Desenvolvimento de um sistema óptico de medição não invasiva para a análise dinâmica do movimento escapular
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Estevam Barbosa de Las Casas
Luci Fuscaldi Teixeira-Salmela
Christina Danielli Coelho de Morais Faria
Armando Albertazzi Gonçalves Junior
Luci Fuscaldi Teixeira-Salmela
Christina Danielli Coelho de Morais Faria
Armando Albertazzi Gonçalves Junior
Resumo
A análise do movimento escapular é uma tarefa muito complexa, mas de grande importância
para a prática clínica. Vários métodos diferentes têm sido propostos, a fim de avaliar as
rotações escapulares durante a elevação do úmero no plano escapular. Paralelamente,
conceitos importantes de sua medição foram padronizados pela Sociedade Internacional de
Biomecânica. Embora a utilização de sensores eletromagnéticos seja, presentemente,
considerada a mais precisa entre as várias técnicas de medição, é um método extremamente
invasivo e demorado, o que restringe a sua utilização a laboratórios de pesquisa, sendo
inviável na clínica. O principal objetivo deste trabalho foi, portanto, propor uma técnica
alternativa, não invasiva, mais rápida, fácil de usar, mas que ainda assim seguisse
rigorosamente os padrões internacionais. Para atingir este objetivo, a projeção de franja foi
combinada com a técnica de transformada de Fourier como uma ferramenta para capturar e
extrair, em momentos de interesse, mapas topográficos do dorso humano durante o
movimento escapular. Uma vez selecionadas as marcas de referência dentro destes mapas
topográficos, os ângulos de rotação escapulares puderam ser calculados. O sistema proposto
foi composto por uma câmara CCD, um projetor multimídia e um computador. A câmera
capturou várias imagens de franjas projetadas no dorso durante o movimento escapular. O
adequado processamento computacional das imagens foi obtido por meio de uma interface
desenvolvida no ambiente MATLAB. O desempenho do novo sistema de medição foi
avaliado e testado em ensaios clínicos com a participação de 09 indivíduos saudáveis.
Também foi apresentada uma análise metrológica do sistema proposto. Foi estimado um erro
máximo de ± 3° para a medição de ângulos de rotação escapular, comparáveis a outros
métodos já estabelecidos. O novo sistema demonstrou ser robusto, fácil de configurar e usar e requer apenas uma preparação simples do sujeito, tornando-se, portanto, uma ferramenta
prática para a rotina de análises clínicas do movimento escapular.
Abstract
The analysis of scapular motion is a very complex task but of great importance for clinical
practice. Several methods have been proposed so far to evaluate scapular rotations during
the elevation of the humerus in the scapular plane. Meanwhile, the International Society of
Biomechanics standardized important concepts of its measurement. Although the use of
electromagnetic sensors is, presently, considered the most precise among the many
measurement techniques, it is a highly invasive and time consuming method, which restricts
its use to research labs as rather a standard, less applicable to daily clinical practice. The
main purpose of this work was, hence, to propose an alternative, new measurement technique
which is not invasive, less time consuming, easy to use, but still, strictly follows international
standards. In order to achieve this goal, fringe projection was combined with Fourier
Transform Technique as a tool to freeze and extract, at moments of interest, the topographic
maps of the human back during scapular motion. Once landmarks were selected within these
topographic maps their respective rotation angles could be calculated. The proposed system
was composed of a CCD camera, a multimedia projector and a host computer. The camera
captured several snap shots of fringes projected onto the human back during scapular motion.
Adequate computer processing of images was achieved by a general user interface developed
in a MATLAB environment. The performance of the new measurement system was evaluated
and clinically tested with the participation of 09 healthy individuals. A metrological analysis
of the proposed system is also presented. A maximum error of ± 3° was estimated for the
measurement of scapular rotation angles, comparable to other already established methods.
The new system demonstrated to be robust, easy to set up and use, requires only little
preparation of the subject, therefore, making it a practical tool for routine clinical analysis of scapular motion.
Assunto
Engenharia mecânica, Bioengenharia, Biomecânica, Fourier, transformações de, Escápula
Palavras-chave
Mapeamento topográfico, Transformada de Fourier, Biomecânica, Escápula