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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Análise cinemática do deslocamento ao passo e das forças sobre as articulações do membro pélvico de bezerros durante o apoio
Authors: Luciana de Melo Gomides
First Advisor: Estevam Barbosa de Las Casas
First Co-advisor: Rafael Resende Faleiros
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Hans Joachim Karl Menzel
First Referee: Rafael Resende Faleiros
Second Referee: Max de Castro Magalhaes
Third Referee: Luciano Brito Rodrigues
Abstract: O objetivo principal deste trabalho é a obtenção das forças internas sobre as articulações, assim como os momentos sobre os segmentos do membro pélvico de bezerros jovens obtidos por meio da análise dinâmica inversa de sua marcha durante o período de apoio ao passo. Para tornar o estudo possível, foi desenvolvido e implementado, em ambiente MATLAB, um modelo biomecânico bidimensional do membro do animal. As variáveis de entradas foram obtidas experimentalmente, sendo os dados cinéticos e cinemáticos coletados através da técnica de cinemetria e da utilização de plataforma de força disponibilizados pelo Laboratório de Biomecânica do Esporte da Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional (EEFFTO), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Para aquisição dos parâmetros inerciais (massa, centro de massa e momento de inércia) de cada segmento, foi desenvolvida uma metodologia baseada na construção de um modelo geométrico simplificado de tronco de seção elíptica a partir de imagens de tomografia computadorizada realizadas no Hospital Veterinário da UFMG, para obtenção in vivo destes parâmetros. Os resultados obtidos do tronco de seção elíptica mostram que o modelo é uma alternativa menos dispendiosa e fácil para o cálculo dos parâmetros inerciais de bezerros jovens, dispensando quaisquer equipamentos para obtenção dos resultados, apresentando erros médios relativos de no máximo 10,9% para a localização do centro de massa, quando comparados aos valores extraídos no método da tomografia computadorizada, em que a geometria original de cada segmento é obtida da segmentação das imagens e a densidade de cada tecido é atribuída ao modelo obtido. Os resultados da análise dinâmica mostram que essa técnica é apropriada para avaliação das forças e dos momentos resultantes nas articulações do membro pélvico, na medida em que valores encontrados concordam com os resultados obtidos com estudos de outros quadrúpedes (COLBORNE et al., 1998; CLAYTON et al., 2000, 2001; THORUP et al., 2007a; RODRIGUES, 2008). As magnitudes dos momentos dos bezerros apresentados neste estudo foram menores do que as acusadas em cavalos e um pouco maior do que as apresentadas nos porcos, se assemelhando mais a estes últimos. As divergências, no entanto, podem ser atribuídas a diferentes métodos de modelagem e ao tamanho dos segmentos de cada animal. A partir da metodologia apresentada, serão possíveis análises de diversas situações, comparando-se atividades realizadas segundo diferentes estratégias mecânicas e musculares destes animais. Esta pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da UFMG (protocolo 136/09).
Abstract: The main purpose of this research is to obtain the internal forces on the joints, as well as the moments on the segments of young calves hind limbs obtained by inverse dynamic analysis of their gait during the stance phase. A biomechanical tow-dimensional model of the animals limb was developed and implemented in MATLAB to make this study possible. The input variables were obtained experimentally, with the kinematic and kinetic data collected through the technique of cinemetry and using the force plate provided by the Laboratório de Biomecânica do Esporte da Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional (EEFFTO), of Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). For acquisition of inertial parameters (mass, center of mass and moment of inertia) of each segment, it was developed a methodology based on the construction of a simplified geometric model of a solid elliptical section from computerized tomography images produced at Veterinary Hospital of UFMG, with the purpose to obtain these parameters in vivo. The results of the simulation using solid elliptical section indicate that the model is a less expensive alternative and easy to calculate the inertial parameters of young calves, not requiring any equipment to obtain the results, showing relative error of up 10,9% to locate the center of mass, when compared to the values extracted by the computerized tomography, in which the original geometry of each segment is obtained from the segmentation of images and the density of each tissue is given to the obtained model. The results of dynamic analyses indicate that this technique is appropriated to evaluate the forces and the moments arising at the joints of the hind limb, as long as the values found match with the obtained results from studies of other quadrupeds (COLBORNE et al., 1998; CLAYTON et al., 2000, 2001; THORUP et al., 2007a; RODRIGUES, 2008). The magnitudes in the joint moments of the calves presented in this study were lower than those showed on horses and a little higher than those presented in pigs, being similar to the last one. The differences, however, can be attributed to the different methods of modeling and the segments size of each animal. From the presented methodology, it will be possible to perform analyzis of various situations, comparing the activities performed according different mechanical strategies and muscle of these animals.
Subject: Bioengenharia
Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9DKJ32
Issue Date: 12-Jul-2013
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