Long-term behaviour of railway transitions under dynamic loading application to soft soil sites

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Civil

Brownian motion with drift threshold model

In this thesis we implement estimating procedures in order to estimate threshold parameters for the continuous time threshold models driven by stochastic di®erential equations. The ¯rst procedure is based on the EM (expectation-maximization) algorithm applied to the threshold model built from the Brownian motion with drift process. The second procedure mimics one of the fundamental ideas in the estimation of the thresholds in time series context, that is, conditional least squares estimation. We implement this procedure not only for the threshold model built from the Brownian motion with drift process but also for more generic models as the ones built from the geometric Brownian motion or the Ornstein-Uhlenbeck process. Both procedures are implemented for simu- lated data and the least squares estimation procedure is also implemented for real data of daily prices from a set of international funds. The ¯rst fund is the PF-European Sus- tainable Equities-R fund from the Pictet Funds company and the second is the Parvest Europe Dynamic Growth fund from the BNP Paribas company. The data for both funds are daily prices from the year 2004. The last fund to be considered is the Converging Europe Bond fund from the Schroder company and the data are daily prices from the year 2005.

On the relation between the fractional Brownian motion and the fractional derivatives

Physics Letters A, vol. 372; Issue 7

A fractional linear system view of the fractional brownian motion

Nonlinear Dynamics, Vol. 38

Ground Vibrations Induced by High-Speed Trains in Regions with Sudden Foundation Stiffness Change

In this paper analytical transient solutions of dynamic response of one-dimensional systems with sudden change of foundation stiffness are derived. In more details, cantilever dynamic response, expressed in terms of vertical displacement, is extended to account for elastic foundation and then two cantilever solutions, corresponding to beams clamped on left and right hand side, with different value of Winkler constant are connected together by continuity conditions. The internal forces, as the unknowns, can be introduced by the same values in both clamped beam solutions and solved. Assumption about time variation of internal forces at the section of discontinuity must be adopted and originally analytical solution will have to include numerical procedure.

SENSITIVITY ANALYSIS OF TRACK VIBRATIONS DUE TO VERTICAL STIFFNESS VARIATION IN HIGH-SPEED RAILWAYS

High speed trains, when crossing regions with abrupt changes in vertical stiffness of the track and/or subsoil, may generate excessive ground and track vibrations. There is an urgent need for specific analyses of this problem so as to allow reliable esimates of vibration amplitude. Full understanding of these phenomena will lead to new construction solutions and mitigation of undesirable features. In this paper analytical transient solutions of dynamic response of one-dimensional systems with sudden change of foundation stiffness are derived. Results are expressed in terms of vertical displacement. Sensitivity analysis of the response amplitude is also performed. The analytical expressions presented herein, to the authors’ knowledge, have not been published yet. Although related to one-dimensional cases, they can give useful insight into the problem. Nevertheless, in order to obtain realistic response, vehicle- rail interaction cannot be omitted. Results and conclusions are confirmed using general purpose commercial software ANSYS. In conclusion, this work contributes to a better understanding of the additional vibration phenomenon due to vertical stiffness variation, permitting better control of the train velocity and optimization of the track design.

Estabilização dinâmica em patologia degenerativa da coluna lombar: estado da arte e contributo pessoal

Resumo Este trabalho encontra-se dividido em três capítulos distintos. No primeiro, é caracterizada a doença degenerativa lombar, demorando-se o autor na descrição pormenorizada das alterações anatómicas, biomecânicas, e bioquímicas inerentes à sua ocorrência. Segue-se a descrição da evolução das diferentes formas de terapêutica, enumerando as que de forma clássica mais frequentemente são utilizadas (cirúrgicas e não cirúrgicas). No segundo capítulo, são referidos os mais recentes avanços tecnológicos nesta área, mencionando, nas suas vertentes biomecânicas, clínicas e terapêuticas, as particularidades das estabilizações dinâmicas interespinhosas e pediculares, bem como da artroplastia de disco. Após esta longa introdução, inicia-se o terceiro capítulo no qual se apresenta um estudo prospectivo da avaliação clínica, funcional, imagiológica e da variação da densidade mineral óssea vertebral em 20 doentes com patologia degenerativa, tratados com sistemas de estabilização dinâmica semi-rígida interespinhosa, e seguidos durante dois anos. Do estudo realizado conclui-se que os sistemas referidos são eficazes clínica e funcionalmente no tratamento de doentes com doença degenerativa lombar. Mais ainda, estes instrumentais proporcionam um aumento da altura do disco confirmado na incidência radiográfica de perfil no nível instrumentado. Constatámos ainda que a densidade mineral óssea vertebral dos doentes intervencionados, avaliada com sistema DXA, não demonstra diferenças com significância estatística ao longo do tempo, omparativamente à determinada em idêntica população mas sem qualquer patologia lombar. Acresce que se obteve uma correlação entre a funcionalidade física e a BMD radial, com significância estatística crescente nas duas medições realizadas. Abstract This study is divided in three different chapters. In the first one the author describes the anatomical, biomechanical and biochemical changes that go along with degenerative lumbar spine disease. The therapeutically possibilities are mentioned, mainly with the classic fusion and decompression as well as the non surgical options. Then, in the second chapter, the author describes, from the biomechanical, clinical and therapeutically point of view, the new techniques of dynamic stabilization, interspinous and pedicular systems, as well as disc replacement. After this introduction, in the third chapter a prospective clinical, functional, imagiologic and vertebral bone mineral density variation study is presented. Twenty patients with degenerative lumbar spine disease are selected, and operated with a semi rigid interspinous system device, and followed for a two year period. The author concludes that the interspinous semi rigid systems were clinically and functionally effective in lumbar degenerative patients. It was also founded that the disc height at the implant segment level increased after surgery. Bone density was assessed with a DXA system device. As far as vertebral bone density is concerned, the author found no differences what so ever inside the group during the study, or to an identical control group without any lumbar pathology. The correlation study between the BMD and physical function showed that there was only significant statistically data in radial BMD measurement, and this happened with growing correlation from year 2006 to 2007.

Calcificações vasculares nos doentes em diálise : elo de ligação entre doença óssea e doença vascular

RESUMO: A presente dissertação para tese de doutoramento apresenta o desenvolvimento e a validação de um método simples e original para o diagnóstico de calcificações vasculares em doentes em diálise, utilizando um score semiquantitativo criado por nós e obtido em RX simples da bacia e das mãos, denominado score de calcifi cação vascular simples. Demonstramos que este score vascular simples é preditor de risco cardiovascular nos doentes em diálise. O score de calcificação vascular simples associou-se ainda à baixa densidade mineral óssea avaliada por dual energy X -ray absortiometry (DXA) no colo do fémur. Verifi camos igualmente que, em doentes em diálise, as calcifi cações coronárias quantifi cadas pelo score de Agatston e o score de calcifi cação vascular simples se associaram a um menor volume ósseo avaliado em biopsias ósseas. Estes trabalhos corroboram a hipótese da existência de um elo de ligação entre a doença óssea e a doença vascular nos doentes em diálise, e um dos elementos que contribuem para este elo de ligação podem ser as calcificações vasculares. Este score de calcificação vascular simples avalia calcifi cações em artérias de grande, médio e pequeno calibre, e inclui os dois padrões radiológicos de calcificação: calcificação linear, associada à calcifi cação da camada média da parede arterial, e calcificação irregular, associada à calcifi cação da camada íntima arterial1. Nos diferentes trabalhos por nós publicados demonstramos que as calcificações vasculares avaliadas por este método simples e barato permitem a identificação de indivíduos com elevado risco cardiovascular. Este score vascular associa -se a maior risco de mortalidade cardiovascular2, de mortalidade de causa global3, de internamentos cardiovasculares2, de doença ardiovascular2, de doença arterial periférica2,4,de calcifi cações valvulares5 e de rigidez arterial3. As guidelines KDIGO (Kidney disease: improving global outcomes), publicadas em 2009,sugerem que os doentes renais crónicos nos estadios 3 a 5, com calcificações vasculares e valvulares, devem ser considerados como apresentando o mais elevado risco cardiovascular6. A elevada mortalidade dos doentes renais crónicos não é totalmente explicada pelos fatores de risco tradicionais7. A organização KDIGO defende, desde 2006, a hipótese da existência de um elo de ligação entre a doença óssea e a doença vascular8. Esta ligação pode ser explicada pelas alterações do metabolismo mineral e ósseo e pela sua interação com as calcificações vasculares. Verificamos, nos nossos trabalhos, uma associação entre calcifi cações vasculares e doença óssea. O baixo volume ósseo diagnosticado por análise histomorfométrica de biopsias ósseas foi preditor de maior risco de calcificações vasculares avaliadas pelo score de calcifi cação vascular simples (dados apresentados nesta dissertação, no capítulo 6) e pelo score coronário de Agatston num grupo de doentes em diálise9. A contribuição original deste artigo9 foi considerada merecedora de um editorial feito pelo Dr. Gérard London10, investigador líder na área da calcificação vascular dos doentes renais crónicos e actual Presidente da EDTA (European Dialysis and Transplantation Association). Fomos também os primeiros a descrever uma associação independente e inversa entre a densidade mineral avaliada no colo do fémur por DXA (dual energy X -ray absortiometry) com calcificações vasculares avaliadas pelo score de calcificação vascular simples, com rigidez arterial avaliada por velocidade de onda de pulsocarotidofemoral e com doença arterial periférica diagnosticada por critérios clínicos11. Fomos igualmente os primeiros a mostrar uma correlação signifi cativa entre a densidade mineral óssea avaliada por DXA no colo do fémur, mas não na coluna lombar, com a espessura cortical avaliada por análise histomorfométrica em biopsia óssea12. O nosso estudo atribui pela primeira vez à DXA um papel no diagnóstico de porosidade cortical nos doentes em diálise. A utilidade da avaliação diferencial da densidade mineral óssea cortical e trabecular necessita ainda de ser confirmada em estudos prospectivos. Este achado inovador do nosso estudo foi mencionado pela ERBP (European Renal Best Practice) no comentário feito à posição da KDIGO que considera ser reduzida a utilidade da densidade mineral óssea nos doentes em diálise13. Dois dos trabalhos incluídos nesta dissertação foram referenciados nas guidelines KDIGO 2009 para avaliar a prevalência das calcificações vasculares (KDIGO 2009: Tabela suplementar 10, Fig. 3.6) e para validar a associação entre calcificações vasculares e mortalidade cardiovascular (KDIGO 2009: Tabela suplementar 12, Fig. 3.7)6. A inclusão destes nossos dois estudos nas referências destas guidelines, que utilizaram o exigente sistema GRADE (Grades of recommendation, assessment, development, and evaluation) na classificação e selecção dos estudos, valida o interesse científico dos nossos trabalhos. O diagnóstico de calcificações vasculares tem um interesse prático para os doentes renais crónicos. A presença de calcifi cações vasculares é um sinal de alerta para a existência de um elevado risco cardiovascular, e esta informação pode ser utilizada para modificar a terapêutica nestes doentes6. Diferentes métodos podem ser usados para diagnosticar calcificações vasculares nos doentes em diálise14,15. O score de calcificação vascular simples tem a vantagem da simplicidade e de poder ser facilmente interpretado pelo nefrologista, sem necessidade de um radiologista. A reprodutibilidade deste score já foi demonstrada por diferentes grupos em estudos nacionais e internacionais16-24. Nestes estudos foi demonstrado que as calcifi cações vasculares avaliadas pelo método criado por nós são preditoras de maior risco de eventos cardiovasculares16, de amputações dos membros inferiores17, de velocidade de onda de pulso18,19, de calcificações corneanas e conjuntivais20 e de calcifi cações coronárias21. Também foi demonstrada uma associação inversa entre o score de calcificação vascular simples com os níveis séricos de PTH21, com os níveis de 25(OH)vitamina D 22,23 e com os níveis de fetuína A19,24. Todos estes estudos, realizados por diferentes grupos, que utilizaram o score de calcificação vascular simples na sua metodologia, comprovam a facilidade de utilização deste score e a concordância de resultados atestam a sua reprodutibilidade e a utilidade na avaliação dos doentes renais crónicos. ---------------------------ABSTRACT: This thesis presents the development and validation of a simple and original method to identify vascular calcifications in dialysis patients, using a semi -quantitative score that we have created and that is obtained in plain X -ray of pelvis and hands. This score was named in different publications as “simple vascular calcifi cation score”. We have demonstrated that this score is a predictor of higher cardiovascular risk in dialysis patients. The simple vascular calcification score was also associated with lower mineral bone density evaluated by DXA in femoral neck. In hemodialysis patients coronary calcifications evaluated by the coronary Agatston score and by the simple vascular calcification score were associated with lower bone volume analysed in bone biopsies. These studies corroborate the hypothesis of the existence of a link between bone disease and vascular disease in dialysis patients and one of the elements of this link may be vascular calcifications. This simple vascular calcification score identifi es calcifications in large, medium and small calibre arteries and includes the two radiological patterns of arterial calcifi cation: linear calcification which has been associated with the calcifi cation of the media layer of the arterial wall and irregular and patchy calcification which has been associated with the calcifi cation of the intima layer of the arterial wall1. In the several studies that we have published we have demonstrated that vascular calcifications evaluated by this simple and inexpensive method allow the identification of patients with high cardiovascular risk. This simple vascular calcification score is an independent predictor of cardiovascular mortality2, all -cause mortality3, cardiovascular hospitalizations2, cardiovascular disease2, peripheral artery disease2,4, valvular calcifi cations5 and arterial stiffness3.KDIGO (Kidney Disease: Improving Global Outcomes) guidelines published in 2009 suggest that chronic kidney disease patients in stages 3 to 5, with vascular and valvular calcifications should be considered to be at the highest cardiovascular risk6. The high mortality of chronic kidney disease patients is not completely explained by the traditional risk factors7 and KDIGO group supports, since 2006, the hypothesis of the existence of a link between bone disease and vascular disease8.This link may be explained by the alterations of the bone and mineral metabolism and their interaction with development and progression of vascular calcifications. We have also verifi ed in our studies the existence of an association between vascular calcifications and bone disease. Low bone volume diagnosed by histomorphometric analysis of bone biopsies, in a group of dialysis patients, was independently associated with the simple vascular calcification score (data presented in this thesis,chapter 6) and with coronary calcifications evaluated by the Agatston score9. The original contribution of this article published in CJASN9 deserved a commentary in an Editorial written by Prof. Gérard London10 leader investigator in this area and current EDTA (European Dialysis and Transplantation Association) President. We were also the fi rst group to describe an independent and inverse association between bone mineral density evaluated in the femoral neck by DXA (dual energy X -ray absortiometry) with vascular calcifications evaluated by the simple vascular calcification score, with arterial stiffness evaluated by carotid-femoral pulse wave velocity and with peripheral artery disease diagnosed by clinical criteria11. We were also the first group to demonstrate a significant correlation between bone mineral density evaluated by DXA in femoral neck but not in lumbar spine, with cortical thickness evaluated by histomorphometric analysis of bone biopsy12. Our study has attributed to DXA, for the first time, a role in the diagnosis of cortical porosity in dialysis patients. The clinical utility of the differential evaluation of bone mineral density in cortical or trabecular bone needs, however, to be confi rmed in prospective studies. This original fi nding of our study was mentioned by ERBP (European Renal Best Practice) commenting the KDIGO position in relation with the reduced utility of bone mineral density evaluation in dialysis patients13. Two of the studies included in this thesis have been integrated in a group of studies selected as references by the KDIGO guidelines published in 2009 to evaluate the prevalence of vascular calcifications in CKD patients (KDIGO 2009: Supplementary Table 10, Fig. 3.6) and to corroborate the association between vascular calcifications and cardiovascular mortality (KDIGO 2009: Supplementary Table 12, Fig. 3.7)6. The inclusion of both studies as references in the KDIGO guidelines that have used the exigent GRADE system (Grades of Recommendation, Assessment, Development, and Evaluation) in the classifi cation and selection of studies, validates the scientifi c value of our studies. The diagnosis of vascular calcifi cations has a practical interest for chronic kidney disease patients. The presence of vascular calcifications is an alert sign to the existence of a high cardiovascular risk and this information may be used to modify the treatment of these patients6. Different methods may be used to detect the presence of vascular calcifications in dialysis patients14,15. The simple vascular calcifi cation score has the advantage of being simple, inexpensive and easily evaluated by the Nephrologist without the need for a Radiologist interpretation. The reproducibility of this method has already been demonstrated by other groups in national and international studies16 -24. It was demonstrated in those studies that vascular calcifi cations evaluated by the method created by us, predict higher risk of cardiovascular events16, higher risk of lower limbs amputations17, higher pulse wave velocity18,19, corneal and conjuntival calcifi cations 20 and coronary calcifi cations21. A negative association between the simple vascular calcification score and PTH levels21, 25(OH) vitamin D levels22,23 and Fetuin A levels19,24 has also been demonstrated. All these studies performed by different groups that have used the simple vascular calcifi cation score in their methods demonstrate that this score is simple, useful and reproducible in the evaluation of chronic kidney disease patients simple, useful and reproducible in the evaluation of chronic kidney disease patients.

Efeitos imediatos da técnica de desrotação do atlas de Rocabado e do SNAG C1/2 de Mulligan na amplitude do teste de flexão-rotação em indíviduos com cefaleia cervicogénica : um ensaio clínico aleatório

RESUMO: A cefaleia cervicogénica é uma forma comum de dor de cabeça, que tem sido associada à existência de uma disfunção das estruturas da coluna cervical superior. Estudos recentes mostram uma grande incidência dessa disfunção a nível de C1-C2, avaliada pelo teste de flexão-rotação. Vários terapeutas manuais, como Brian Mulligan e Mariano Rocabado, têm sido sugerido técnicas de tratamento para este tipo de disfunção. Contudo, a evidência acerca da efectividade dessas técnicas é escassa. Desenho do estudo: Foi efectuado um ensaio clínico aleatório, duplamente cego, composto por três fases: pré-intervenção, intervenção e pós-intervenção. Objectivos: Avaliar e comparar os efeitos imediatos de duas técnicas de Terapia Manual Ortopédica (SNAG C1/2 de Mulligan e técnica de desrotação do atlas de Rocabado), na amplitude de movimento de rotação do segmento vertebral C1-C2, em indivíduos com história de cefaleia cervicogénica e com limitação no teste de flexão-rotação. As técnicas de tratamento foram usadas de forma isolada, em comparação a um grupo placebo. Métodos: Uma amostra de 60 indivíduos, com cefaleia cervicogénica e limitação do teste de flexão-rotação, foram aleatoriamente distribuídos por três grupos: SNAG C1/2 de Mulligan, técnica de desrotação do atlas de Rocabado e grupo placebo. O outcome primário foi a amplitude de movimento obtida no teste de flexão-rotação, que foi medido antes e imediatamente após a intervenção. Resultados: Imediatamente após a intervenção, a amplitude verificada no teste de flexão-rotação aumentou 21.8º (DP, 4.68) no grupo submetido ao SNAG C1/2 de Mulligan, 15º (DP, 5.07) no grupo em que foi aplicada a técnica de desrotação do atlas de Rocabado e 0.65º (DP, 0.67) no grupo placebo. Uma ANOVA modelo misto, 2 por 3, revelou efeito principal significativo do tempo (p<.001) e grupo (p<.001), assim como uma interacção significativa entre grupo e tempo (p<.001), relativamente à variável amplitude do teste de flexão-rotação. Estes resultados indicam que as diferenças verificadas entre os grupos eram dependentes do momento de avaliação. Uma comparação múltipla post hoc revelou que quer as técnicas de Mulligan, quer de Rocabado, produziram efeitos significativamente maiores que a intervenção placebo na amplitude de movimento do teste de flexão-rotação (p<.001 e p=.001, respectivamente). No entanto,não se verificou uma diferença significativa no que diz respeito à efectividade de ambas as técnicas de Terapia Manual Ortopédica aplicadas (p=.42). Conclusão: Esta investigação sugere que as duas técnicas de Terapia Manual Ortopédica avaliadas produziram efeito clínica e estatisticamente significativo na amplitude do teste de flexão-rotação. No entanto, não se verificaram diferenças entre as duas técnicas, no que diz respeito ao seu efeito no ganho de amplitude de movimento. Os resultados obtidos fornecem evidência preliminar sobre a efectividade de ambas as intervenções no tratamento da redução de amplitude de movimento em indivíduos com história de cefaleia cervicogénica.-------------------------------ABSTRACT:Background: Cervicogenic headache is a common form of headache arising from dysfunction in structures of the upper cervical spine. Recent studies have shown a high incidence of C1/2 dysfunction, evaluated by the flexion-rotation test (FRT). Several manual therapists have suggested different approaches to manage that dysfunction, such as Brian Mulligan and Mariano Rocabado. However, the evidence of the effectiveness of those manual techniques is anedoctal. Design: Randomized double blinded controlled trial with three phases: pre-intervention, intervention and post-intervention. Objectives: To determine and compare the immediate effects of two manual therapy techniques (Mulligan’s SNAG C1/2 and Rocabado’s atlas’ derotation technique) in the range of motion of C1-C2 vertebral segments, in cervicogenic headache patients and with limitation on the flexion-rotatoin test. The treatment techniques were used as single treatments against a placebo group. Methods: A sample of 60 subjects with cervicogenic headache and FRT limitation were randomly allocated into one of three groups: Mulligan’s C1/2 SNAG, Rocabado’s atlas derotation technique or placebo group. The primary outcome was the flexion rotation test range, which was measured before and immediately after the intervention. Results: Immediately after the application of the interventions, FRT range increased by 21.8º (SD, 4.68) for the Mulligan’s C1-2 SNAG group, 15º (SD, 5.07) for the Rocabado’s atlas derotation technique and 0.65º (SD, 0.67) for the placebo group. A 2-by-3 mixedmodel ANOVA a significant main effect of time (p<.001) and group (p<.001), as well as a significant interaction between group and time (p<.001) for the variable FRT range. These results indicate that group differences were dependent on time. A pairwise post hoc comparison revelad that both the Mulligan and Rocabado techniques produced significantly more effect on FRT range of motion than the placebo intervention (p<.001 and p=.001, respectively). However, there was not a significant difference between the effectiveness of the two manual therapy techniques (p=.42).Conclusion: This investigation’s findings suggest that both Mulligan’s C1/2 SNAG and Rocabado’s atlas derotation techniques produced a clinically and statistically significant effect on FRT range, but there were no changes between the two techniques in their effectiveness. These results provide preliminary evidence for the efficacy of both manual therapy techniques in the management of individuals with cervicogenic headache and FRT limitation.

Factores de risco para doenças músculo-esqueléticas não específicas no sector das limpezas em ser

The aim of this paper is to characterize complaints in the upper limbs, shoulders, neck and back- lumbar region directly related to musculo-skeletal disorders in a sampling of 114 cleaners from seven cleaning (janitor) companies, operating at eight client organizations. Complaints had been diagnosed as stiffness, any pain, numbness, paraesthesiae, tingling, cold feeling and blanching of at least one finger tip, according to a temporal criteria of symptoms were present now or have been present on at least 4 days during the last 7 days, or symptoms have been present on at least 4 days during at least one week in the last 12 months. It was analyzed the severity of the complaints (interference with current activities) and the simultaneous occurrence of multiple symptoms. The causes of medical consultation in the last year were analyzed (osteo-articular pathology of the vertebral spine, of the upper and lower limbs, depressive syndromes and other complaints of the lower limbs among others). In the end, the relation between persistent complaints and musculo- skeletal pathology related to work activities was analyzed, considering particularly the age of the workers and the existence of osteo-articular pathology.

Human activity recognition for an intelligent knee orthosis

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Efetividade da intervenção conservadora e de um programa de exercício físico no solo na osteoartrose do joelho

RESUMO: Objectivo: O estudo do efeito da fisioterapia e do exercício em diversos indicadores relacionados com a osteoartrose do joelho tem evidenciado efeitos benéficos em utentes com esta condição. Nesta sequência, pretendeu-se avaliar a efetividade da intervenção conservadora em conjunto com um programa de exercícios ao nível da dor, rigidez, amplitude articular, função física e qualidade de vida em utentes com osteoatrose do joelho a curto prazo, quando comparado com a intervenção recomendada. A prática clínica atual em Portugal, sob prescrição, desenvolve-se de acordo com o padrão que se pretende investigar. Metodologia: Trata-se de um estudo quasi-experimental controlado e sem aleatorização. Os utentes da Clínica FPM (n=20; 35,0% homens, 65,0% mulheres) sujeitos à intervenção conservadora (calor húmido, ultra-som e massagem) em conjunto com um programa de exercício no solo, durante um período de 4 semanas com frequência diária, integram o grupo experimental e os utentes inscritos no programa de exercício a solo do “Viver Activo” no Leirisport (n=21; 23,8% homens, 76,2% mulheres), num período de 8 semanas com frequência bi-semanal são considerados como grupo de controlo. Os instrumentos de medida aplicados foram o Knee Outcome Osteoarthritis Score (KOOS) para os outcomes dor, rigidez, função física e qualidade de vida e a goniometria para a amplitude articular. Resultados: Em ambos os grupos foram observados aumentos significativos em todos os outcomes avaliados pelo KOOS (dor, rigidez, função física e qualidade de vida) e pela goniometria (amplitude articular) num período de 4 e 8 semanas. Quando comparada a evolução do grupo experimental com a do grupo controlo, verifica-se que as diferenças significativas ocorrem na flexão (p <0,05) (maior evolução para o grupo experimental), e na dor (p <0,05) (maior evolução para o grupo controlo). Nos outcomes rigidez, função física e qualidade de vida foi ainda possível identificar resultados positivos que sugerem possíveis benefícios da intervenção em grupo para os sujeitos a ela submetidos. Discussão e Conclusão: Estes resultados sugerem que a intervenção clínica individualizada é mais efectiva do que a intervenção em grupo no aumento da amplitude articular do joelho em utentes com osteoartrose a curto prazo. No entanto, para os outcomes dor, rigidez, função física e qualidade de vida, a intervenção em grupo parece ser clinicamente e estatisticamente melhor. A relevância deste estudo afirma-se ao demonstrar que utentes com osteoartrose do joelho que integrem um programa de exercício em grupo beneficiam de melhorias importantes. Ao adicionar sessões de fisioterapia para realização de intervenção conservadora individualizada e exercícios supervisionados agrega um maior alívio sintomático.-------- ABSTRACT: Study of physical therapy and exercise into several indicators associated to knee osteoarthritis has shown positive effects in subjects within this condition. According to the study it has been evaluated the effectiveness of a conservative intervention along with a exercise program directed to pain, stiffness, range of motion, physical function and quality of life of patients with knee osteoarthritis in a short term when compared with the recommended intervention. Under prescription the current clinical practice in Portugal is developed according to the pattern to investigate. Methodology: This is a quasi-experimental controlled study without randomization. The subjects of FPM Clinic (n= 20, 35.0% men, 65.0% women) were submitted to the conservative intervention (hot pack, ultrasound and massage) with a land exercise program during a 4 week-period (all-weekly) were assigned in the experimental group. Patients signed in the land exercise program of "Active Living" in Leirisport (n = 21, 23.8% men, 76.2% women) a 8 week-period (bi-weekly) were assigned as control group. Outcomes were measured by the Knee Outcome Osteoarthritis Score (KOOS) for pain, stiffness, physical function and quality of life. Goniometry was used for range of motion. Results: Both treatment groups obtained successful outcomes measured by significant reductions in KOOS scores and improvement in goniometry in a 4 and 8-week period. When compared the evolution of the experimental group with the control group it appears that significant differences occur in the range of motion (p <0.05) (further progress in the experimental group), and pain (p <0.05) (further evolution for the control group). In outcomes stiffness, physical function and quality of life was possible to identify positive results that suggest potential benefits of intervention for the submitted subjects. Discussion and Conclusion: These results suggest that individualized clinical intervention is more effective than group intervention in range of motion improving in patients with knee osteoarthritis in a 4-week period. However outcomes for pain, stiffness, physical function and quality of life appear to be clinically and statistically better for the group intervention. The significance of this study is essencial because it demonstrates that patients with knee osteoarthritis who incorporate an exercise program in group reveal improvements. When adding physical therapy sessions with individual conservative intervention and supervised exercises the result is an improvement of symptomatic relief.

Efectividade de um programa de exercício aquático na osteoartrose do joelho

RESUMO: A osteoartrose do joelho é uma condição clínica cuja prevalência tem aumentado nos últimos anos na população idosa. Trata-se de uma condição que pode ser bastante incapacitante para o idoso, gerando um forte impacto social e económico. O exercício aquático tem sido identificado como um factor de promoção da melhoria do quadro clínico nesta população, mas a sua efectividade não está, ainda, determinada. Objectivo: investigar a efectividade, a curto e médio prazo, de um programa de exercício aquático, realizado em grupo, com a duração de 8 semanas, na amplitude articular, dor e rigidez do joelho, e na função física e qualidade de vida, em idosos com osteoartrose do joelho. Metodologia: Recorreu-se a um estudo quase-experimental, double-blind, controlado, sem aleatorização, cuja amostra, constituída por 43 sujeitos, foi selecionada por conveniência. Os sujeitos do grupo experimental (n=22) foram submetidos ao programa de exercício aquático e os do grupo de controlo (n=21) foram submetidos ao programa de exercício no solo. Ambos os programas foram definidos de acordo com as recomendações internacionais para a prática de exercício físico em idosos com osteoartrose (Arthritis Foundation, 2009a, 2009b). Todo o grupo foi avaliado no início do programa, no final do mesmo (8 semanas) e após 6 semanas de follow-up, nos seguintes indicadores: amplitude articular do joelho (através do goniómetro), dor, rigidez, função e qualidade de vida (através do KOOS). Resultados: A amostra deste estudo foi constituída por sujeitos maioritariamente do género feminino (76,7%), com uma média de 72,7 anos (DP=5,49). O programa de exercício aquático implementado demonstrou um aumento da amplitude articular passiva de flexão (p<0,0001) e extensão (p=0,016) do joelho, uma diminuição da dor e da rigidez articular (p<0,0001), um aumento da função nas AVD’s (p<0,0001) e no desporto/lazer (p=0,031), e ainda, um aumento da qualidade de vida (p<0,0001). Contudo, apenas os níveis de amplitude articular passiva de extensão do joelho (p=0,083) e de função no desporto/lazer (p=0,244) se mantiveram ao longo das seis semanas de follow-up. Conclusões: Apesar de algumas limitações, considera-se que este estudo é de grande importância para a comunidade científica e para os fisioterapeutas preocupados com a crescente prevalência da osteoartrose e dos custos associados. O exercício aquático parece ser uma estratégia importante na melhoria do estado de saúde dos idosos com osteoartrose do joelho.----------------- ABSTRACT: The osteoarthritis of the knee is a clinical condition that has been increasing among the elderly population over the past few years. It’s a condition that can be fairly disabling to the elderly individual, and which generates a strong social and economic impact. Aquatic exercise has been named as a promotional factor in the improvement of the clinical picture in this population, but its effectiveness is yet to be determined. Objective: To investigate the effectiveness, in a short and medium term, of an aquatic exercise program undertaken by a group over eight weeks, in the joint amplitude, pain and stiffness of the knee, and in the physical function and quality of life in elderly people who suffer from knee osteoarthritis. Methodology: was used a double-blind, quasi-experimental study with no randomization and its 43 subjects were selected as a matter of convenience. The subjects of the experimental group (n=22) were subjected to an aquatic exercise program and those of the control group (n=21) were subjected to a land-based exercise program. Both programs have followed international recommendations on the practice of physical exercise in elderly people who suffer from osteoarthritis (Arthritis Foundation, 2009a, 2009b). The entire group was evaluated in the beginning and at the end of the program (8 weeks later), and after a 6 week follow-up, in these parameters: knee range of motion (through a goniometer), pain, stiffness, function and quality of life (through KOOS). Results: This sample was predominantly female (76,7%) with a mean age of 72,7 years (SD=5,49). Aquatic exercise resulted in increase of passive joint flexion (p<0,0001) and knee extension (p=0,016), in the decline of pain and stiffness (p<0,0001), in the increase of function in the ADLs (p<0,0001). However, only the knee extension amplitude (p=0,083) and the function in sports/leisure (p=0,244) were kept through the six-week follow-up. Conclusions: Despite some limitations, this study is of great importance to the community and to the physiotherapists concerned with the growing prevalence of osteoarthritis and the associated costs. Aquatic exercise appears to be an important strategy in the improvement of the health condition of patients who suffer from knee osteoarthritis.

Emove

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Range of motion measurements based on depth camera for clinical rehabilitation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica