Implementação de um modelo para cálculo das forças proximais e momentos proximais resultantes para o membro superior

Abstract

Este estudo teve como objetivo implementar um modelo biomecânico, de segmentos articulados, associado à solução inversa que permita a análise em três dimensões das forças de reação proximais e momentos proximais resultantes para diferentes gestos do membro superior. O modelo implementado é composto por cinco segmentos rígidos (mão, antebraço, braço, escápula e tronco) conectados. A resolução das equações de movimento de Newton-Euler é feita através da solução inversa. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 50 campos/seg. O modelo implementado foi avaliado de quatro formas: estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, comparação quantitativa e qualitativa dos resultados parciais oferecidos pelo modelo implementado com resultados obtidos por instrumentos de mensuração direta (eletrogoniômetro e eletromiografia) e cálculo da propagação do erro nos valores de força de reação resultante e momento proximal líquido. Os resultados sugerem que o modelo apresenta resultados coerentes. A acurácia do sistema de videogrametria estimada foi, em média, de 1,7 (± 1,5) mm. As medidas angulares da cinemetria e eletrogoniometria divergiram em até 36°. O erro propagado no cálculo da força de reação proximal pode chegar até 25% e até 100% no cálculo do momento proximal. O sinal eletromiográfico e o momento proximal apresentaram sincronismo temporal. O modelo foi capaz de avaliar as forças de reação proximal resultantes e momentos proximais líquidos nos diferentes gestos.

The goal of this study was to implement a link segments biomechanical model, associate to the inverse solution for three dimensions analysis of proximal reaction force and proximal net moments during upper limb movement. The implemented model is composed by five connected rigid segments (hand, forearm, arm, scapula and trunk). The resolution of Newton-Euler movement equations is done through the inverse solution. For kinematics acquisition five digital cameras were used, with a frequency sample of 50 fields/sec. The implemented model was evaluated in four ways: accuracy estimation of the three-dimensional measurements, quantitative and qualitative comparison of the partial results offered by the implemented model with results obtained by instruments of direct measurements (electrogoniometer and electromyography) and calculation of the error propagation in proximal reaction force and proximal net moment values. The results suggest that the model presents coherent results. The estimated accuracy videogrammetry system was, on average, of 1.7 (± 1.5) mm. The joint angular values obtained by kinematics system and electrogoniometer diverged in 36°. The error propagation in proximal reaction force values can arrive up to 25% and up to 100% for proximal net moment. The electromyographic sign and the proximal moment presented temporary synchronism. The model was able to evaluate the proximal reaction force and proximal net moment during upper limb movement.