Trabalho resumos-Sedepex- Hygo e Lucas

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Órtese e Prótese - Biomecânica 
 
Hygo Breno Santos Araujo, hygobreno@gmail.com 
Lucas Ribeiro, lucasribeiroaluno@gmail.com 
 
Resumo – Sempre se fez necessário o uso de elementos de apoio ou 
substituição de funções corporais, como por exemplo, muletas as quais auxiliam na 
locomoção e movimentação do indivíduo, seguindo o mesmo parâmetro temos a 
cadeira de rodas, elementos externos que possibilitam ao usuário uma vivência quase 
que normal, dentro das delimitações causadas no contexto geral da situação. 
Aumentando o raio desses elementos e abrindo espaço para outros dispositivos além 
de muletas e cadeiras de rodas, temos a prótese que efetivamente substituem partes 
corporais que tiveram má formação ou até mesmo sofreram amputação no decorrer 
da vida. 
Atualmente próteses e órteses possuem cada vez mais avanços, devido a 
evoluções tanto na área médica quando na área mecânica. A busca constante por 
melhorias tanto em condições de materiais dos componentes como dos acionamentos 
requisitados para as funções necessárias. Todos os modelos de próteses ou órteses 
trazem consigo algum avanço mecânico, seja ele estrutural ou de acionamento, 
atuadores, motores, sensores entre outros elementos os quais completam o conjunto 
correspondente a prótese/órtese. 
Palavras-chave: Prótese. Órtese. Dispositivo. Acionamento. 
INTRODUÇÃO 
Sempre se fez necessário o uso de elementos de apoio ou substituição de 
funções corporais, como por exemplo, muletas as quais auxiliam na locomoção e 
movimentação do indivíduo, seguindo o mesmo parâmetro temos a cadeira de rodas, 
elementos externos que possibilitam ao usuário uma vivência quase que normal, 
dentro das delimitações causadas no contexto geral da situação. Aumentando o raio 
desses elementos e abrindo espaço para outros dispositivos além de muletas e 
cadeiras de rodas, temos as próteses que efetivamente substituem partes corporais 
que tiveram má formação ou até mesmo sofreram amputação no decorrer da vida. 
Atualmente próteses e órteses possuem cada vez mais avanços, devido a 
evoluções tanto na área médica quando na área mecânica. A busca constante por 
melhorias tanto em condições de materiais dos componentes como dos acionamentos 
requisitados para as funções necessárias. Todos os modelos de próteses ou órteses 
trazem consigo algum avanço mecânico, seja ele estrutural ou de acionamento, 
atuadores, motores, sensores entre outros elementos os quais completam o conjunto 
correspondente a prótese/órtese. 
De forma geral cada modelo especifico de prótese tem uma peculiaridade, seja 
ele, pré-moldado ou feito sob medida, cada usuário terá um dispositivo que se adapta 
ou é indicado por sua melhor adaptação, dentre isso os tipos de acionamento, peso, 
material. Esse último ponto em especifico refere-se muito mais a características de 
escolhas de próteses, seguindo para órteses que são elementos que auxiliam, sendo 
assim não substituem nenhum outro membro ou elemento, tornando-se dessa forma 
auxiliadores de postura ou ergonômicos, que implicam exponencialmente na 
execução final de uma tarefa. 
 
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PRÓTESES E ÓRTESES- BIOMECÂNICA 
Fazendo o uso referencial de trabalho do Professor Daniel Boari coelho – 
Universidade Federal do ABC – Principio de Reabilitação e Tecnologias Assistivas – 
3° Quadrimestre de 2018 
 
METODOLOGIA 
Fez-se o uso das informações presentes no trabalho anteriormente citado, na 
modalidade de trabalho de pesquisa, trazendo o embasamento dos dados e opiniões 
citadas nesse artigo referem-se excepcionalmente aos seus autores. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Falando especificamente de órteses, os quais são dispositivos que buscam 
correção ou melhoria de funções corporais, como equipamentos que corrigem desvios 
de coluna por exemplo ou dispositivos que permitem a trabalhadores reduzirem 
esforço e intensidade excessiva na execução de determinadas tarefas, como por 
exemplo exoesqueletos os quais diminuem as tensão geradas por ações com 
elevação de carga entre outros esforços, estes elemento podem corresponder 
também a elementos de correção ergonômica. Tendo em vista tal informações tem-
se outras aplicações, que podem corresponder a prevenir eventuais deformidades ou 
anomalias estruturais, mas que tais funções possam ser realmente cumpridas, os 
materiais aos quais são fabricados devem ter efetividade nas ações requeridas. 
Entre os materiais utilizados estão; metais, como ferro, aço cromado, aço 
inoxidável, alumínio e titânio) tipo de metais similares ao utilizados em próteses. 
 
Termoplásticos- pollivinil carbonato/PVC, polietileno, polipropileno, resinas. 
Fibra de vidro ou carbono; 
Couro, espumas, borracha, cortiça ou silicone 
Tecidos sintéticos, lona e velcro; 
Manufatura aditiva: acrionitrilla butadieno estireno – ABS, poliácido lático –PLA, 
elastômero e cera de fundição. 
 
Tendo todos os tipos de materiais citados anteriormente, tem-se aplicações 
especificas de acordo com as situações, tendo dessa forma resoluções de 
aplicabilidade em relação a características físicas de cada material. 
 
Usando como exemplo os termoplásticos os quais são mais utilizados que 
podem ser classificados em duas vertentes devido ao estilo de processo ao qual 
correspondem. Esses elementos se subdividem em de baixa temperatura, 
normalmente utilizados para moldes, e de alta temperatura, conjuntos com maior 
resistência. Existe ainda outra nomenclatura, os termorrígidos, elementos ainda mais 
resistentes, porém com desvantagens nas questões dermatológicas. 
 
 
Órteses biomecânicas, são a efetiva união entre a mecânica e a medicina, onde 
estudos de encargos mecânicos trazem a pessoas a possibilidade de retornar a se 
locomover ou realizar determinadas tarefas as quais estavam impossibilitadas. Sobre 
a aplicação da mecânica temos elementos que utilizam três pontos de força para que 
desta forma atuam e estabilizam a região anteriormente afetada, tendo dessa forma 
uma força atuando diretamente e uma força distal e outra proximal atuando de forma 
contraria a primeira força. Parâmetros como a força aplicada a pelo simples fato de 
caminhada sobre o efeito da gravidade deve ser levado em consideração final sobre 
qual modelo e qual composição da qual a órtese vai ser fabricada. Outro fator 
importante é a adaptação do usuário às matérias, elementos como peso, pressão 
exercida e também qual o valor de tensão de cisalhamento entre o dispositivo e o 
usuário. 
 
Entrado nos parâmetros de acionamentos, temos acionamentos naturais como 
uma simples resposta a um movimento do membro, correspondendo desta forma a 
um tipo especifico de órtese conhecida como RGO( reciprocating gait orthosis) ou 
órtese de propulsão recíproca, onde a descarga de peso corporal serve como 
acionamento do dispositivo onde o cabo de reciprocação atua como um pistão de 
acionamento, com relação ao movimentos, quando o movimento em questão é o de 
sentar ou levantar o mesmo cabo age proporcionalmente como amortecedor ou 
impulsor. 
 
Já sobre próteses, temos a área onde a influência da mecânica é maior devido 
aos modelos de acionamentos deterem elementos mais complexos que os 
correspondentes as órteses, devido aos acionamentos serem originados sobre partes 
substituídas, devido a amputações ou má formações, desta forma são aplicados 
elementos como sensores, motores, atuadores, pistões entre outros elementos 
possíveis 
 
PRÓTESES 
 
Tais elementos podem ser divididos em dois grupos, passivas ou funcionais, 
dentre as funcionais abre-se ainda mais uma gama de subgrupos como 
exoesqueléticas e endoesquelética que podem ser endoenergéticas ou 
exoenergéticas. Cada subdivisão com sua determinada característica e melhor 
aplicação. 
Na fabricação e montagem de um dispositivo completo, é o onde a mecânica 
aparece, na adaptação dos mecanismos de acordo com a necessidade, basicamente 
para montagem desses materiais temos elementos como soquetes e liners, cabos e 
correias, sistemas de controle, articulações e o dispositivo finala prótese em si, seja 
ela, temporária ou a final. Separando esses elementos temos; 
Soquete: elemento principal de todo o conjunto, parte do dispositivo ao qual 
realiza o contato direto entre o membro e a prótese. 
Liners: age como uma segunda pele, protegendo dermatologicamente o 
usuário. 
Esses dois elementos são os principais aspectos de ligação entre pessoa e 
dispositivo, cabe ainda o tipo de acionamento que vai ser utilizado para funcionamento 
da prótese. Dentre outros processos temos recriações de articulações como cotovelo 
e joelho, utilizando dessa forma pinos, hastes metálicas e rolamentos entre outros 
elementos como pistões em alguns tipos de próteses para membros inferiores (joelho) 
 
os quais necessitam de uma atuação maior de força de impulsão ou de controle de 
distribuição de força em forma de amortecimento. 
Tem-se entre os tipos de prótese anteriormente citados, o sistema 
endoenergético, que utiliza cabos e correias tendo como acionamento mecânico ou 
impulso muscular através de eletrodos quando sofrem determinada pressão. 
Em caso especifico de necessidade de acionamento mecânico tem se os 
sistemas exoenergéticos, onde os acionamento podem ser pneumáticos fazendo o 
uso de atuadores e pistões; elétricos, onde os componentes são ligados e acionados 
por impulsos originados do esforço muscular ainda existente ou ainda através de 
ligações com terminações nervosas ainda presentes no membro; por fim tem-se as 
mioelétricas onde efetivamente se faz o uso de eletrodo na superfície ou mesmo 
implantado, esse tipo de determinação se refere diretamente a nível de intensidade e 
gravidade da lesão e também da capacidade de comunicação entre o corpo e o 
dispositivo. Esse tipo de prótese pode ainda ser encontra de forma hibrida unindo ao 
os elementos anteriormente citados, como por exemplo um acionamento elétrico 
manual (interruptor) para dessa forma dar a carga inicial ao sistema e posteriormente 
o movimento do conjunto se tornar “autônomo” fazendo com que o motor, os pistões 
e os atuadores que realizam o movimento tenho resposta quando os impulsos vindos 
dos eletrodos forem originados. 
 
Os elementos mioelétricos, como citados anteriormente pode ser implantado 
ou de superfície. Sobre a eletromiografia de superfície, vemos um uma interação com 
o motoneurônio que traz consigo o impulso elétrico que estimula o contexto muscular 
e motor do membro onde o mesmo responde o impulso gerando a carga necessária 
para unidade receptora que que reenviará para a prótese em forma de comando de 
movimento. 
 
Nas próteses de joelho os elementos mecânicos ganham um grande espaço 
visto que muitos das partes biológicas que compõe essa articulações quando sofrem 
determinado grau de lesão não possuem mais regeneração trazendo dessa forma, 
intervenções cirúrgicas visando a substituição da articulação parcialmente ou por 
completa por próteses em sua maioria de titânio, em alguns casos são próteses intra 
corporais, onde não são visíveis, podem também serem encontradas de forma externa 
e dessa forma correspondem a substituição de um membro amputado, para esses 
casos existem variações e variedades de modelos, acionamentos e modelagem dos 
dispositivos. Entre eles temos o joelho livre, tipo de prótese que tem boa execução de 
movimentos, mas devido a ser de acionamento quase que totalmente por força 
colateral o movimento tem menos naturalidade e se tornam quase que robóticos. 
Joelho com trava manual, para casos onde a pessoa não se sinta totalmente 
confortável e confiante então, quando o mecanismo se encontra em extensão a 
mesma trava e mantem a estabilidade e é posteriormente destravado quando o 
sistema manual de desbloqueio é acionado. 
 
Já o modelo de joelho com trava de fricção onde o dispositivo automaticamente 
possui um controle de ação de movimento, diferente o joelho de trava manual, esse 
mecanismo tem travamento parcial, devido a isso traz consigo os males de uma 
intensidade máxima de movimento e perca de estabilidade. 
 
Entre outros temos três dispositivos especiais e em âmbito mecânico merecem 
destaque, são eles o joelho policêntrico onde é um modelo de dispositivo que se 
 
assemelha muito ao joelho normal, tendo dessa forma maior condições e variação de 
movimentos adquirindo dessa forma vantagens biomecânicas que permitem uma 
movimentação quase que natural ao seu usuário, fazendo o uso de conjuntos de 
acionamentos que podem ser únicos, mas na grande parte dos casos com compostos 
por combinações hibridas de fricção, trava, hidráulico ou pneumático. 
 
Joelhos pneumáticos e hidráulicos; tendo maior custo e maior manutenção, 
esses dispositivos mecânicos trazem movimentos mais naturais e controlados ao 
usuário seus sistemas de pistões e atuadores agem de forma conjunto tanto na parte 
de amortecimento quando na área de extensão ou impulsão requerida. A evolução 
desse tipo de conjunto foi a utilização de microprocessadores, criando os joelhos 
micro processados, onde através da interpretação dos impulsos biomecânicos 
captadas pelos sensores, tais informações são transformadas em instruções e 
comando de ações paras os pistões e atuadores presentes nas próteses. 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Com o estudo realizado nota-se a influência da mecânica e seus avanços na 
ressocialização de pessoas que passaram por traumas físicos que geraram traumas 
irreversíveis ou que ainda podem ser reversíveis porem dependem de elementos 
externos para que não haja o agravamento do trauma. Nesse casos apresentam –se 
as órteses e próteses elementos biomecânicos os quais visam recuperação/apoio ou 
substituição da região afetada, dispositivos que vão das mais simples montagens até 
conjuntos híbridos(elétricos, pneumáticos, hidráulicos ou ainda fazendo uso sensores 
sobre a pele ou , que o quanto mais complexos transformam em mais naturais as 
ações as quais realizam, o sensores podem ser implantados ou acompanham 
terminações nervosas que geram o impulso inicial para que haja o movimento( 
situação principal em caso de prótese, no caso das órteses tem-se movimentos mais 
mecânicos de acionamento com relação a forças colateral originada a parte de um 
outro movimento). 
REFERÊNCIAS 
 
BOARI COELHO, Daniel. Aula 7 – Órteses e Próteses. Principios de Reabilitação 
e Tecnologias Assistivas, Universidade Federal do ABC, 3° Quadrimestre de 2018.