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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Proposição, validação e aplicação de um novo metodo para analise cinematica tridimensional da movimentação da caixa toracica durante a respiração
Title Alternative: Proposition, validation and application of a novel method to the 3D kinematical analysis of the rib cage motion during breathing
Author: Sarro, Karine Jacon, 1977-
Advisor: Barros, Ricardo Machado Leite de, 1961-
Abstract: Resumo: O presente trabalho teve como objetivo propor e validar um novo método para análise cinemática tridimensional da movimentação da caixa torácica durante a respiração e mostrar uma aplicação do mesmo. A análise cinemática foi utilizada para descrever a movimentação tridimensional das costelas durante a respiração. As coordenadas 3D de marcadores posicionados sobre as costelas e vértebras foram utilizadas para calcular as distâncias transversais e ântero-posteriores da caixa torácica e a orientação das costelas em função do tempo. O método identificou um sinal coerente com o ciclo respiratório para todas as distâncias calculadas e também para os ângulos das costelas ao redor de um eixo quasi-transversal representando os movimentos de elevação e abaixamento das costelas. Também foi capaz de medir a maior variação das distâncias ântero-posteriores e transversais da caixa torácica durante respirações em capacidade vital quando comparadas a respirações em volume corrente. Foram realizados testes para avaliar variáveis relacionadas aos erros de medição do sistema de análise cinemática utilizado. Imagens de ressonância magnética do tronco foram utilizadas para calcular a movimentação relativa entre os marcadores de superfície e as costelas (deslizamento de pele). Os resultados revelaram um erro sistemático abaixo de 1 mm e um desvio padrão experimental de 2,5 mm, o que gerou erros máximos de 2º na medição da variação angular das costelas. A movimentação relativa média entre os marcadores, assumida como a distância entre o marcador e a costela em capacidade pulmonar total menos a distância entre o marcador e a costela em capacidade residual funcional, foi igual a 3,9 mm, valor menor que os relatados na literatura para os membros inferiores ou coluna vertebral. Esses resultados validam o método, mostrando a viabilidade em se usar a análise cinemática para avaliar movimentações das costelas acima de 2º. Uma vez validado, o método foi aplicado a um grupo de sujeitos saudáveis e distinguiu alguns sujeitos com movimentação paradoxal das costelas. Aplicado a um grupo de nadadores, foi capaz de evidenciar alterações nos movimentos respiratórios desse grupo, identificando maior variação angular das costelas e maior correlação entre as curvas dos ângulos das costelas (p<0,05) quando comparado ao grupo controle. Os nadadores também apresentaram maior correlação entre a variação angular das costelas e os volumes parciais do tronco, reforçando o potencial da metodologia em identificar alterações nos padrões respiratórios. Concluindo, este estudo validou o uso da análise cinemática 3-D para avaliar a movimentação das costelas e a coordenação entre elas durante a respiração bem como evidenciou seu potencial na identificação de diferentes comportamentos da movimentação das costelas, mostrando que a prática de natação induziu um padrão otimizado de movimentação da caixa torácica

Abstract: The present work aimed to propose and validate a novel method to the 3D kinematical analysis of the rib cage motion during breathing and to show an example of application. The kinematical analysis was used to describe the 3D motion of the ribs during breathing. The 3D coordinates of surface markers positioned on the ribs, sternum and vertebrae were used to calculate the transversal and anterior-posterior distances of the rib cage and the orientation of the ribs in function of time. The method identified a signal coherent with the breathing cycle for all the distances measured and for the angles of the ribs around the quasi-transversal axis representing the upward and downward movements of the ribs. The method was also able to identify the higher variation of the transversal and anterior-posterior distances of the rib cage during breathing at vital capacity when compared with breathing at tidal volume. Some tests were performed to evaluate variables related to the measurement errors of the system. Magnetic resonance images of the trunk were used to calculate the relative motion between the surface markers and the ribs (soft tissue artifact). The results revealed less than 1 mm of systematic error and a experimental standard deviation of 2.5 mm, which generate maximal errors of 2º on the angular variation of the ribs. The soft tissue artifact was assumed as the distance between the marker and the rib at total lung capacity minus the distance between the marker and the rib at functional residual capacity, and the absolute mean value found was 3.9 mm. This value is smaller than that one found in the kinematics of other segments. The method was applied in a group of swimmers and a control group of non-athletes and was able to distinguish subjects with a paradoxal movement and showed that swimmers presented greater angular variation for all ribs, and greater correlation between the curves of the rib angles (p<0.05). The swimmers also presented higher correlation between the angular variation of the ribs and the variation of the separate volumes of the trunk. In conclusion, this study has validated the use of 3-D kinematic analysis to evaluate the movement of the ribs and their coordination during breathing as well as has shown its potential to identify differences in the behavior of the ribs motion, showing that swimming training induced an optimized pattern of motion of the rib cage
Subject: Testes respiratorios
Torax
Cinemática
Biomecânica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2007
Appears in Collections:FEF - Tese e Dissertação

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