MARCHA HUMANA NORMAL

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Marcha Humana Normal
Parte I
Prof. Lucas Rodrigues Nascimento1, Esp.
Prof. Renan Alves Resende1, Ft.
1Mestrando – Programa de Pós-graduação em Ciências da Reabilitação; 
Departamento de Fisioterapia, Universidade Federal de Minas Gerais
Marcha Humana Normal
LOCOMOÇÃO
XX
MARCHA
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Locomoção: processopeloqualumserécapazdesemoverdeuma
posiçãogeográficaespecíficaaoutra.
Marcha: possívelformadelocomoção.
Deslocamentorítmicodaspartesdocorpohumano
(sequênciadeaparentesrepetiçõesdemovimento)
paramoverocorpoafrentemantendoaposturaestável.paramoverocorpoafrentemantendoaposturaestável.
Padrão de movimento específico
relacionado às características estruturais do
sistema em dado ambiente específico.
Nascimento LR; Resende RA
(Perry J, 2005; Dicharry J, 2010; 
Jacobs A et al, 2004)
A marcha é a atividade:
▫ Maiscomumenterealizadapelosindivíduos;
▫ Consideradacomoamaisimportantedeserrestabelecidana
opiniãodosindivíduoscomincapacidadesrelacionasàmobilidadee
Marcha Humana Normal
opiniãodosindivíduoscomincapacidadesrelacionasàmobilidadee
naopiniãodosprofissionaisqueprestamserviçosdereabilitação
paraessesindivíduosdadaaassociaçãodamarchacoma
independênciafuncional
▫ Maisavaliadaemaiscitadanosobjetivosterapêuticosde
profissionaisdaáreadareabilitação
(Cook et al., 2003; Narayanan, 2007; Perry et al.1995; Perry, 2005; 
Skaggs et al., 2000; Toro et al., 2003)
Marcha Humana Normal
“Nadapersonificamaisumnível de 
independência enossapercepçãodeuma
qualidade de vida doqueacapacidade
deirindependentemente comnossas
própriasforçasdeumlugara
outro.Comemoramosodesenvolvimentodesta
capacidadenas crianças etentamoscultivar
emantê-la durante toda a vida”.
(Patla, 1995)
Marcha Humana Normal
Perspectiva Histórica
1836– Primeirotrabalhocientíficosobreamarcha
IrmãosWeber(físicoeanatomista/fisiologista)
CronômetroeTelescópioCronômetroeTelescópio
Comp.dopasso,cadência,saídadopédosolo
Definiçãodoselementosbásicos
O princípio básico da caminhada é um 
dos menores esforços musculares.
(Neumann, 2005; Weber e Weber, 1992)
Marcha Humana Normal
Perspectiva Histórica
1887– Avançodacinematografia- Muybridge
Coleçãodefotografiasdemarchadoserhumano
AnáliseslimitadasaoplanosagitalAnáliseslimitadasaoplanosagital
1895– BrauneeFisher
Análisetridimensionaldamarchahumana– 4câmeras
Princípiosmecânicosparamedirasquantidadesdinâmicas
(aceleraçãosegmentar,forçasetorques)
(Neumann, 2005; Braune e Fisher, 1987)
Marcha Humana Normal
Perspectiva Histórica
Avançosemanálisedamarcha
Inman(1981)
Winter(1991)
Perry(1992)Perry(1992)
Zajac(1993)
EMG
Marcha Humana Normal
Análise cinemática da marcha
Ø Análisedescritivadosmovimentosobserváveis,ignorandoas
forçasqueosproduzem;
Ø Observaçãovisualeregistrodevídeos;
Nascimento LR; Resende RA
Ø Observaçãovisualeregistrodevídeos;
Ø Sistemasdeanálisedemovimento:
reconstruçãodocorpodoindivíduocomosistemamultisegmentara
partirdemarcadoresposicionadosemproeminênciasósseas.
Marcha Humana Normal
Análise cinética da marcha
Ø Relaciona-seàscausasdomovimentoe,portanto,analisaforças
quesãodeterminantesparaopadrãodemovimentoobservado;
Nascimento LR; Resende RA
Ø Potência,momentoetrabalhomuscular;eficiênciaeotimização
energética;transmissãodeforças;
Ø Plataformasdeforçaeforçasdereaçãoaosolo.
Marcha Humana Normal
Ø Padronizaçãodeusodostermosparadescriçãodamarcha;
Ø Caracterizaçãodopadrãodemarchahumananormal;
OBJETIVOS
Ø Caracterizaçãodopadrãodemarchahumananormal;
Ø Avançosemfunçãomuscularnamarcha– modelosdinâmicos
ØFunçãomuscular– transferênciadeenergiaeajustederigidez;
Ø Estabilidadearticular.
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Ciclo da Marcha
Avançodocorpoàfrente:
- Ummembroéfontemóveldeapoio;
- Outromembroavançaparanovaposiçãodeapoio.- Outromembroavançaparanovaposiçãodeapoio.
Sequênciaúnicadasfunções ciclo da marcha.
Inícioqualquer– padronização– contato inicial (termogenérico)
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005; Dicharry J, 2010)
Marcha Humana Normal
Divisões do ciclo
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Divisões do ciclo
Nascimento LR; Resende RA
Termo utilizado para designar todo o período
durante o qual o pé está em contato com o solo. 
Marcha Humana Normal
Divisões do ciclo
Nascimento LR; Resende RA
Termo utilizado para designar todo o período
em que o pé está no ar para avanço do membro. 
Marcha Humana Normal
(Perry, 2005)
1 2 3
60%
10% 40% 10%
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Ciclo da marcha: Contatoinicialdeumpéatéopróximocontato
inicialdomesmopé(passada).
Passo: Sequênciadeeventosqueocorremnoscontatos
sucessivoscomomesmopé.
Comprimento do passo X Comprimento da passada
Largura do passo: distâncialateralentreoscalcanharesdoscontatos
consecutivosdosdoispés.
(Neumann, 2005; Dicharry, 2010)Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Passo e Passada
Largura do
passo
Nascimento LR; Resende RA
Asmedidaslinearesdecomprimentodopassoedapassadadependem:
Sexo - Idade - Altura - Velocidade da marcha
Marcha Humana Normal
Cadência: Quantidadedepassosporminuto
(velocidadedopasso).
Tempo do passo X Tempo da passada
Velocidade: Distânciapercorridaemdeterminadaquantidade
detempo(metros/seg.)
(Neumann, 2005; Dicharry, 2010)Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Asmedidaslineares
decomprimento do 
passo emadultos
correspondemao
(Faria et al., 2009; Neumann, 2002; Perry, 2005; 
Winter, 1990; Whittle, 1991; Zatsiorky, 1994)
correspondemao
dobro da medida do 
tamanho do pé do
indivíduocomamarcha
emvelocidade natural.
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Fases da Marcha
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
A B C
Tarefa A: aceitação de peso
Tarefademaiorexigênciadociclodamarcha;
Absorçãodechoque,estabilidadeinicialepreservaçãodaprogressão;
Desafio: transferênciadepesodocorpoparaomembropós-balanço.
Duploapoioinicial.
Nascimento LR; Resende RA
Posiçõesarticulares
determinamopadrão
deresposta.
Duploapoioinicial.
Contatoinicialaté
elevaçãodooutropé.
Tarefa B: apoio simples
Início:elevaçãodooutropéparaobalanço;
Únicomembrosustentaopesodocorpoenquantoháprogressão;
Diferençaentreapoiomédioeterminal:mecanismosdeprogressão.
Completaoapoiosimples
Nascimento LR; Resende RA
1- elevaçãodooutropé
2- pesodocorpoalinhado
noantepé
Progressãosobreo
péestacionário
Iniciacomelevaçãodo
calcanharsendoopeso
distribuídonoantepé.
Tarefa C: avanço do membro
Sãodescritasquatrofases:
1– posturapreparatóriainiciadaaindanoapoio;
Segundointervalo
deduploapoio.
Nascimento LR; Resende RA
1– contatoinicialdo
membrooposto
2– desprendimentodos
dedos
2– Membrooscilaemtrêsposturasconformeelevação,avanço do
membro epreparaçãoparaopróximointervalodeapoio.
Tarefa C: avanço do membro
Avançodo
membro
Nascimento LR; Resende RA
membro
Tarefa C: avanço do membro
3– Membrooscilaemtrêsposturasconformeelevação,avançodo
membroepreparação para o próximo intervalo de apoio.
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Subdivisões do corpo
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Passo inicial:
Ø Brevedeslocamentodopesodocorpo
paraomembroaserelevado;
Ø Todoopesoétransferidoparaomembro
deapoio;
Ø Pesodesloca-sparaafrentenomembrode
apoiopermitindoelevaçãodocontralateral.
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Ciclo de progressão: Rolamentos
Avançodocorpodependeda
mobilidadedomembroemapoio.
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Rolamento do Calcanhar
Conformeopesodocorpoétransferidoparaomembrodeapoio,omomentogeradopelaquedaparafrenteépreservado pelo
rolamento do calcanhar.
Contato: sup.arredondadadocalcâneoContato: sup.arredondadadocalcâneo
Alavancainstável
Rolaemflexãoplantarà
medidaqueopesodo
corpoétransferido
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Rolamento do Calcanhar
Pré-tibiais
- Restringemaquedadopé;
- Ligaçãocomatíbiaquepuxa
anteriormente.
Efeitodeprogressãoétransferidopara
acoxa– massadoquadríceps–
rolamento do calcanhar facilitaaprogressão.
Parte significativa da força 
de queda é realinhada em 
direção ao momento para frente.
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Rolamento do Tornozelo
Assimqueoantepétocaosolo,otornozelo
torna-seofulcroparacontinuaraprogressão.
Péestacionário
TíbiacontinuaoavançoemTíbiacontinuaoavançoem
respostaaomomentopresente
Direção: dorsiflexãopassiva
Ajustederigidezeaçãodosflexoresplantares
Baseestávelparaextensãodejoelho;
Permiteoavançotibial.
(Perry J, 2005)Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Rolamento do Antepé
Vetordocorpoprogride,atingeascabeças
dosmetatarsoseocalcanharéelevado.
Aprogressãoéaceleradaàmedidaqueo
pesodocorpocaialémdaáreadesuporte.
Açãodosflexoresplantareséclassicamente
descritacomoparadesaceleraroavançotibial.
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Ciclo de progressão: Rolamentos
Nascimento LR; Resende RA (Perry J, 2005)
Marcha Humana Normal
Deslocamento do centro de massa
Centrodemassa: localiza-seanterioraS2.
Duranteamarcha:melhorvisualizaçãopor
acompanhamentododeslocamentode
cabeçaetronco.cabeçaetronco.
Deslocamentomaisnotávelduranteamarchaparaafrente.
Direções
vertical
medial-lateral
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Deslocamento do centro de massa
Duasondassinusoidaiscompletas
Melhorobservação:lateral
Alturamínima:5e55% duploapoio
Alturamáxima:30e80% apoiosimples
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Deslocamento do centro de massa
Padrãosinusoidalsimplesnoplanotransverso
Melhorobservação:superior
Observaçãocomum:planofrontal
DeslocamentoalternadoentreMIDeMIE
direitaapoioD(30%)direitaapoioD(30%)
Deslocamentomáximo
esquerdaapoioE(80%)
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinemática
CentrodeMassadesloca-selinearmentecomoresultadodaação
cumulativadarotaçãoangulardasarticulações;
Osmovimentossãodescritosemfunçãodarotaçãoangular;Osmovimentossãodescritosemfunçãodarotaçãoangular;
Planossagital,frontaletransverso.
Nascimento LR; Resende RA (Perry, 2005; Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano sagital
Pelve: inclinaçãoanterior/posterior
movimentosmínimos(2-4graus)
Quadril:
Contatoinicial:30ºdeflexão
Progressãocontinuadaporextensão(10º)
Pré-balanço:retornodaextensão
Balanço:flexãoparaavançodomembro
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005, Resende et al, 2010)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano sagital
Joelho:
Padrãocinemáticomaiscomplexo
Intermediárionacadeiacinemática
Contatoinicial:levementefletidoContatoinicial:levementefletido
Progressão:flexão
Auxiliaabsorçãodecargasàmedidaqueopeso
docorpoétransferidoparaomembrodeapoio
Extensão Flexão Extensão
Encurtao
MI
Preparaçãopara
contatoinicial
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano sagital
Tornozelo:
Contatoinicial:leveflexãoplantar
Progressão:dorsiflexãoProgressão:dorsiflexão
Tíbiaavançaanteriormente
Flexãoplantarativa:15-20º
Balanço:dorsiflexãoparaoneutro
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano sagital
Nascimento LR; Resende RA (Perry, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano frontal
Pelve:pequenosmovimentos
deinclinação
EstabilidadeemjoelhoetornozeloEstabilidadeemjoelhoetornozelo
Quadril
Apoio adução
Balançoabdução
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano frontal
Pé: movimentostriplanaresocorrempelainteraçãoentre
asarticulaçõessubtalar,transversadotarsoetalocrural.
Pronação eversão +abdução+dorsiflexão
Contatoinicial:
inversão2-3º
Rápidaeversão:
respostaàcarga
Reversãoparainversão:
alavancarígidaparaimpulsão
apoiomédioeterminal
Pronação eversão +abdução+dorsiflexão
Supinação inversão +adução+flexãoplantar
respostaàcarga
Nascimento LR; Resende RA (Resende et al, 2010)
Marcha Humana Normal
Cinemática: plano horizontal
Marcha Humana Normal
Cinemática: Membros Superiores
Marcha Humana Normal
Cinemática: Membros Superiores
Marcha Humana Normal
Minimizando gasto de energia
Cincoestratégiascinemáticasparaminimizar
odeslocamentodocentrodemassa
???Determinantes da marcha???
1– Rotaçãodapelvenoplanohorizontal;
2– Rotaçãodotornozelonoplanosagital;
3– Flexãodejoelhonafasedeapoio;
4– Quedapélvicacontralateral;
5– Rotaçãodoquadril.
Deslocamento
descendentedoCM
Deslocamento
verticaldoCM
Deslocamento
medial-lateraldoCM
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Minimizando gasto de energia
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Minimizando gasto de energia
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Minimizando gasto de energia
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Marcha Humana Normal
Cinética: análise simplificada
Forçadereaçãoaosolodeterminaomomentoexternoque
deve,então,sercontrabalanceadopelomomentointernoarticular.
Trajetória do centro de pressão e caminho do vetor resultante da FRS
(Neumann, 2002; Perry, 2005)Nascimento LR; Resende RA
Articulação Vetor FRS em 
relação ao eixo
Momento 
externo 
Tornozelo Posterior Flexão plantar
Joelho Anterior Extensão
Quadril Anterior Flexão
(Perry, 2005)
Força de reação 
do solo (FRS)
PARTE II: 
At the one extreme, simulations derived from multisegmental
models without muscles have shown that the
body has a natural propensity for locomotion once it is
moving because of the intersegmental dynamics of the
legs and trunk.
At the other extreme, simulations
derived from neuro-musculo-skeletal models, which
incorporate concepts of neural locomotion to excite
muscles in multisegmented legs, have demonstrated how
stable gait can be produced.
Analysis of simulations driven by actuators with
muscle-like properties are now beginning to provide
insight into muscle coordination mechanisms. As reviewed
above, simulations have shown that the viscoelastic
properties of muscles tend to stabilize gait.
Simulations have also shown that the force generated
by a muscle can cause significant energy flow among the
segments through its contributions to the joint intersegmental
forces.
The importance of muscle force generation to the
interchange of segmental energy is consistent with
ballistic and ‘passive’ walking concepts. Muscles produce
force to support the body, which permits the body
segments to redistribute their mechanical energy. And
the directionality of the segmental energy redistribution
caused by a muscle force occurs regardless of whether
the muscle is acting eccentrically, concentrically, or
isometrically. Of course, the physiological cost for the
energy redistribution is affected by whether the muscle is
lengthening, shortening, or at a constant length.
Articulação Vetor FRS em 
relação ao eixo
Momento 
externo 
Tornozelo Posterior Flexão plantar
Joelho Posterior Flexão
Quadril Anterior Flexão
(Perry, 2005)
Articulação Vetor FRS em 
relação ao eixo
Momento 
externo 
Tornozelo Anterior Dorsoflexão
Joelho Post-Ant Extensão
Quadril Ant-Post Extensão
(Perry, 2005)
Articulação Vetor FRS em 
relação ao eixo
Momento 
externo 
TornozeloAnterior Dorsoflexão
Joelho Anterior Extensão
Quadril Posterior Extensão
(Perry, 2005)
Articulação Vetor FRS em 
relação ao eixo
Momento 
externo 
Tornozelo Anterior Dorsoflexão
Joelho Posterior Flexão
Quadril Anterior Flexão
(Perry, 2005)
Marcha Humana Normal
Determinantes da marcha
Teoriavigentepormaisde40anos.
“Fundamentalmente,locomoçãoéatransiçãodocentrodemassa
emumespaçorequerendoomenorgastodeenergia.”emumespaçorequerendoomenorgastodeenergia.”
“Minimizarodeslocamentodocentrodemassaéomecanismo
determinanteparareduçãodoesforçomuscularduranteamarchae,
consequentemente,economizarenergia.”
Inferências observacionais não foram testadas!!!
Marcha Humana Normal
Determinantes da marcha
Inclinaçãolateraldapelvenãodeterminavaefeitossignificativos
nainclinaçãodotronco.
FlexãodejoelhonãodeterminavaefeitosnodeslocamentoverticalFlexãodejoelhonãodeterminavaefeitosnodeslocamentovertical
docentrodemassa.
Reduçãododeslocamentodocentrodemassadeterminaaumento
dogastoenergético.Máximareduçãopossíveldodeslocamentodo
centrodemassadeterminaodobrodegastoenergético.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010; Gordon et al, 2009)
Marcha Humana Normal
Determinantes da marcha
Flexãodejoelho
Maiornecessidade
detorqueextensor
Requermovimentos
compensatórios
Excursõesangulares
maioresnobalanço
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010)
Marcha Humana Normal
Determinantes da marcha
Deslocamentodocentrodemassapodeserreduzido,também,
pormeiodepassoscurtosporémmaisrápidos.
Velocidadenormal–
Passos40%maiscurtosIndependentedoesforçoextraouestratégiaPassos40%maiscurtos
Acimadodobro
degastoenergético
Frequênciadepassos
paramantervelocidade
Membrosdevemse
movermaisrapidamente
GastoEnergético
Independentedoesforçoextraouestratégia
paraseminimizarodeslocamentodoCM,
háalgumapenalidadeenergética.
Marcha Humana Normal
Determinantes 
da marcha
Hipóteses sobre minimização do gasto energéticoHipóteses sobre minimização do gasto energético
Características cinemáticas 
da marcha
Marcha Humana Normal
Modelo do pêndulo invertido
Omembroinferioratuacomopênduloinvertido.
Opênduloconservaenergiamecânicaenãorequertrabalho
mecânicoparaproduziromovimento.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo et al, 2005)
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010)
Marcha Humana Normal
Modelo do pêndulo invertido
Umavezqueamarchafoiiniciadanãohaveriarazãoparaa
existênciadeesforçomuscularparamanterummovimentolinear.
EmboraomodelosejaimportanteparaacompreensãodaeconomiaEmboraomodelosejaimportanteparaacompreensãodaeconomia
duranteamarcha,nãorespondeaexistênciadecustoenergético.
Modelo
Incompleto
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking
Dynamicwalkingconsideraomodopeloqualadinâmicadeestruturas
passivasdotecidomusculoesqueléticopodepermitirociclodamarcha.
Incluioprocessode“colisão”docontatoinicialpelocalcanharcomo
condiçãoquepermiteocicloperiódicodamarcha.
Demonstraçãoinicialpormeiodaconstruçãodemodelosrobôscuja
marchaeradeterminadaporelementospassivosemínimoinput muscular.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010; Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking - Modelos
- Distribuiçãodemassahumana;
- Modeloscomjoelhos:
Estruturapassivaparaevitarhiperextensãoemantermembrodeapoioemextensão
Suportedocorpopassivoefasedeapoiosemcontroleativo
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking
Atransiçãoparaumnovomembrodeapoiorequerredirecionamento
davelocidadedocentrodemassadeumpênduloparaooutro.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo 2007)
FRS
Direçãooposta
Trabalhonegativo
FRS
A perda de energia deve ser restabelecida por meio
de ativação muscular nos quadris ou no tornozelo.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010; Dean e Kuo, 2008)
Reduzvelocidadedecolisãoea
quantidadedeenergiaaserrestabelecida.
Nascimento LR; Resende RA (Kuo e Donelan, 2010; Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Coordenaçãodosmovimentospodesersimplificadaportirar
vantagem da dinâmica passiva dosmembros.
Simulação de marchaSimulação de marcha
Descerrampalevementeinclinadasemnecessidadedeinputde
energia– apenasutilizandoforçadagravidade,semcontroleativo.
Marchaemterrenoplano:adiçãodemínimoinputdeenergia
permitindoadinâmicapassivaserresponsávelpelomovimento.
Nascimento LR; Resende RA ( Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Poweringénecessárioporqueenergiamecânicaédissipadanofim
dopassoquandoocalcanhartocaosolo– colisão mecânica.
Dissipaçãoocorredurantecurtoperíododetempoecompouco
deslocamentodocentrodemassa.
Anklepush-off podecontrabalancearaperdadeenergiaquando
iniciadoantesdocontatoinicial.
Alternativa– realizarotrabalhopormeiodoquadril(também
produzestabilidadedinâmica)porémcom>gastoenergético.
Maior gasto energético durante a marcha.
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Nascimento LR; Resende RA (Teixeira-Salmela et al, 2008)
Mínimageraçãodeenergianojoelhoquandocomparadaàsgeradas
emtornozeloequadrilreforçandoachadosdequemúsculosdojoelho
principalmenteabsorvem etransferem energiaaoinvésdegerar.
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Aumentodotrabalhonegativonaarticulaçãodojoelhopodesero
resultadodeinúmerosmúsculosbi-articularesresponsáveispelo
fluxo de energia entreossegmentosetransferência de energia
dapernaparacoxaetronco.
Nascimento LR; Resende RA (Teixeira-Salmela et al, 2008; Olney et al, 1991)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Vantagempotencialdacoordenaçãomulti-articular:
Maior velocidade de marcha
Marchamaisrápidafoiobtidaemmodelosrobóticospormeioda
utilizaçãodemolasatuandonasarticulações.Arigidezdamola
efetivamentemodulaafrequênciadospassos,enquantoopush-offefetivamentemodulaafrequênciadospassos,enquantoopush-off
modulaocomprimentodospassos.
Movimentocoordenadonão porgeraçãoativadeenergia,
maspeloajuste de rigidez parapermitir
transferência de energia entreossegmentos
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008; Teixeira-Salmela et al, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
4segmentosrígidosconectadosporarticulações
Distribuiçãodemassasimilaraoserhumano– 70Kg
Kneestopcollision (extensãomáximadejoelho)
Trabalho+
Heelstrikecollision (maiorproporçãodeperdadeenergia)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Adição de molas
Uni-articular
Efeitosdasmolasresumidospelos
Bi-articular
Molasagindoemquadrilejoelho;Efeitosdasmolasresumidospelos
parâmetrosderigidezKhip Kknee
Pontodeequilíbrio:
Quadril– coxasalinhadas(ang.0)
Joelho– extensãocompleta
Molasagindoemquadrilejoelho;
Acoplandoextensãodequadrile
flexãodejoelho,evice-versa;
Analogia:ISeRF
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Rigidez
Muscular
Passiva
Razãoentre Tensão(resistência)gerada
Deformaçãosofrida
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Rigidez muscular passiva
Passiva
Deformaçãosofrida
Reflete as propriedades mecânicas do tecido
Tecido
muscular
Tecidoconectivo
Intraeperimuscular
Proteínas
Intracelulares
+ +
(Vaz et al 2005; Gajdosik 1999)Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Rigidez muscular passiva
Resistênciageradapelomúsculo
Áreadesecçãotransversa
Rigidez
Áreadesecçãotransversa
Fortalecimentoécapazdeaumentararigidezporaumentaronúmero
desarcômerosemparalelo(maiorcapacidadedeabsorverenergia).
RigidezmuscularXFlexibilidade
• Flexibilidade: capacidade de o tecido muscular alongar-se,
permitindo que a articulação se movimente em determinada
amplitude de movimento;
• Podem ocorrer alterações de flexibilidadesem modificações da
rigidez passiva (aumento da tolerância do indivíduo aorigidez passiva (aumento da tolerância do indivíduo ao
alongamento e efeitos das propriedades viscoelásticas);
• Podem ocorrer alterações de rigidez sem modificações em
flexibilidade (fortalecimento muscular).
Áreadesecçãotransversa
Sarcômerosemparalelo
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Modelo simples
Push-off
Amagnitudedopush-off influenciao
comprimentodopassoevelocidadedemarcha.comprimentodopassoevelocidadedemarcha.
maiorvelocidadedapernadeapoio
maiorexcursãoangularantesdocontato
maioracúmulodeenergiaelástica
Push-off
magnitude– comprimentodopasso2
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Modelos X Humanos
- Passosmaiscurtos;
- Maiorfrequênciadepassos;
- Velocidadessimilares
Constante
Push-off
Kneestopcollision
Dissipaenergiasubstancial
mesmoemvelocidadebaixa
Constante
extensão
Perdadeenergiadissipada;
Menorvelocidade.
Push-off
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Membrodeapoioavança
rapidamenterapidamente
Atrasodomembro
embalanço
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Uni-articular: Joelho
Rigidezintermediária paradadejoelhoprecoceRigidezintermediária paradadejoelhoprecoce
menorflexãodejoelho
maiorflexãodequadril
mais
rápido
Aceleraavelocidadedomembrodebalançoporpermitirrápida
dissipaçãodeenergiaemovimentosmaisrápidos.
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Aumentosacentuadosdarigidez
damoladeterminamparada
bastanteprecocedejoelhonão
permitindoelevaçãodomembro.
Uni-articular: Quadril
Efeitosmenossignificativos.
Constantepush-off frequênciadepasso
Velocidade inalterada
Aumentorigidez tamanhodepasso
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Dynamic Walking Evolução Modelos
Bi-articular: Joelho e Quadril
Aoinvésdeproduzirtorquesdejoelhoe
quadrilseparadamente,omodelobi-articular
produziutorqueacopladoentreasarticulações.produziutorqueacopladoentreasarticulações.
Aumentapossibilidadesdecombinaçãoentre:
VelocidadeeFrequênciadoPasso
Aumento Frequênciadepassos
KKnee+hip Comp.depassos
Velocidade
Nascimento LR; Resende RA (Dean e Kuo, 2008)
Marcha Humana Normal
Uso de energia elástica
Segunda metade do apoio
- Alongamentodeestruturaspassivasanteriores
doquadril;
- Alongamentodotendãopatelar;
+ TroncoeMMSS
- Alongamentodotendãopatelar;
Conversãodeenergiaelásticaarmazenadapara
geraçãodeenergiaepermitiroavançodomembro
Energia elástica pode acelerar
o membro durante o balanço
Nascimento LR; Resende RA (Nascimento et al, 2010; Fonseca et al, 2010)
Estrutura Muscular
Tecido contrátil – Actina e Miosina
Tecido conectivo – Componentes elásticos
- série (tendão)
- paralelo (endomísio, epimísio, perimísio)
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Viscoelasticidade
Elasticidade: deformações ou mudanças no comprimento 
são diretamente proporcionais às cargas aplicadas.
Viscosidade: mudanças são tempo-dependentes.
Tecidos biológicos:
- Modificações não-lineares;
- Viscoso: tensão diminui com o tempo;
- Elástico: mantém algum grau de tensão.
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005; Taylor, 1990)
Natureza reversível 
do material elástico.
O tempo de 
Deformação depende da presença da carga.
O tempo de 
aplicação influencia 
a mudança.
Nascimento LR; Resende RA (Taylor, 1990)
Nascimento LR; Resende RA (Taylor, 1990)
Nascimento LR; Resende RA (Taylor, 1990)
Tensão Ativa
• Gerada quando os filamentos de actina deslizam 
sobre os de miosina aproximando Discos Z e 
estreitando a Faixa H.
Nascimento LR; Resende RA
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Tensão Passiva
Músculo progressivamente
estirado
Frouxo
Comprimentos encurtadosComprimentos encurtados
Ponto crítico
Inicia tensão
Tensão exponencial
Nascimento LR; Resende RA (Neumann, 2005)
Tensão Total
Nascimento LR; Resende RA
Marcha Humana Normal
Ação Muscular
Simulaçõesderivadasdemodelosdinâmicoscommúsculose
componenteselásticospodemserutilizadosparacompreender
comoaçãoindividualdemúsculoseinteraçõesafetama
aceleraçãoeprogressãodossementoscorporaisduranteamarcha.aceleraçãoeprogressãodossementoscorporaisduranteamarcha.
Definiçãoàpriori:objetivodatarefa
(mínimodegastoenergéticoporunidadededistância)
Ajustarasativaçõesmuscularesparareproduzirdados
experimentaisreais.
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003; Zajac et al, 2003)
Marcha Humana Normal
Ação Muscular
Modelo dinâmico (Neptune et al, 2001)
Simulaçãodinâmicaquereproduziucinemáticaecinéticadamarcha
emvelocidade1,5m/s– modelomusculoesqueléticocompostopor
doismembros inferiores eumtronco(cabeça,MS,torsoepelve).
Coxa,tornozelo,joelhoepéCoxa,tornozelo,joelhoepé
Algoritmodeterminavaamagnitudedasexcitaçõesmuscularespara
minimizarasdiferençasentreastrajetóriassimuladaseasmedidasreais.
Variáveis
Ângulo:quadril,joelho,tornozelo
Momentoepotência
FRS
Translaçãodotronco
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
Marcha Humana Normal
Contribuição dos flexores plantares
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
Marcha Humana Normal
Absorção e transformação de energia
Flexoresplantaresabsorvemenergianotendãocalcanearnaprimeira
partedafasedeapoioeliberamenergianofasefinalquandose
encurtamouapenasrelaxam.
Grandepartedeenergiaéarmazenada,poisnaGrandepartedeenergiaéarmazenada,poisna
primeirapartenãoháredistribuiçãodeenergia
paraoMI;apenasparareduzirenergiadotronco.
Tendãopatelarlongoetecidoconectivo
permitemarmazenamentodeconsiderável
quantidadedeenergiaelástica.
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
Marcha Humana Normal
Absorção e transformação de energia
Energiaarmazenadaliberada
Auxiliatensãoativa
Progressãodo Progressãodo
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
Progressãodo
tronco
Progressãodo
MI
Sóleo Gastrocnêmio
Marcha Humana Normal
Contribuição de quadríceps e extensores de quadril
Quadríceps uniarticular:
forçaintersegmentarproduzidadetermina
suporte eprogressão dotronconoinício
doapoio.desaceleraoMI– desaceleraa
flexãodejoelhoagindoexcentricamente.
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
flexãodejoelhoagindoexcentricamente.
Açãosimilardeextensoresdequadrilereto
femoral(quandoativo),emmenormagnitude.
ü Transferênciadeenergia;
ü Usodepropriedadespassivas.
Marcha Humana Normal
Contribuição de quadríceps e extensores de quadril
Reto femoral:
Ativoealongando-se;
Ageparaacelerarextensão de joelho e quadril.
Inconsistentecomdadosdeque
RFflexionaquadrilparabalanço.
Nascimento LR; Resende RA (Zajac et al, 2003)
RFflexionaquadrilparabalanço.
RFéantagonistaàcontribuiçãodeGASpara
iniciarobalançoeagonistadeSOLpara
acelerarotroncoanteriormente.
Marcha Humana Normal
Direcionamentos
§ Músculosagemnãosomentegerandoenergia;
§ Importantefunçãodemúsculosetecidoconectivonatransmissão
deenergia;
§ Músculosdistaisagememsegmentosproximais– nãoconectadospor§ Músculosdistaisagememsegmentosproximais– nãoconectadospor
osso;
§ Músculosdistaisproduzemforçaparasuportarotronco,permitindo
redistribuiçãodeenergiamecânicaentreossegmentos;
§Inferênciasdiretassobreaçãomuscularpodemserequivocadas;
§ Ajustederigidezmuscularfacilitaatransferênciadeenergiaegarante
estabilidadearticular;
Marcha Humana Normal
Estabilidade Articular
Tradicionalmente,estabilidadevemsendocompreendidacomo
habilidadederetornar aoequilíbrioapósumaperturbação.
Reflexoligamento-muscular;
controlearticularbaseadoemfeedback e feedfoward
- Longalatênciaassociadaaosmecanismos;- Inabilidadeparalidarcomodesconhecido(??programamotor??);
- Interaçãomecânicaentreossegmentoscorporais
Forças articulares – transmissãodeforçasgerandonovasperturbações.
Nascimento LR; Resende RA (Fonseca et al, 2004)
Marcha Humana Normal
Estabilidade Articular
Portanto...
amelhorformadegaratirestabilidadedinâmicapareceserevitar
queosistemamusculoesqueléticofique instável,pormeiode
ummecanismoqueajuste continuamente suaspropriedadesdeummecanismoqueajuste continuamente suaspropriedadesde
acordocomasdemandasdatarefaenãocorrigirosdesviosapós
perturbaçõescomumreflexolocalizadoeestereotipado.
Nãoébaseadoemestímulo-resposta,masemfluxo 
contínuo de informações pararegular continuamente
a rigidez dos músculos duranteamarcha.
Marcha Humana Normal
Estabilidade Articular
Ajuste de rigidez via motoneurônio gama...
Relaçãoentremecanorreceptoresarticulares,Mnγefusosmusculares;
AltaresponsividadeebaixolimiardeestimulaçãodosMnγ;
Fontemúltipladeinformação– receptoresdeligamentos,cápsulas,
Nascimento LR; Resende RA (Fonseca et al, 2004)
Fontemúltipladeinformação– receptoresdeligamentos,cápsulas,
músculosepele– bilateralaosMnγ.
Rigidezéresultadodaspropriedadesviscoelásticasedaativação muscular,
decorrentedaexcitabilidadedosMnα,influenciadospelos
fusosmusculares,cujaresponsividadeéinfluenciadapelosMnγ.
Co-ativação
Co-contração
Marcha Humana Normal
Estabilidade Articular
Ajuste dinâmico da co-contração e rigidez...
Aumentoemrigidezdosmembrosinferioresassociadosaoaumentoem
velocidadedemarcha(Duan et al, 1997);
Nascimento LR; Resende RA (Fonseca et al, 2004)
Ajustedinâmicoeantecipadodarigidezdapernadurantecorridaem
superfíciesdediferentescomplacênciasparamanterestabilidadedoCM
(Ferris et al, 1999);
Diminuiçãononíveldeco-contraçãodinâmicaduranteamarchaem
indivíduoscomlesãodelig.cruzadoanterior– sugerindodeficiência
noajustedarigidezmuscular(Fonseca et al, 2004).
Contatos:
Prof.LucasNascimento– lrn@ ufmg.br
http://lattes.cnpq.br/4634873197928322
Prof.RenanResende– renanresende@ hotmail.com
http://lattes.cnpq.br/6630794745007819