Estudo estereofotogramétrico da cinemática da cabeça de indivíduos com estresse visual
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Claysson Bruno Santos Vimieiro
Rudolf Huebner
Ricardo Queiroz Guimarães
Fabricio Carvalho Soares
Rudolf Huebner
Ricardo Queiroz Guimarães
Fabricio Carvalho Soares
Resumo
O presente estudo investigou o comportamento motor de movimentar a cabeça no espaço em situações em que ela deveria estar parada, observado em indivíduos com Estresse Visual (EV). Tal investigação é relevante, pois esses movimentos mudam a posição das órbitas oculares no espaço e podem estar relacionados com os sintomas dos indivíduos. Para a investigação foi desenvolvido um sistema de estereofotogrametria específico para registrar os movimentos da cabeça que o difere dos sistemas comerciais disponíveis por: 1) ser específico para quantificar este movimento ao nível do ponto anatômico mais relevante quando a análise diz respeito ao funcionamento do sistema visual, sem interfererir na movimentação ocular 2) ser de montagem e operação simples visando a ser utilizado em ambientes clínicos e 3) ser de baixo custo, pois foram utilizadas duas câmeras filmadoras e programa de rastreamento de imagens de uso livre. Para o sistema, foi desenvolvido um algorítmo que calculou os movimentos da cabeça em seis graus de liberdade, transcritos ao nível do ponto médio entre os olhos. Para análise de dados, variáveis clinicamente relevantes para o EV foram selecionadas, analisadas estatisticamente e em conjunto com a utilização de duas metodologias inéditas para essa aplicação: 1) utilização de parâmetros de vibrações humanas para descrever e analisar o comportamento motor da cabeça de indivíduos com EV, e 2) utilização do Critério de Correlação Modal (Modal Assurance Criterion MAC) para correlacionar os vetores de movimento da cabeça nas várias situações examinadas. O sistema foi utilizado em um experimento clínico com um grupo de indivíduos com EV, para caracterizar cinematicamente o movimento e verificar o efeito da posição corporal, do uso da visão, e da realização de tarefas visuais sobre esse controle cinemático. Os resultados mostraram que os indivíduos com EV que participaram desse estudo mantiveram a cabeça em movimento permanentemente, embora tenham conseguido manter a velocidade média dos movimentos próxima de zero ao longo do tempo. O controle cinemático exibido por eles foi caracterizado por grandes valores de variância e conteúdo de aceleração elevado, que atingiu níveis que podem ser perigosos para a saúde. A correlação de vetores de movimento revelou as características cinemáticas de um sistema motor de alta dimensionalidade, com elevada variabilidade inter indivíduos e influenciado pelo uso da visão, pela posição corporal e pela tarefa visual realizada.
Abstract
The present study investigated the motor behavior of moving the head in space, in situations where it should remain still, observed in subjects with Visual Stress (VS). Such investigation is relevant because these movements change the orbits position in space, which may contribute to the subjects symptoms. For the investigation a stereophotogrametric system was developed specifically to register the head motion. It differs from commercially available systems since: 1) it is specific to quantify such motion at the most relevant anatomic point when the analysis is related to the visual system, besides not causing interference on the ocular motion; 2) it is of simple operation and assemble, intended for clinical use; 3) it is of low cost, since two camcorders and a free software were used. For the system, an algorithm was developed to calculate the head motion at six degrees of freedom, translated to the middle point between the eyes. For data analysis, clinically relevant variables for VS were selected together with two methodologies originally applied to this application: 1) the use of human vibration parameters to describe and analyse the head motor behaviour of subjects with VS; and 2) the use of the Modal Assurance Criterion (MAC) to correlate head motion vectors in the tested situations. The system was applied in a clinical experiment with a group of subjects with VS, in order to characterize their kinematic head motion and to verify the effects of the body posture, the use of vision and the visual tasks performance on their kinematic control. The results show that the volunteers with VS used in the experiment kept their head in continuous movement, although their mean motion velocity was kept close to zero over time. Their kinematic control was characterized by high variance and acceleration values, reaching levels that may be considered dangerous for health. The motion vector correlation revealed the kinematic characteristics of a motor system having high dimentionality, high inter subject variability and influenced by the use of vision, the body posture and the visual task performed.
Assunto
Fotogrametria, Bioengenharia, Engenharia mecânica
Palavras-chave
Fotogrametria, Estresse visual, Movimentos de cabeça