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Título: Estimulação elétrica sequencial distribuída espacialmente em membro inferior de pessoas com lesão medular
Autor(es): Pinheiro, Lucas de Macêdo
Orientador(es): Baptista, Roberto de Souza
Assunto: Estimulação elétrica
Medula espinhal - ferimentos e lesões
Data de apresentação: Mai-2021
Data de publicação: 4-Mai-2022
Referência: PINHEIRO, Lucas de Macêdo. Estimulação elétrica sequencial distribuída espacialmente em membro inferior de pessoas com lesão medular. 2021. 69 f., il. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Mecatrônica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2021.
Resumo: Ao sofrer uma lesão medular, as pessoas passam a encarar uma realidade nova e desafiadora frente a diversas complicações. Parte do sistema nervoso é afetado e isso pode levar a consequências severas, como a perda de função motora. No entanto, mesmo na ausência de movimento voluntário, tratamentos podem ser utilizados em reabilitação em prol do empoderamento e autonomia dos pacientes. A estimulação elétrica funcional é uma técnica capaz de induzir contrações em membros paralisados. Porém, evitar afadiga muscular e melhorar a eficiência de contrações ainda é um desafio em sua aplicação. Neste trabalho, foram desenvolvidos os recursos necessários para estudar a estimulação sequencial distribuída espacialmente (SDSS), um método alternativo que, de acordo com revisão bibliográfica, apresentou indícios de maior resistência à fadiga em comparação à estimulação convencional, de eletrodo único (SES). Por meio de elementos eletrônicos e desenvolvimento de software, o equipamento de estimulação foi adaptado e uma aplicação foi criada com interface gráfica para possibilitar o uso de SDSS por meio de um aparelho comercial, viabilizando a implementação desse método em outras aplicações, como o ciclismo por estimulação. A consolidação das atividades de desenvolvimento ocorreu pela comparação de SES e SDSS no quadríceps de dois participantes com lesão medular em dois protocolos experimentais. No primeiro experimento, a atividade muscular e força foram registradas durante 8 sessões para verificar o procedimento descrito nos estudos revisados. O segundo experimento consistiu em duas sessões de ciclismo por estimulação. O desempenho de SES e SDSS foi avaliado com base na velocidade, distância e duração da assistência inicial. No geral, os dados de força no primeiro experimento indicaram maior eficiência e a eletromiografia evocada sugeriu uma queda mais lenta na atividade muscular com SDSS. No experimento com ciclismo, o participante manteve uma velocidade superior, alcançou distâncias mais longas e necessitou de assistência por menos tempo utilizando SDSS para a mesma configuração de intensidade. Embora preliminares, tais estudos podem levar a melhorias em tecnologias para reabilitação. Por fim, são descritas as interfaces de interação criadas para os sistemas de reabilitação, incluindo o ciclismo por estimulação.
Abstract: When suering a spinal cord injury, people confront a new and challenging reality in theface of several complications. Part of the nervous system is aected and this can lead tosevere consequences, such as loss of motor function. Nevertheless, even in the absence ofvoluntary movement, treatments can be used in rehabilitation for the empowerment andautonomy of patients. Functional electrical stimulation is a technique capable of inducingcontractions in paralyzed limbs. However, avoiding muscle fatigue and improving theeciency of contractions is still a challenge in its application. In this work, the necessaryresources were developed to study spatially distributed sequential stimulation (SDSS),an alternative method that, according to bibliographic review, showed signs of greaterfatigue resistance compared to conventional, single electrode stimulation (SES). Throughelectronic elements and software development, stimulation equipment was adapted andan application was created with a graphical interface to allow the use of SDSS througha commercial device, enabling the implementation of this method in other applicationssuch as cycling with stimulation. The consolidation of the development activities occurredthrough comparison of both SES and SDSS in the quadriceps of two participants withspinal cord injury in two experimental protocols. In the first experiment, muscle activityand force were recorded during 8 sessions in order to verify the procedure describedin the reviewed studies. The second experiment consisted of two sessions of cyclingwith stimulation. The performance of SES and SDSS was evaluated on the basis ofspeed, distance and duration of initial assistance. Overall, the force data in the firstexperiment indicated greater eciency and the evoked electromyography suggested aslower decay in muscle activity with SDSS. In the experiment with cycling, the participantmaintained a higher speed, reached longer distances and needed assistance for less timeusing SDSS for the same intensity setting. Though preliminary, these studies can lead toimprovements in technologies for rehabilitation. Lastly, the interaction interfaces createdfor the rehabilitation systems are described, including cycling with stimulation.
Informações adicionais: Trabalho de conclusão de curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação, 2021.
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