Ajustes posturais para o alcance funcional dos membros superiores - migração do centro de pressão na posição de sentado

Objetivos: Pretende-se verificar as modificações neuromotoras após uma intervenção baseada no conceito de Bobath ao nível dos ajustes posturais durante o alcance funcional dos membros superiores, em três crianças com paralisia cerebral. Pretende-se também, verificar o efeito desta abordagem nas atividades e participação, bem como destacar os aspetos individuais das mesmas crianças com a capacidade de mudança após a intervenção. Metodologia: A avaliação foi realizada antes e três meses após a intervenção em fisioterapia segundo o conceito de Bobath. Optou-se por um registo observacional com uma Máquina Fotográfica Digital, um sistemas de Câmaras de Vídeo, uma Plataforma de Forças e, utilizaram-se ainda instrumentos como o Gross Motor Functional Measure– versão 88 itens, o Gross Motor Function Classification System, o Teste de Alcance Funcional Modificado e a ferramenta, Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde – crianças e jovens. Resultados: Verificou-se um progresso nos ajustes posturais e na funcionalidade em geral, o que se repercutiu na restrição da participação e na limitação da actividade. A postura na posição de sentado, o deslocamento do centro de pressão, a capacidade de deslocamento no sentido anterior, bem como as capacidades motoras grosseiras modificaram-se em todas as crianças, tendo a criança B apresentado a maior e a criança A a menor capacidade de mudança após a intervenção. Conclusão: A intervenção segundo o Conceito de Bobath promoveu modificações neuromotoras, o que levaram a uma melhoria da funcionalidade geral, da mobilidade e do controlo postural da criança, refletindo-se nos ajustes posturais durante o alcance funcional dos membros superiores na posição de sentado. Verificou-se ainda, uma melhoria na restrição da participação e na limitação da actividade diária.

Efeito de uma intervenção em crianças com hemiparésia espástica ao nível dos ajustes posturais anticipatórios no início da marcha

Objectivos: Verificar o efeito de uma intervenção baseada na abordagem segundo o Conceito de Bobath nos Ajustes Posturais Anticipatórios no Início da Marcha em duas crianças com hemiparésia espástica. Pretendeu-se ainda, verificar o efeito desta abordagem nas actividades e participação, bem como comparar os aspectos individuais das duas crianças com a capacidade de mudança após a intervenção. Metodologia: A avaliação foi realizada antes e três meses após a intervenção através da Electromiografia, da Plataforma de Forças, de um sistema de Câmaras de Vídeo, de uma Máquina Fotográfica e da Classificação Internacional de Funcionalidade para Crianças e Jovens. Resultados: A sequência de activação muscular alterou-se apenas na criança A. A postura na posição de pé, a actividade muscular, o deslocamento do centro de pressão e as actividades e participação modificaram-se em ambas as crianças, sendo que a criança A apresentou maior capacidade de mudança. Conclusão: A intervenção com base numa abordagem segundo o conceito de Bobath induziu mudanças positivas nos Ajustes Posturais Anticipatórios e nas actividades e participação dos casos em estudo.

Soleus activity in post-stroke subjects: movement sequence from standing to sitting

O documento em anexo encontra-se na versão post-print (versão corrigida pelo editor).

Towards an efficient and robust foot classification from pedobarographic images

O documento em anexo encontra-se na versão post-print (versão corrigida pelo editor).

Data mining techniques to support the classification of MV electricity customers

This paper describes a methodology that was developed for the classification of Medium Voltage (MV) electricity customers. Starting from a sample of data bases, resulting from a monitoring campaign, Data Mining (DM) techniques are used in order to discover a set of a MV consumer typical load profile and, therefore, to extract knowledge regarding to the electric energy consumption patterns. In first stage, it was applied several hierarchical clustering algorithms and compared the clustering performance among them using adequacy measures. In second stage, a classification model was developed in order to allow classifying new consumers in one of the obtained clusters that had resulted from the previously process. Finally, the interpretation of the discovered knowledge are presented and discussed.

Demand response programs definition supported by clustering and classification techniques

The growing importance and influence of new resources connected to the power systems has caused many changes in their operation. Environmental policies and several well know advantages have been made renewable based energy resources largely disseminated. These resources, including Distributed Generation (DG), are being connected to lower voltage levels where Demand Response (DR) must be considered too. These changes increase the complexity of the system operation due to both new operational constraints and amounts of data to be processed. Virtual Power Players (VPP) are entities able to manage these resources. Addressing these issues, this paper proposes a methodology to support VPP actions when these act as a Curtailment Service Provider (CSP) that provides DR capacity to a DR program declared by the Independent System Operator (ISO) or by the VPP itself. The amount of DR capacity that the CSP can assure is determined using data mining techniques applied to a database which is obtained for a large set of operation scenarios. The paper includes a case study based on 27,000 scenarios considering a diversity of distributed resources in a 33 bus distribution network.

Efectividade do tratamento com terapia manual estudo de caso de lombociatalgia

Introdução: neste estudo foi avaliado um caso de lombociatalgia com hérnia discal lombar através de exame clínico confirmado por ressonância magnética. Foi efectuado um tratamento com terapia manual durante 4 semanas até à abolição dos sintomas e recuperação total da função. Objectivos: realizar um tratamento de terapia manual num paciente com lombociatalgia com hérnia discal lombar num período de 1 mês. Métodos: foi realizado um estudo num paciente de 40 anos do sexo masculino que apresentava um quadro de lombociatalgia com hérnia discal lombar. Para a avaliação foram utilizados testes palpatórios com movimento (teste de Mitchell lombar, teste de Gillet sacroilíaco); observação de assimetrias posturais; teste de mobilidade activa em pé; EVA para avaliação da dor; testes de compressão lombar na posição de sentado; testes de condução neurológica; testes neurodinâmicos. Os testes foram aplicados no início e final das 4 primeiras sessões de tratamento com terapia manual, com intervalo de uma semana e um follow-up realizado uma semana após a 4ª sessão. Resultados: após o tratamento de 4 sessões, verificou-se a ausência de postura antálgica. A dor diminuiu de 5/10 para 0/10 (EVA) nos movimentos de flexão, extensão, rotação esquerda e inclinação esquerda do segmento lombar, em pé, com amplitudes normais de mobilidade. A dor diminuiu 3/10 para 0/10 (EVA) no teste de compressão lombar sentado e de 6/10 para 0/10 (EVA) para o teste de compressão lombar sentado com inclinação esquerda. O teste de Mitchell lombar inicial (FRS L5; NSR lombar) ficou negativo assim como o teste de Gillet sacroilíaco; teste de SLR ; SLR + neck flection ; testes de condução de L5 que se encontrava positivo com hipostesia no dermátomo de L5 e grau 3+ de força nos dorsiflexores à esquerda ficou negativo para a hipostesia e grau 5 de força nos dorsiflexores. Conclusão: neste caso o conjunto de técnicas de terapia manual aplicadas juntamente com exercícios terapêuticos, concelhos posturais e de estilos de vida ajudaram o paciente a recuperar totalmente a função e ver abolida a dor.

Comparing the content of instruments assessing environmental factors using the International Classification of Functioning, Disability and Health

Purpose: To describe and compare the content of instruments that assess environmental factors using the International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF). Methods: A systematic search of PubMed, CINAHL and PEDro databases was conducted using a pre-determined search strategy. The identified instruments were screened independently by two investigators, and meaningful concepts were linked to the most precise ICF category according to published linking rules. Results: Six instruments were included, containing 526 meaningful concepts. Instruments had between 20% and 98% of items linked to categories in Chapter 1. The highest percentage of items from one instrument linked to categories in Chapters 2–5 varied between 9% and 50%. The presence or absence of environmental factors in a specific context is assessed in 3 instruments, while the other 3 assess the intensity of the impact of environmental factors. Discussion: Instruments differ in their content, type of assessment, and have several items linked to the same ICF category. Most instruments primarily assess products and technology (Chapter 1), highlighting the need to deepen the discussion on the theory that supports the measurement of environmental factors. This discussion should be thorough and lead to the development of methodologies and new tools that capture the underlying concepts of the ICF.

O comportamento dos ajustes posturais antecipatórios na tibio-társica na sequência de levantar em indivíduos com doença de Parkinson

Introdução: A sequência de movimento de sentado para de pé (SPP) exige um elevado controlo postural (CP). Em indivíduos com doença de Parkinson (DP), os circuitos que envolvem os ajustes posturais antecipatórios (APA’s) parecem estar afetados, refletindo-se numa diminuição do CP com repercussões nesta sequência de movimento. Objetivo: Avaliar o comportamento dos APA’s na tibio-társica na sequência de movimento SPP em indivíduos com DP. Métodos: Recorreu-se ao estudo de 4 casos com DP, com tempo de evolução entre os 3 e 17 anos, objeto de uma intervenção de fisioterapia baseada nos princípios do Conceito de Bobath durante 12 semanas. Antes (M0) e após (M1) a intervenção procedeu-se ao registo eletromiográfico dos músculos tibial anterior (TA) e solear (SOL) bilateralmente e durante a sequência de SPP. Adicionalmente foram também utilizadas a Escala de Equilíbrio de Berg, a Modified Falls Efficacy Scale (MFES) e a Classificação Internacional de Funcionalidade (CIF), para, indiretamente, averiguar o impacto funcional da reorganização dos APA’s. Resultados: Em M0 os resultados sugerem uma diminuição APA’s, uma vez que se observou: 1) diferentes tempos de ativação do TA e do SOL entre membros e 2) uma ativação prévia do SOL ao TA para os participantes A, C e D. Em M1, observou-se uma aproximação ao comtemplado para os APA’s para a maioria dos indivíduos. Os resultados na escala de Berg e MFES, de M0 para M1, sugerem um aumento do equilíbrio e da capacidade de confiança na maioria dos participantes (A, 21/42 pontos, B manteve a pontuação final 31 pontos, C, 50/54 pontos e D 45/53 pontos na escala de Berg; A, 30/43 pontos, B, 21/18 pontos, C, 70/68 pontos e D, 40/64 pontos na MFES;). Também se observaram melhorias nas atividades e participação da CIF. Conclusão: nos indivíduos em estudo verificou-se, de uma forma geral, uma modificação no sentido da aproximação do período comtemplado para os APA’s, em M1. Nos sujeitos A, C, e D verificou-se uma modificação do tempo de activação do SOL em função da actividade do TA em M1. No individuo B, à esquerda não se verificou o mesmo comportamento, verificou-se a activação inversa do SOL ao TA.

Controlo postural na sequência de movimento de sentado para de pé em crianças com alterações do desenvolvimento neuromotor

A Sequência de Movimento de Sentado para de Pé (SMSP) é um marco importante na independência funcional da criança, sendo a sua qualidade afetada em casos de alteração do controlo postural do tronco. É por isso motivo de especial foco neste estudo, como elemento avaliativo e interventivo. Este estudo tem como objetivo a análise da modificação de componentes motores relacionados com o controlo postural, durante a SMSP, em 5 crianças com alterações neuromotoras, face à aplicação de um programa de intervenção baseado no Tratamento de Neuro Desenvolvimento (TND). Foi para tal utilizada a análise cinemática da SMSP - nomeadamente as variáveis “variação do deslocamento dos segmentos cabeça e tronco” e “variação do ângulo perna-pé” entre o momento inicial e o seat-off – complementada com a aplicação do Teste de Medida da Função Motora 88 (TMFM-88) e a Classificação Internacional da Funcionalidade Incapacidade e Saúde-Versão Crianças e Jovens (CIF-CJ), bem como a avaliação de componentes de movimento com recurso a registo de imagem. A análise cinemática demonstrou uma diminuição do deslocamento dos segmentos cabeça e tronco na maioria dos casos, bem como uma maior mobilidade da tíbia sobre pé. Verificou-se um aumento do score final do TMFM-88, em todos os casos. A CIF-CJ não evidenciou alterações entre o início e o término do período de intervenção. O registo de imagem demonstrou alterações positivas visíveis no alinhamento de segmentos, nível de atividade, controlo postural, e recurso a estratégias compensatórias no conjunto postural sentado e na SMSP. Após o período de intervenção as crianças deste estudo evidenciaram modificações positivas nas variáveis em estudo, nomeadamente 1) diminuição do deslocamento dos segmentos cabeça e tronco na fase inicial da SMSP, 2) aumento da variação do ângulo perna-pé na fase inicial da SMSP, 3) aumento do score total da TMFM-88, 4) alteração positiva dos componentes de movimento alinhamento de segmentos e nível de atividade e 5) redução do recurso a estratégias compensatórias de movimento na SMSP. Estas modificações sugerem um controlo postural mais eficiente.

Influence of wearing an unstable shoe construction on compensatory control of posture

This study investigated the influence of wearing unstable shoe construction (WUS) on compensatory postural adjustments (CPA) associated with external perturbations. Thirty-two subjects stood on a force platform resisting an anterior-posterior horizontal force applied to a pelvic belt via a cable, which was suddenly released. They stood under two conditions: barefoot and WUS. The electromyographic (EMG) activity of gastrocnemius medialis, tibialis anterior, rectus femoris, biceps femoris, rectus abdominis, and erector spinae muscles and the center of pressure (CoP) displacement were acquired to study CPA. The EMG signal was used to assess individual muscle activity and latency, antagonist co-activation and reciprocal activation at joint and muscle group levels. Compared to barefoot, WUS led to: (1) increased gastrocnemius medialis activity, (2) increased total agonist activity, (3) decreased antagonist co-activation at the ankle joint and muscle group levels, (4) increased reciprocal activation at the ankle joint and muscle group levels, and (5) decrease in all muscle latencies. No differences were observed in CoP displacement between conditions. These findings demonstrate that WUS led to a reorganization of the postural control system associated to improved performance of some components of postural control responses.

Influence of long-term wearing of unstable shoes on compensatory control of posture: An electromyography-based analysis

Purpose: This study investigated the influence of long-term wearing of unstable shoes (WUS) on compensatory postural adjustments (CPA) to an external perturbation. Methods: Participants were divided into two groups: one wore unstable shoes while the other wore conventional shoes for 8 weeks. The ground reaction force signal was used to calculate the anterior– posterior (AP) displacement of the centre of pressure (CoP) and the electromyographic signal of gastrocnemius medialis (GM), tibialis anterior (TA), rectus femoris (RF) and biceps femoris (BF) muscles was used to assess individual muscle activity, antagonist co-activation and reciprocal activation at the joint (TA/GM and RF/(BF + GM) pairs) and muscle group levels (ventral (TA + RF)/dorsal (GM + BF) pair) within time intervals typical for CPA. The electromyographic signal was also used to assess muscle latency. The variables described were evaluated before and after the 8-week period while wearing the unstable shoes and barefoot. Results: Long-term WUS led to: an increase of BF activity in both conditions (barefoot and wearing the unstable shoes); a decrease of GM activity; an increase of antagonist co-activation and a decrease of reciprocal activation level at the TA/GM and ventral/dorsal pairs in the unstable shoe condition. Additionally, WUS led to a decrease in CoP displacement. However, no differences were observed in muscle onset and offset. Conclusion: Results suggest that the prolonged use of unstable shoes leads to increased ankle and muscle groups’ antagonist co-activation levels and higher performance by the postural control system.

Anticipatory postural adjustments during sitting reach movement in post-stroke subjects

The study assessed the effect of velocity of arm movement on the generation of APAs in the contralateral and ipsilateral muscles of individuals with stroke in the sitting position. In the sitting position, 10 healthy and 8 post-stroke subjects reached for an object placed at the scapular plane and mid-sternum height at self-selected and fast velocities. Electromyography was recorded from the anterior deltoid (AD), upper (UT) and lower trapezius (LT), and latissimus dorsi (LD). Kinematic analysis was used to assess peak velocity and trunk displacement. Post-stroke subjects presented a delay of APAs on both sides of the body compared to healthy subjects. Differences were found between the timing of APAs on the ipsilateral and contralateral LD and LT in both movement speeds and in the ipsilateral UT during movement of the non-affected arm at a self-selected velocity. A delay in the contralateral LD in the reaching movement with the non-affected arm at fast velocity was also observed. Trunk displacement was greater in post-stroke subjects. In the sitting position, APAs were delayed in both fast and self-selected movements on both sides in post-stroke subjects, which also presented a higher trunk displacement.

Classification of some penalty methods

Optimization problems arise in science, engineering, economy, etc. and we need to find the best solutions for each reality. The methods used to solve these problems depend on several factors, including the amount and type of accessible information, the available algorithms for solving them, and, obviously, the intrinsic characteristics of the problem. There are many kinds of optimization problems and, consequently, many kinds of methods to solve them. When the involved functions are nonlinear and their derivatives are not known or are very difficult to calculate, these methods are more rare. These kinds of functions are frequently called black box functions. To solve such problems without constraints (unconstrained optimization), we can use direct search methods. These methods do not require any derivatives or approximations of them. But when the problem has constraints (nonlinear programming problems) and, additionally, the constraint functions are black box functions, it is much more difficult to find the most appropriate method. Penalty methods can then be used. They transform the original problem into a sequence of other problems, derived from the initial, all without constraints. Then this sequence of problems (without constraints) can be solved using the methods available for unconstrained optimization. In this chapter, we present a classification of some of the existing penalty methods and describe some of their assumptions and limitations. These methods allow the solving of optimization problems with continuous, discrete, and mixing constraints, without requiring continuity, differentiability, or convexity. Thus, penalty methods can be used as the first step in the resolution of constrained problems, by means of methods that typically are used by unconstrained problems. We also discuss a new class of penalty methods for nonlinear optimization, which adjust the penalty parameter dynamically.

A sensor classification strategy for robotic manipulators

In practice the robotic manipulators present some degree of unwanted vibrations. The advent of lightweight arm manipulators, mainly in the aerospace industry, where weight is an important issue, leads to the problem of intense vibrations. On the other hand, robots interacting with the environment often generate impacts that propagate through the mechanical structure and produce also vibrations. In order to analyze these phenomena a robot signal acquisition system was developed. The manipulator motion produces vibrations, either from the structural modes or from endeffector impacts. The instrumentation system acquires signals from several sensors that capture the joint positions, mass accelerations, forces and moments, and electrical currents in the motors. Afterwards, an analysis package, running off-line, reads the data recorded by the acquisition system and extracts the signal characteristics. Due to the multiplicity of sensors, the data obtained can be redundant because the same type of information may be seen by two or more sensors. Because of the price of the sensors, this aspect can be considered in order to reduce the cost of the system. On the other hand, the placement of the sensors is an important issue in order to obtain the suitable signals of the vibration phenomenon. Moreover, the study of these issues can help in the design optimization of the acquisition system. In this line of thought a sensor classification scheme is presented. Several authors have addressed the subject of the sensor classification scheme. White (White, 1987) presents a flexible and comprehensive categorizing scheme that is useful for describing and comparing sensors. The author organizes the sensors according to several aspects: measurands, technological aspects, detection means, conversion phenomena, sensor materials and fields of application. Michahelles and Schiele (Michahelles & Schiele, 2003) systematize the use of sensor technology. They identified several dimensions of sensing that represent the sensing goals for physical interaction. A conceptual framework is introduced that allows categorizing existing sensors and evaluates their utility in various applications. This framework not only guides application designers for choosing meaningful sensor subsets, but also can inspire new systems and leads to the evaluation of existing applications. Today’s technology offers a wide variety of sensors. In order to use all the data from the diversity of sensors a framework of integration is needed. Sensor fusion, fuzzy logic, and neural networks are often mentioned when dealing with problem of combing information from several sensors to get a more general picture of a given situation. The study of data fusion has been receiving considerable attention (Esteban et al., 2005; Luo & Kay, 1990). A survey of the state of the art in sensor fusion for robotics can be found in (Hackett & Shah, 1990). Henderson and Shilcrat (Henderson & Shilcrat, 1984) introduced the concept of logic sensor that defines an abstract specification of the sensors to integrate in a multisensor system. The recent developments of micro electro mechanical sensors (MEMS) with unwired communication capabilities allow a sensor network with interesting capacity. This technology was applied in several applications (Arampatzis & Manesis, 2005), including robotics. Cheekiralla and Engels (Cheekiralla & Engels, 2005) propose a classification of the unwired sensor networks according to its functionalities and properties. This paper presents a development of a sensor classification scheme based on the frequency spectrum of the signals and on a statistical metrics. Bearing these ideas in mind, this paper is organized as follows. Section 2 describes briefly the robotic system enhanced with the instrumentation setup. Section 3 presents the experimental results. Finally, section 4 draws the main conclusions and points out future work.