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Ft. Ms. Sandra Aliberti

BIOMECÂNICA

Ø Licenciatura em Educação Física – EEFEUSP (1991)

Ø Fisioterapia – UNICID (1997)

Ø Especialização “ O Aparelho locomotor no esporte” – UNIFESP (2004)

Ø Mestrado em Ciências da ReabilitaçãoDepto. Fisioterapia, Fonoaudiologia e Terapia Ocupacional da FMUSP (2009)

Sumário

1. Tipos de análise do movimento humano

2. Biomecânica - Definições

3. Biomecânica - Áreas

4. Terminologia - Planos e Eixos

5. Biomecânica da marcha: funções e disfunções

6. Biomecânica da posição sentada

7. Outros estudos aplicados

8. Avaliação

TIPOS DE ANÁLISE DO MOVIMENTO

• Análise Qualitativa : não numérica, observação direta

Ex: Observação visual direta (roteiro), vídeo

• Análise Quantitativa : numérica, coleta de dados

Ex: Descrição das forças e componentes temporais do movimento

Análise QUALITATIVA do movimento

• Subjetiva• Aplicação direta• Baixo custo

Forças? Causas ?

Análise QUANTITATIVA do movimento

• Objetiva

• Embasa o que se vê visualmente

• Análise de dados

• Custo mais elevado

Possibilita avaliar:

• Magnitude das forças geradas

• Origem do movimento

QUALITATIVA X QUANTITATIVA

Qual é a mais adequada?

Depende :

• problema clínico / profissional ou pergunta científica• Custo

Biomecânica

Terminologia BásicaPlanos e Eixos

• Frontal : anterior e posterior

• Sagital: direita e esquerda

• Transverso : superior e inferior

Terminologia BásicaPlanos e Eixos

• Plano Frontal : eixo ântero – posterior

• Plano Sagital: eixo médio-lateral

• Transverso : eixo longitudinal

Em que plano e eixo acontece o movimento do tronco deste jogador ?

Outros exemplos... Qual movimento? Em que plano e eixo acontecem os movimentos dos membros inferiores desta aluna?

Outros exemplos de plano sagital e eixo médio –lateral

Movimentos?E estes movimentos... em que plano e eixo estão ?

Plano frontal e eixo antero-posteriorQual movimento? Definições

Ø BiomecânicaAplicação dos conceitos e métodos da mecânica para o estudo dos seres vivos

Ø MecânicaEstudo da descrição e das causas do movimento de um sistema

Aplicação Multidisciplinar da Biomecânica

esporte &educaçãofísica

medicinacontrolemotor

reabilitação

indústria

anatomiafuncional

engenhariabiomédica

animação

biomecânica

Áreas da Biomecânica

• Antropometria

• Cinemetria

• Dinamometria

• Eletromiografia

ANTROPOMETRIA

Mensurar as características

de forma,constituição e

distribuição de massa

do corpo humano

• Massa,estatura, IMC

• Modelos antropométricos

ANTROPOMETRIA

Centro de massaPonto em torno do qual

a massa corporal está

uniformemente distribuída

Ponto de equilíbrio

Somatória dos torques = zero

Tendência de uma força em causar rotação em um eixo

T=F *r

CINEMETRIAVariáveis cinemáticas

• Com que rapidez um corpo está se movendo?• Qual altura atinge?• A que distância se desloca?• Qual a variação angular?

Examina o movimento a partir de uma perspectiva espacial e temporal

Mensuração de variáveis cinemáticas:

• posição• deslocamento • velocidade • aceleração

CINEMETRIA / Instrumentos

• Câmeras de vídeo• Sistemas óptico-eletrônicos• Acelerômetros• Eletrogoniômetros

Acessível X precisão ???DigitalizaçãoTeorema de Nyquist ou amostragem

Frequencia de amostragem no mínimo2 vezes a frequencia do sinal


•Câmeras de vídeo•Sistemas óptico-eletrônicos•Acelerômetros•Eletrogoniômetros

Pouco acessível X maior precisão

EFEITO RETROATIVO



a = mudança da velocidademudança no tempo



Medida direta da variação angularPrecisão depende da articulação / plano mensurados

VARIÁVEIS CINEMÁTICAS DA MARCHA

• Comprimento do passo contato inicial/ pé oposto ( 70cm)

• Comprimento da passada contato inicial/ mesmo pé (140cm)

• Velocidade cadência X comprimento passo em unidade tempo

• Base de suporte distância entre calcanhares (5-10 cm)

VARIÁVEIS CINEMÁTICAS

Qual plano?

Qual instrumento?

DINAMOMETRIA

• Mensuração de variáveis cinéticas:

Examina as forças que atuam no corpo humanoTenta definir as forças causadoras do movimento

• Instrumentos

– Plataformas de força– Sensores de pressão

FORÇA DE REAÇÃO DO SOLO (FRS)

“Força de reação proporcionada pela superfícieem que o indivíduo está se movimentando”

Terceira lei de NewtonLei da ação-reação

InstrumentoPlataforma de força

FORÇA DE REAÇÃO DO SOLO (FRS)

Vertical/ impacto

Distribuição da Pressão Plantar - DPP

• Plataforma de pressão (descalços)

• Palmilhas (dentro dos calçados)

DPP = F/A

EletromiografiaMensuração da atividade elétrica do músculo ou ativação muscular

Uso X Abuso

EletromiografiaMensuração da atividade elétrica do músculo ou ativação muscular

n Expressão elementar do movimento humanon Atividade comum e fundamental para o cotidianon Excelente teste funcional de vários sistemas (interação dinâmica das diversas articulações,

integração sensório motora)

n Fornece informações para:

tomada de decisão cirúrgicaórteses, próteses fases do desenvolvimento motor envelhecimento reabilitação ortopédica e neurológica (pré /pós)prevenção lesões prescrição atividade física

Estudo da marcha humana – Por quê?

Locomoção

Marcha Animal

Marcha Humana

MARCHA BREVE HISTÓRICO

IRMÃOS WEBER (1836): estudo da marcha humana a partir de leis mecânicas: comparações com pêndulo, estudos com cronofotografia/ ciclo marcha)

MAREY (1882): pioneiro da cinematografia (cronociclo/ video).

BRAUNE & FISCHER (1889, 1906):

Análise matemática 3D da marcha,

centro de gravidade e momento de inércia de cadáveres

FASES DO CICLO DA MARCHA

Fase de apoio (60%) Fase de balanço (40%)

Contato inicial Médio-apoio Propulsão Balanço inicial Balanço terminalBalanço médio

Passo / passada

Ciclo?

FASES DO CICLO DA MARCHA

absorção / geração


n Cadência número de passos em determinada unidade de tempoAdulto saudável / média : 113 passos min

n Comprimento do passo contato inicial/ pé oposto ( 70cm)

n Comprimento da passada contato inicial/ mesmo pé (140cm)

n Velocidade cadência X comprimento passo em unidade tempo

n Base de suporte distância entre calcanhares (5-10 cm)

APLICAÇÕES


APLICAÇÕES

n 0 n 20n 40n 60n 80n 100n 120

n -30

n -25

n -20

n -15

n -10

n -5

n 0

n 5

n 10

n D

n Cn B

n A

nV

ariaçã

o a

ng

ula

r d

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ze

lo (

gra

us)

n Tempo(% da fase de apoio)

0 20 40 60 80 100 120

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

D

CB

A

Va

ria

çã

o a

ngu

lar

de

torn

ozelo

(g

rau

s)

Tempo(% da fase de apoio)

contato inicial

médio-apoio

propulsão

Flex

ão p

lant

ar/ e

xten

são

Dor

sifle

xão

/ fle

xão

CINÉTICA: FORÇA REAÇÃO DO SOLO

Fase de apoioRelação com a cinemáticaPico passivo / taxa crescimentocalçados

Distribuição da Pressão Plantar - DPP

Eletromiografia - EMG

Indicação da ativação muscular

Fase apoio

Eletromiografia - EMG

Fase balanço

Influência da Síndrome da Dor Patelofemural

SINCRONIZAÇÃO DE DADOS

n Como?n Qual instrumento ?

SINCRONIZAÇÃO DE DADOSEx: DPP e Eletrogoniometro

0 20 40 60 80 100 120

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

D

CB

A

Va

ria

çã

o a

ngu

lar

de

torn

ozelo

(g

rau

s)

Tempo(% da fase de apoio)

DPP em três subfases da marcha

contato inicial

médio-apoio

propulsão(Aliberti, 2008)

Disfunções da Marcha

CICLO MARCHA Osteoartrite quadril, Necrose avascular

PQ mudam as porcentagens ? Só muda o lado comprometido ?

Marcha PC - Hemiplegia

Jakobovistsch & Serrão (1998)

0 20 40 60 80 100

0

100

200

300

400

500

PC

Direita (afetado) Esquerdo

Forç

a V

ertic

al (

N)

Tempo de apoio (%)

Neuropatia Diabética

Deformidade de charcot, úlcera 2o metatarso

Lesão do LCA

BIOMECÂNICA DA POSIÇÃO SENTADA

Biomecânica da Posição Sentada e suas Implicações para a Coluna Vertebral

“Devido ao desenvolvimento tecnológico e econômico, aposição sentada tornou-se a postura mais comum no ambientede trabalho” ( Van Dieën , 2001)

“Apesar do desenvolvimento de mobiliário e estações de

trabalho apropriados, muitos trabalhadores continuam apresentando dores músculo – esqueléticas”(Mc Lean ,2001)

Posição em Pé x Posição Sentada – Coluna Lombar

-Retroversão da pelve

-Retificação da lordose

lombar

- Aumento da pressão

intradiscal

- Estiramento da porção

posterior da coluna

lombar

Breve Histórico – Biomecânica da Posição Sentada

• 1966 - KNUTSSON ET AL - Avaliação EMG dos mm sacro espinhais

• 1970 – NACHEMSON - Estudos da pressão intradiscal “in vivo”

• 1974 – ANDERSON - Estudos pressão intradiscal e EMG - inclinação do encosto- suporte lombar - apoio p/ os braços

Biomecânica de Posição Sentada

Adaptado de Anderson (1974)

Biomecânica da Posição Sentada

Anderson et al. (1974), in Chaffin, Anderson, Martin (2001:371)

Inclinação do encosto / suporte lombar

Harrison et al (1999)

Apoio para os braços e inclinação apoio lombar

Harrison et al (1999)

Coury (1994)

Características dos Estudos

Ø Antes de 1970 - Médias antropométricas das populações- Comentários de conforto - Observações das reações dos sujeitos estudados- Baseados nas idéias mecânicas teóricas dos autores

Ø Depois de 1970 - EMG- Pressão intradiscal- Escalas de conforto - Dinâmica Inversa- Modelos Biomecânicos Complexos

(Harrison, 1999)

Postura Sentada x Sentar Prolongado X Movimento

“A compressão na coluna lombar , que ocorre durante o sentar por um período prolongado, diminui o fluxo de fluido nos discos, prejudicando sua nutrição”

“Reduzindo a força compressiva ou impondo movimento à coluna , podemos diminuir a perda de fluido ou mesmo reverter este fluido de volta ao disco”(Van Dieen , 2001 )

Cadeira Dinâmica

Alguns outros exemplos de estudos biomecânicos aplicados

Comprimento da passada na marcha influencia o gasto metabólico e fatores de risco para OA de joelho em mulheres obesas?

Quais instrumentos?

Relevância e Aplicação da pergunta

Ativação muscular em diferentes posições de pelve no “reformer” do pilates.

MultifidoReto

abdominal

Glúteomáximo

início da práticareabilitação

Pressão plantar em indivíduos com e sem SDPF durante o descer escada

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