Development of a subject-specific musculoskeletal shoulder model : inverse and forward dynamics applications

A prevalência de pessoas que referem dor no complexo articular do ombro, com concomitante limitação na capacidade para realizar atividades da vida diária, é elevada. Estes níveis de prevalência sobrecarregam quer os utentes, como a própria sociedade. A evidência científica atual indicia a existência de uma relação entre as alterações da articulação escápulo-torácica e as patologias associadas à articulação gleno-umeral. A capacidade de quantificar, cinemática e cineticamente, as disfunções ao nível das articulações escápulo-torácica e gleno-umeral, é algo de enorme importância, quer para a comunidade biomecânica, como para a clínica. No decorrer dos trabalhos desta tese foi desenvolvido, através do software OpenSim, um modelo tridimensional músculo-esquelético do complexo articular do ombro que inclui a representação do tórax/coluna, clavícula, omoplata, úmero, rádio, cúbito e articulações que permitem os movimentos relativos desses segmentos, assim como, 16 músculos e 4 ligamentos. Com um total de 11 graus de liberdade, incluindo um novo modelo articular escápulo-torácico, os resultados demonstram que este é capaz de reconstruir de forma precisa e rápida os movimentos escápulo-torácicos e glenoumerais, recorrendo para tal, à cinemática inversa, e à dinâmica inversa e direta. Conta ainda com um método de transformação inovador para determinar, com base nas especificidades dos sujeitos, os locais de inserção muscular. As principais motivações subjacentes ao desenvolvimento desta tese foram contribuir para o aprofundar do atual conhecimento sobre as disfunções do complexo articular do ombro e, simultaneamente, proporcionar à comunidade clínica uma ferramenta biomecânica de livre acesso com o intuito de melhor suportar as decisões clínicas e dessa forma concorrer para uma prática mais efetiva.

Biomechanical and morphological adaptations in women during pregnancy and the postpartum period in walking

A gravidez é uma fase especial da vida, com diversas alterações nos sistemas hormonais, anatómicos, e na composição corporal da mulher. No entanto, não é claro que alterações biomecânicas tridimensionais ocorrerem. Através do acompanhamento da mulher na gravidez e pós-parto, os objetivos da presente tese foram: 1) determinar os parâmetros temporais e espaciais do ciclo da marcha; 2) descrever a cinemática angular do membro inferior; 3) calcular os momentos e potências articulares do tornozelo, joelho e coxofemoral, utilizando o cálculo por dinâmica inversa; 4) descrever as magnitudes dos picos dos momentos e potências articulares dos membros inferiores; 5) identificar possíveis diferenças entre as fases de recolha relativamente aos parâmetros biomecânicos; 6) descrever longitudinalmente a composição corporal as alterações morfológicas; 7) analisar a influência das alterações antropométricas na cinética articular. Os resultados mostram que as mulheres mantêm os parâmetros temporais e espaciais da marcha. A cinemática angular do membro inferior tem o mesmo padrão, no entanto, a magnitude de alguns picos, especialmente na bacia e coxofemoral durante a fase terminal do apoio, pré-balanço e de balanço, apresentam alterações significativas. A coxofemoral é a articulação com mais alterações na cinética articular, com um aumento da carga interna associada aos momentos articulares da coxofemoral no plano transversal. No entanto, diversos momentos e potências articulares revelam uma diminuição significativa para o final da gravidez e/ou um aumento entre alguns trimestres da gravidez e o pós-parto. Como esperado, a maioria das variáveis associadas à composição corporal e às dimensões corporais tem um aumento significativo durante a gravidez e uma diminuição no pós-parto. Os modelos desenvolvidos para prever a carga interna aplicada ao membro inferior da grávida através de variáveis antropométricas, incluem quatro modelos com variáveis associadas à quantidade de gordura, quatro modelos com variáveis associadas à massa corporal global, três modelos que incluem a massa livre de gordura, e um modelo que inclui a forma do tronco. Os altos valores do R2 ajustado, mostram que as alterações na composição corporal e morfologia, determinam em grande parte a cinética articular da mulher nesta fase particular da vida.