Sistema para analise cinemaacutetica da marcha humana baseado em videogrametria

System for kinemacirctical analysis of the human gait based on videogrammetry

Aletheacutea Gomes Nardini Arauacutejo1 Luciana Meneghesso Andrade2 Ricardo Machado Leite de Barros

1 Fisioterapeuta Mestre em Biodinacircmica do Movimento Humano Prof ada Facul-dade de Fisioterapia da U N IP -Universidade Paulista

2 Fisioterapeuta Mestre em Biodinacircmica do Movimento Humano Profacirc da Facul-dade de Fisioterapia da UNIT -Universidade Tiradentes

3 Educador Fiacutesico Prof Dr do Departamento de Educaccedilatildeo Motora da Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica da U N I C A M P -Universidade Estadual de Campinas

ENDERECcedilO PARA CORRESPONDEcircNCIA

Aletheacutea G Nardini Arauacutejo Rua Conselheiro Moreira de Barros 2892 apto 71B 02430-001 Satildeo Paulo SP e-mail a letheanardi n i hotmai I com

DESCRITORES

Marchafisiologia Marcha fisiopatologia B iomecan icameacutetodos

KEYWORDS

Gaitphysiology Gait physiopathology Biomechanicsmethods

Projeto parcialmente financiado pela Capes FAEF Poacutes-Fef e FAPESP (Processo 0001293-1)

ACEITO PARA PUBLICACcedilAtildeO EM

220604

RESUMO A anaacutel ise c inemaacutet ica t r id imensional v e m sendo uti l izada c o m o importante meacutetodo de pesquisa e ava l iaccedilatildeo da marcha humana normal ou patoloacutegica N o entanto a inda eacute pouco difundida no Brasi l dev ido a uma seacuterie de fatores Este artigo apresenta resultados de anaacutel ise c inemaacutet ica tr idimensional da marcha humana real izada c o m base no sistema brasileiro d e v i d e o g r a m e t r i a D v i d e o w d e s e n v o l v i d o p e l o L a b o r a t oacute r i o d e Instrumentaccedilatildeo para B iomecacircn i ca da U N I C A M P Foi anal isada a marcha d e t recircs v o l u n t aacute r i a s a d u l t a s s e m h i s t oacute r i c o d e p a t o l o g i a s o u compromet imento do andar O s membros inferiores e a pelve foram tratados c o m o corpos riacutegidos unidos por seis art iculaccedilotildees cada qual representando um segmento corpora l Para obter posiccedilatildeo e or ientaccedilatildeo de cada segmento no espaccedilo marcadores retrorrefletivos (f=15mm) foram fixados em pontos anatocircmicos das voluntaacuterias e e m sistemas de marcas teacutecnicas Nas imagens de u m c i c l o d e ma rcha fo ram ana l i sados os acircngu los ar t icu lares do to rnoze lo j oe l ho e quadr i l a l eacute m da o r ien taccedilatildeo da p e l v e O s dados co le tados fo ram ava l iados por testes de acu raacutec ia da reconst ruccedilatildeo da trajetoacuteria de dois marcadores durante a marcha a acuraacutec ia relativa ao e n q u a d r a m e n t o u t i l i zado foi d e 0 2 O s resu l tados e n c o n t r a d o s concordam c o m os descritos na literatura Conc lu i -se que eacute possiacutevel realizar anaacutel ise da marcha humana pelo sistema Dv ideow c o m a possibi l idade de anal isar a ar t icu laccedilatildeo do tornozelo c o m trecircs graus de l iberdade e c o m integraccedilatildeo da anaacutel ise visual agrave quantitativa

A B S T R A C T Th ree -d imens iona l k inemat i c ana lys is has been used as an important research method for assessing normal or pathological human gait Howeve r due to several factors such analysis is not widespread in Braz i l The a im of this paper is to present results of a three-dimensional k inemat ic ana lys is of the h u m a n gait by means of a Braz i l ian v ideo shyg r a m m e t r y s y s t e m - D v i d e o w d e v e l o p e d by t h e L a b o r a t oacute r i o d e Instrumentaccedilatildeo para B iomecacircn i ca at U n i c a m p SP A complete gait cyc le of three f e m a l e adul t subjects w i t h no history of patho log ies or gait complaints w a s eva luated The lower l imbs and pelvis w e r e tahcen as rigid bodies art iculated by six joints each representing a body segment In order to obtain position and space orientation for each body segment reflexive markers ( f=15mm) w e r e f ixed onto ana tom ica l landmarkers and in a techn ica l markers system The ank le knee and hip jo int angles w e r e ana lyzed as we l l as trie pelvis orientation Results w e r e eva lua teaby means of accuracy tests of the reconstruction of the path described by two markers dur ing the gait accuracy relative to framing w a s of 0 2 Data obtained agree to those descr ibed in the literature It is shown that it is possible to make gait analysis using the D v i d e o w system w h i c h a l lows for analysing the ank le joint w i th three degrees of f reedom and for simultaneous visual and quantitat ive analysis

Introduccedilatildeo A anaacutel ise c inemaacutet ica t r id imenshy

sional v e m sendo uti l izada como

uma importante metodologia de pesshy

quisa e aval iaccedilatildeo da marcha humashy

na normal ou patoloacutegica Tem sido

apl icada no diagnoacutestico de alterashy

ccedilotildees neuromuscu lares muscu lo -

esqueleacuteticas e como forma de avashy

liaccedilatildeo preacute e poacutes-tratamento ciruacutergishy

co ortoacutetico medicamentoso eou

fisioterapecircutico Embora essa anaacutel ishy

se seja realizada em diversos laboshy

ratoacuterios de marcha em vaacuterios paiacuteses

ainda eacute pouco difundida no Brasil

Alguns dos fatores que limitam sua

difusatildeo satildeo o alto custo dos sistemas

comerciais disponiacuteveis a escassez de

recursos humanos capac i tados a

operaacute-los e interpretar seus resultashy

dos aleacutem de aspectos relacionados

aos princiacutepios de mediccedilatildeo de cada

sistema

U m elemento de d i ferenciaccedilatildeo

entre os sistemas para anaacutel ise de

movimentos eacute a utilizaccedilatildeo de marcashy

dores ativos ou passivos Marcadores

podem ser definidos como objetos

revestidos de material refletor que

atados ou fixados ao corpo dos voshy

luntaacuterios facilitam seu rastreamento

nas imagens O s sistemas baseados

e m m a r c a d o r e s a t ivos c o m o o

Selspot 1 OptoTrack 2 e Co ls te l 3 utishy

lizam diodos emissores de luz (LED)

atados ao corpo dos sujeitos e emshy

bora tenham grau de automatizaccedilatildeo

superior ao dos sistemas passivos

obrigam o sujeito a transportar dushy

rante o movimento aleacutem dos marcashy

dores cabos e uma unidade de conshy

trole O s sistemas passivos tais como

El i te 4 MaxRef lex 5 eV icon3 operam

por meio do registro da luz infra-ver-

melha refletida pelos marcadores

diminuindo as restriccedilotildees ao movi shy

mento do sujeito^

O s sistemas que registram luz

infravermelha baseados em marcashy

dores ativos ou passivos util izam

hardwares especiacuteficos que realizam

operaccedilotildees baacutesicas de processamento

de imagens Isso lhes confere sua prinshy

cipal vantagem que eacute a de fornecer

resultados rapidamente Para isso no

entanto satildeo impostas restriccedilotildees no

nuacutemero proximidade e tamanho dos

marcadores para a aquisiccedilatildeo dos dashy

dos no ambiente no campo de v i shy

satildeo das cameras e nos movimentos

a serem analisados Outra caracteshy

riacutestica restritiva dos sistemas baseashy

dos em cameras de infravermelho eacute

que eles registram somente as coorshy

denadas dos marcadores e natildeo toda

a imagem do movimento O registro

das sequumlecircncias de imagens do movishy

mento pode ser muito uacutetil para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados permitindo

a realizaccedilatildeo simultacircnea de anaacutelise

quantitativa e qualitativa

Na anaacutelise cinemaacutetica tr idimenshy

sional o registro de luz branca com

cameras de viacutedeo digitais semi-pro-

fissionais tem demonstrado ser uma

alternativa bastante viaacutevel aos sisteshy

mas baseados em infraver-melho A

resoluccedilatildeo espacial de 720x480 pixels

(entrelaccedilado) a resoluccedilatildeo temporal

de 60Hz a qual idade dos e lemenshy

tos oacutepticos e eletrocircnicos e a possibishy

lidade de transferecircncia e armazenashy

mento em tempo real de imagens

digitais comprimidas para o compushy

tador permitem uma anaacutelise extremashy

mente confiaacutevel Associa-se a essas

caracteriacutesticas um elemento imporshy

tante para a difusatildeo dos sistemas que

eacute o baixo custo desses equipamenshy

tos garantido pela escala de venda

dessas cameras

No Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo

para Biomecacircnica da Faculdade de

Educaccedilatildeo Fiacutesica em conjunto com

o Inst i tuto d e C o m p u t a ccedil atilde o da

Unicamp foi desenvolvido um sisteshy

ma para anaacutel ise c inemaacutet ica tridishy

mensional de movimentos humanos

com fins de pesquisa Esse sistema

utiliza cameras de viacutedeo digitais para

a aquisiccedilatildeo das imagens o que pershy

mite maior flexibilidade na seleccedilatildeo

dos movimentos a serem estudados

diminui as restriccedilotildees do ambiente de

coleta de dados permite a aquisiccedilatildeo

das imagens concomitantemente ao

registro das coordenadas dos marcashy

dores e favorece a difusatildeo dessa forshy

ma de anaacutelise por seu baixo custo

O sistema permite que equipamenshy

tos como cameras de viacutedeo digitais

possam ser usadas na anaacutelise da marshy

cha humana Para isso problemas

como cal ibraccedilatildeo das cameras sinshy

cronizaccedilatildeo dos registros desentre-

laccedilamento de c a m p o s de v iacute d e o

rastreamento tracking) de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo tridimensional de

coordenadas satildeo tratados no software

que gerencia o sistema Esse prograshy

ma foi denominado DVideow - D i shy

gital Video for Biomechanics - e foi

descrito por autores como Barros et

al7 e Figueroa et a 6

O objetivo deste artigo eacute apresenshy

tar resultados do sistema Dv ideow

apl icado agrave anaacutelise cinemaacutetica tridishy

mensional da marcha humana O

protocolo adotado para posicionashy

mento e orientaccedilatildeo dos segmentos

corporais durante a marcha eacute baseashy

do em sistemas de marcas teacutecnicas

conforme proposto por A n d r a d e 8

Como exemplo de apl icaccedilatildeo do sisshy

tema e do protocolo apresentamos

os resultados da anaacutelise de marcha

de trecircs voluntaacuterias adultas do sexo

feminino sem histoacuterico de patologias

ou comprometimento da marcha

Metodologia o

Modelo biomecanico

U m corpo riacutegido no espaccedilo tridishy

mensional tem seis graus de liberdashy

de de movimentaccedilatildeo portanto satildeo

necessaacuterias seis coordenadas indeshy

pendentes para descrever sua posishy

ccedilatildeo e or ientaccedilatildeo Ass im pode-se

usar trecircs coordenadas cartesianas

para posicionar um ponto qualquer

sobre o corpo e trecircs acircngulos de rotashy

ccedilatildeo para caracterizar sua orientaccedilatildeo

Para determinar essas seis coordenashy

das eacute necessaacuterio medir a posiccedilatildeo 3 D

de no miacutenimo trecircs marcadores natildeo-

colineares em cada segmento^

A descriccedilatildeo do movimento de um

segmento corporal no espaccedilo eacute feita

associando-se a ele um sistema de

coordenadas que varia sua posiccedilatildeo e

orientaccedilatildeo durante a marcha A posishy

ccedilatildeo e a orientaccedilatildeo relativa entre dois

segmentos corporais no espaccedilo ou de

um segmento em relaccedilatildeo ao sistema

de coordenadas fixo ao laboratoacuterio

satildeo descritas respectivamente pela

translaccedilatildeo entre suas origens e pela

rotaccedilatildeo entre as bases a eles associashy

das A cada segmento corporal deve-

se associar um sistema de coordenashy

das construiacutedo de maneira tal que a

orientaccedilatildeo obtida seja coerente com

a definiccedilatildeo de planos e eixos anatocircshy

micos do corpo humano permitindo

assim uma interpretaccedilatildeo dos resultashy

dos baseada nessa convenccedilatildeo

O s acircngulos articulares medidos satildeo

dados pela orientaccedilatildeo relativa entre

dois sistemas de coordenadas adjashy

centes e correspondem aproximadashy

mente aos acircngulos de flexatildeoexten-

satildeo abduccedilatildeoaduccedilatildeo e rotaccedilatildeo intershy

narotaccedilatildeo externa10 No modelo adoshy

tado para representar os movimentos

de rotaccedilatildeo conferiram-se trecircs graus

de liberdade a cada articulaccedilatildeo indeshy

pendentemente das amplitudes verishy

ficadas experimentalmente a posishy

ccedilatildeo das articulaccedilotildees em ortostatismo

eacute considerada a posiccedilatildeo zero ou neushy

tra a partir desta os movimentos de

flexatildeo rotaccedilatildeo interna e abduccedilatildeo foshy

ram considerados positivos e os de

extensatildeo rotaccedilatildeo externa e aduccedilatildeo

foram considerados negativos

Para representar os membros infeshy

riores e a pelve durante a marcha

adotamos um modelo constituiacutedo de

sete segmentos riacutegidos ligados por

seis art iculaccedilotildees cada uma delas

com trecircs graus de liberdade de rotashy

ccedilatildeo de acordo com o protocolo proshy

posto por A n d r a d e 8 O s segmentos

considerados satildeo os peacutes as pernas e

as coxas aleacutem da pelve As variaccedilotildees

angulares em funccedilatildeo do c ic lo da

marcha satildeo descritas para os tornoshy

zelos joelhos e quadris direitos e esshy

querdos a l eacute m da o r ien taccedilatildeo da

pelve que eacute dada pelo sistema de

coordenadas do laboratoacuterio As artishy

culaccedilotildees subtalar e tiacutebiotaacutersica foram

tratadas como uma uacutenica articulaccedilatildeo

sob a denominaccedilatildeo de articulaccedilatildeo do

tornozelo com trecircs graus de liberdashy

de de rotaccedilatildeo Nos segmentos pershy

nas e coxas (direita e esquerda) adoshy

tou-se o uso de um sistema de marshy

cas teacutecnicas associado ao segmento

visando simplificar os procedimenshy

tos de rastreamento de marcadores

permitindo tambeacutem a representaccedilatildeo

dos peacutes com trecircs graus de liberdade

de rotaccedilatildeo

O sistema de marcas teacutecnicas eacute

constituiacutedo de um objeto riacutegido em

forma de cruz com trecircs marcadores

parafusados nas extremidades que eacute

atado firmemente ao segmento corposhy

ral por meio de uma faixa de neoprene

com velcro Em uma tomada estaacutetica

a posiccedilatildeo e orientaccedilatildeo do sistema de

marcas anatocircmicas satildeo registradas sishy

multaneamente ao sistema de marshy

cas teacutecnicas Como os segmentos satildeo

considerados corpos riacutegidos e admishy

te-se natildeo haver movimentaccedilatildeo relashy

tiva entre eles eacute possiacutevel remover o

sistema de marcas anatocircmicas duranshy

te a marcha recalculando sua posishy

ccedilatildeo e orientaccedilatildeo com base no sisteshy

ma de marcas teacutecnicas

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas foi deshy

finida em proeminecircncias oacutesseas palshy

paacuteveis v isando aumentar a repro-

dutibilidade inter e intraindividual e

permitir a construccedilatildeo de sistemas de

coordenadas com orientaccedilatildeo coerenshy

te com a anatomia O posicionamento

do sistema de marcas teacutecnicas foi deshy

terminado no terccedilo distai dos segmenshy

tos (coxas e pernas) por ser uma reshy

giatildeo com menos massa muscular o

que garante menor vibraccedilatildeo

Sujeitos

Considerando o interesse metoshy

doloacutegico do trabalho foram analisashy

das as marchas de apenas trecircs pesshy

soas trecircs voluntaacuterias com idade meacuteshy

dia de 247 anos altura meacutedia de

159m peso meacutedio de 518 kg sem

histoacuteria de patologia ou alteraccedilotildees de

marcha (Quadro 1)

Procedimento experimental

Foi definida uma aacuterea uacutetil de modo

que as voluntaacuterias pudessem realishy

zar um cic lo de marcha do membro

inferior direito e outro do membro

inferior esquerdo O espaccedilo destinashy

do agrave execuccedilatildeo do movimento foi de

aproximadamente 3m de comprimenshy

to por 09m de largura e 18m de

altura O piso foi revestido por carpeshy

tes e as paredes por cortinas na cor

preta fosca para evitar reflexatildeo da

luz emitida pelos iluminadores

Foram utilizados marcadores passhy

sivos esfeacutericos de 15mm de diacircme-

Quadro 1 Caracteriacutesticas antropomeacutetricas das voluntaacuterias

Sexo Idade (anos) Altura (m) Peso (kg)

Voluntaacuteria 1 Feminino 30 155 539

Voluntaacuteria 2 Feminino 20 169 579

Voluntaacuteria 3 Feminino 24 153 436

tro revestidos de fita retrorrefletiva

montados de duas formas 1) sistema

de marcas anatocircmicas onde os marshy

cadores foram fixados diretamente na

pele do sujeito por fita dupla-face 2)

sistema de marcas teacutecn icas com

marcadores localizados em trecircs ponshy

tas de uma cruz fixada a um segmenshy

to do membro inferior (coxas e pershy

nas) por velcro (Figura 1)

Para a anaacutelise da marcha foram

realizados dois tipos de procedimenshy

tos uma coleta com a voluntaacuteria em

posiccedilatildeo estaacutetica e uma durante a

marcha Primeiramente realizou-se

a coleta estaacutetica com a voluntaacuteria na

posiccedilatildeo ortostaacutetica paramentada com

48 marcadores sendo 24 marcadoshy

res no sistema de marcas teacutecnicas e

24 marcadores anatocircmicos

Na tomada dinacircmica (marcha) a

voluntaacuteria permaneceu com o sisteshy

ma de marcas teacutecnicas completo e

c o m parte do sistema de marcas

anatocircmicas (10 marcadores de supershy

fiacutecie) totalizando 34 marcadores Foi

solicitado agraves voluntaacuterias que escoshy

lhessem l ivremente a ve loc i dade

mais proacutexima de sua marcha natushy

ral O traje utilizado durante a coleshy

ta foi biquiacuteni na cor preta

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas na sishy

tuaccedilatildeo estaacutetica foi calcacircneo cabeshy

ccedila do primeiro metatarso cabeccedila do

segundo metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso maleacuteolo lateral maleacuteo-

lo mediai cabeccedila da fibula tubero-

sidade da tiacutebia cocircndi lo lateral do

fecircmur cocircndilo medial do fecircmur esshy

pinha iliacuteaca acircntero-superior e espishy

nha i l iacuteaca poacutestero-superior todos

pos ic ionados b i la tera lmente N a

marcha permaneceram os seguintes

marcadores ca lcacircneo cabeccedila do

primeiro metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso espinha iliacuteaca acircntero-

superior e espinha iliacuteaca poacutestero-sushy

perior A Figura 1 ilustra o protocolo

usado na coleta de imagens estaacutetishy

cas e dinacircmicas

Anaacutelise cinemaacutetica tridimensional

Foram utilizadas seis cameras de

viacutedeo digital da marca J V C modelo

G R - D V L 9500 fixadas nas paredes

por suportes colocados a aproximashy

damente 23 m do chatildeo N o suporte

de cada camera foi anexado um

iluminador de luz branca orientado

na mesma direccedilatildeo oacuteptica da camera

Cada camera foi conectada a um

computador por uma placa de coshy

municaccedilatildeo padratildeo IEEE 1394 (que

transfere o sinal de viacutedeo para o comshy

putador) os computadores entre si

estavam conectados em uma intrashy

net Em uma interface especial do

programa o computador designado

como master comandou o iniacutecio e

teacutermino da aquisiccedilatildeo de imagem As

imagens capturadas foram armazeshy

nadas em arquivos no formato AVI

(Audio Video Interleaved) para posshy

terior processamento

O s registros foram feitos a 60Hz

(60 quadros por segundo) e o tempo

de aquisiccedilatildeo foi correspondente a um

cic lo de marcha de cada membro

inferior O s procedimentos de cal i -

braccedilatildeo de cameras sincronizaccedilatildeo de

registros d e s e n t r e l a ccedil a m e n t o de

campos rastreamento de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo de coordenadas

foi realizado no software do sistema

Dvideow

Tratamento dos dados Apoacutes a reconstruccedilatildeo tridimensional

das coordenadas dos marcadores nas

coletas estaacuteticas e na marcha os seshy

guintes procedimentos foram realizashy

dos em ambiente Ma t l abreg a) definishy

ccedilatildeo do cic lo da marcha para cada

sujeito b) determinaccedilatildeo das posiccedilotildees

e orientaccedilotildees dos sistemas de coorshy

denadas associados aos sistemas de

marcas teacutecnicas e anatocircmicas c) caacute l shy

culo das matrizes de mudanccedilas de

coordenadas entre os diferentes sisshy

temas de coordenadas d) caacutelculo dos

acircngulos articulares em funccedilatildeo do c i -

cio da marcha e) filtragem dos valoshy

res de acircngulos articulares com filtro

digital Butterworth de 5a ordem com

frequumlecircncia de corte de 6Hz

A acuraacutecia ou precisatildeo das medishy

das realizadas pelo sistema foi avashy

liada durante cada coleta de dados

analisando-se a variaccedilatildeo da distacircnshy

cia entre dois marcadores que estashy

vam pos ic ionados no sistema de

marcas teacutecnicas Como se trata de

uma haste bastante riacutegida (de polia-

cetal) o valor esperado da variaccedilatildeo

de seu comprimento eacute zero A medishy

ccedilatildeo direta com paquiacutemetro da haste

da cruz adicionada ao raio de dois

marcadores foi assumida como o vashy

lor verdadeiro (2154 mm) Assim a

acuraacutecia (a) foi calculada pela equashy

ccedilatildeo a2 = b2 + p 2 em que b eacute o bias -

desvio entre o valor meacutedio do conshy

junto de medidas e o valor verdadeishy

ro das medidas A precisatildeo p eacute a

medida da dispersatildeo de um conjunshy

to de dados em relaccedilatildeo ao seu valor

meacutedio dado pelo desvio-padratildeo das

medidas U m valor de acuraacutecia baishy

xo ou seja mais proacuteximo de zero

indica que as medidas obtidas pelo

sistema satildeo proacuteximas ou iguais ao

valor real garantindo assim maior

confiabil idade dos dados obtidos

Ciclo de marcha normal

U m ciclo de marcha ou

uma passada corresponde

ao intervalo entre dois toshy

ques do mesmo calcanhar

no solo O primeiro toque

corresponde ao iniacutecio do

ciclo (0) e o segundo toshy

que finaliza o ciclo (100)

Esse cic lo pode ser dividishy

do em duas fases apoio (0

- 60) e ba lanccedilo (60 -

100) A fase de apo io

cor responde ao per iacuteodo

em que o peacute estaacute em conshy

tato com o solo e pode ser

dividido em primeiro dushy

plo apoio (0 - 10) apoio

simples (10 - 50) e segundo duplo

apoio (50 - 60) A fase de balanccedilo

corresponde ao periacuteodo em que o peacute

natildeo estaacute em contato com o solo e eacute

dividido em balanccedilo inicial meacutedio

e terminal 1 (Figura 2)

Resultados e discussatildeo Na aval iaccedilatildeo da acuraacutecia das meshy

d idas e n c o n t r a m o s u m bias d e

25mm precisatildeo de 21 mm e porshy

tanto uma acuraacutecia de a=33mm A

acuraacutecia relativa agrave dimensatildeo medishy

da (2154mm) eacute de 15 Consideshy

rando que a acuraacutecia eacute afetada pelo

enquadramento das cameras pode-

se est imar a acuraacutec ia relativa ao

enquadramento utilizado tomando-

se a maior dimensatildeo no espaccedilo cal i shy

brado - no caso 5 m (valor da maior

diagonal do espaccedilo calibrado) ob-

teve-se assim uma acuraacutecia relativa

de 0 2 o que garante a conf iashy

bi l idade dos dados

O s conjuntos de graacuteficos a seguir

apresentam as var iaccedilotildees angulares

em funccedilatildeo do ciclo da marcha para

as articulaccedilotildees do tornozelo joelho

e quadril aleacutem da orientaccedilatildeo da pelve

em relaccedilatildeo ao sistema de coordenashy

das fixas do laboratoacuterio Cada graacutefico

apresenta trecircs curvas que corresshy

pondem agraves trecircs voluntaacuterias e represhy

sentam o movimento das articulaccedilotildees

durante um ciclo de marcha do memshy

bro inferior esquerdo O primeiro graacuteshy

fico mostra as rotaccedilotildees ao redor do

eixo horizontal o segundo as rotaccedilotildees

em torno do eixo vertical e o terceishy

ro as rotaccedilotildees em torno do eixo transshy

versal As abscissas dos graacuteficos apreshy

sentam as porcentagens do ciclo de

marcha que variam de 0 a 100 e

as ordenadas correspondem agraves variashy

ccedilotildees angulares em graus

Articulaccedilatildeo do tornozelo

Na Figura 3 observa-se nos Graacuteshy

ficos A e B alguns graus de aduccedilatildeo e

rotaccedilatildeo externa no primeiro duplo

apoio ( 1 o - DA) que facilitam a raacutepishy

da transferecircncia de peso U m a voshy

luntaacuteria apresentou abduccedilatildeo do torshy

nozelo o que parece ser uma caracshy

teriacutestica sua visto que essa postura

foi observada na anaacutelise das imagens

de viacutedeo coletadas em posiccedilatildeo estaacuteshy

tica N o balanccedilo todas apresentaram

rotaccedilatildeo externa para auxiliar a libeshy

raccedilatildeo do peacute

N o Graacutef ico C observa-se extensatildeo

ou flexatildeo plantar no contato inicial

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

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kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

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8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

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9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

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11 Perry J Gait analysis normal and pathological

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12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

Introduccedilatildeo A anaacutel ise c inemaacutet ica t r id imenshy

sional v e m sendo uti l izada como

uma importante metodologia de pesshy

quisa e aval iaccedilatildeo da marcha humashy

na normal ou patoloacutegica Tem sido

apl icada no diagnoacutestico de alterashy

ccedilotildees neuromuscu lares muscu lo -

esqueleacuteticas e como forma de avashy

liaccedilatildeo preacute e poacutes-tratamento ciruacutergishy

co ortoacutetico medicamentoso eou

fisioterapecircutico Embora essa anaacutel ishy

se seja realizada em diversos laboshy

ratoacuterios de marcha em vaacuterios paiacuteses

ainda eacute pouco difundida no Brasil

Alguns dos fatores que limitam sua

difusatildeo satildeo o alto custo dos sistemas

comerciais disponiacuteveis a escassez de

recursos humanos capac i tados a

operaacute-los e interpretar seus resultashy

dos aleacutem de aspectos relacionados

aos princiacutepios de mediccedilatildeo de cada

sistema

U m elemento de d i ferenciaccedilatildeo

entre os sistemas para anaacutel ise de

movimentos eacute a utilizaccedilatildeo de marcashy

dores ativos ou passivos Marcadores

podem ser definidos como objetos

revestidos de material refletor que

atados ou fixados ao corpo dos voshy

luntaacuterios facilitam seu rastreamento

nas imagens O s sistemas baseados

e m m a r c a d o r e s a t ivos c o m o o

Selspot 1 OptoTrack 2 e Co ls te l 3 utishy

lizam diodos emissores de luz (LED)

atados ao corpo dos sujeitos e emshy

bora tenham grau de automatizaccedilatildeo

superior ao dos sistemas passivos

obrigam o sujeito a transportar dushy

rante o movimento aleacutem dos marcashy

dores cabos e uma unidade de conshy

trole O s sistemas passivos tais como

El i te 4 MaxRef lex 5 eV icon3 operam

por meio do registro da luz infra-ver-

melha refletida pelos marcadores

diminuindo as restriccedilotildees ao movi shy

mento do sujeito^

O s sistemas que registram luz

infravermelha baseados em marcashy

dores ativos ou passivos util izam

hardwares especiacuteficos que realizam

operaccedilotildees baacutesicas de processamento

de imagens Isso lhes confere sua prinshy

cipal vantagem que eacute a de fornecer

resultados rapidamente Para isso no

entanto satildeo impostas restriccedilotildees no

nuacutemero proximidade e tamanho dos

marcadores para a aquisiccedilatildeo dos dashy

dos no ambiente no campo de v i shy

satildeo das cameras e nos movimentos

a serem analisados Outra caracteshy

riacutestica restritiva dos sistemas baseashy

dos em cameras de infravermelho eacute

que eles registram somente as coorshy

denadas dos marcadores e natildeo toda

a imagem do movimento O registro

das sequumlecircncias de imagens do movishy

mento pode ser muito uacutetil para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados permitindo

a realizaccedilatildeo simultacircnea de anaacutelise

quantitativa e qualitativa

Na anaacutelise cinemaacutetica tr idimenshy

sional o registro de luz branca com

cameras de viacutedeo digitais semi-pro-

fissionais tem demonstrado ser uma

alternativa bastante viaacutevel aos sisteshy

mas baseados em infraver-melho A

resoluccedilatildeo espacial de 720x480 pixels

(entrelaccedilado) a resoluccedilatildeo temporal

de 60Hz a qual idade dos e lemenshy

tos oacutepticos e eletrocircnicos e a possibishy

lidade de transferecircncia e armazenashy

mento em tempo real de imagens

digitais comprimidas para o compushy

tador permitem uma anaacutelise extremashy

mente confiaacutevel Associa-se a essas

caracteriacutesticas um elemento imporshy

tante para a difusatildeo dos sistemas que

eacute o baixo custo desses equipamenshy

tos garantido pela escala de venda

dessas cameras

No Laboratoacuterio de Instrumentaccedilatildeo

para Biomecacircnica da Faculdade de

Educaccedilatildeo Fiacutesica em conjunto com

o Inst i tuto d e C o m p u t a ccedil atilde o da

Unicamp foi desenvolvido um sisteshy

ma para anaacutel ise c inemaacutet ica tridishy

mensional de movimentos humanos

com fins de pesquisa Esse sistema

utiliza cameras de viacutedeo digitais para

a aquisiccedilatildeo das imagens o que pershy

mite maior flexibilidade na seleccedilatildeo

dos movimentos a serem estudados

diminui as restriccedilotildees do ambiente de

coleta de dados permite a aquisiccedilatildeo

das imagens concomitantemente ao

registro das coordenadas dos marcashy

dores e favorece a difusatildeo dessa forshy

ma de anaacutelise por seu baixo custo

O sistema permite que equipamenshy

tos como cameras de viacutedeo digitais

possam ser usadas na anaacutelise da marshy

cha humana Para isso problemas

como cal ibraccedilatildeo das cameras sinshy

cronizaccedilatildeo dos registros desentre-

laccedilamento de c a m p o s de v iacute d e o

rastreamento tracking) de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo tridimensional de

coordenadas satildeo tratados no software

que gerencia o sistema Esse prograshy

ma foi denominado DVideow - D i shy

gital Video for Biomechanics - e foi

descrito por autores como Barros et

al7 e Figueroa et a 6

O objetivo deste artigo eacute apresenshy

tar resultados do sistema Dv ideow

apl icado agrave anaacutelise cinemaacutetica tridishy

mensional da marcha humana O

protocolo adotado para posicionashy

mento e orientaccedilatildeo dos segmentos

corporais durante a marcha eacute baseashy

do em sistemas de marcas teacutecnicas

conforme proposto por A n d r a d e 8

Como exemplo de apl icaccedilatildeo do sisshy

tema e do protocolo apresentamos

os resultados da anaacutelise de marcha

de trecircs voluntaacuterias adultas do sexo

feminino sem histoacuterico de patologias

ou comprometimento da marcha

Metodologia o

Modelo biomecanico

U m corpo riacutegido no espaccedilo tridishy

mensional tem seis graus de liberdashy

de de movimentaccedilatildeo portanto satildeo

necessaacuterias seis coordenadas indeshy

pendentes para descrever sua posishy

ccedilatildeo e or ientaccedilatildeo Ass im pode-se

usar trecircs coordenadas cartesianas

para posicionar um ponto qualquer

sobre o corpo e trecircs acircngulos de rotashy

ccedilatildeo para caracterizar sua orientaccedilatildeo

Para determinar essas seis coordenashy

das eacute necessaacuterio medir a posiccedilatildeo 3 D

de no miacutenimo trecircs marcadores natildeo-

colineares em cada segmento^

A descriccedilatildeo do movimento de um

segmento corporal no espaccedilo eacute feita

associando-se a ele um sistema de

coordenadas que varia sua posiccedilatildeo e

orientaccedilatildeo durante a marcha A posishy

ccedilatildeo e a orientaccedilatildeo relativa entre dois

segmentos corporais no espaccedilo ou de

um segmento em relaccedilatildeo ao sistema

de coordenadas fixo ao laboratoacuterio

satildeo descritas respectivamente pela

translaccedilatildeo entre suas origens e pela

rotaccedilatildeo entre as bases a eles associashy

das A cada segmento corporal deve-

se associar um sistema de coordenashy

das construiacutedo de maneira tal que a

orientaccedilatildeo obtida seja coerente com

a definiccedilatildeo de planos e eixos anatocircshy

micos do corpo humano permitindo

assim uma interpretaccedilatildeo dos resultashy

dos baseada nessa convenccedilatildeo

O s acircngulos articulares medidos satildeo

dados pela orientaccedilatildeo relativa entre

dois sistemas de coordenadas adjashy

centes e correspondem aproximadashy

mente aos acircngulos de flexatildeoexten-

satildeo abduccedilatildeoaduccedilatildeo e rotaccedilatildeo intershy

narotaccedilatildeo externa10 No modelo adoshy

tado para representar os movimentos

de rotaccedilatildeo conferiram-se trecircs graus

de liberdade a cada articulaccedilatildeo indeshy

pendentemente das amplitudes verishy

ficadas experimentalmente a posishy

ccedilatildeo das articulaccedilotildees em ortostatismo

eacute considerada a posiccedilatildeo zero ou neushy

tra a partir desta os movimentos de

flexatildeo rotaccedilatildeo interna e abduccedilatildeo foshy

ram considerados positivos e os de

extensatildeo rotaccedilatildeo externa e aduccedilatildeo

foram considerados negativos

Para representar os membros infeshy

riores e a pelve durante a marcha

adotamos um modelo constituiacutedo de

sete segmentos riacutegidos ligados por

seis art iculaccedilotildees cada uma delas

com trecircs graus de liberdade de rotashy

ccedilatildeo de acordo com o protocolo proshy

posto por A n d r a d e 8 O s segmentos

considerados satildeo os peacutes as pernas e

as coxas aleacutem da pelve As variaccedilotildees

angulares em funccedilatildeo do c ic lo da

marcha satildeo descritas para os tornoshy

zelos joelhos e quadris direitos e esshy

querdos a l eacute m da o r ien taccedilatildeo da

pelve que eacute dada pelo sistema de

coordenadas do laboratoacuterio As artishy

culaccedilotildees subtalar e tiacutebiotaacutersica foram

tratadas como uma uacutenica articulaccedilatildeo

sob a denominaccedilatildeo de articulaccedilatildeo do

tornozelo com trecircs graus de liberdashy

de de rotaccedilatildeo Nos segmentos pershy

nas e coxas (direita e esquerda) adoshy

tou-se o uso de um sistema de marshy

cas teacutecnicas associado ao segmento

visando simplificar os procedimenshy

tos de rastreamento de marcadores

permitindo tambeacutem a representaccedilatildeo

dos peacutes com trecircs graus de liberdade

de rotaccedilatildeo

O sistema de marcas teacutecnicas eacute

constituiacutedo de um objeto riacutegido em

forma de cruz com trecircs marcadores

parafusados nas extremidades que eacute

atado firmemente ao segmento corposhy

ral por meio de uma faixa de neoprene

com velcro Em uma tomada estaacutetica

a posiccedilatildeo e orientaccedilatildeo do sistema de

marcas anatocircmicas satildeo registradas sishy

multaneamente ao sistema de marshy

cas teacutecnicas Como os segmentos satildeo

considerados corpos riacutegidos e admishy

te-se natildeo haver movimentaccedilatildeo relashy

tiva entre eles eacute possiacutevel remover o

sistema de marcas anatocircmicas duranshy

te a marcha recalculando sua posishy

ccedilatildeo e orientaccedilatildeo com base no sisteshy

ma de marcas teacutecnicas

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas foi deshy

finida em proeminecircncias oacutesseas palshy

paacuteveis v isando aumentar a repro-

dutibilidade inter e intraindividual e

permitir a construccedilatildeo de sistemas de

coordenadas com orientaccedilatildeo coerenshy

te com a anatomia O posicionamento

do sistema de marcas teacutecnicas foi deshy

terminado no terccedilo distai dos segmenshy

tos (coxas e pernas) por ser uma reshy

giatildeo com menos massa muscular o

que garante menor vibraccedilatildeo

Sujeitos

Considerando o interesse metoshy

doloacutegico do trabalho foram analisashy

das as marchas de apenas trecircs pesshy

soas trecircs voluntaacuterias com idade meacuteshy

dia de 247 anos altura meacutedia de

159m peso meacutedio de 518 kg sem

histoacuteria de patologia ou alteraccedilotildees de

marcha (Quadro 1)

Procedimento experimental

Foi definida uma aacuterea uacutetil de modo

que as voluntaacuterias pudessem realishy

zar um cic lo de marcha do membro

inferior direito e outro do membro

inferior esquerdo O espaccedilo destinashy

do agrave execuccedilatildeo do movimento foi de

aproximadamente 3m de comprimenshy

to por 09m de largura e 18m de

altura O piso foi revestido por carpeshy

tes e as paredes por cortinas na cor

preta fosca para evitar reflexatildeo da

luz emitida pelos iluminadores

Foram utilizados marcadores passhy

sivos esfeacutericos de 15mm de diacircme-

Quadro 1 Caracteriacutesticas antropomeacutetricas das voluntaacuterias

Sexo Idade (anos) Altura (m) Peso (kg)

Voluntaacuteria 1 Feminino 30 155 539

Voluntaacuteria 2 Feminino 20 169 579

Voluntaacuteria 3 Feminino 24 153 436

tro revestidos de fita retrorrefletiva

montados de duas formas 1) sistema

de marcas anatocircmicas onde os marshy

cadores foram fixados diretamente na

pele do sujeito por fita dupla-face 2)

sistema de marcas teacutecn icas com

marcadores localizados em trecircs ponshy

tas de uma cruz fixada a um segmenshy

to do membro inferior (coxas e pershy

nas) por velcro (Figura 1)

Para a anaacutelise da marcha foram

realizados dois tipos de procedimenshy

tos uma coleta com a voluntaacuteria em

posiccedilatildeo estaacutetica e uma durante a

marcha Primeiramente realizou-se

a coleta estaacutetica com a voluntaacuteria na

posiccedilatildeo ortostaacutetica paramentada com

48 marcadores sendo 24 marcadoshy

res no sistema de marcas teacutecnicas e

24 marcadores anatocircmicos

Na tomada dinacircmica (marcha) a

voluntaacuteria permaneceu com o sisteshy

ma de marcas teacutecnicas completo e

c o m parte do sistema de marcas

anatocircmicas (10 marcadores de supershy

fiacutecie) totalizando 34 marcadores Foi

solicitado agraves voluntaacuterias que escoshy

lhessem l ivremente a ve loc i dade

mais proacutexima de sua marcha natushy

ral O traje utilizado durante a coleshy

ta foi biquiacuteni na cor preta

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas na sishy

tuaccedilatildeo estaacutetica foi calcacircneo cabeshy

ccedila do primeiro metatarso cabeccedila do

segundo metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso maleacuteolo lateral maleacuteo-

lo mediai cabeccedila da fibula tubero-

sidade da tiacutebia cocircndi lo lateral do

fecircmur cocircndilo medial do fecircmur esshy

pinha iliacuteaca acircntero-superior e espishy

nha i l iacuteaca poacutestero-superior todos

pos ic ionados b i la tera lmente N a

marcha permaneceram os seguintes

marcadores ca lcacircneo cabeccedila do

primeiro metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso espinha iliacuteaca acircntero-

superior e espinha iliacuteaca poacutestero-sushy

perior A Figura 1 ilustra o protocolo

usado na coleta de imagens estaacutetishy

cas e dinacircmicas

Anaacutelise cinemaacutetica tridimensional

Foram utilizadas seis cameras de

viacutedeo digital da marca J V C modelo

G R - D V L 9500 fixadas nas paredes

por suportes colocados a aproximashy

damente 23 m do chatildeo N o suporte

de cada camera foi anexado um

iluminador de luz branca orientado

na mesma direccedilatildeo oacuteptica da camera

Cada camera foi conectada a um

computador por uma placa de coshy

municaccedilatildeo padratildeo IEEE 1394 (que

transfere o sinal de viacutedeo para o comshy

putador) os computadores entre si

estavam conectados em uma intrashy

net Em uma interface especial do

programa o computador designado

como master comandou o iniacutecio e

teacutermino da aquisiccedilatildeo de imagem As

imagens capturadas foram armazeshy

nadas em arquivos no formato AVI

(Audio Video Interleaved) para posshy

terior processamento

O s registros foram feitos a 60Hz

(60 quadros por segundo) e o tempo

de aquisiccedilatildeo foi correspondente a um

cic lo de marcha de cada membro

inferior O s procedimentos de cal i -

braccedilatildeo de cameras sincronizaccedilatildeo de

registros d e s e n t r e l a ccedil a m e n t o de

campos rastreamento de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo de coordenadas

foi realizado no software do sistema

Dvideow

Tratamento dos dados Apoacutes a reconstruccedilatildeo tridimensional

das coordenadas dos marcadores nas

coletas estaacuteticas e na marcha os seshy

guintes procedimentos foram realizashy

dos em ambiente Ma t l abreg a) definishy

ccedilatildeo do cic lo da marcha para cada

sujeito b) determinaccedilatildeo das posiccedilotildees

e orientaccedilotildees dos sistemas de coorshy

denadas associados aos sistemas de

marcas teacutecnicas e anatocircmicas c) caacute l shy

culo das matrizes de mudanccedilas de

coordenadas entre os diferentes sisshy

temas de coordenadas d) caacutelculo dos

acircngulos articulares em funccedilatildeo do c i -

cio da marcha e) filtragem dos valoshy

res de acircngulos articulares com filtro

digital Butterworth de 5a ordem com

frequumlecircncia de corte de 6Hz

A acuraacutecia ou precisatildeo das medishy

das realizadas pelo sistema foi avashy

liada durante cada coleta de dados

analisando-se a variaccedilatildeo da distacircnshy

cia entre dois marcadores que estashy

vam pos ic ionados no sistema de

marcas teacutecnicas Como se trata de

uma haste bastante riacutegida (de polia-

cetal) o valor esperado da variaccedilatildeo

de seu comprimento eacute zero A medishy

ccedilatildeo direta com paquiacutemetro da haste

da cruz adicionada ao raio de dois

marcadores foi assumida como o vashy

lor verdadeiro (2154 mm) Assim a

acuraacutecia (a) foi calculada pela equashy

ccedilatildeo a2 = b2 + p 2 em que b eacute o bias -

desvio entre o valor meacutedio do conshy

junto de medidas e o valor verdadeishy

ro das medidas A precisatildeo p eacute a

medida da dispersatildeo de um conjunshy

to de dados em relaccedilatildeo ao seu valor

meacutedio dado pelo desvio-padratildeo das

medidas U m valor de acuraacutecia baishy

xo ou seja mais proacuteximo de zero

indica que as medidas obtidas pelo

sistema satildeo proacuteximas ou iguais ao

valor real garantindo assim maior

confiabil idade dos dados obtidos

Ciclo de marcha normal

U m ciclo de marcha ou

uma passada corresponde

ao intervalo entre dois toshy

ques do mesmo calcanhar

no solo O primeiro toque

corresponde ao iniacutecio do

ciclo (0) e o segundo toshy

que finaliza o ciclo (100)

Esse cic lo pode ser dividishy

do em duas fases apoio (0

- 60) e ba lanccedilo (60 -

100) A fase de apo io

cor responde ao per iacuteodo

em que o peacute estaacute em conshy

tato com o solo e pode ser

dividido em primeiro dushy

plo apoio (0 - 10) apoio

simples (10 - 50) e segundo duplo

apoio (50 - 60) A fase de balanccedilo

corresponde ao periacuteodo em que o peacute

natildeo estaacute em contato com o solo e eacute

dividido em balanccedilo inicial meacutedio

e terminal 1 (Figura 2)

Resultados e discussatildeo Na aval iaccedilatildeo da acuraacutecia das meshy

d idas e n c o n t r a m o s u m bias d e

25mm precisatildeo de 21 mm e porshy

tanto uma acuraacutecia de a=33mm A

acuraacutecia relativa agrave dimensatildeo medishy

da (2154mm) eacute de 15 Consideshy

rando que a acuraacutecia eacute afetada pelo

enquadramento das cameras pode-

se est imar a acuraacutec ia relativa ao

enquadramento utilizado tomando-

se a maior dimensatildeo no espaccedilo cal i shy

brado - no caso 5 m (valor da maior

diagonal do espaccedilo calibrado) ob-

teve-se assim uma acuraacutecia relativa

de 0 2 o que garante a conf iashy

bi l idade dos dados

O s conjuntos de graacuteficos a seguir

apresentam as var iaccedilotildees angulares

em funccedilatildeo do ciclo da marcha para

as articulaccedilotildees do tornozelo joelho

e quadril aleacutem da orientaccedilatildeo da pelve

em relaccedilatildeo ao sistema de coordenashy

das fixas do laboratoacuterio Cada graacutefico

apresenta trecircs curvas que corresshy

pondem agraves trecircs voluntaacuterias e represhy

sentam o movimento das articulaccedilotildees

durante um ciclo de marcha do memshy

bro inferior esquerdo O primeiro graacuteshy

fico mostra as rotaccedilotildees ao redor do

eixo horizontal o segundo as rotaccedilotildees

em torno do eixo vertical e o terceishy

ro as rotaccedilotildees em torno do eixo transshy

versal As abscissas dos graacuteficos apreshy

sentam as porcentagens do ciclo de

marcha que variam de 0 a 100 e

as ordenadas correspondem agraves variashy

ccedilotildees angulares em graus

Articulaccedilatildeo do tornozelo

Na Figura 3 observa-se nos Graacuteshy

ficos A e B alguns graus de aduccedilatildeo e

rotaccedilatildeo externa no primeiro duplo

apoio ( 1 o - DA) que facilitam a raacutepishy

da transferecircncia de peso U m a voshy

luntaacuteria apresentou abduccedilatildeo do torshy

nozelo o que parece ser uma caracshy

teriacutestica sua visto que essa postura

foi observada na anaacutelise das imagens

de viacutedeo coletadas em posiccedilatildeo estaacuteshy

tica N o balanccedilo todas apresentaram

rotaccedilatildeo externa para auxiliar a libeshy

raccedilatildeo do peacute

N o Graacutef ico C observa-se extensatildeo

ou flexatildeo plantar no contato inicial

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

para posicionar um ponto qualquer

sobre o corpo e trecircs acircngulos de rotashy

ccedilatildeo para caracterizar sua orientaccedilatildeo

Para determinar essas seis coordenashy

das eacute necessaacuterio medir a posiccedilatildeo 3 D

de no miacutenimo trecircs marcadores natildeo-

colineares em cada segmento^

A descriccedilatildeo do movimento de um

segmento corporal no espaccedilo eacute feita

associando-se a ele um sistema de

coordenadas que varia sua posiccedilatildeo e

orientaccedilatildeo durante a marcha A posishy

ccedilatildeo e a orientaccedilatildeo relativa entre dois

segmentos corporais no espaccedilo ou de

um segmento em relaccedilatildeo ao sistema

de coordenadas fixo ao laboratoacuterio

satildeo descritas respectivamente pela

translaccedilatildeo entre suas origens e pela

rotaccedilatildeo entre as bases a eles associashy

das A cada segmento corporal deve-

se associar um sistema de coordenashy

das construiacutedo de maneira tal que a

orientaccedilatildeo obtida seja coerente com

a definiccedilatildeo de planos e eixos anatocircshy

micos do corpo humano permitindo

assim uma interpretaccedilatildeo dos resultashy

dos baseada nessa convenccedilatildeo

O s acircngulos articulares medidos satildeo

dados pela orientaccedilatildeo relativa entre

dois sistemas de coordenadas adjashy

centes e correspondem aproximadashy

mente aos acircngulos de flexatildeoexten-

satildeo abduccedilatildeoaduccedilatildeo e rotaccedilatildeo intershy

narotaccedilatildeo externa10 No modelo adoshy

tado para representar os movimentos

de rotaccedilatildeo conferiram-se trecircs graus

de liberdade a cada articulaccedilatildeo indeshy

pendentemente das amplitudes verishy

ficadas experimentalmente a posishy

ccedilatildeo das articulaccedilotildees em ortostatismo

eacute considerada a posiccedilatildeo zero ou neushy

tra a partir desta os movimentos de

flexatildeo rotaccedilatildeo interna e abduccedilatildeo foshy

ram considerados positivos e os de

extensatildeo rotaccedilatildeo externa e aduccedilatildeo

foram considerados negativos

Para representar os membros infeshy

riores e a pelve durante a marcha

adotamos um modelo constituiacutedo de

sete segmentos riacutegidos ligados por

seis art iculaccedilotildees cada uma delas

com trecircs graus de liberdade de rotashy

ccedilatildeo de acordo com o protocolo proshy

posto por A n d r a d e 8 O s segmentos

considerados satildeo os peacutes as pernas e

as coxas aleacutem da pelve As variaccedilotildees

angulares em funccedilatildeo do c ic lo da

marcha satildeo descritas para os tornoshy

zelos joelhos e quadris direitos e esshy

querdos a l eacute m da o r ien taccedilatildeo da

pelve que eacute dada pelo sistema de

coordenadas do laboratoacuterio As artishy

culaccedilotildees subtalar e tiacutebiotaacutersica foram

tratadas como uma uacutenica articulaccedilatildeo

sob a denominaccedilatildeo de articulaccedilatildeo do

tornozelo com trecircs graus de liberdashy

de de rotaccedilatildeo Nos segmentos pershy

nas e coxas (direita e esquerda) adoshy

tou-se o uso de um sistema de marshy

cas teacutecnicas associado ao segmento

visando simplificar os procedimenshy

tos de rastreamento de marcadores

permitindo tambeacutem a representaccedilatildeo

dos peacutes com trecircs graus de liberdade

de rotaccedilatildeo

O sistema de marcas teacutecnicas eacute

constituiacutedo de um objeto riacutegido em

forma de cruz com trecircs marcadores

parafusados nas extremidades que eacute

atado firmemente ao segmento corposhy

ral por meio de uma faixa de neoprene

com velcro Em uma tomada estaacutetica

a posiccedilatildeo e orientaccedilatildeo do sistema de

marcas anatocircmicas satildeo registradas sishy

multaneamente ao sistema de marshy

cas teacutecnicas Como os segmentos satildeo

considerados corpos riacutegidos e admishy

te-se natildeo haver movimentaccedilatildeo relashy

tiva entre eles eacute possiacutevel remover o

sistema de marcas anatocircmicas duranshy

te a marcha recalculando sua posishy

ccedilatildeo e orientaccedilatildeo com base no sisteshy

ma de marcas teacutecnicas

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas foi deshy

finida em proeminecircncias oacutesseas palshy

paacuteveis v isando aumentar a repro-

dutibilidade inter e intraindividual e

permitir a construccedilatildeo de sistemas de

coordenadas com orientaccedilatildeo coerenshy

te com a anatomia O posicionamento

do sistema de marcas teacutecnicas foi deshy

terminado no terccedilo distai dos segmenshy

tos (coxas e pernas) por ser uma reshy

giatildeo com menos massa muscular o

que garante menor vibraccedilatildeo

Sujeitos

Considerando o interesse metoshy

doloacutegico do trabalho foram analisashy

das as marchas de apenas trecircs pesshy

soas trecircs voluntaacuterias com idade meacuteshy

dia de 247 anos altura meacutedia de

159m peso meacutedio de 518 kg sem

histoacuteria de patologia ou alteraccedilotildees de

marcha (Quadro 1)

Procedimento experimental

Foi definida uma aacuterea uacutetil de modo

que as voluntaacuterias pudessem realishy

zar um cic lo de marcha do membro

inferior direito e outro do membro

inferior esquerdo O espaccedilo destinashy

do agrave execuccedilatildeo do movimento foi de

aproximadamente 3m de comprimenshy

to por 09m de largura e 18m de

altura O piso foi revestido por carpeshy

tes e as paredes por cortinas na cor

preta fosca para evitar reflexatildeo da

luz emitida pelos iluminadores

Foram utilizados marcadores passhy

sivos esfeacutericos de 15mm de diacircme-

Quadro 1 Caracteriacutesticas antropomeacutetricas das voluntaacuterias

Sexo Idade (anos) Altura (m) Peso (kg)

Voluntaacuteria 1 Feminino 30 155 539

Voluntaacuteria 2 Feminino 20 169 579

Voluntaacuteria 3 Feminino 24 153 436

tro revestidos de fita retrorrefletiva

montados de duas formas 1) sistema

de marcas anatocircmicas onde os marshy

cadores foram fixados diretamente na

pele do sujeito por fita dupla-face 2)

sistema de marcas teacutecn icas com

marcadores localizados em trecircs ponshy

tas de uma cruz fixada a um segmenshy

to do membro inferior (coxas e pershy

nas) por velcro (Figura 1)

Para a anaacutelise da marcha foram

realizados dois tipos de procedimenshy

tos uma coleta com a voluntaacuteria em

posiccedilatildeo estaacutetica e uma durante a

marcha Primeiramente realizou-se

a coleta estaacutetica com a voluntaacuteria na

posiccedilatildeo ortostaacutetica paramentada com

48 marcadores sendo 24 marcadoshy

res no sistema de marcas teacutecnicas e

24 marcadores anatocircmicos

Na tomada dinacircmica (marcha) a

voluntaacuteria permaneceu com o sisteshy

ma de marcas teacutecnicas completo e

c o m parte do sistema de marcas

anatocircmicas (10 marcadores de supershy

fiacutecie) totalizando 34 marcadores Foi

solicitado agraves voluntaacuterias que escoshy

lhessem l ivremente a ve loc i dade

mais proacutexima de sua marcha natushy

ral O traje utilizado durante a coleshy

ta foi biquiacuteni na cor preta

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas na sishy

tuaccedilatildeo estaacutetica foi calcacircneo cabeshy

ccedila do primeiro metatarso cabeccedila do

segundo metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso maleacuteolo lateral maleacuteo-

lo mediai cabeccedila da fibula tubero-

sidade da tiacutebia cocircndi lo lateral do

fecircmur cocircndilo medial do fecircmur esshy

pinha iliacuteaca acircntero-superior e espishy

nha i l iacuteaca poacutestero-superior todos

pos ic ionados b i la tera lmente N a

marcha permaneceram os seguintes

marcadores ca lcacircneo cabeccedila do

primeiro metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso espinha iliacuteaca acircntero-

superior e espinha iliacuteaca poacutestero-sushy

perior A Figura 1 ilustra o protocolo

usado na coleta de imagens estaacutetishy

cas e dinacircmicas

Anaacutelise cinemaacutetica tridimensional

Foram utilizadas seis cameras de

viacutedeo digital da marca J V C modelo

G R - D V L 9500 fixadas nas paredes

por suportes colocados a aproximashy

damente 23 m do chatildeo N o suporte

de cada camera foi anexado um

iluminador de luz branca orientado

na mesma direccedilatildeo oacuteptica da camera

Cada camera foi conectada a um

computador por uma placa de coshy

municaccedilatildeo padratildeo IEEE 1394 (que

transfere o sinal de viacutedeo para o comshy

putador) os computadores entre si

estavam conectados em uma intrashy

net Em uma interface especial do

programa o computador designado

como master comandou o iniacutecio e

teacutermino da aquisiccedilatildeo de imagem As

imagens capturadas foram armazeshy

nadas em arquivos no formato AVI

(Audio Video Interleaved) para posshy

terior processamento

O s registros foram feitos a 60Hz

(60 quadros por segundo) e o tempo

de aquisiccedilatildeo foi correspondente a um

cic lo de marcha de cada membro

inferior O s procedimentos de cal i -

braccedilatildeo de cameras sincronizaccedilatildeo de

registros d e s e n t r e l a ccedil a m e n t o de

campos rastreamento de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo de coordenadas

foi realizado no software do sistema

Dvideow

Tratamento dos dados Apoacutes a reconstruccedilatildeo tridimensional

das coordenadas dos marcadores nas

coletas estaacuteticas e na marcha os seshy

guintes procedimentos foram realizashy

dos em ambiente Ma t l abreg a) definishy

ccedilatildeo do cic lo da marcha para cada

sujeito b) determinaccedilatildeo das posiccedilotildees

e orientaccedilotildees dos sistemas de coorshy

denadas associados aos sistemas de

marcas teacutecnicas e anatocircmicas c) caacute l shy

culo das matrizes de mudanccedilas de

coordenadas entre os diferentes sisshy

temas de coordenadas d) caacutelculo dos

acircngulos articulares em funccedilatildeo do c i -

cio da marcha e) filtragem dos valoshy

res de acircngulos articulares com filtro

digital Butterworth de 5a ordem com

frequumlecircncia de corte de 6Hz

A acuraacutecia ou precisatildeo das medishy

das realizadas pelo sistema foi avashy

liada durante cada coleta de dados

analisando-se a variaccedilatildeo da distacircnshy

cia entre dois marcadores que estashy

vam pos ic ionados no sistema de

marcas teacutecnicas Como se trata de

uma haste bastante riacutegida (de polia-

cetal) o valor esperado da variaccedilatildeo

de seu comprimento eacute zero A medishy

ccedilatildeo direta com paquiacutemetro da haste

da cruz adicionada ao raio de dois

marcadores foi assumida como o vashy

lor verdadeiro (2154 mm) Assim a

acuraacutecia (a) foi calculada pela equashy

ccedilatildeo a2 = b2 + p 2 em que b eacute o bias -

desvio entre o valor meacutedio do conshy

junto de medidas e o valor verdadeishy

ro das medidas A precisatildeo p eacute a

medida da dispersatildeo de um conjunshy

to de dados em relaccedilatildeo ao seu valor

meacutedio dado pelo desvio-padratildeo das

medidas U m valor de acuraacutecia baishy

xo ou seja mais proacuteximo de zero

indica que as medidas obtidas pelo

sistema satildeo proacuteximas ou iguais ao

valor real garantindo assim maior

confiabil idade dos dados obtidos

Ciclo de marcha normal

U m ciclo de marcha ou

uma passada corresponde

ao intervalo entre dois toshy

ques do mesmo calcanhar

no solo O primeiro toque

corresponde ao iniacutecio do

ciclo (0) e o segundo toshy

que finaliza o ciclo (100)

Esse cic lo pode ser dividishy

do em duas fases apoio (0

- 60) e ba lanccedilo (60 -

100) A fase de apo io

cor responde ao per iacuteodo

em que o peacute estaacute em conshy

tato com o solo e pode ser

dividido em primeiro dushy

plo apoio (0 - 10) apoio

simples (10 - 50) e segundo duplo

apoio (50 - 60) A fase de balanccedilo

corresponde ao periacuteodo em que o peacute

natildeo estaacute em contato com o solo e eacute

dividido em balanccedilo inicial meacutedio

e terminal 1 (Figura 2)

Resultados e discussatildeo Na aval iaccedilatildeo da acuraacutecia das meshy

d idas e n c o n t r a m o s u m bias d e

25mm precisatildeo de 21 mm e porshy

tanto uma acuraacutecia de a=33mm A

acuraacutecia relativa agrave dimensatildeo medishy

da (2154mm) eacute de 15 Consideshy

rando que a acuraacutecia eacute afetada pelo

enquadramento das cameras pode-

se est imar a acuraacutec ia relativa ao

enquadramento utilizado tomando-

se a maior dimensatildeo no espaccedilo cal i shy

brado - no caso 5 m (valor da maior

diagonal do espaccedilo calibrado) ob-

teve-se assim uma acuraacutecia relativa

de 0 2 o que garante a conf iashy

bi l idade dos dados

O s conjuntos de graacuteficos a seguir

apresentam as var iaccedilotildees angulares

em funccedilatildeo do ciclo da marcha para

as articulaccedilotildees do tornozelo joelho

e quadril aleacutem da orientaccedilatildeo da pelve

em relaccedilatildeo ao sistema de coordenashy

das fixas do laboratoacuterio Cada graacutefico

apresenta trecircs curvas que corresshy

pondem agraves trecircs voluntaacuterias e represhy

sentam o movimento das articulaccedilotildees

durante um ciclo de marcha do memshy

bro inferior esquerdo O primeiro graacuteshy

fico mostra as rotaccedilotildees ao redor do

eixo horizontal o segundo as rotaccedilotildees

em torno do eixo vertical e o terceishy

ro as rotaccedilotildees em torno do eixo transshy

versal As abscissas dos graacuteficos apreshy

sentam as porcentagens do ciclo de

marcha que variam de 0 a 100 e

as ordenadas correspondem agraves variashy

ccedilotildees angulares em graus

Articulaccedilatildeo do tornozelo

Na Figura 3 observa-se nos Graacuteshy

ficos A e B alguns graus de aduccedilatildeo e

rotaccedilatildeo externa no primeiro duplo

apoio ( 1 o - DA) que facilitam a raacutepishy

da transferecircncia de peso U m a voshy

luntaacuteria apresentou abduccedilatildeo do torshy

nozelo o que parece ser uma caracshy

teriacutestica sua visto que essa postura

foi observada na anaacutelise das imagens

de viacutedeo coletadas em posiccedilatildeo estaacuteshy

tica N o balanccedilo todas apresentaram

rotaccedilatildeo externa para auxiliar a libeshy

raccedilatildeo do peacute

N o Graacutef ico C observa-se extensatildeo

ou flexatildeo plantar no contato inicial

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

tro revestidos de fita retrorrefletiva

montados de duas formas 1) sistema

de marcas anatocircmicas onde os marshy

cadores foram fixados diretamente na

pele do sujeito por fita dupla-face 2)

sistema de marcas teacutecn icas com

marcadores localizados em trecircs ponshy

tas de uma cruz fixada a um segmenshy

to do membro inferior (coxas e pershy

nas) por velcro (Figura 1)

Para a anaacutelise da marcha foram

realizados dois tipos de procedimenshy

tos uma coleta com a voluntaacuteria em

posiccedilatildeo estaacutetica e uma durante a

marcha Primeiramente realizou-se

a coleta estaacutetica com a voluntaacuteria na

posiccedilatildeo ortostaacutetica paramentada com

48 marcadores sendo 24 marcadoshy

res no sistema de marcas teacutecnicas e

24 marcadores anatocircmicos

Na tomada dinacircmica (marcha) a

voluntaacuteria permaneceu com o sisteshy

ma de marcas teacutecnicas completo e

c o m parte do sistema de marcas

anatocircmicas (10 marcadores de supershy

fiacutecie) totalizando 34 marcadores Foi

solicitado agraves voluntaacuterias que escoshy

lhessem l ivremente a ve loc i dade

mais proacutexima de sua marcha natushy

ral O traje utilizado durante a coleshy

ta foi biquiacuteni na cor preta

A localizaccedilatildeo dos marcadores do

sistema de marcas anatocircmicas na sishy

tuaccedilatildeo estaacutetica foi calcacircneo cabeshy

ccedila do primeiro metatarso cabeccedila do

segundo metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso maleacuteolo lateral maleacuteo-

lo mediai cabeccedila da fibula tubero-

sidade da tiacutebia cocircndi lo lateral do

fecircmur cocircndilo medial do fecircmur esshy

pinha iliacuteaca acircntero-superior e espishy

nha i l iacuteaca poacutestero-superior todos

pos ic ionados b i la tera lmente N a

marcha permaneceram os seguintes

marcadores ca lcacircneo cabeccedila do

primeiro metatarso cabeccedila do quinshy

to metatarso espinha iliacuteaca acircntero-

superior e espinha iliacuteaca poacutestero-sushy

perior A Figura 1 ilustra o protocolo

usado na coleta de imagens estaacutetishy

cas e dinacircmicas

Anaacutelise cinemaacutetica tridimensional

Foram utilizadas seis cameras de

viacutedeo digital da marca J V C modelo

G R - D V L 9500 fixadas nas paredes

por suportes colocados a aproximashy

damente 23 m do chatildeo N o suporte

de cada camera foi anexado um

iluminador de luz branca orientado

na mesma direccedilatildeo oacuteptica da camera

Cada camera foi conectada a um

computador por uma placa de coshy

municaccedilatildeo padratildeo IEEE 1394 (que

transfere o sinal de viacutedeo para o comshy

putador) os computadores entre si

estavam conectados em uma intrashy

net Em uma interface especial do

programa o computador designado

como master comandou o iniacutecio e

teacutermino da aquisiccedilatildeo de imagem As

imagens capturadas foram armazeshy

nadas em arquivos no formato AVI

(Audio Video Interleaved) para posshy

terior processamento

O s registros foram feitos a 60Hz

(60 quadros por segundo) e o tempo

de aquisiccedilatildeo foi correspondente a um

cic lo de marcha de cada membro

inferior O s procedimentos de cal i -

braccedilatildeo de cameras sincronizaccedilatildeo de

registros d e s e n t r e l a ccedil a m e n t o de

campos rastreamento de marcadoshy

res e reconstruccedilatildeo de coordenadas

foi realizado no software do sistema

Dvideow

Tratamento dos dados Apoacutes a reconstruccedilatildeo tridimensional

das coordenadas dos marcadores nas

coletas estaacuteticas e na marcha os seshy

guintes procedimentos foram realizashy

dos em ambiente Ma t l abreg a) definishy

ccedilatildeo do cic lo da marcha para cada

sujeito b) determinaccedilatildeo das posiccedilotildees

e orientaccedilotildees dos sistemas de coorshy

denadas associados aos sistemas de

marcas teacutecnicas e anatocircmicas c) caacute l shy

culo das matrizes de mudanccedilas de

coordenadas entre os diferentes sisshy

temas de coordenadas d) caacutelculo dos

acircngulos articulares em funccedilatildeo do c i -

cio da marcha e) filtragem dos valoshy

res de acircngulos articulares com filtro

digital Butterworth de 5a ordem com

frequumlecircncia de corte de 6Hz

A acuraacutecia ou precisatildeo das medishy

das realizadas pelo sistema foi avashy

liada durante cada coleta de dados

analisando-se a variaccedilatildeo da distacircnshy

cia entre dois marcadores que estashy

vam pos ic ionados no sistema de

marcas teacutecnicas Como se trata de

uma haste bastante riacutegida (de polia-

cetal) o valor esperado da variaccedilatildeo

de seu comprimento eacute zero A medishy

ccedilatildeo direta com paquiacutemetro da haste

da cruz adicionada ao raio de dois

marcadores foi assumida como o vashy

lor verdadeiro (2154 mm) Assim a

acuraacutecia (a) foi calculada pela equashy

ccedilatildeo a2 = b2 + p 2 em que b eacute o bias -

desvio entre o valor meacutedio do conshy

junto de medidas e o valor verdadeishy

ro das medidas A precisatildeo p eacute a

medida da dispersatildeo de um conjunshy

to de dados em relaccedilatildeo ao seu valor

meacutedio dado pelo desvio-padratildeo das

medidas U m valor de acuraacutecia baishy

xo ou seja mais proacuteximo de zero

indica que as medidas obtidas pelo

sistema satildeo proacuteximas ou iguais ao

valor real garantindo assim maior

confiabil idade dos dados obtidos

Ciclo de marcha normal

U m ciclo de marcha ou

uma passada corresponde

ao intervalo entre dois toshy

ques do mesmo calcanhar

no solo O primeiro toque

corresponde ao iniacutecio do

ciclo (0) e o segundo toshy

que finaliza o ciclo (100)

Esse cic lo pode ser dividishy

do em duas fases apoio (0

- 60) e ba lanccedilo (60 -

100) A fase de apo io

cor responde ao per iacuteodo

em que o peacute estaacute em conshy

tato com o solo e pode ser

dividido em primeiro dushy

plo apoio (0 - 10) apoio

simples (10 - 50) e segundo duplo

apoio (50 - 60) A fase de balanccedilo

corresponde ao periacuteodo em que o peacute

natildeo estaacute em contato com o solo e eacute

dividido em balanccedilo inicial meacutedio

e terminal 1 (Figura 2)

Resultados e discussatildeo Na aval iaccedilatildeo da acuraacutecia das meshy

d idas e n c o n t r a m o s u m bias d e

25mm precisatildeo de 21 mm e porshy

tanto uma acuraacutecia de a=33mm A

acuraacutecia relativa agrave dimensatildeo medishy

da (2154mm) eacute de 15 Consideshy

rando que a acuraacutecia eacute afetada pelo

enquadramento das cameras pode-

se est imar a acuraacutec ia relativa ao

enquadramento utilizado tomando-

se a maior dimensatildeo no espaccedilo cal i shy

brado - no caso 5 m (valor da maior

diagonal do espaccedilo calibrado) ob-

teve-se assim uma acuraacutecia relativa

de 0 2 o que garante a conf iashy

bi l idade dos dados

O s conjuntos de graacuteficos a seguir

apresentam as var iaccedilotildees angulares

em funccedilatildeo do ciclo da marcha para

as articulaccedilotildees do tornozelo joelho

e quadril aleacutem da orientaccedilatildeo da pelve

em relaccedilatildeo ao sistema de coordenashy

das fixas do laboratoacuterio Cada graacutefico

apresenta trecircs curvas que corresshy

pondem agraves trecircs voluntaacuterias e represhy

sentam o movimento das articulaccedilotildees

durante um ciclo de marcha do memshy

bro inferior esquerdo O primeiro graacuteshy

fico mostra as rotaccedilotildees ao redor do

eixo horizontal o segundo as rotaccedilotildees

em torno do eixo vertical e o terceishy

ro as rotaccedilotildees em torno do eixo transshy

versal As abscissas dos graacuteficos apreshy

sentam as porcentagens do ciclo de

marcha que variam de 0 a 100 e

as ordenadas correspondem agraves variashy

ccedilotildees angulares em graus

Articulaccedilatildeo do tornozelo

Na Figura 3 observa-se nos Graacuteshy

ficos A e B alguns graus de aduccedilatildeo e

rotaccedilatildeo externa no primeiro duplo

apoio ( 1 o - DA) que facilitam a raacutepishy

da transferecircncia de peso U m a voshy

luntaacuteria apresentou abduccedilatildeo do torshy

nozelo o que parece ser uma caracshy

teriacutestica sua visto que essa postura

foi observada na anaacutelise das imagens

de viacutedeo coletadas em posiccedilatildeo estaacuteshy

tica N o balanccedilo todas apresentaram

rotaccedilatildeo externa para auxiliar a libeshy

raccedilatildeo do peacute

N o Graacutef ico C observa-se extensatildeo

ou flexatildeo plantar no contato inicial

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

cio da marcha e) filtragem dos valoshy

res de acircngulos articulares com filtro

digital Butterworth de 5a ordem com

frequumlecircncia de corte de 6Hz

A acuraacutecia ou precisatildeo das medishy

das realizadas pelo sistema foi avashy

liada durante cada coleta de dados

analisando-se a variaccedilatildeo da distacircnshy

cia entre dois marcadores que estashy

vam pos ic ionados no sistema de

marcas teacutecnicas Como se trata de

uma haste bastante riacutegida (de polia-

cetal) o valor esperado da variaccedilatildeo

de seu comprimento eacute zero A medishy

ccedilatildeo direta com paquiacutemetro da haste

da cruz adicionada ao raio de dois

marcadores foi assumida como o vashy

lor verdadeiro (2154 mm) Assim a

acuraacutecia (a) foi calculada pela equashy

ccedilatildeo a2 = b2 + p 2 em que b eacute o bias -

desvio entre o valor meacutedio do conshy

junto de medidas e o valor verdadeishy

ro das medidas A precisatildeo p eacute a

medida da dispersatildeo de um conjunshy

to de dados em relaccedilatildeo ao seu valor

meacutedio dado pelo desvio-padratildeo das

medidas U m valor de acuraacutecia baishy

xo ou seja mais proacuteximo de zero

indica que as medidas obtidas pelo

sistema satildeo proacuteximas ou iguais ao

valor real garantindo assim maior

confiabil idade dos dados obtidos

Ciclo de marcha normal

U m ciclo de marcha ou

uma passada corresponde

ao intervalo entre dois toshy

ques do mesmo calcanhar

no solo O primeiro toque

corresponde ao iniacutecio do

ciclo (0) e o segundo toshy

que finaliza o ciclo (100)

Esse cic lo pode ser dividishy

do em duas fases apoio (0

- 60) e ba lanccedilo (60 -

100) A fase de apo io

cor responde ao per iacuteodo

em que o peacute estaacute em conshy

tato com o solo e pode ser

dividido em primeiro dushy

plo apoio (0 - 10) apoio

simples (10 - 50) e segundo duplo

apoio (50 - 60) A fase de balanccedilo

corresponde ao periacuteodo em que o peacute

natildeo estaacute em contato com o solo e eacute

dividido em balanccedilo inicial meacutedio

e terminal 1 (Figura 2)

Resultados e discussatildeo Na aval iaccedilatildeo da acuraacutecia das meshy

d idas e n c o n t r a m o s u m bias d e

25mm precisatildeo de 21 mm e porshy

tanto uma acuraacutecia de a=33mm A

acuraacutecia relativa agrave dimensatildeo medishy

da (2154mm) eacute de 15 Consideshy

rando que a acuraacutecia eacute afetada pelo

enquadramento das cameras pode-

se est imar a acuraacutec ia relativa ao

enquadramento utilizado tomando-

se a maior dimensatildeo no espaccedilo cal i shy

brado - no caso 5 m (valor da maior

diagonal do espaccedilo calibrado) ob-

teve-se assim uma acuraacutecia relativa

de 0 2 o que garante a conf iashy

bi l idade dos dados

O s conjuntos de graacuteficos a seguir

apresentam as var iaccedilotildees angulares

em funccedilatildeo do ciclo da marcha para

as articulaccedilotildees do tornozelo joelho

e quadril aleacutem da orientaccedilatildeo da pelve

em relaccedilatildeo ao sistema de coordenashy

das fixas do laboratoacuterio Cada graacutefico

apresenta trecircs curvas que corresshy

pondem agraves trecircs voluntaacuterias e represhy

sentam o movimento das articulaccedilotildees

durante um ciclo de marcha do memshy

bro inferior esquerdo O primeiro graacuteshy

fico mostra as rotaccedilotildees ao redor do

eixo horizontal o segundo as rotaccedilotildees

em torno do eixo vertical e o terceishy

ro as rotaccedilotildees em torno do eixo transshy

versal As abscissas dos graacuteficos apreshy

sentam as porcentagens do ciclo de

marcha que variam de 0 a 100 e

as ordenadas correspondem agraves variashy

ccedilotildees angulares em graus

Articulaccedilatildeo do tornozelo

Na Figura 3 observa-se nos Graacuteshy

ficos A e B alguns graus de aduccedilatildeo e

rotaccedilatildeo externa no primeiro duplo

apoio ( 1 o - DA) que facilitam a raacutepishy

da transferecircncia de peso U m a voshy

luntaacuteria apresentou abduccedilatildeo do torshy

nozelo o que parece ser uma caracshy

teriacutestica sua visto que essa postura

foi observada na anaacutelise das imagens

de viacutedeo coletadas em posiccedilatildeo estaacuteshy

tica N o balanccedilo todas apresentaram

rotaccedilatildeo externa para auxiliar a libeshy

raccedilatildeo do peacute

N o Graacutef ico C observa-se extensatildeo

ou flexatildeo plantar no contato inicial

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

(Cl) uma voluntaacuteria apresentou a l shy

guns graus de flexatildeo ou dorsiflexatildeo

No 12 DA haacute diminuiccedilatildeo da amplishy

tude para acomodar o peacute no solo

No apoio simples (AS) haacute uma flexatildeo

progressiva promovendo a progresshy

satildeo do corpo sobre o peacute N o segunshy

do duplo apoio (2Q DA) ocorre raacutepishy

da inversatildeo do movimento para preshy

parar o membro para o balanccedilo Na

fase de balanccedilo observa-se a dimishy

nuiccedilatildeo da extensatildeo para preparar o

membro para o proacuteximo contato inishy

c ial Este resultado concorda com o

movimento descrito por vaacuterios auto-

res10 1 1 12

Articulaccedilatildeo do joelho

Na Figura 4 nos Graacuteficos A e B

observa-se aduccedilatildeo ou valgo dos joeshy

lhos e rotaccedilatildeo externa durante toda a

fase de apoio Shiavi et a J 4 enconshy

traram na anaacutelise tridimensional do

joelho durante a marcha aduccedilatildeo asshy

sociada a rotaccedilatildeo externa durante a

fase de apoio poreacutem em menor amshy

plitude articular A presenccedila do valgo

dos joelhos durante a marcha eacute conshy

siderada um determinante da marcha

Esse valgo proporciona um estreitashy

mento da base de apoio o que dimishy

nui o deslocamento lateral do centro

de massa do corpo 2 N o balanccedilo

observa-se diminuiccedilatildeo da amplitude

de aduccedilatildeo e rotaccedilatildeo externa esses

movimentos de lateralidade do joeshy

lho ocorrem associados agrave maior onda

de flexatildeo do joelho durante a marshy

cha o que torna possiacutevel essa mobishy

lidade articular^3 a inexistecircncia de

sinal de aduccedilatildeoabduccedilatildeo na articulashy

ccedilatildeo do joelho durante a fase de apoio

como pode ser verificado nos resulshy

tados obtidos tem sido utilizada em

laboratoacuterios de marcha como inforshy

maccedilatildeo relacionada agrave qualidade da

aquisiccedilatildeo de dados

O Graacutef ico C mostra que o Cl eacute

realizado quase em posiccedilatildeo neutra

N o 12 DA observa-se a pr imeira

onda de flexatildeo para auxiliar na abshy

sorccedilatildeo de choque devido ao impacshy

to do peacute no solo aleacutem da manutenshy

ccedilatildeo do peso corporal N o A S ocorre

extensatildeo dos joelhos No 22 DA inishy

cia-se a segunda onda de flexatildeo que

atinge seu pico no iniacutecio da fase de

balanccedilo para auxiliar a liberaccedilatildeo do

peacute da superfiacutecie posteriormente essa

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

amplitude diminui progressivamenshy

te para preparar o membro para um

novo C l Esse resultado concorda

com o movimento descrito por Rose

e G a m b l e 2 q U e descrevem o moshy

vimento do joelho como duas ondas

de flexatildeo a primeira ocorre como

absorccedilatildeo de choque auxi l iando a

transferecircncia do peso e encurtando

e fe t ivamente o c o m p r i m e n t o do

membro para evitar translaccedilatildeo vershy

tical excessiva do centro de massa

do corpo e a segunda eacute necessaacuteria

para liberar a passagem do peacute na fase

inicial do balanccedilo

Articulaccedilatildeo do quadril

N o primeiro graacutefico (A) da Figura

5 observa-se abduccedilatildeo no C l dimishy

nuiccedilatildeo dessa amplitude no 12 DA e

no A S devido ao posicionamento da

pelve durante o balanccedilo contralashy

teral N o 2Q DA e na fase de balanccedilo

observa-se aumento na abduccedilatildeo dos

quadris devido ao posicionamento

da pelve durante o balanccedilo ipsilashy

teral Rose e G a m b l e 2 afirmam que

a onda de abduccedilatildeoaduccedilatildeo do quashy

dril ocorre para o alinhamento dinacircshy

mico da coxa com relaccedilatildeo agrave pelve

no plano coronal

O s quadris apresentam posicioshy

namento neutro durante a fase de

apoio em relaccedilatildeo agrave rotaccedilatildeo Na fase

de balanccedilo observa-se rotaccedilatildeo extershy

na e uma voluntaacuteria apresentou alshy

guns graus de rotaccedilatildeo interna O Cl eacute

realizado em flexatildeo Essa amplitude

diminui progressivamente ateacute atingir

extensatildeo no 2 deg DA para preparar o

membro inferior para o balanccedilo Posshy

teriormente observa-se aumento proshy

gressivo da flexatildeo para o avanccedilo do

membro Esse resultado concorda

com os de Perry 1 t q u e descreve o

movimento do quadril nesse plano

como extensatildeo durante o apoio e

flexatildeo no balanccedilo A mudanccedila do

movimento de uma direccedilatildeo para oushy

tra eacute gradual ocupando um ciclo de

marcha inteiro para cada reversatildeo

Orientaccedilatildeo da pelve

Nos Graacuteficos A e B da Figura 6 obshy

serva-se rotaccedilatildeo e inclinaccedilatildeo da pelve

contralateral ao membro inferior que

estaacute em apoio A pelve apresenta uma

postura fisioloacutegica de flexatildeo ou ante-

versatildeo devido a lordose lombar13

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

1 Stuumlssi E Mueller R Vergleichende Bewertung

kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

die Gangbildanalyse (Laboratory for Biomechanics

report) Zurich ETH 1991 Disponiacutevel em

lthttpwwwbiomechmatethzchpublicationsgt

2 Krist J Melluish M Kehl L Crouch D Technical

description of the optotrack 3D motion

measurement system In Gangbildanalyse

Duderstad Mecke und Druck 1990

3 Macellari V Costel a computer peripheral remote

sensing device for 3-dimensional monitoring of

human motion Med Biol Eng Comput 1983 21

(3) 311-8

4 Ferrigno G Pedotti A Elite a digital dedicated

hardware system for movement analysis via realshy

time tv signal processing IEEE Trans Biomed Eng

1985 32 (11) 943-50

5 Josefsson T Nordh E Eriksson P O A flexible high-

precision video system for digital recording of

motor acts through lightweight reflex markers

Computer Methods and Programs in Biomedicine

1996 49 (2) 119-29

6 Figueroa PJ Leite N J Barros RML A flexible

software for tracking of markers used in human

motion analysis Computer Methods and Programs

in Biomedicine 2003 72 155-65

7 Barros RML Brenzikofer R Leite N J Figueroa P J

Desenvolvimento e avaliaccedilatildeo de um sistema para

anaacutelise tridimensional de movimentos humanos

Revista Brasileira de Engenharia Biomeacutedica 1999

15 (1-2) 79-86

8 Andrade L M Anaacutelise de marcha protocolo experishy

mental a partir de variaacuteveis cinemaacuteticas e antropo-

meacutetricas Campinas Depto Educaccedilatildeo Motora

Faculdade de Educaccedilatildeo Fiacutesica Unicamp 2002

9 Vaughan CL Brian DL OConnor J C Dynamics of human gait Champaign [IL U S A ] Human Kinetics 1992

10 Kadaba MP Ramakrishnan HK Wootten ME

Measurement of lower extremity kinematics during

level walking J Orthop Res 1990 8 (3) 383-92

11 Perry J Gait analysis normal and pathological

function Thorofare [NJ U S A ] Slack 1992

12 Rose J Gamble J G Marcha humana 2ed Satildeo Paulo Premier 1993

13 Kapandji A l Fisiologia articular 3v 5ed Satildeo Paulo Manole 2000

14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65

Conclusotildees

Como proposto foi possiacutevel apreshy

sentar resultados de anaacutelise c inemaacute-

tica tridimensional da marcha humashy

na utilizando o sistema Dvideow O s

resultados obtidos concordam com

os descritos na literatura O processhy

so permite integrar a anaacutelise visual

agrave anaacutelise quantitativa para a intershy

pretaccedilatildeo dos resultados possibil ishy

tando tambeacutem anal isar c o m trecircs

graus de liberdade a art iculaccedilatildeo do

tornozelo

Usando-se o protocolo descrito por

Andrade 8 baseado em sistemas de

marcas teacutecnicas para orientar memshy

bros inferiores e pelve foi possiacutevel

reduzir o nuacutemero total de marcadores

durante a marcha o que facilita a

naturalidade da marcha doa volunshy

taacuterioa A leacutem disso apesar de ter sido

enquadrado um espaccedilo relativamenshy

te grande foi possiacutevel fazer a anaacutelise

c o m m a r c a d o r e s de 1 5 m m A

acuraacutecia do sistema revelou-se basshy

tante boa e adequada para a anaacutelise

da marcha humana Como foram utishy

l izados marcadores com diacircmetro

menor do que os usados nos demais

sistemas de anaacutelise tridimensional foi

possiacutevel realizar a anaacutelise do movishy

mento do tornozelo nos planos fronshy

tal e transverso pois natildeo havia restrishy

ccedilotildees quan to agrave p rox im idade dos

marcadores

Alguns problemas merecem atenshy

ccedilatildeo especial Para anaacutelise da marshy

cha por meio do sistema Dv ideow

haacute necessidade de uso do software

M a t l a b reg para o caacute lcu lo dos acircngushy

los articulares e anaacutelise dos resultashy

dos O rastreamento dos marcadores

natildeo foi realizado de maneira totalshy

mente automaacutetica exigindo eventualshy

mente a intervenccedilatildeo do operador em

s i tuaccedilotildees mui to comp lexas U m

exemplo eacute o uso de trecircs marcadores

sobre o peacute que embora permitam

uma descriccedilatildeo mais realista das roshy

taccedilotildees do segmento aumenta o

nuacutemero de oclusotildees ou sobreposishy

ccedilotildees dos marcadores sob projeccedilatildeo

Esses problemas seratildeo tratados em

estudos subsequumlentes a fim de autoshy

matizar a anaacutelise e diminuir o temshy

po de processamento

Estaacute prevista a apl icaccedilatildeo do sisteshy

ma e do referido protocolo em um

nuacutemero ampliado de indiviacuteduos tanshy

to saudaacuteveis quanto com distuacuterbios

motores

Referecircncias

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kommerziell erhagravelticher 3d-kinematic System fuumlr

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14 Shiavi R Limbird T Fraser M Stivers K Strauss A Abramovitz J Helical motion analysis of the knee kinematics of uninjured and injured knees during walking and pivoting Journal of Biomechanics 1987 20 653-65