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Título: Avaliação de um sistema de neuro-órtese sEMG-FES: um estudo de caso em pacientes neurológicos
Título(s) alternativo(s): Evaluation of an sEMG-FES neuro-orthesis system: a case study in neurological patients
Autor(es): González Méndez, María Verónica
Orientador(es): Mendes Júnior, José Jair Alves
Palavras-chave: Eletromiografia
Estimulação neural
Cérebro - Ferimentos e lesões
Sistema musculoesquelético - Ferimentos e lesões
Aparelhos ortopédicos
Electromyography
Neural stimulation
Brain - Wounds and injuries
Musculoskeletal system - Wounds and injuries
Orthopedic apparatus
Data do documento: 5-Dez-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: GONZÁLEZ MÉNDEZ, María Verónica. Avaliação de um sistema de neuro-órtese sEMG-FES: um estudo de caso em pacientes neurológicos. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Lesões e condições neurológicas correspondem globalmente à principal causa de incapacidade, repercutindo dessa maneira na independência e autonomia dos indivíduos afetados para realizar suas atividades de vida diária. Muitas destas tarefas envolvem o uso dos membros superiores, sendo o comprometimento da função deste membro, um grande fator de impacto de qualidade de vida. A recuperação da função mão-braço pode envolver terapias convencionais e/ou o uso de tecnologias assistivas. No entanto, a aplicação destas tecnologias na literatura, apresenta um foco muito maior em populações específicas como Acidente Vascular Cerebral (AVC) e Lesão Medular (LM) e em um estágio específico da lesão (aguda e subaguda), gerando uma escassez de estudos que abordem a aplicabilidade dessas tecnologias em populações com lesões crônicas e outros tipos de condições neurológicas. Em vista disso, neste estudo aplicou-se uma interface sEMG-FES do tipo neuro-órtese, não vestível em indivíduos com lesões neurológicas crônicas. O presente estudo é de caráter transversal, não controlado, com uma amostra por conveniência, cujos participantes foram recrutados do Complexo de Saúde Pequeno Cotolengo por meio de entrevistas. Foram realizados um total de 10 encontros, sendo dois dias de avaliação (pré e pós intervenções) e 8 intervenções. As intervenções consistiram na aplicação do estímulo elétrico acionado pelo sEMG ao realizar um movimento funcional. Os dados de sEMG foram coletados nos músculos tríceps braquial e extensor radial do carpo tanto nos dias de avaliação, como antes e após cada intervenção. Além disso, foram realizadas gravações de vídeo antes e após cada intervenção de cada participante. Os sinais de sEMG foram filtrados usando o método de Decomposição de Modo Empírico e foram avaliadas características no domínio do tempo e da frequência. A análise de vídeo foi realizada através do software Kinovea para verificar os ângulos de extensão de cotovelo e punho mínimos e máximos de cada intervenção. A aplicação da neuro-órtese sEMG-FES apresentou efeitos não apenas na musculatura estimulada (extensor radial do carpo) como também no tríceps braquial. Estes efeitos também foram visualizados na análise de vídeo com os ângulos das articulações de cotovelo e punho, quando comparado entre os momentos pré com pré e pós com pós de cada intervenção. Pode-se perceber que houve um efeito principalmente associado à resistência à fadiga da musculatura envolvida no movimento de alcance na aplicabilidade da neuro-órtese em indivíduos com sequelas neurológicas crônicas com comprometimento dos membros superiores.
Abstract: Injuries and neurological conditions correspond globally to the leading cause of disability, thus impacting the independence and autonomy of affected individuals to carry out their daily living activities. Many of the tasks present in daily living activities involve the use of the upper limbs; thus, compromising the function of this limb is a significant factor impacting quality of life. Recovery of hand-arm function may involve conventional therapies and assistive technologies. However, the application of these technologies in the literature presents a much greater focus on specific populations such as Stroke and Spinal Cord Injury (SCI) and in a particular stage of the injury (acute and subacute ). Thus, a scarcity of studies has been generated addressing the applicability of these technologies in populations with chronic injuries and other types of neurological conditions. Given this, in this study, a sEMG-FES interface of the neuro-orthesis type was applied, not wearable in individuals with chronic neurological injuries. The present study is cross-sectional and uncontrolled, with a convenience sample whose participants were recruited through the Pequeno Cotolengo Health Complex. A total of 10 meetings were held, two days of evaluation (pre and post-intervention), and eight interventions. The interventions consisted of the application of electrical stimulation triggered by sEMG when performing a functional movement. The sEMG data were collected in the triceps brachii and extensor carpi radialis muscles both on the evaluation days and before and after each intervention. Three volunteers were recruited, and they completed all interventions. In addition, video recordings were made before and after each intervention of each participant. The sEMG signals were filtered using the Empirical Mode Decomposition method, and time and frequency domain characteristics were evaluated. Video analysis was performed using Kinovea software to verify the minimum and maximum elbow and wrist extension angles for each intervention. The application of sEMG-FES neuro-orthesis had effects not only on the stimulated muscles (extensor carpi radialis) but also on the triceps brachii. These effects were also visualized in the video analysis with the angles of the elbow and wrist joints when compared between the pre and post-moments of each intervention. In this way, there was an effect mainly associated with the resistance to fatigue of the muscles involved in the reaching movement on the applicability of the neuro-orthesis in individuals with chronic neurological sequelae with impairment of the upper limbs.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36141
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