overall health condition after the surgical treatment). Data were submitted to descriptive analysis and to the Student\'s t and Chi-Square tests. The adopted significance level was 0.05. Results. Fifty-four patients were evaluated (32 with lumbar and 22 with cervical stenosis), 68.2% of which were men in the cervical stenosis group and 50% in the lumbar stenosis group. The mean ages were 56.3 (S.D.=11.8) years old and 54.6 (S.D.=12,8) years old, respectively, for the lumbar and cervical stenosis groups. The comparison of the eight domains of the SF-36, between the two groups, lumbar and cervical, found statistically significant differences only for the Pain (62.5 versus 49.5; p=0.02) and Physical Functioning (20.1 versus 32.0; p=0.01) domains. No differences were found between the groups regarding anxiety and depression symptoms. The mean functional limitation for the lumbar stenosis group was 53.2% (S.D.=11.9%), and 40.2% (S.D.=17.5%) for the cervical stenosis group. Most participants expected a high improvement in eight of the 10 symptom items with surgical treatment, with a mean of 8.24 (S.D.= 1.77) in the evaluation of the improved health condition (ranging between 0 and 10). Conclusion. The region where the spinal stenosis develops causes limitations and reduces the patient\'s HRQoL in some aspects. Patients have high expectations towards improving with surgical treatment. Therefore, health care professionals must guarantee these patients receive individualized guidance, providing concrete information regarding the benefits of the surgical treatment

Nesse trabalho foi desenvolvido o método VBSeg, um método de segmentação semiautomático de corpos vertebrais, que utiliza superpixels para aumentar a eficiência de técnicas de segmentação de imagens já estabelecidas na literatura, sem perder qualidade do resultado final. Experimentos mostraram que o uso de superpixels melhorou o resultado da segmentação dos corpos vertebrais em até 18%, além de aumentar a eficiência desses métodos, deixando a execução dos algoritmos de segmentação pelo menos 38% mais rápida. Além disso, o método desenvolvido possui baixa dependência do nível de especialidade do usuário e apresentou resultados comparáveis ao método Watershed, um método bem estabelecido na área de segmentação de imagens. Contudo, o método VBSeg segmentou 100% dos corpos vertebrais das imagens analisadas, enquanto que o método Watershed deixou de segmentar 44% dos corpos. / This work presents the development of a semiautomatic vertebral body segmentation method VBSeg, which uses superpixels to increase effi- ciency of well established image segmentation methods without losing quality. Experiments have shown motivating results with superpixels im- proving vertebral bodies segmentation in 18% and making segmentation algorithms at least 38% faster. Furthermore, our VBSeg method has low dependency on the level of expertise and got similar results to Watershed method, a well-established image segmentation method. However, VB- Seg method was able to segment 100% of the analyzed vertebral bodies while Watershed method missed 44% of those.

As atividades desenvolvidas pelo ser humano traduzem-se em grandes esforços internos, sobre as mais variadas estruturas corporais. O conhecimento da magnitude destes esforços pode auxiliar profissionais da área da saúde em atividades como prescrição de exercícios, reabilitação e prevenção de lesões. A magnitude dos esforços internos pode ser obtida por meio de um método direto ou indireto. O método direto esbarra em questões éticas e limitações tecnológicas, enquanto que o método analítico indireto por meio do conhecimento de parâmetros biomecânicos externos pode inferir sobre os esforços internos. Assim o objetivo deste estudo foi implementar um Macromodelo biomecânico tridimensional da coluna vertebral (MM3D), para cálculo das forças internas, articular e muscular resultantes, durante diferentes tarefas de levantamento de carga. O MM3D implementado consiste de um modelo de segmentos articulados (MSA-3D) o qual é composto por dezesseis segmentos rígidos conectados associados a um Modelo de distribuição (MDFMA) o qual fornece as forças musculares (FM) e articulares (FA) resultantes em três níveis da coluna vertebral (superior, médio e inferior). No MSA-3D as forças e momentos proximais líquidos são obtidos a partir da resolução das equações de movimento de Newton-Euler por meio da solução inversa. Com base nas forças e momentos proximais líquidos obtidos do MSA-3D o MDFMA baseado em técnicas de otimização e dados da literatura fornece as FM e FA resultantes na coluna vertebral. A tarefa avaliada consistiu do levantamento de um objeto com 20% da massa corporal do indivíduo em três diferentes técnicas de levantamento. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 25 Hz. O registro cinético foi realizado por meio da utilização de uma plataforma de força, a base de strain-gauges. Os resultados do MM3D implementado foram avaliados por meio da estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, pela comparação dos resultados do MSA-3D com os valores mensurados pela plataforma de força, pela comparação da FRP e MP calculados pela via superior e inferior do MSA-3D nos segmentos da coluna vertebral e literatura. Os resultados obtidos sugerem uma coerência do MM3D com informações de mensurações diretas e estimativas indiretas obtidas da literatura. Assim o MM3D se mostrou capaz de avaliar e comparar as FM e FA nos três segmentos da coluna vertebral durante diferentes tarefas de levantamento. / Activities performed by the human being can be translated in large internal loads in the most varied body structures. Knowledge of these loads' magnitude may help health area professionals in activities such as prescription of exercises, rehabilitation and prevention of injuries. Internal load's magnitude may be obtained through direct or indirect methods. Direct method stumbles in ethical questions and technology limitations, while indirect analytic method through knowledge of external biomechanics parameters may deduce internal loads. Thus the objective of this study was to implement a tridimensional biomechanical macromodel of the spine (MM3D) to calculate internal forces, joint and muscular resultants, during different tasks of weight lifting. The implemented MM3D consists of an articulated segments model (MSA-3D) composed by sixteen rigid segments connected associated to a distribution Model (MDFMA) that provides resultant muscle (FM) and joint (FA) forces in three levels of the spine (superior, medium and inferior). At the MSA-3D liquid forces and proximal moments are obtained from the resolution of Newton-Euler movement equations through inverse solution. Based in the MSA-3D liquid forces and proximal moments obtained, the MDFMA, based in optimization techniques and data from literature, provides spine resultants FM and FA. The evaluated task consisted of lifting an object with 20% of the subjects' body weight using three different lifting techniques. For kinematics records five digital video cameras were used, with sampling frequency of 25 Hz. Kinetic record was performed using a force platform (strain-gauges based). MM3D implemented results were evaluated through accuracy estimation of the tridimensional measures obtained from kinematics, through comparison of the MSA-3D results and values measured by the force platform, through comparison of spine's segments calculated proximal resultant force and proximal moment calculated through upper and lower ways of MSA-3D and literature. Results suggest a coherence of direct measured information of MM3D and indirect estimative obtained from literature. Thus MM3D showed capable of evaluating and comparing FM and FA at the spine's three segments during different lifting tasks.

Elevados índices de dor cervical e lombar têm sido reportados em ciclistas. Fatores como a postura adotada na bicicleta, a ativação dos músculos extensores da coluna e a ação de cargas mecânicas nas estruturas da coluna tem sido apontados como possíveis causas da dor. Embora relatados e aparentemente aceitos, poucos estudos objetivaram investigar estes fatores. Em adição, a dor crônica não específica é frequentemente diagnosticada em ciclistas, pois poucas evidências de anormalidade são observadas quando realizados exames radiológicos clínicos. O emprego de métodos biomecânicos de investigação, como a estimativa da magnitude da força muscular dos extensores da coluna e da força articular em diferentes níveis da coluna poderia contribuir para avaliação do risco de lesão e dor em decorrência do ciclismo, além de auxiliar na criação de estratégias de prevenção e programas de reabilitação. Assim, este estudo teve como objetivo quantificar e comparar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas, por meio do desenvolvimento e aplicação de um modelo biomecânico tridimensional in vivo. O modelo biomecânico proposto foi composto por dois segmentos rígidos (coluna cervical superior e inferior) conectados. O segmento coluna cervical superior compreende a cabeça, C1 e C2. O segmento coluna cervical inferior compreende as vértebras cervicais de C3 a C7. No segmento coluna cervical superior são considerados dois vetores de força muscular: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) e FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). Já no segmento coluna cervical inferior estão inclusos os vetores FM3 (semispinalis cervicis) e FM4 (splenius cervicis). A resolução das equações de movimento de Newton-Euler é realizada por meio da solução inversa. Os parâmetros cinemáticos foram obtidos utilizando imagens externas da cabeça e coluna cervical, adquiridas por meio de quatro câmeras de vídeo digital com frequencia de amostragem de 25 Hz. Para estimar a localização dos centros de rotação (C2-3 e C6-7) foram realizados exames radiológicos convencionais estáticos. Os parâmetros de massa e centro de massa foram retirados de tabelas antropométricas da literatura. Participaram do estudo 12 ciclistas com pelo menos dois anos de experiência competitiva cada. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e os sujeitos assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido. Cada participante foi avaliado utilizando sua própria bicicleta acoplada a um ciclossimulador magnético, em duas etapas realizadas no mesmo dia. Inicialmente foi mensurada a massa corporal total do individuo e em seguida identificados e marcados 14 pontos anatômicos de interesse com uma caneta dermatográfica. Durante as avaliações foram fixos marcadores revestidos com papel reflexivo e contendo chumbo no interior em todos os pontos anatômicos de interesse. Na Etapa I os sujeitos pedalaram durante 2 minutos em cada postura (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), sendo coletados dados cinemáticos durante os últimos 30 segundos de cada uma. Na Etapa II foram realizados exames radiológicos estáticos em cada uma das 5 posturas analisadas (ereta, descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados) e em flexão e extensão máximas da coluna cervical. Os resultados indicam que as forças internas atuantes nas estruturas da coluna cervical apresentaram maiores magnitudes nas posturas que envolvem a prática do ciclismo (descanso, intermediária, ataque e cotovelos flexionados), quando comparadas a postura de referência (ereta). Observando somente as posturas que envolvem o ciclismo, as forças internas aumentaram gradativamente a medida que os ciclistas transferiram o apoio de suas mãos da região superior para a região inferior do guidão, adotando as posturas descanso, intermediária e ataque, respectivamente. Entretanto, as maiores magnitudes das forças internas foram observadas quando os ciclistas efetuaram o apoio das mãos envolvendo os manetes e flexionaram a articulação do cotovelo (postura cotovelos flexionados). Proporcionalmente os maiores aumentos das forças internas ocorreram na coluna cervical superior, porém as maiores magnitudes das forças internas foram alcançadas na coluna cervical inferior. O processo de avaliação demonstrou que o modelo biomecânico tridimensional da coluna cervical proposto foi considerado capaz de representar de maneira confiável o sistema de interesse. Os resultados encontrados são coerentes, sendo o modelo um instrumento adequado para estimar as forças internas atuantes na coluna cervical durante o ciclismo em diferentes posturas. / High index of cervical and lumbar pain had been registered in cyclists. Factors as a posture adopted on bicycle, the activity of spine extensor muscles and the action of mechanical load in the spine structures had been put like possible causes of pain. Although related and apparently accepted, few studies investigate these factors. In addition, the non-specific chronic pain is frequently diagnosed in cyclists, because few evidences of abnormalities are investigated when clinic radiologics exams are done. The use of biomechanical methods of investigation, like the estimate of muscular force magnitude of extensors of spine and of joint force in different levels of spine can be contributed to evaluation of injury risk and pain caused by cycling, beyond the assist in strategies of prevention and rehabilitation programs. Therefore, this study had like objective to quantify and compare the active internal forces in the cervical spine during cycling in different postures, through development and application of three dimensional in vivo biomechanical model. The biomechanical model suggested was compound by two rigid segments (upper and lower cervical spine) connected. The upper cervical spine segment include head, C1 and C2. The lower cervical spine segment include cervical vertebraes of C3 to C7. In the upper cervical spine segment are considered two vectors of muscular force: FM1 (rectus capitis posterior major, rectus capitis posterior minor, obliquus capitis superior e obliquus capitis inferior) and FM2 (semispinalis capitis e splenius capitis). In the lower cervical spine segment are included the vectors FM3 (semispinalis cervicis) and FM4 (splenius cervicis). The resolution of movement equation of Newton-Euler is done through inverse dynamics. The kinematic parameters were obtained using external images of head and cervical spine, acquired by four digital video cameras with sampling frequency of 25 Hz. To estimate the location of rotation centers (C2-3 and C6-7) statics conventional radiologic exams were done. The parameters of mass and center of mass were removed of anthropometric tables of literature. 12 cyclists with at least two years of competitive experience each one participated of the study. The study was approved by Ethics Committee in Researches of Federal University of Rio Grande do Sul and the subjects signed a free and clear consent term. Each participant was assessed using your bicycle attached in a magnetic cycle simulator, in two stages done in the same day. Initially the total body mass of subjects was measured and then 14 anatomic points of interest were identified and marked with a dermatography pen. During the evaluation markers encased with reflective paper and containing lead inside of these markers were fixed in all anatomic points of interest. In the stage I the subjects rode a bicycle during 2 minutes in each posture (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows). The kinematic data were collected during the last 30 seconds of each one. In the stage II static radiologic exams were done in each of 5 analyzed postures (upright neutral, rest, intermediate, attack and flexed elbows) and in maxim flexion and extension of cervical spine. The results indicate that the internal forces active in the structures of cervical spine presented more magnitudes in the postures that involve the cycling practice (rest, intermediate, attack and flexed elbows), when compared to reference posture (upright neutral). Observing just the postures that involve the cycling, the internal forces gradually increased as cyclists transferred the your hands from upper to lower region of handlebar, adopting the rest, intermediate and attack postures, respectively. However, the greater magnitude of internal forces were observed when the cyclists hands involving the brake levers and flexed the elbow joints (flexed elbows posture). Proportionally the greatest increase of internal forces occurred in the upper cervical spine, however the greatest magnitudes of internal forces were reached in the lower cervical spine. The evaluation process demonstrated that the three dimensional biomechanical model of cervical spine was considered able to represent of reliable way the interest system. The results found are coherent, the model is an adequate instrument to estimate the internal forces active in the cervical spine during cycling in different postures.

Introdução: A dor lombar gera alterações motoras que podem comprometer a caminhada. Contudo, pouco se sabe sobre suas repercussões sobre a cinemática e energética da caminhada. Objetivo: Verificar: a) a correlação entre variáveis cinemáticas da caminhada (intensidade do deslocamento e velocidade horizontal) e variáveis neurofisiológicas e psicossociais da dor lombar (intensidade da dor e nível de incapacidade, respectivamente); b) o efeito da dor lombar crônica sobre parâmetros cinemáticos e metabólicos da caminhada. Métodos: A amostra foi composta por voluntários com dor lombar crônica inespecífica, (GL/ n=6) e indivíduos saudáveis (GC/ n-7). O nível de incapacidade foi obtido pelo Índice de Incapacidade de Oswestry e a intensidade da dor pela escala visual analógica (EVA). As variáveis cinemáticas foram determinadas por cinemetria, e as variáveis metabólicas por análise de gases enquanto os sujeitos caminharam em esteira rolante. A bateria de teste foi dividida em três blocos de acordo com a intensidade do esforço (preferida, abaixo e acima da preferida). Resultados: Não foram observadas correlações entre as variáveis cinemáticas da caminhada e as variáveis neurofisiológicas e psicossocias da dor. Também não se observou efeito da dor lombar sobre os parâmetros cinemáticos. Embora não houvesse diferença entre os grupos nos parâmetros metabólicos, os lombálgicos foram mais econômicos nas velocidades mais baixas. Conclusão: Embora a dor lombar crônica não tenha influenciado os parâmetros mecânicos da caminhada, e não se tenha observado diferenças nos parâmetros metabólicos entre os grupos, a velocidade ótima de caminhada nos lombálgicos parece estar nas baixas velocidades. / Introduction: Low back pain causes motor abnormalities that may impair walking. However, little is known about its effects on the kinematics and energetics of walking. Objectives: To check: a) the correlation between kinematic variables of walking (intensity of displacement and horizontal velocity) and neurophysiological and psychosocial variables of low back pain (pain intensity and disability level, respectively), b) the effect of chronic low back pain on kinematic and metabolic parameters walk. Methods: The sample consisted of patients with chronic nonspecific low back pain, (GL / n=6) and healthy subjects (GC / n=7). The level of disability was obtained by the Oswestry Disability Index and pain intensity by visual analog scale (VAS). The kinematic variables were determined by kinematics, and metabolic variables for gases analysis while the subjects walked on a treadmill. The battery test was divided into three blocks according to the intensity of the effort (preferably above and below the preferred). Results: There were no correlations between the kinematic variables of the walk and the neurophysiological and psychosocial variables of low back pain. Also there was no effect of back pain on the kinematic parameters. Although there was no difference between the groups in metabolic parameters, the lumbar group were more economical in lower speeds. Conclusion: Although chronic back pain did not influence the mechanical parameters of the walk, and has not been seen differences in metabolic parameters between groups, the optimal speed of walking on person with low back pain seems low speeds.

A presente dissertação de mestrado teve como objetivo verificar a validade concorrente, a repetibilidade, a reprodutibilidade interavaliador, a sensibilidade e a especificidade do sistema Vert 3D na avaliação das curvaturas frontais e sagitais de crianças com diferentes perfis nutricionais. Inicialmente foram realizadas duas revisões sistemáticas da literatura com o objetivo de investigar a existência de evidências científicas sobre os instrumentos de avaliação não invasiva da escoliose, cifose torácica e lordose lombar. A partir dessas revisões sistemáticas foi possível observar que, em geral, os instrumentos apresentaram condições satisfatórias para a avaliação não invasiva das curvaturas da coluna vertebral. Além disso, parece haver consenso na literatura sobre a aplicabilidade dos instrumentos não invasivos, os quais são indicados para o acompanhamento clínico, com o objetivo de reduzir a exposição frequente aos Raios-X sem, no entanto, possibilitar a substituição da radiografia. No entanto, ainda há carência na literatura de estudos com forte evidência científica no que tange a validação dos instrumentos não invasivos de avaliação da coluna vertebral, e por esse motivo, desenvolveu-se um estudo original com a finalidade de investigar os aspectos de validação do sistema Vert 3D. Foram avaliadas 115 crianças, as quais foram submetidas à radiografia panorâmica da coluna vertebral sagital e frontal, além de cinco avaliações com o sistema Vert 3D, por três avaliadores treinados. Os resultados demonstraram que o sistema Vert 3D: (1) apresentou excelentes níveis de repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador para os ângulos de cifose torácica e lordose lombar; (2) apresentou fraca correlação com o ângulo de Cobb para cifose torácica e correlação moderada para lordose lombar; (3) para avaliação do plano frontal, o sistema Vert 3D apresentou nível moderado de repetibilidade para flechas à esquerda e nível fraco a moderado para flechas à direita; (4) a reprodutibilidade interavaliador apresentou nível moderado para as flechas escolióticas à direita e à esquerda; (5) não houve correlação significativa entre as flechas à direita e os ângulos Cobb para a direita e houve correlação fraca entre as flechas à esquerda e os ângulos Cobb a esquerda; (6) a repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador manteve bons níveis de correlação independente do perfil nutricional avaliado, nos dois planos investigados. Conclui-se que o sistema Vert 3D apresentou adequados níveis de repetibilidade e reprodutibilidade interavaliador para a avaliação de crianças de todos os perfis nutricionais, podendo dessa forma, ser utilizado no acompanhamento clínico das curvaturas da coluna vertebral nos planos frontal e sagital. No entanto, até o presente momento não é possível utilizar esse sistema para o diagnóstico de alterações posturais, nem mesmo para estimar o ângulo de Cobb, já que não foram encontradas adequadas correlações e concordâncias com os exames radiográficos. Ainda, o sistema Vert 3D não tem a pretensão de substituir o exame radiológico, mas pode ser utilizado como uma importante ferramenta no fornecimento de informações adicionais à cerca do posicionamento da superfície do dorso, possibilitando ampliar o conhecimento da avaliação postural, visando um planejamento adequado de intervenções pelos profissionais da saúde. Além disso, com a utilização desse sistema, pode-se reduzir a exposição frequente aos Raios-X. / This master degree dissertation had the objctive of verify the concurrent validity, repeatability, reproducibility interrater, the sensitivity and the specificity of the Vert 3D system in the evaluation of frontal and sagittal curvatures in children with different nutritional profiles. Initially it was performed two systematic reviews of the literature with the purpose of investigate the existence of scientific evidence regarding the instruments of noninvasive evaluation of scoliosis, thoracic kyphosis and lumbar lordosis. Based on these systematic reviews it was possible to observe that, in general, the instruments showed satisfactory conditions for noninvasive evaluation of spinal curvatures. Furthermore, there seems to be a consensus in the literature about the applicability of noninvasive instruments, which are indicated for clinical monitoring, in order to reduce the frequent exposure to X-rays without, however, allowing the replacement of radiography. However, there is still a lack of studies in literature with a strong scientific evidence Regarding the validation of noninvasive evaluation instruments of the spine, and for this reason, it was developed an original study in order to investigate aspects of the validation of the Vert 3D system. It was evaluated 115 children, who underwent panoramic radiography of the spine in sagittal and frontal planes, and five assessments with the Vert 3D system, by three trained raters. The results showed that the the Vert 3D system: (1) showed excellent levels of repeatability and reproducibility Interrater for angles of thoracic kyphosis and lumbar lordosis; (2) showed a weak correlation with the Cobb angle for thoracic kyphosis and moderate correlation for lumbar lordosis; (3) to evaluate the frontal plane the Vert 3D system presented a moderate level of repeatability for arrows to the left and weak to moderate for arrows to the right; (4) the interrater reproducibility showed a moderate level to the scoliosis arrows to the right and left; (5) there was no significant correlation between the arrows to the right and Cobb angles to the right and there was a weak correlation between the arrows to the left and the left Cobb angles; (6) the repeatability and the interrater reproducibility maintained good levels of correlation independent of nutritional status evaluated in the two plans investigated. It is concluded that the Vert 3D system presented adequate levels of repeatability and Interrater reproducibility for the evaluation of children of all nutrient profiles, and can this way it can be used in the clinical monitoring of spinal curvatures in the sagittal and frontal planes. However, until this moment it is not possible to use this system for the diagnosis of postural alterations, not even to estimate the Cobb angle, since were not found appropriate correlations and concordances with radiographs. Still , the Vert 3D system does not intend to replace the radiological examination, but can be used as an important tool in providing information about the positioning of the back surface, making it possible to enhance the knowledge about postural evaluation, seeking a proper planning of interventions by health care professionals. Furthermore, by using this system one can reduce frequent exposure to X-rays.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-02-22T12:56:00Z No. of bitstreams: 1 Marilia de Albuquerque Bonelli.pdf: 1903907 bytes, checksum: 8de429c7dc9abc6c230fc38f56331819 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T12:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marilia de Albuquerque Bonelli.pdf: 1903907 bytes, checksum: 8de429c7dc9abc6c230fc38f56331819 (MD5) Previous issue date: 2017-03-30 / Finite element models aid in understanding dynamic processes in the study of diseases and treatments. Cervical spondylomyelopathy (CSM), also called wobbler syndrome, is a disease that affects mainly large- and giant-breed dogs, and seems to have a static and dynamic component in its pathophysiology. The present objective was to create a finite element model representing the C2-C7 segment of the vertebral column of a Great Dane dog without abnormalities, as well as the adaptation of this model to represent a dorsal laminectomy and a hemilaminectomy at C5-C6. This is expected to contribute to the investigation of the biomechanical component of CSM, as well as allow a comparison of the various surgical methods proposed for treatment of this syndrome. A 2-year-old Great Dane dog without neurologic or imaging changes in the cervical region of the vertebral column was selected. Computed tomography images from this dog were processed to construct a finite element model representing vertebrae, intervertebral discs, and ligaments. Material properties were adapted from the literature. Range of motion of the model under 2Nm for flexion, extension, axial rotation, and lateral bending were compared with literature. Range of motion was observed to be lesser than cited for cadavers of a different breed. This difference could be considered as resulting from differences between breeds and the use of human material properties. When comparing the intact model with the modified laminectomy and hemilaminectomy models, an influence of the hemilaminectomy was observed in range of motion, especially in axial rotation to the side opposite the simulated procedure. Construction of these models would be the first step to applying finite element analysis to the study of CSM in Great Danes. / Modelos de elementos finitos ajudam a entender processos dinâmicos no estudo de doenças e tratamentos. Espondilomielopatia cervical (EMC), também chamada de síndrome de wobbler, é uma doença que afeta principalmente cães de raças grandes e gigantes, e que parece ter um componente estático e dinâmico na sua fisiopatogenia. Objetivou-se criar um modelo de elementos finitos representando o segmento de C2 a C7 da coluna vertebral de um dogue alemão sem alterações, assim como adaptar esse modelo para representar uma laminectomia dorsal e hemilaminectomia em C5-C6. Espera-se com isso contribuir para a investigação do componente biomecânico da EMC, além de permitir a comparação dos diversos métodos cirúrgicos propostos para o tratamento dessa síndrome. Foi selecionado um cão de 2 anos de idade, da raça Dogue alemão, sem alterações neurológicas ou de imagem na região cervical da coluna vertebral. Imagens de tomografia computadorizada deste cão foram processadas para construir um modelo de elementos finitos representando as vértebras, discos intervertebrais e ligamentos. As propriedades materiais foram adaptadas da literatura. A amplitude de movimento do modelo sob 2Nm para flexão, extensão, rotação axial e flexão lateral foram comparadas com a literatura. Observou-se que a amplitude de movimento do modelo foi menor do que a citada para cadáveres de outra raça. Considera-se que essa diferença possa advir de diferenças entre raças e do uso de propriedades materiais adaptadas de humanos. Ao comparar o modelo intacto com os modificados com laminectomia e hemilaminectomia, observou-se que houve influência da hemilaminectomia na amplitude de movimento, principalmente na rotação axial contralateral ao procedimento simulado. A construção desses modelos seria o primeiro passo para aplicar o uso do método de elementos finitos para o estudo da espondilomielopatia cervical em Dogues alemães.