Desenvolvimento e validação de sensor inercial para análise biomecânica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Casarin, Rene Luis
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Acidente vascular encefálico; Biomecânica; Biomechanics; Encephalic vascular accident; Inertial sensor; Sensor inercial
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/82/82131/tde-26082021-195811/

Sistemas inerciais para análise biomecânica podem fornecer parâmetros para diagnóstico, prognóstico e intervenções terapêuticas, auxiliando na elaboração de protocolos de tratamento e acompanhamento clínico. O objetivo deste estudo foi desenvolver e validar um sensor inercial para análise do movimento. Foi desenvolvido um protótipo constituído de uma placa de unidade de medida inercial (IMU) da Sparkfun modelo SEM - 10736 ROHS com 9 Graus de liberdade (9 DOF) que incorpora três sensores: um ITG-3200 [giroscópio baseado em sistemas microeletromecânicos (MEMS) de eixo triplo e resolução de 13-bit, ± 16g], ADXL345 (acelerômetro de eixo triplo), e um HMC5883L (magnetômetro de triploeixo), além de microcontrolador para aquisição de dados e um software para gravação, armazenamento e processamento dos dados. Para validação do protótipo foram realizados 3 estudos comparativos para análise angular: (i) Protótipo vs. XSens: foi utilizado três diferentes frequências para aquisição de dados (125 MHz, 50 MHz e 41,6 MHz) do sensor durante movimentos de flexão/extensão de cotovelo, e constatou-se que o protótipo mostrou precisão nos diferentes eixos (Yaw, Roll e Pitch) similarmente ao XSens; (ii) Protótipo vs. Robô Kuka: o protótipo foi acoplado no robô, que foi programado para realizar 3 rotações em cada eixo (Yaw, Pitch e Roll) com movimentos que variaram de 0° à 180° de acordo com cada eixo de rotação e, constatou-se que o protótipo mostrou diferença de no máximo 1 grau comparado ao robô, indicando acurácia e; (iii) Protótipo vs. Goniômetro: pacientes hemiplégicos (n=18) e voluntários saudáveis (n=15) participaram deste estudo transversal, no qual foram realizadas as medidas de amplitude de movimento (ADM) de flexão/extensão do punho e do cotovelo, que resultaram na correlação positiva da ADM entre o protótipo e o goniômetro, mas o protótipo permitiu a medida dinâmica dos membros paréticos e não paréticos de hemiplégicos, bem como do membro dominante de voluntários saudáveis, enquanto o goniômetro permitiu apenas a medida estática. Portanto, o protótipo do sensor desenvolvido, tem acurácia e mostrou ser eficaz para análise de medidas angulares dinâmicas.