Dissertação
{en=Biomechanical modeling of the upper limb - experimental and computational evaluation} {} EVALUATED
{pt=O mecanismo do ombro é uma das estruturas mais complexas e com maior mobilidade do corpo humano. Este trabalho teve como principal objectivo compreender a biomecânica desta estrutura em condições normais e as alterações que ocorrem no comportamento biomecânico após a introdução de uma prótese inversa. Para tal, foi utilizado um modelo músculo-esquelético, baseado em sistemas multicorpo, capaz de caracterizar a acção muscular e as reacções nas articulações do membro superior. De modo a fornecer as informações necessárias ao modelo, os dados cinemáticos de um conjunto de indivíduos saudáveis e de dois pacientes, com diferentes resultados funcionais, foram adquiridos durante a execução de cinco movimentos de interesse (abdução,flexão,comer,pentear,mão no ombro contralateral). Simultaneamente, e em sincronismo, foi também adquirido o sinal electromiográfico (EMG) de 9 músculos superficiais para posterior comparação dos padrões de activação muscular. Mediante a análise dos resultados obtidos, foi possível comprovar as vantagens da utilização deste tipo de prótese nos doentes com artropatia do ombro e rotura extensa da coifa dos rotadores. De um modo geral, os padrões de activação dos musculos estimados pelo modelo estavam igualmente de acordo com o sinal de EMG, assim como com os resultados da literatura. Desta forma foi possível concluir que o modelo utilizado no presente trabalho permite obter uma boa perspectiva da mecânica do mecanismo do ombro e tem potencialidade para ser utilizado em várias aplicações clínicas., en=The shoulder mechanism is one of the most mobile and complex structures in the human body. The aim of this study was to understand the normal shoulder biomechanics and the changes in the biomechanical behavior induced by the reverse shoulder prosthesis. This was achieved through the use of a musculoskeletal model, based on multibody methodologies, that was able to describe the muscle action and the joint reaction forces in the upper extremity. In order to obtain the input for the model, the kinematic data of a healthy group and two patients, with different functional outcomes, was acquired during the performance of five movements of interest (abduction, forward flexion, eating, combing hair and washing the axilla). Synchronously, the electromyography signal (EMG) of 9 superficial muscles was also recorded for posterior comparison with the muscle activation patterns. The modeling results showed the great biomechanical potentials of these designs for treating shoulders with rotator cuff tear arthopathy. An overall good agreement with the literature and between model predictions and EMG signal was obtained. Hence it is concluded that this model provides a good insight into the mechanics of the shoulder and has the potential to be used in a variety of clinical applications.}
junho 14, 2013, 11:0
Orientação
CO-ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Catedrático
ORIENTADOR
João Orlando Marques Gameiro Folgado
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar