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1 BIOMECÂNICA DA BIOMECÂNICA DA BIOMECÂNICA DA BIOMECÂNICA DA MARCHA HUMANAMARCHA HUMANAMARCHA HUMANAMARCHA HUMANA Isabel C.N. SaccoIsabel C.N. SaccoIsabel C.N. SaccoIsabel C.N. Sacco Profa. Associada FMUSP Depto. Fisioterapia, Fonoaudiologia e Terapia Ocupacional www.usp.br/labimph icnsacco@usp.br Sacco ICN 2013 2 Sacco ICN 2013 Conteúdos 1. Definição, conceitos gerais e histórico do estudo da marcha 2. Descrição Biomecânica: variáveis espaço-temporais, cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas 3. Marcha Normal X Patológica (Osteoartrose / Artrite reumatóide, Paralisia Cerebral, diabéticos neuropatas, Amputados, Lesão LCA, Duchenne, Síndrome de Rett) Sacco ICN 2013 Bibliografia BásicaBibliografia BásicaBibliografia BásicaBibliografia Básica • SACCO, I.C.N.; TANAKA C. Cinesiologia e Biomecânica dos Complexos Articulares. Guanabara Koogan, RJ, 2008. • LOBO DA COSTA, P.H.L. ; SACCO, I. C. N. . Marcha Humana. In: Lobo da Costa, P. H. ; Serrão, F. V. (Org.) Movimento Articular: Aspectos morfolóficos e funcionais. v.2, Ed. Manole, 2010. • SACCO, I. C. N. ; JOÃO, S.M.A. . Bases Cinesiológicas, Biomecânicas e Avaliação da Marcha. In: Sílvia Maria Amado João. (Org.). Métodos de avaliação cínica e funcional em fisioterapia. Guanabara Koogan, 2006. 3 Sacco ICN 2013 Habilidades motoras Locomoção Manipulação Estabilização Sacco ICN 2013 LOCOMOÇÃOLOCOMOÇÃOLOCOMOÇÃOLOCOMOÇÃO Toda ação que move o corpo de um animal através do espaço aéreo, aquático ou terrestre (CAPOZZO, 1991). 4 Sacco ICN 2013 Locomoção ANDAR Correr Saltar Engatinhar Saltitar Sacco ICN 2013 O ANDARO ANDARO ANDARO ANDAR X X X X A MARCHAA MARCHAA MARCHAA MARCHA • ANDAR - padrão fundamental de movimento que, necessário à função da marcha, está permeado por aspectos culturais, sociais, psicológicos, entre outros. • MARCHA - caracterização mecânica e funcional da habilidade de locomoção que nos permite deslocar pelo espaço terrestre com maior coordenação e eficiência. 5 Sacco ICN 2013 MARCHA HUMANA • Transporte seguro e eficiente no espaço terrestre (ALLARD, 1995). • Mais comum de todos os movimentos humanos. O padrão de variabilidade de uma passada no dia-a-dia é moderadamente baixo (WINTER, 1991). • O ciclo da marcha é uma seqüência maravilhosamente orquestrada de eventos elétricos e mecânicos que culminam na propulsão coordenada do corpo através do espaço (LIEBER, 1992). Estudando a Marcha ... 6 Sacco ICN 2013 ... sob o ponto de vista da Cinesiologia ...... sob o ponto de vista da Cinesiologia ...... sob o ponto de vista da Cinesiologia ...... sob o ponto de vista da Cinesiologia ... • A marcha humana é uma seqüência de ações coordenadas dos segmentos articulares de membros superiores, inferiores e tronco, compondo um movimento altamente complexo. • Vários mecanismos internos funcionais estão envolvidos e são de interesse para estudo, tais como: geração de forças musculares, interações articulares, estabilizações segmentares, entre outros. Sacco ICN 2013 ... sob o ponto de vista da Biomecânica ...... sob o ponto de vista da Biomecânica ...... sob o ponto de vista da Biomecânica ...... sob o ponto de vista da Biomecânica ... • A marcha humana é dependente da interação dinâmica coordenada entre sistema motor e forças externas. • É produto de movimentos coordenados dos segmentos corporais gerados internamente (forças internas -muscular e articular) interagindo com as forças externas (inercial, gravitacional e friccional). 7 Sacco ICN 2013 ... sob o ponto de vista da Fisioterapia ...... sob o ponto de vista da Fisioterapia ...... sob o ponto de vista da Fisioterapia ...... sob o ponto de vista da Fisioterapia ... • O entendimento dos mecanismos dinâmicos e reflexos de geração e controle da marcha permite- nos melhor avaliar e organizar programas de treinamento e reabilitação da marcha, um dos objetivos terapêuticos mais importantes. Sacco ICN 2013 LEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICO • IRMÃOS WEBER (1836): variáveis espaço-temporais, comparações com pêndulo. 8 Sacco ICN 2013 LEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICO • MUYBRIDGE (1877): cronofotografia Sacco ICN 2013 LEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICO • MAREY (1882): inventos usando transdutores mecânicos. 9 Sacco ICN 2013 LEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICOLEMBRETE HISTÓRICO • BRAUNE & FISCHER (1889, 1906): Análise matemática 3D segmentar e CG. Sacco ICN 2013 • Embora duas pessoas não possam andar de maneira idêntica, há características biomecânicas universais que descrevem o padrão típico da marcha. • A descrição da marcha humana envolve a medição e interpretação de variáveis. 10 Sacco ICN 2013 • Estas variáveis de interesse podem ser divididas nas que se aproximam das causas do movimento e as que refletem o produto de muitos efeitos integrados. Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: EFEITOEFEITOEFEITOEFEITO • Variáveis espaço-temporais (duração de fases, cadência, comprimento do passo e passada), cinemáticas (velocidades, acelerações, deslocamentos articulares e do CG), forças reação do solo e distribuição de pressão 11 Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: VARIÁVEIS: CAUSACAUSACAUSACAUSA • Padrão da atividade elétrica muscular (sinais EMG), momentos de força, energia mecânica e potência Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS QUE REFLETEM O “EFEITO” da integração de mecanismos internos e externos 12 Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS ESPAÇO- TEMPORAIS E CINEMÁTICAS Método de medição em Biomecânica CINEMETRIA Sacco ICN 2013 13 Sacco ICN 2013 CINEMETRIACINEMETRIACINEMETRIACINEMETRIA Sacco ICN 2013 V ar iá ve is T em p o ra is V ar iá ve is T em p o ra is V ar iá ve is T em p o ra is V ar iá ve is T em p o ra is Ciclo da MarchaCiclo da MarchaCiclo da MarchaCiclo da Marcha 0-10% 10-30% 30-50% 50-60% 60-73% 70-85% 85-100% 14 Sacco ICN 2013 Variáveis TemporaisVariáveis TemporaisVariáveis TemporaisVariáveis Temporais Ciclo da MarchaCiclo da MarchaCiclo da MarchaCiclo da Marcha Sacco ICN 2013 Variáveis EspaciaisVariáveis EspaciaisVariáveis EspaciaisVariáveis Espaciais 15 Sacco ICN 2013 Ciclo marcha: Controle X OA X Necrose avascular Sacco ICN 2013 R el aç ão E st at u ra X co m p ri m en to p as so 16 Sacco ICN 2013 R el aç ão R o ta çã o tr o n co X c o m p ri m en to p as so Sacco ICN 2013 Variáveis cinemáticas: Diplegia Vaughan et al., 1997 17 Sacco ICN 2013 OFICINAOFICINAOFICINAOFICINA • Variáveis espaço-temporais • Cadencia • talco Sacco ICN 2013 Pl an o S ag it al Flexão Extensão 18 Sacco ICN 2013 Plano TransversoPlano TransversoPlano TransversoPlano Transverso Sacco ICN 2013 Ângulo articular tornozelo:Ângulo articular tornozelo:Ângulo articular tornozelo:Ângulo articular tornozelo: neuropatia diabéticaneuropatia diabéticaneuropatia diabéticaneuropatia diabética Sacco et al. Clin Clin Clin Clin BiomechanicsBiomechanicsBiomechanicsBiomechanics 2009 19 Lesão de LCALesão de LCALesão de LCALesão de LCA Efeito da reconstrução e não reconstrução Sacco ICN 2013 ÂNGULOS ARTICULARESÂNGULOS ARTICULARESÂNGULOS ARTICULARESÂNGULOS ARTICULARES: LESADOS LCALESADOS LCALESADOS LCALESADOS LCA• Contato inicial com o joelho levemente mais fletido (não consegue estender completamente) em cadeia fechada • Diminuição da flexão na fase de balanço (cadeia aberta) • Aumento da rotação medial do joelho tanto no contato inicial da fase de apoio quanto durante o balanço. Sem lesão com lesão 20 Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS CINÉTICAS VARIÁVEIS CINÉTICAS VARIÁVEIS CINÉTICAS VARIÁVEIS CINÉTICAS Método de medição em Método de medição em Método de medição em Método de medição em BiomecânicaBiomecânicaBiomecânicaBiomecânica DINAMOMETRIADINAMOMETRIADINAMOMETRIADINAMOMETRIA Sacco ICN 2013 21 Sacco ICN 2013 Bertec (strain gage) Sacco ICN 2013 DINAMOMETRIA DINAMOMETRIA DINAMOMETRIA DINAMOMETRIA ---- FRSFRSFRSFRS 22 Sacco ICN 2013 FORÇA REAÇÃO DO SOLOFORÇA REAÇÃO DO SOLOFORÇA REAÇÃO DO SOLOFORÇA REAÇÃO DO SOLO (Vaughan, 1998) Sacco ICN 2013 FO R Ç A R EA Ç Ã O D O S O LO FO R Ç A R EA Ç Ã O D O S O LO FO R Ç A R EA Ç Ã O D O S O LO FO R Ç A R EA Ç Ã O D O S O LO VerticalVerticalVerticalVertical HorizontalHorizontalHorizontalHorizontal ânteroânteroânteroântero----posteriorposteriorposteriorposterior HorizontalHorizontalHorizontalHorizontal médiomédiomédiomédio----laterallaterallaterallateral Prona Supina Prona 23 Sacco ICN 2013 Marcha PC Marcha PC Marcha PC Marcha PC ---- HemiplegiaHemiplegiaHemiplegiaHemiplegia Jakobovistsch & Serrão (1998) Sacco ICN 2013 FRS verticalFRS verticalFRS verticalFRS vertical Menor Fz2 com a piora da sensibilidade plantar p = 0,01 GDU < GC (Akashi e Sacco et al, 2008) 24 Sacco ICN 2013 Sacco ICN 2013 25 Sacco ICN 2013 Distribuição de Pressão PlantarDistribuição de Pressão PlantarDistribuição de Pressão PlantarDistribuição de Pressão Plantar Sacco ICN 2013 Contato Inicial 26 Sacco ICN 2013 Aplainamento do pé Sacco ICN 2013 Médio apoio 27 Sacco ICN 2013 Retirada do calcanhar Sacco ICN 2013 Retirada dos dedos 28 Sacco ICN 2013 D is tr ib u iç ão Pr es sã o Pl an ta r Ar tr ite re u m at ói de Sacco ICN 2013 OFICINAOFICINAOFICINAOFICINA • Variáveis pressão plantar 29 Sacco ICN 2013 VARIÁVEIS QUE REFLETEM A “CAUSA” do movimento observado Sacco ICN 2013 ATIVIDADE ELÉTRICA MUSCULAR Método de medição em Biomecânica ELETROMIOGRAFIA 30 Sacco ICN 2013 ELETROMIOGRAFIA Sacco ICN 2013 31 Sacco ICN 2013 Contato inicial aplainamento pé médio apoio retirada calcanhar FASE APOIO GM IQT RL GM Gm IQT Gm TA RM Ad TA QF QF TS F QF Sacco ICN 2013 Papel músculos Tornozelo 32 Sacco ICN 2013 Retirada dedos balanço inicial balanço médio balanço terminal FASE BALANÇO Ad RM TS F TA TA TA QF ILPS RM IQT GM RL IQT GM RL IQT ILPS Sacco ICN 2013 ATIVIDADE MUSCULAR (Vaughan, 1998) 33 Sacco ICN 2013 ATIVIDADE MUSCULAR Sacco ICN 2013 ATIVIDADE MUSCULAR 34 Sacco ICN 2013 Andar MBTAndar MBTAndar MBTAndar MBT Sacco et al. Gait & Posture (in press) Sacco ICN 2013 • Antecipação e redução do pico de ativação de 4 dos 5 músculos durante a marcha com o MBT em relação ao descalço • A tecnologia MBT sugere que este calçado promove aumento da ativação muscular, assemelhando-se aos desafios da marcha descalça. • Porém, observou-se que houve diminuição da ativação de todos os músculos avaliados quando comparados à condição descalça, e diminuição da ativação dos músculos Tibial anterior e Biceps femoral quando comparados à marcha com o calçado controle. Andar MBTAndar MBTAndar MBTAndar MBT 35 Sacco ICN 2013 Andar MBTAndar MBTAndar MBTAndar MBT • Aumento do 1º pico de força vertical e 2º pico horizontal • A transferência de carga do retropé para o antepé é facilitada pelo solado: arredondado e rígido • O MBT NÃO se assemelha à marcha descalça como sugerido pelos fabricantes Sacco ICN 2013 MOMENTOS DE FORÇA Dinâmica Inversa 36 Sacco ICN 2013 MOMENTOS MOMENTOS MOMENTOS MOMENTOS DE FORÇADE FORÇADE FORÇADE FORÇA (Winter, 1991) Sacco ICN 2013 37 Sacco ICN 2013 OFICINA COLETIVAOFICINA COLETIVAOFICINA COLETIVAOFICINA COLETIVA • Restrição Movimento Tornozelo • Restrição Movimento Joelho • Restrição Movimento Tornozelo e Joelho Sacco ICN 2013 CASOS CLÍNICOSCASOS CLÍNICOSCASOS CLÍNICOSCASOS CLÍNICOS • 6 Grupos: quartetos 1. OA joelho 2. Distrofia muscular de Duchenne 3. Andar água X terra 38 Sacco ICN 2013 OA JoelhoOA JoelhoOA JoelhoOA Joelho Saudáveis OA Sacco ICN 2013 A study of the gait characteristics of patients with chronic osteoarthritis of the knee. Al-Zahrani, Bakheit. Disability and rehabilitation (2002) Sem OA Com OA 39 Sacco ICN 2013 Distrofia DuchenneDistrofia DuchenneDistrofia DuchenneDistrofia Duchenne Sacco ICN 2013 Gait pattern in Duchenne muscular dystrophy D’Angelo et al. Gait & Posture(2008) saudáveis (linha azul) Duchenne (linha vermelha) padrão de referência (linha cinza) >> anteversão e ADM 40 Sacco ICN 2013 Andar Água X terraAndar Água X terraAndar Água X terraAndar Água X terra Sacco ICN 2013 An Electromyographic Study of Human Gait both in Water and on Dry Ground (Chevutschi et al. J Physiol Anthropol, 2007) >> atividade: estabilização tronco < atividade: empuxo, menor carga, menor ação >> atividade: Farrasto, maior resisitência carga, maior ação < atividade: empuxo, menor carga vertical, menor ação
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