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marcha - biomecânica

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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
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iá
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 T
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p
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V
ar
iá
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 T
em
p
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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
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ra
 X
 
co
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 p
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so
16
Sacco ICN 2013
R
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 X
 c
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p
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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
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O
 S
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LO
FO
R
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A
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LO
FO
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Ç
A
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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
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u
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Pr
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r
Ar
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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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