Concepção de um aparelho de medição 3D da coluna vertebral: Desenvolvimento de um software de detecção de apófises espinhosas e cálculo da distância ântero-posterior

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

A presente tese de dissertação tem como objectivo principal construir um equipamento semi-automático e não invasivo de detecção da posição do vértice das apófises espinhosas. Os dados recolhidos desta detecção serão utilizados numa análise tridimensional da coluna vertebral, na posição vertical. Este projecto apresenta-se como uma evolução ao Métrica Vertebral, onde se pretende automatizar e reduzir o tempo de aquisição de dados. Devido à complexidade na construção deste equipamento, o projecto foi dividido em três projectos individuais: Movimento e controlo mecânico; Construção de um componente de medição de distâncias sem contacto; Modelação matemática e interface com o utilizador. Nesta dissertação será abordado o tema “Construção de um componente de medição de distâncias sem contacto”, tendo sido criado um software, que utiliza uma câmara de vídeo axial e um laser não axial para detectar pontos previamente marcados nas apófises espinhosas dos indivíduos a estudar. Depois de detectados os pontos por processamento de imagem, o software calcula as suas coordenadas e dá instruções aos posicionadores mecânicos para que a marca do laser se sobreponha ao ponto. Nestas condições é calculada a terceira coordenada do vértice da apófise espinhosa e são guardadas as suas coordenadas espaciais. Com este equipamento conseguiu-se medir distâncias entre os 0,2 mm até 75 mm com um erro máximo absoluto de 1,3 mm na distância ântero-posterior, 0,6 mm na coordenada horizontal e 0,4 mm na coordenada vertical. A limitação dos 75 mm refere-se ao limite da profundidade de foco da lente usada, sendo o limite máximo de medição teórico de 190 mm. Uma aquisição demora cerca de 2 minutos, podendo este tempo ser melhorado se for alterada a linguagem de programação. Contudo com este equipamento pode realizar-se várias aquisições rapidamente, o que permite um estudo dinâmico da postura.

A presente dissertação foi desenvolvida com a colaboração da empresa NGNS – Ingenious Solutions