Controle motor de movimentos funcionais empregando sistema de estimulação elétrica em malha fechada
| Ano de defesa: | 2019 |
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| Autor(a) principal: |
Souza, Delmar Carvalho de
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| Orientador(a): |
Nohama, Percy
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| Banca de defesa: |
Leal, André Giacomelli
,
Nogueira Neto, Guilherme Nunes
,
Nievola, Julio Cesar
,
Nohama, Percy
,
Sanches, Paulo Roberto Stefani
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4954 |
Resumo: | Introdução: A lesão medular pode afetar diversas regiões do corpo prejudicando a motricidade, a propriocepção e a sensibilidade, exigindo adaptações para realização das atividades diárias. A estimulação elétrica funcional (FES) é um recurso eficaz na reabilitação dessas pessoas na medida em que permite o controle de movimentos funcionais. O objetivo deste estudo consiste em desenvolver e avaliar uma estratégia de controle motor empregando FES em malha fechada, para obtenção de movimentos funcionais em membros inferiores de pessoas com lesão medular, atuando sobre os grupos musculares agonista e antagonista da perna. Metodologia: Os grupos musculares dos quadríceps são estimulados em combinação com os isquiotibiais, a fim de avaliar a viabilidade do controle de posição do joelho para constituição de uma futura neuroprótese híbrida. O algoritmo do controlador PI foi escrito em linguagem C, e implementado em Raspberry PI3 e ATmega328. O perfil estimulatório gerado pelo sistema de FES segue as recomendações da literatura quanto à forma do sinal, frequência, duração e amplitude. O estimulador foi testado em 10 voluntários, sendo que 7 deles apresentavam lesões medulares, 1 apresentava sequelas de AVC, 1 voluntário com mielite transversa e 1 com pólio (perna sem lesão). Utilizou-se o método do domínio da frequência para encontrar parâmetros estáveis para o controlador PI. Resultados: Os testes in vivo mostraram que o controle sobre a amplitude de movimento do joelho apresenta a mesma tendência entre os voluntários, mas também é fortemente dependente do indivíduo. Observou-se que o tempo para atingir a amplitude de extensão-alvo, ou seja, a amplitude de movimento prevista, é inversamente proporcional ao Kc (ganho do controlador), enquanto o overshooting é diretamente proporcional ao Kc; o settling time e o atraso eletromecânico mostram a tendência de acompanhar Tc (constante de tempo do controlador). A estimulação conjugada entre quadríceps e isquiotibiais acentua o comportamento observado com relação à estimulação exclusivamente do quadríceps. Quando os parâmetros do controlador são adequadamente escolhidos para a estimulação do quadríceps, a estimulação combinada melhora a estabilidade do controle, como reduzindo overshoot e reduzindo o tempo para atingir a extensão-alvo. Conclusões: Conclui-se que a FES pode ser empregada no controle da amplitude de movimento do joelho de pessoas com lesão medular, podendo-se alcançar uma amplitude predefinida de forma segura. Parâmetros do controlador podem ser ajustados para adequar-se às características de cada voluntário, possibilitando atingir-se a extensão-alvo com maior ou menor velocidade, reduzir o overshoot e até minimizar oscilações indesejáveis. A estimulação conjugada dos grupos musculares quadríceps e isquiotibiais, com os parâmetros do controlador adequadamente escolhidos, promove um melhor controle da extensão. |