Veículo de difusão e debates sobre análise de marcha, reabilitação e biomecânica
clinical gait analysis, rehabilitation and biomechanics



Projetos de Engenharia Mecânica

Division of the resulting forces in biomechanics platforms

Wagner de Godoy

This study has had as finality to evaluate the possibility of the utilization of a measurement system of the pressure distribution to determine the components of the resulting force, correspondent to each partial loading, when a double loading occurs on the biomechanics platforms.

  • Texto completo - Full text
  • Ambulatory assessment of 3D ground reaction force using plantar pressure distribution
  • This study aimed to use the plantar pressure insole for estimating the three-dimensional ground reaction force (GRF) as well as the frictional torque (TF) during walking. The result obtained for the patients showed higher error; nevertheless, when the data of the same patient were used for learning, the results were improved and in general slight differences with healthy subjects were observed. In conclusion, this study showed that ambulatory pressure insole with data normalization, an optimal choice of inputs and a well-trained nonlinear mapping function can estimate efficiently the three-dimensional ground reaction force and frictional torque in consecutive gait cycle without requiring a force-plate.



Method to estimate the localization of the thigh frontal plane
to apply in Gait Analysis

Simone Schenkman, Wagner de Godoy

The objective of this study were to determine an additional method to estimate the thigh frontal plane, where afterwards will be generated a local coordinates system for a measurement of the relatives movements between the thigh and its adjacent segments: pelvis and shank. The measured values of the hip rotation and valgus-varus of the knee, by a gait analysis system, suffer important changes due to the error in the frontal plane of the thigh determination, what may affect negatively the clinical decision to be followed.

The estimation of the thigh frontal plane was performed through of the determination of a control variable related to the rotations occurred on the knee joint, to a determined type of movement performed, as described in the section 2.3. The knee flexion-extension axis and, by consequence, the thigh frontal plane, derive from this control variable.

The validity of utilization of this method was verified by mean of a realization and later statistics comparison from a series of 23 exams of gait in normal subjects, where were used the value generated by the control variable and by the standard protocol of gait analysis, with the use of the Knee Alignment Device (KAD).


Acknowledgements: The authors thank Motion Lab Systems, RsScan International, Vicon Motion Systems, Coverex Comércio e Tecnologia, Solidur Plásticos Industriais, Mr. Eduardo Lane, Mrs. Marlene B. Lourenço, Mr. Pascual J. F. Rivero, Mr. Eduardo T. Lovatto and the group of volunteers and the gait laboratory’s staff at AACD coordinated by Dr. Paulo Selber and Dr. Alessandro G. Melanda.


Engenharia Reversa com Sistemas de MoCap - Reverse Engineering

É possível utilizar um sistema óptico de captura de movimento 3D para realizar engenharia reversa (escaneamento) de superfícies rígidas. O sólido para escaneamento deve ter uma posição invariável no sistema de coordenadas global do laboratório, ou ter um 'cluster' de 3 ou 4 marcadores fixado em algum ponto de sua superfície. Um apontador (pointer) é então deslocado sobre a superfície do sólido. Programas CAD, de geração de malhas 3D, são empregados posteriormente para processar o arquivo de coordenadas do escaneamento.

  • Exemplo: nuvem de pontos 3D
  • Crânio de resina escaneado em um sistema de captura de movimento Vicon 370
    Frequência de aquisição 60Hz



O impacto das medidas da torção tibial feita por meio de goniometria e
cinemática tridimensional nos resultados da análise de marcha

The impact of the measures of tibial torsion made by goniometry and
three-dimensional kinematics in the results of gait analysis

Nadia M. Santos , Paulo R. G. Lucareli, Wagner de Godoy

Rascunho 1: A medição da torção tibial (TT), embora importante para a elaboração de planejamentos de reabilitação [x] e para a estruturação de modelos biomecâncios precisos, tem se mostrado dificil como parte dos procedimentos empregados na análise clínica de marcha (ACM) [x]. Os métodos para medição da TT podem ser divididos em dois grupos: clínico e cinemático. O presente estudo fez uso dos dois métodos para avaliar a correlação estatística entre ambos e, posteriormente, mensurar a propagação de seus resultados na cinemática e cinética do joelho e tornozelo determinados pela ACM.

O método clínico [Staheli et al.,1985] fez uso de um goniômetro e uma maca, que serviu como plano transvesal de referência, e teve o paciente posicionado em decúbito ventral com o joelho flexionado até que a tíbia se encontrasse perpendicular ao plano de referência. Uma das hastes do goniômetro foi alinhada ao eixo transmaleolar, apoiado à planta do pé, corrigida para estar pararlela ao plano de referência. A outra haste foi alinhada ao eixo axial do femur, que interliga a cabeça do femur ao centro articular do joelho – ponto médio entre os epicôndilos.

Este método é de dificil execução e reprodutibilidade [x], pois alguns ligamentos do joelho estão sob tensão mínima [x], o que permite movimento de rotação axial da tíbia, e consequente alteração na medição da TT, e todos os pontos de referência do femur são internos, o que exige uma estimativa visual na medição goniométrica.

O método cinemático foi baseado no princípio [x] de que a correta orientação do eixo do joelho, e do plano frontal da coxa, implica na minimização da amplitude da onda de valgo-varo na fase de balanço do ciclo de marcha. Assim, após um trial dinâmico, o eixo do joelho foi orientado para obter este resultado com auxílio de um ‘knee alignment device’ (KAD) [x]. Um trial estático complementar foi realizado, com marcadores adicionais posicionados sobre os maléolos mediais internos para a determinação do eixo do tornozelo, e a torção tibial foi calculada com a projeção do eixo do joelho no plano tranverso da tíbia.

As fontes de erro deste processo estão relacionadas à falhas de posicionamento de marcadores e do KAD, a subjectividade na avaliação da adequada variação da amplitude da onda de valgo-varo do joelho e a interferência da rotação axial dos joelhos em pacientes com postura agachada durante o trial estático complementar.

Translation

Draft 1: Although the measurement of tibial torsion (TT) is important for the development of rehabilitation plans [x] and for structuring precise biomechanical models, it has been proven to be difficult as part of the procedures used in clinical gait analysis (MCA) [x]. The methods for measuring TT may be divided into two groups: clinical and kinematic. In this study two methods are used to evaluate the statistical correlation between those methods and, later, measure the spread of their results on kinetics and kinematics of the knee and the ankle, as determined by the ACM.

The clinical method [Staheli et al., 1985] used a goniometer and a stretcher, which worked as transvese reference plan. The patient was in prone position with the knee bended so that the tibia was found perpendicular to the reference plan. One of the goniometer stems was aligned with the transmalleolar axis leaning on the arch and realigned so that it stood paralel to the plan. The other rod was aligned with the axial length of the femur, which connects the head of the femur to the knee joint center - the midpoint between the epicondyles.

This method is difficult to perform and reproduce [x] because some knee ligaments are under minimal tension [x], which allows axial rotation of the tibia, changing the results of TT measurement and requiring a visual estimate in goniometric measurement.

The kinematic method was based on the principle [x] that the correct orientation of the axis of the knee and of the frontal plane of the thigh implies the minimization of the amplitude of the valgus-varus wave in the swing phase of gait cycle. So, after a dynamic trial the axis of the knee was orientated to achieve this result with the aid of a knee alignment device (KAD) [x]. An additional static trial was conducted with additional markers placed over the medial malleolus for determining the internal axis of the ankle, and tibial torsion was calculated with the projection of the axis of the knee in the transverse plane of the tibia.

The sources of error in this process are related to:
Failures while of markers and KAD;
Subjectivity in assessing the appropriate amplitude variation of the knee valgus-varus wave;
Interference of the axial rotation of the knee in patients squatting position during the complementary static trial.