Iniciação da marcha em indivíduos com AVE. Sequência de ativação muscular do tibial anterior e solear

Introdução: A iniciação da marcha, enquanto tarefa motora complexa que consiste na transição de uma postura mantida pelo apoio simultâneo dos dois membros inferiores para um equilíbrio dinâmico, permitindo a progressão anterior do corpo, constitui um exemplo que implica uma correta sequência de ativação muscular. Objetivos: Verificar a modificação da fase de iniciação da marcha face à aplicação de um programa de recuperação funcional, analisando a sequência de ativação dos músculos tibial anterior e solear. Registar as repercussões funcionais na participação nas diferentes atividades da vida diária, em contexto padronizado e social. Metodologia: Nos dois participantes em estudo foi realizada uma avaliação antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde, da Fugl Meyer Assessment of Sensorymotor Recovery After Stroke, electromiografia e plataforma de forças. Resultados: Após a aplicação do programa de recuperação funcional, verificaram-se alterações na sequência de ativação do tibial anterior e solear. O músculo tibial anterior passou a ser o primeiro a ser recrutado nesta sequência. Conclusão: Foi possível verificar modificações durante a fase de iniciação da marcha, face a um programa de recuperação funcional, em que a sequência de ativação do tibial anterior e solear, tendencialmente, se assemelharam ao comportamento em indivíduos saudáveis, repercutindo-se numa melhoria funcional na participação nas atividades da vida diária.

A influência do membro superior no ciclo da marcha

Objectivo: Pretendeu-se avaliar as modificações no comportamento neuro-motor a nível da funcionalidade do membro superior predominantemente afectado e a sua influência no ciclo da marcha de dois indivíduos com Acidente Vascular Cerebral, face a um programa de intervenção em fisioterapia, segundo uma abordagem baseada no Conceito de Bobath. Foi também objectivo averiguar o impacto qualitativo nos componentes e estados de saúde. Metodologia: A avaliação foi realizada em dois indivíduos com sequelas de Acidente Vascular Cerebral, antes e após o plano de intervenção segundo o Conceito de Bobath, através do registo observacional, da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde, da Performance-Oriented Mobility Assessment POMA I, da Time Up and Go Test, da Motor Assessement Scale e da Motor Evaluation Scale for Upper Extremity in Patients. Resultados: Obteve-se um incremento da funcionalidade do membro superior predominantemente afectado, com uma atribuição na Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde de qualificadores correspondentes a dificuldade ligeira a moderada ao nível da mobilidade e dos auto cuidado após o plano de intervenção, repercutindo-se assim numa diminuição da restrição na participação e limitação da actividade. Houve um aumento de score total em todos os instrumentos e escalas de medidas de avaliação utilizadas, tendo os indivíduos alcançado uma maior funcionalidade do membro superior e um padrão de marcha mais eficiente, com uma menor necessidade de recorrer a estratégias compensatórias de movimento. Conclusão: O plano de intervenção, baseado numa abordagem segundo o Conceito de Bobath, essencialmente dirigido para a obtenção de ganhos funcionais ao nível do membro superior predominantemente afectado nos indivíduos em estudo, parece ter contribuído para induzir mudanças no comportamento neuro-motor, verificando-se uma influência no ciclo de marcha ao nível da qualidade e eficiência do movimento.

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.

Reorganização dos componentes neuro-motores com influência na marcha em indivíduos com lesão do sistema nervoso central - impacto funcional

Objectivo: Avaliar o impacto qualitativo de um programa de intervenção em fisioterapia, segundo o Conceito de Bobath, nas actividades e participação de dois indivíduos com lesão do Sistema Nervoso Central. Avaliar as modificações no comportamento da actividade muscular ao longo da fase de apoio do ciclo da marcha, na força de reacção ao solo e respectiva contribuição muscular. Metodologia: A avaliação realizou-se antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde, electromiografia, plataforma de forças e máquina fotográfica. Resultados: Obteve-se melhorias na restrição da participação e na limitação da actividade. Verifica-se uma tendência de modificação do comportamento muscular ao longo da fase de apoio e na componente antero-posterior (Fy), mais evidente no mecanismo de aceleração. A mudança na contribuição muscular para a este mecanismo é mais evidente. Conclusão: O programa de intervenção, segundo o Conceito de Bobath, induziu mudanças positivas quanto à funcionalidade dos indivíduos, reflectindo-se na possibilidade de reorganização dos componentes neuro-motores em indivíduos com lesão do Sistema Nervoso Central.

Force and pressure analysis during occasional loaded gait

O documento em anexo encontra-se na versão pre-print (versão inicial enviada para o 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).

The influence of differente speeds on backpacker's gait kinectics

This study analyzed the influence of different speeds on ground reaction force’s (GRF), impulses and mean vertical force during gait of people submitted to occasional overload (backpack). A force plate was used to record the GRF data of 60 young adult subjects walking in two different cadences: 69 steps/min (slow gait) and 120 steps/min (fast gait). During the slow gait, the impact and propulsive impulses of vertical GRF, propulsive impulse of anterior-posterior GRF, impulse of medial-lateral GRF and duration of stance phase were larger than during the fast gait; the mean vertical force was the only variable that showed larger values during fast gait. Therefore, slow gait may present a larger possibility of blister development and gait unbalance, while the fast gait, even presenting a small impulse, seems to be more harmful to the musculoskeletal system.

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.

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.

Reorganização dos ajustes posturais antecipatórios do tibial anterior e do solear no início da marcha, em pacientes com AVE, face a uma intervenção de fisioterapia baseada no conceito de Bobath

Introdução: os APA´s ocorrem imediatamente antes do movimento e preparam-no tornando-o mais harmonioso e eficiente. Os pacientes com lesão do SNC apresentam frequentemente alterações no sistema de controlo postural interferindo significativamente nas suas AVD´s, como no início da marcha. Objetivo: descrever as alterações no tempo de ativação e sequência de ativação muscular do TA e do SOL no início da marcha em pacientes com AVE, face a uma intervenção em fisioterapia. Metodologia: A avaliação realizou-se antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da electromiografia, plataforma de forças e máquina fotográfica para a avaliação do tempo de ativação muscular do tibial anterior e do solear no início da marcha. Recorreu-se também à Classificação Internacional de Funcionalidade e à Fulg-Mayer Assessment of Motor Recovery after Stroke. Resultados: Obteve-se uma diminuição dos valores registados pela EMG nos tempos de ativação muscular do TA e do SOL bilateralmente, e alterações na sequência de ativação. Verificaram-se modificações nos resultados da Classificação Internacional de Funcionalidade e da Fulg-Mayer Assessment of Motor Recovery after Stroke. Conclusão: O programa de intervenção segundo o Conceito de Bobath, induziu mudanças nos tempos de ativação muscular e na sequência de ativação dos músculos TA e SOL no início da marcha em pacientes com AVE.

Interlimb relation during the double support phase of gait: an electromyographic, mechanical and energy based analysis

The purpose of this study is to analyse the interlimb relation and the influence of mechanical energy on metabolic energy expenditure during gait. In total, 22 subjects were monitored as to electromyographic activity, ground reaction forces and VO2 consumption (metabolic power) during gait. The results demonstrate a moderate negative correlation between the activity of tibialis anterior, biceps femoris and vastus medialis of the trailing limb during the transition between midstance and double support and that of the leading limb during double support for the same muscles, and between these and gastrocnemius medialis and soleus of the trailing limb during double support. Trailing limb soleus during the transition between mid-stance and double support was positively correlated to leading limb tibialis anterior, vastus medialis and biceps femoris during double support. Also, the trailing limb centre of mass mechanical work was strongly influenced by the leading limbs, although only the mechanical power related to forward progression of both limbs was correlated to metabolic power. These findings demonstrate a consistent interlimb relation in terms of electromyographic activity and centre of mass mechanical work, being the relations occurred in the plane of forward progression the more important to gait energy expenditure.

Interlimb coordination during the stance phase of gait in subjects with stroke

Objective: To analyze the relation between contralesional and ipsilesional limbs in subjects with stroke during step-to-step transition of walking. Design: Observational, transversal, analytical study with a convenience sample. Setting: Physical medicine and rehabilitation clinic. Participants: Subjects (nZ16) with poststroke hemiparesis with the ability to walk independently and healthy controls (nZ22). Interventions: Not applicable. Main Outcome Measures: Bilateral lower limbs electromyographic activity of the soleus (SOL), gastrocnemius medialis, tibialis anterior, biceps femoris, rectus femoris, and vastus medialis (VM) muscles and the ground reaction force were analyzed during double-support and terminal stance phases of gait. Results: The propulsive impulse of the contralesional trailing limb was negatively correlated with the braking impulse of the leading limb during double support (rZ .639, PZ.01). A moderate functional relation was observed between thigh muscles (rZ .529, PZ.035), and a strong and moderate dysfunctional relation was found between the plantar flexors of the ipsilesional limb and the vastus medialis of the contralesional limb, respectively (SOL-VM, rZ .80, P<.001; gastrocnemius medialis-VM, rZ .655, PZ.002). Also, a functional moderate negative correlation was found between the SOL and rectus femoris muscles of the ipsilesional limb during terminal stance and between the SOL (rZ .506, PZ.046) and VM (rZ .518, PZ.04) muscles of the contralesional limb during loading response, respectively. The trailing limb relative impulse contribution of the contralesional limb was lower than the ipsilesional limb of subjects with stroke (PZ.02) and lower than the relative impulse contribution of the healthy limb (PZ.008) during double support. Conclusions: The findings obtained suggest that the lower performance of the contralesional limb in forward propulsion during gait is related not only to contralateral supraspinal damage but also to a dysfunctional influence of the ipsilesional limb.

Ground reaction forces and plantar pressure distribution during occasional loaded gait

This study compared the ground reaction forces (GRF) and plantar pressures between unloaded and occasional loaded gait. The GRF and plantar pressures of 60 participants were recorded during unloaded gait and occasional loaded gait (wearing a backpack that raised their body mass index to 30); this load criterion was adopted because is considered potentially harmful in permanent loaded gait (obese people). The results indicate an overall increase (absolute values) of GRF and plantar pressures during occasional loaded gait (p < 0.05); also, higher normalized (by total weight) values in the medial midfoot and toes, and lower values in the lateral rearfoot region were observed. During loaded gait the magnitude of the vertical GRF (impact and thrust maximum) decreased and the shear forces increased more than did the proportion of the load (normalized values). These data suggest a different pattern of GRF and plantar pressure distribution during occasional loaded compared to unloaded gait.

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.