Slides de Aula Unidade III - Biomecânica

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Unidade III
BIOMECÂNICA
Profa. Dra. Katia Brandina
Métodos de investigação em Biomecânica
 A Biomecânica é uma área de conhecimento que possui 
métodos de investigação próprios para análise do movimento. 
 O movimento humano pode ser estudado sobre diferentes 
aspectos: 
 velocidade de execução; 
 músculos participantes do gesto motor;
 força externa (impacto) que o corpo recebe do solo.
 Áreas de investigação distintas da Biomecânica possuem 
instrumentos para efetuar cada uma das análises descritas 
anteriormente.
Métodos de investigação em Biomecânica
 Para cada um desses aspectos citados é necessário entender: 
 A qual área de investigação da Biomecânica o instrumento 
pertence? 
 Quais parâmetros do movimento podem ser mensurados 
com esse instrumento?
 Quais os fatores que podem comprometer o registro do 
movimento a ser analisado?
 Exemplo: Análise biomecânica da marcha.
Cinemetria
 É a área de investigação da Biomecânica que estuda os 
parâmetros cinemáticos do movimento: 
 Deslocamento.
 Velocidade.
 Aceleração.
 Parâmetros podem ser medidos de forma linear e/ou angular.
Cinemetria
 Instrumentos usados:
 Câmeras:
 vídeo;
 optoeletrônicas.
 A grande diferença entre os sistemas está na: 
 automação para tratar e analisar os dados: softwares
analisam dados concomitante com o registro; 
 velocidade de registro do movimento: divisão do movimento 
em quadros por minutos – quantidade de herts. 
Cinemetria
 Preparação do ambiente de coleta:
 Calibração do ambiente.
2m
2m
10 cm
10 cm
Cinemetria
 Preparação do sujeito para coleta:
 Marcadores reflexivos.
 Filmagem do movimento.
 Análise da mecânica do movimento.
 Passos para serem identificados 
na leitura de artigos científicos.
Fonte: Dai et al (2014)
Cinemetria da marcha
 Descrição do Ciclo da Marcha.
Fonte: Amadio e Duarte (1998)
Cinemetria da marcha
 Fase característica da Marcha: Duplo Apoio.
Fonte: Amadio e Duarte (1998)
Cinemetria da marcha
 Caracterização e valores normativos: passada e passo.
 Eficiência do movimento: largura e frequência dos passos.
Fonte: Amadio e Duarte (1998)
Cinemetria da marcha
 Movimentos angulares: articulação do tornozelo.
Fonte: Winter (1991) 
F
L
E
X
Ã
O
Cinemetria da marcha
 Movimentos angulares: articulação do joelho.
Fonte: Winter (1991) 
F
L
E
X
Ã
O
Considerações finais – Cinemetria 
 Área de investigação da Biomecânica que:
 Descreve o movimento.
 Permite comparações dos parâmetros cinemáticos do 
movimento entre grupos.
Fonte: Yim et al (2015)
Interatividade
Os parâmetros cinemáticos do movimento humano são estudados na 
Biomecânica para compreender sua forma de execução, o que permite 
comparações entre diferentes sujeitos. Sobre essa área de investigação 
é correto afirmar que:
a) A distância, a velocidade e a força muscular são os parâmetros 
registrados.
b) Na pré-coleta é preciso marcar os pontos anatômicos no corpo do 
sujeito, filmar um objeto de dimensões conhecidas no ambiente de 
coleta e selecionar uma câmera mais rápida que o movimento para 
registro.
c) Na fase de apoio da marcha, a articulação do tornozelo transfere o peso 
corpo do calcanhar para o antepé com os movimentos de flexão-
extensão-flexão.
d) No início da fase de apoio da marcha, o joelho é a articulação 
responsável por reduzir impacto com o movimento de extensão.
e) Na marcha, as fases que caracterizam o movimento são: 
apoio, balanço e aérea.
Resposta
Os parâmetros cinemáticos do movimento humano são estudados na 
Biomecânica para compreender sua forma de execução, o que permite 
comparações entre diferentes sujeitos. Sobre essa área de investigação 
é correto afirmar que:
a) A distância, a velocidade e a força muscular são os parâmetros 
registrados.
b) Na pré-coleta é preciso marcar os pontos anatômicos no corpo do 
sujeito, filmar um objeto de dimensões conhecidas no ambiente de 
coleta e selecionar uma câmera mais rápida que o movimento para 
registro. 
c) Na fase de apoio da marcha, a articulação do tornozelo transfere o peso 
corpo do calcanhar para o antepé com os movimentos de flexão-
extensão-flexão.
d) No início da fase de apoio da marcha, o joelho é a articulação 
responsável por reduzir impacto com o movimento de extensão.
e) Na marcha, as fases que caracterizam o movimento são: 
apoio, balanço e aérea.
Eletromiografia
 É a área de investigação da Biomecânica que permite registrar
a participação dos músculos em determinado movimento.
 Eletrodo e eletromiógrafo.
Fonte: Marchetti e Duarte (2006) Fonte: Leite (2007) 
Eletromiografia
 Registro da ação muscular no movimento de cadeira 
extensora e leg press. 
 Músculo ativado e tempo de ativação.
 Identificação da coordenação dos músculos atuantes no 
movimento.
Fonte: Pizzato et al (2007)
Eletromiografia
 Colocação do eletrodo: ponto motor.
 Importância: padronização do sinal coletado entre sujeitos ou 
entre dias de coleta distintos (minimizar ruídos).
 Protocolos:
 Seniam: A localização do ponto motor dos músculos se dá 
pela distância entre regiões anatômicas conhecidas nos 
segmentos do corpo.
 Exemplo: O ponto motor do músculo gastrocnêmio lateral 
fica a 1/3 de distância da linha entre o calcanhar e a 
cabeça da fíbula, considerando a cabeça da fíbula como 
ponto de origem. 
Eletromiografia
 Protocolos:
 Eletroestimulação: Caneta emite sinais elétricos com 
voltagem suficiente para estimular o músculo.
Fonte: Bezerra (2006) 
Eletromiografia
 Tipos de sinais e sua relação com o ruído.
Fonte: Marchetti e Duarte (2006) 
Bruto – muito ruído
Retificado
Envoltório linear –
pouco ruído
Eletromiografia da marcha
 A garantia dos movimentos articulares da marcha (Cinemetria) 
ocorre devido à participação dos músculos para controlar e 
produzir o movimento (Eletromiografia).
 Eletromiografia: entendimento sobre a coordenação do 
movimento da marcha.
 Que músculo comanda o movimento articular?
 Por que a articulação se movimenta dessa forma? Qual sua 
função em determinado instante do Ciclo da Marcha?
Eletromiografia da marcha
 Ação do músculo tibial anterior no tornozelo.
Fonte: Winter (1991)
Ação excêntrica
Ação concêntrica
Legenda:
Eletromiografia da marcha
 Ação do músculo gastrocnêmio lateral no tornozelo.
Ação excêntrica
Ação concêntrica
Legenda:
Fonte: Winter (1991)
Eletromiografia da marcha
 Ação do músculo vasto lateral no joelho.
Fonte: Winter (1991)
Ação excêntrica
Ação concêntrica
Legenda:
Eletromiografia da marcha
 Ação do músculo reto femoral no joelho e no quadril.
Fonte: Winter (1991)
Ação excêntrica
Ação concêntrica
Legenda:
Ação muscular no movimento da marcha
 Compreensão sobre a economia do movimento:
 Ações coordenadas dos músculos antagônicos.
 Uso do Ciclo Alongamento-encurtamento.
 Definição sobre as vocações de cada articulação na marcha:
 Tornozelo:
 Propulsionar o corpo.
 Joelho: 
 Amortecer o choque mecânico (impacto).
Interatividade
A Eletromiografia é usada para entender quais, como e por quanto 
tempo os músculos são usados no movimento. Sobre essa área de 
investigação é correto afirmar que:
a) Os eletrodos são os sensores que registram os impulsos elétricos 
enviados ao músculo, independente da sua participação ou não no 
movimento.
b) Assim que o registro da ação muscular é feita pode-se analisar o 
sinal bruto e concluir a forma de participação do músculo no 
movimento.
c) A localização do eletrodo deve ser padronizada para evitar 
diferenças na amplitude do sinal entre sujeito e entre dias de coleta.
d) A vocação do tornozelo no movimento da marcha é propulsionar o 
corpo pela ação concêntrica do músculo quadríceps no final da 
fase de apoio.
e) A vocação do joelho no movimento da marcha é de reduzir o 
impacto pela ação excêntrica do músculo tríceps sural no início da 
fase de apoio.
Resposta
A Eletromiografiaé usada para entender quais, como e por quanto 
tempo os músculos são usados no movimento. Sobre essa área de 
investigação é correto afirmar que:
a) Os eletrodos são os sensores que registram os impulsos elétricos 
enviados ao músculo, independente da sua participação ou não no 
movimento.
b) Assim que o registro da ação muscular é feita pode-se analisar o 
sinal bruto e concluir a forma de participação do músculo no 
movimento.
c) A localização do eletrodo deve ser padronizada para evitar 
diferenças na amplitude do sinal entre sujeito e entre dias de coleta.
d) A vocação do tornozelo no movimento da marcha é propulsionar o 
corpo pela ação concêntrica do músculo quadríceps no final da 
fase de apoio.
e) A vocação do joelho no movimento da marcha é de reduzir o 
impacto pela ação excêntrica do músculo tríceps sural no início da 
fase de apoio.
Dinamometria
 É a área de investigação do movimento que analisa as forças 
externas e internas.
 Forças internas registradas com equipamentos colocados 
dentro do corpo.
 Estudos raros na Biomecânica.
 Procedimento experimental invasivo.
 Forças externas registradas com equipamentos colocados 
fora do corpo.
 Estudos comuns na Biomecânica.
 Procedimental experimental não invasivo.
Dinamometria
 Exemplo de registro de forças internas:
 Análise da pressão intradiscal em posições estáticas 
distintas.
Fonte: Wilke et al (1999) Fonte: Hall (2013)
Dinamometria
 Exemplo de registro de forças internas:
 Análise da pressão intradiscal em posições estáticas 
distintas.
Fonte: Wilke et al (1999)
Dinamometria
 Registro de forças externas mais comuns:
 Distribuição de pressão plantar: mede força local.
 Plataforma de Força de Reação do Solo: mede força total.
Fonte: Hurkmans et al (2006) Fonte: Barela e Duarte (2011)
Dinamometria
 Distribuição de pressão plantar – instrumento.
Fonte: Hurkmans et al (2006) Fonte: Putti el tal (2007)
Dinamometria
 Distribuição de pressão plantar – tipos de instrumentos.
 Cadeirantes – tapete de pressão.
Fonte: McCulloch (2009) Fonte: Seitz (2008)
Dinamometria
 Importância da análise de pressão em áreas do corpo:
 Evitar lesões tegumentares:
 Vermelhidão na pele.
 Bolhas.
 Feridas – escaras.
 Calosidades.
Dinamometria
 Padrão de distribuição de pressão plantar na marcha.
Fonte: Amadio, Serrão e Ávila (2004)
C
a
l
c
a
n
h
a
r
A
n
t
e
p
é
Borda medial do pé
Borda lateral do pé
Dinamometria
 Importância da percepção da distribuição de pressão plantar:
 Controle de forças externas: diabéticos neuropatas.
 Sensibilidade plantar reduzida: comprometimento neural.
 Alterações na distribuição de pressão plantar no passo.
Fonte: Chamlian et al (2001)
Dinamometria
 Importância da percepção da distribuição de pressão plantar:
 Controle do equilíbrio: Parkinsonianos.
 Uso dos mecanorreceptores plantares: aplainamento do pé 
no apoio.
Fonte: Kimmeskamp e Hennig (2001)
Interatividade
O registro da distribuição de pressão plantar é de grande importância para o 
controle de lesões tegumentares no pé. Sobre essa área de investigação da 
Biomecânica é correto afirmar que:
a) O controle da pressão depende somente do registro da intensidade da 
força aplicada sobre o pé, independente da região.
b) A pressão será menor quando a área de contato do pé com o solo for 
menor e a força aplicada sobre essa área for maior.
c) Pressões intensas em determinadas áreas do pé não causam aumento de 
calosidade ou feridas na pele.
d) Diabéticos neuropatas têm a pressão plantar aumentada nas regiões da 
borda medial do calcanhar e borda lateral do antepé por não percebem 
forças externas. 
e) Os parkinsonianos mudam o padrão de colocação do pé no chão para 
aumentar a área de contato no início do apoio da marcha e garantir maior 
estabilidade no movimento.
Resposta
O registro da distribuição de pressão plantar é de grande importância para o 
controle de lesões tegumentares no pé. Sobre essa área de investigação da 
Biomecânica é correto afirmar que:
a) O controle da pressão depende somente do registro da intensidade da 
força aplicada sobre o pé, independente da região.
b) A pressão será menor quando a área de contato do pé com o solo for 
menor e a força aplicada sobre essa área for maior.
c) Pressões intensas em determinadas áreas do pé não causam aumento de 
calosidade ou feridas na pele.
d) Diabéticos neuropatas têm a pressão plantar aumentada nas regiões da 
borda medial do calcanhar e borda lateral do antepé por não percebem 
forças externas. 
e) Os parkinsonianos mudam o padrão de colocação do pé no chão para 
aumentar a área de contato no início do apoio da marcha e garantir maior 
estabilidade no movimento.
Dinamometria
 Registro de forças externas mais comuns:
 Distribuição de pressão plantar: mede força local.
 Plataforma de Força de Reação do Solo: mede força total.
Fonte: Hurkmans et al (2006) Fonte: Barela e Duarte (2011)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo – instrumento.
Fonte: Barela e Duarte (2011) Fonte: Brandina (2009)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo – tipo de registro.
Fonte: Barela e Duarte (2011)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo – tipos de curvas.
Fonte: Winter (1991)
Marcha
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo – tipos de curvas.
Fonte: Brandina (2009)
Corrida
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo – tipos de curvas.
Fonte: Amadio e Duarte (1998)
Aterrisagem do salto
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo: variáveis da 
componente vertical na marcha.
 Valor de Fy1: controle de impacto – 1,2 a 1,5 PC.
Fonte: Winter (1991)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo: variáveis da 
componente vertical na marcha.
 Valor de ▲tFy1: Controle de Impacto – 200 ms.
Fonte: Winter (1991)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo: variáveis da 
componente vertical na marcha.
 Valor de Fy min: controle de sobrecarga total no movimento.
 Idosos.
Fonte: Winter (1991)
Dinamometria
 Plataforma de Força de Reação do Solo: variáveis da 
componente vertical na marcha.
 Valor de Fy 2: propulsão.
Fonte: Winter (1991)
Interatividade
A plataforma de força de reação do solo permite registrar a quantidade 
de força externa que o corpo recebe no movimento. Sobre esse 
instrumento é correto afirmar que:
a) O instrumento mede três componentes da força (vertical, horizontal 
anteroposterior e horizontal médio-lateral) de forma estática.
b) Para indivíduos saudáveis, o formato das curvas varia entre os 
movimentos, mas é consistente para cada movimento em 
particular.
c) Na marcha, o valor Fy1 varia de 1,2 a 1,5 PC em acordo com a 
distância percorrida pelo sujeito.
d) O valor de Fymin menor, como para idosos, mostra uma marcha 
com boa flexibilidade e força para acelerar a perna contralateral na 
fase de balanço.
e) Fy2 na marcha é o valor que indica a eficiência do movimento ao 
propulsionar o corpo. Ele é identificado no início da curva.
Resposta
A plataforma de força de reação do solo permite registrar a quantidade 
de força externa que o corpo recebe no movimento. Sobre esse 
instrumento é correto afirmar que:
a) O instrumento mede três componentes da força (vertical, horizontal 
anteroposterior e horizontal médio-lateral) de forma estática.
b) Para indivíduos saudáveis, o formato das curvas varia entre os 
movimentos, mas é consistente para cada movimento em 
particular.
c) Na marcha, o valor Fy1 varia de 1,2 a 1,5 PC em acordo com a 
distância percorrida pelo sujeito.
d) O valor de Fymin menor, como para idosos, mostra uma marcha 
com boa flexibilidade e força para acelerar a perna contralateral na 
fase de balanço.
e) Fy2 na marcha é o valor que indica a eficiência do movimento ao 
propulsionar o corpo. Ele é identificado no início da curva.
ATÉ A PRÓXIMA!