BIOMECÂNICA Métodos de medição - antropometria

BIOMECÂNICABIOMECÂNICAMétodos de medição - Métodos de medição -

antropometriaantropometria

Carlos Bolli MotaCarlos Bolli Motabollimota@gmail.combollimota@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 - homemmétron - medição, medida

Literalmente:medida do homem

ANTROPOMETRIA

Três parâmetros segmentares principais:

peso relativoraio 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 CGR2 = leitura na balança com o sujeito na pranchaR1 = leitura na balança sem o sujeito

d = distância entre os apoiosPs = 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) ex1, 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

Pxp...xpxpxpX

s

nn332211

Pyp...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 requeridacaracterísticas dos sujeitosnatureza das posições do corponúmero de coordenadas requeridasnúmero e disponibilidade dos sujeitos