biomecÂnica métodos de medição - antropometria carlos bolli mota [email protected]...
TRANSCRIPT
BIOMECÂNICABIOMECÂNICAMétodos de medição - Métodos de medição -
antropometriaantropometria
Carlos Bolli MotaCarlos Bolli [email protected]@gmail.com
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Laboratório de Biomecânica
MÉTODOS DE MEDIÇÃO
Cinemetria Dinamometria Antropometria Eletromiografia
Posição e orientação dos
segmentos corporais
Forças e
distribuição de pressão
Parâmetros
para modelos corporais
Atividade muscular
ANTROPOMETRIA
Do grego:
antropos - homem
métron - medição, medida
Literalmente:
medida do homem
ANTROPOMETRIA
Três parâmetros segmentares principais:
peso relativo
raio proximal (posição do CG)
momentos de inércia
Estudos com cadáveres
• Harless (1860) - 2 cadáveres masculinos (criminosos executados - Graf e Kefer), sem congelamento, 15 segmentos.
• Braüne e Fischer (1889) - 4 cadáveres masculinos (suicídios), 14 segmentos.
• Fischer (1906) - 1 cadáver masculino , 14 segmentos.
Estudos com cadáveres
• Dempster (1955) - 8 cadáveres masculinos (idosos, morte natural), 17 segmentos. Seus dados foram extensivamente usados, substituindo os de Braüne e Fischer.
• Barter (1957) - equações de regressão.• Mori e Yamamoto (1959) - 6 cadáveres (3 masculinos e 3 femininos), metodologia incompleta.
Estudos com cadáveres
• Fujikawa (1963) - 6 cadáveres, muitas imprecisões.• Clauser, McConville e Young (1969) - 14 cadáveres masculinos cuidadosamente selecionados para melhor representar a população, 14 segmentos. Foram calculados valores médios e equações de regressão para as propriedades inerciais.
pesos relativos (%)
Braüne e Fischer Dempster Clauser et al.
cabeça 7,1 8,1 7,3
tronco 46,6 49,7 50,7
braço 3,3 2,8 2,6
antebraço 2,1 1,6 1,6
mão 0,8 0,6 0,7
antebraço + mão 2,9 2,2 2,3
coxa 10,7 10,0 10,3
perna 4,8 4,6 4,3
pé 1,7 1,5 1,5
perna + pé 6,5 6,1 5,8
raios proximais (%)
Braüne e Fischer Dempster Clauser et al.
cabeça ----- 43,3 46,6
tronco ----- ----- 38,0
braço 47,0 43,6 51,3
antebraço 42,1 43,0 39,0
mão ----- 50,6 52,0
antebraço + mão 47,2 67,7 62,6
coxa 44,0 43,3 37,2
perna 42,0 43,3 37,1
pé 44,4 42,9 44,9
perna + pé 52,4 43,7 47,5
Estudos in vivo
Estudos de imersão:
• Harless (1860) - 44 membros e cabeças de 6 cadáveres (4 masculinos e 2 femininos) para calcular o peso específico.
• Dempster (1955) - estudo com 39 universitários assumindo peso específico dos segmentos constante e igual a 1,0 gf/cm3.
Estudos in vivo
• Duggar (1962) - estudos assumindo pesos específicos diferentes para cada segmento.
• Drillis e Contini (1966) - estudo com 12 homens, assumindo pesos específicos diferentes para cada segmento.
• Plagenhoef (1971) - estudo semelhante com76 universitárias e 7 dançarinas.
Estudos in vivo
Outros estudos:
• Casper et al. (1968), Baster (1971) e Zatsiorski (1988) - determinação das propriedades inerciais com scanner de raios gama.
• Outras técnicas promissoras - densitometria, tomografia computadorizada e ressonância nuclear magnética.
Modelagem matemática
Nestes estudos os segmentos do corpo são representados por sólidos geométricos regulares
de densidade conhecida.
Harless (1860), Matsui (1958), King et al. (1961), Kulwichi et al. (1962), Whitsett (1963),
Hanavan (1964), Jensen (1976), Hatze (1980), Yeadon (1989).
CENTRO DE GRAVIDADE
Análises quantitativas detalhadas do movimento humano requerem um conhecimento da
localização do centro de gravidade do corpo. Por este motivo, diversos métodos foram
desenvolvidos para determinar a localização deste ponto.
CENTRO DE GRAVIDADE
Alguns foram desenvolvidos com a finalidade de resolver um problema particular, outros na
esperança de prover métodos ou dados satisfatórios para a solução de um grande
número de problemas.
CENTRO DE GRAVIDADE
Existem duas abordagens para a determinação do centro de gravidade do corpo humano:
abordagem direta (ou de corpo inteiro)
abordagem indireta (ou segmentar
CENTRO DE GRAVIDADE
• abordagem direta - o corpo em estudo é considerado como um todo.
• abordagem indireta - as várias partes ou segmentos do corpo são considerados separadamente e os resultados usados para computar valores para o corpo inteiro.
Abordagem direta
• Borelli (1680) - primeiro a tentar localizar o centro de gravidade do corpo humano.
• du Bois-Reymond (1900) - prancha de reação.• Palmer (1928) e Cotton (1931) - métodos semelhantes ao de du Bois-Reymond.
• Basler (1931) - prancha de reação de 3 apoios.
Método de Borelli – séc. XVII
plano transversal que contém o CG
Prancha de dois apoios
Xcg = (R2 –R1) . d / Ps
Xcg = altura do CG
R2 = leitura na balança com o sujeito na prancha
R1 = leitura na balança sem o sujeito
d = distância entre os apoios
Ps = peso do sujeito
Prancha de três apoios
Abordagem direta
• Payne e Blader (1970) - prancha de reação de 4 apoios.
• Weinbach (1938), Hertzberg et al. (1957) e Pierson (1961) - técnicas para determinar a altura do centro de gravidade a partir de fotografias.
Abordagem indireta
Considera o corpo como sendo constituído de um número arbitrário de segmentos, cujos
pesos e centros de gravidade são conhecidos. Os momentos dos segmentos individuais em torno de um eixo arbitrário são calculados,
somados e igualados ao momento do corpo inteiro em torno do mesmo eixo.
Abordagem indireta
onde p1, p2, p3, ... pn são os pesos dos n segmentos
corporais, Ps é o peso total do corpo (Ps = p1 + p2 + p3
+ ... + pn) e
x1, x2, x3, ... xn e X são as distâncias dos centros de
gravidade dos segmentos e do corpo inteiro ao eixo escolhido.
nn332211s xp...xpxpxpXP
Abordagem indireta
Logo:
s
nn332211
P
xp...xpxpxpX
s
nn332211
P
yp...ypypypY
Abordagem indireta
Ou:
nn332211 xp...xpxpxpX rrrr
nn332211 yp...ypypypY rrrr
Abordagem indireta
coordenadas dos cg’s parciais:
onde xp e yp são as coordenadas da articulação proximal, xd e yd são as coordenadas da articulação
distal e ‘a’ é o raio proximal do segmento.
a)xx(xx dpp
a)yy(yy dpp
Correção da escala:
Se 1 cm na figura equivale a0,15 m em dimensões reais: 1 cm = 0,15 m
Portanto:
Xcg = 6,321 . 0,15 Xcg = 0,95 mYcg = 9,133 . 0,15 Ycg = 1,37 m
CENTRO DE GRAVIDADE
Qual dos métodos usar? Depende de:
precisão requerida
características dos sujeitos
natureza das posições do corpo
número de coordenadas requeridas
número e disponibilidade dos sujeitos