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PROCESSO DE INSTRUMENTAÇÃO INTEGRADA NO DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE TECNOLOGIA ASSISTIVA Conference Paper · May 2016
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1 author: Giselle Mari Speck Federal University of Santa Catarina 18 PUBLICATIONS 57 CITATIONS SEE PROFILE
Available from: Giselle Mari Speck Retrieved on: 27 July 2016
ISBN 978-85-5953-003-2
PROCESSO DE INSTRUMENTAÇÃO INTEGRADA NO DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE TECNOLOGIA ASSISTIVA Giselle Mari Speck,
[email protected], UFSC; Rosimeri Franck Pichler,
[email protected], UFSC; Giuliano Mannrich,
[email protected] , UFSC; Bruno Guimarães,
[email protected], UFSC; Susana Cristina Domenech,
[email protected], UDESC; Giselle Schmidt Alves Diaz Merino,
[email protected], UFSC/UDESC; Eugenio Andrés Díaz Merino,
[email protected], UFSC RESUMO Este artigo tem como objetivo descrever a utilização de um roteiro de coleta com instrumentação integrada na etapa de levantamento de dados para projetos de Tecnologia Assistiva (TA). Como instrumentos, utilizou-se a termografia digital, a eletromiografia, a dinamometria e a captura de movimentos por sensores inerciais (Xsens). O estudo foi realizado com um sujeito com limitações físicas e cognitivas decorrentes de demência mista e traços de Parkinson e Alzheimer, internado no Instituto de Psiquiatria de Santa Catarina (IPqSC). O roteiro de coleta e sua sistemática neste projeto de TA se mostraram adequados para obtenção e integração dos dados, ressaltando-se a importância da participação multiprofissional nesse processo, a fim de manter o rigor científico e considerar as necessidades do projeto e do usuário com o qual a coleta está sendo realizada. Como futuros estudos, almeja-se continuar aprimorando este roteiro de coleta a fim de contribuir cada vez mais com projetos de produtos que considerem os princípios da ergonomia e que venham a melhorar a qualidade de vida de pessoas com deficiência ou mobilidade reduzida. INTRODUÇÃO O Brasil apresenta 23,92% da população, ou seja, 45,6 milhões de Pessoas com Deficiência (PD). O Estado de Santa Catarina é formado por 21,3% ou 1,3 milhões de PD, dos quais 31,58% ou 420,5 mil apresentam deficiência motora (IBGE, 2011). As pessoas com sequelas motoras apresentam baixo nível de atividades físicas em razão de limitações impostas por distúrbios/anomalias no cérebro (SERON et al., 2015). Diante disso, dispositivos ergonômicos adaptados para pessoas com deficiência motora têm sido alvo de pesquisa e desenvolvimento como forma de assegurar uma melhor qualidade de vida e a inclusão social. Contudo, algumas práticas de atividades físicas (esteira, bicicleta e elíptico) necessitam de redução da carga corporal através de um equipamento de suporte (órtese) com a finalidade de posicionar o indivíduo sobre o equipamento e sustentá-lo com segurança durante as atividades. Assim, buscando minimizar os efeitos relacionados à limitações de pessoas com deficiência (PD), a Tecnologia Assistiva (TA) tem contribuído para a inclusão social através do desenvolvimento de recursos, técnicas e equipamentos que possibilitam ampliar as habilidades funcionais, promovendo independência funcional das PD (BERSCH, 2013). A preocupação em atender e melhorar a vida de PD ou mobilidade reduzida gerou uma nova realidade, em que se observa como tendência do mercado atual a ampliação de projetos de produtos que possuem um design ergonômico que atenda às exigências de uma gama maior de utilizadores, sejam eles portadores ou não de incapacidades (DUTRA, 2008). Tendo em vista a importância da TA, a instrumentação integrada tem sido objeto de pesquisa e desenvolvimento em diversas áreas do conhecimento humano (GARCIA e GALVÃO, 2012). Especialmente no setor da saúde, a grande ênfase tem sido dada a instrumentos que permitem a aquisição e o armazenamento de informações fisiológicas, abrindo novas possibilidades para desenvolvimento e aplicação de técnicas para elaboração de projetos para esta realidade
(SCHWARTZ et al., 2011). Neste artigo, entende-se por instrumentação integrada o uso de diversos equipamentos que, apesar de possuírem finalidades distintas, no conjunto, seus dados podem gerar informações complementares que vão auxiliar no desenvolvimento de projetos. Embora se tenha conhecimento da importância do uso de instrumentos na coleta de dados para desenvolvimento de projetos, estudos com relação ao seu uso em projetos de TA ainda é pouco explorada. Além disso, a organização de roteiros de instrumentação integrada necessita maiores avanços. Diante disso, o trabalho tem como objetivo descrever a utilização de um roteiro de coleta com instrumentação integrada na etapa de levantamento de dados para projetos de TA. O roteiro de coleta foi desenvolvido pelo Núcleo de Gestão de Design e Laboratório de Design e Usabilidade da Universidade Federal de Santa Catarina (NGD/LDU/UFSC), com a finalidade de planejar, controlar e acompanhar todas as etapas da coleta, a fim de assegurar o rigor científico. Como instrumentos, utilizou-se a termografia digital, a eletromiografia, a dinamometria e a captura de movimentos por sensores inerciais (Xsens). REFERENCIAL TEÓRICO O Comitê de Ajudas Técnicas define TA como: uma área do conhecimento, de característica interdisciplinar, que engloba produtos, recursos, metodologias, estratégias, práticas e serviços que objetivam promover a funcionalidade, relacionada à atividade e participação, de pessoas com deficiência, incapacidades ou mobilidade reduzida, visando sua autonomia, independência, qualidade de vida e inclusão social (BERSCH, 2013). O sucesso no uso e aceitação de um dispositivo de TA por parte do usuário e de seus cuidadores, seja ele produzido de forma seriada (em massa) ou confeccionado sob medida, frequentemente, envolve um somatório de fatores econômicos, ergonômicos e estéticos na sua fase de desenvolvimento, os quais, juntos, agregam valor ao produto que, enfim, se destina a ampliar ou facilitar a participação da pessoa e/ou cuidadores nas atividades, refletindo-se numa melhor qualidade de vida (DUTRA e GOUVINHAS, 2010). A ergonomia, neste sentido, é reconhecida pela utilização de dados e métodos para tratar das interações entre os seres humanos e produtos ou sistemas, tornando-os compatíveis com as capacidades e limitações das pessoas (IEA, 2003), e busca a adequação do trabalho, objetos e produtos ao homem, procurando garantir a segurança, o conforto, a satisfação e o bem-estar de trabalhadores e usuários (GOMES FILHO, 2010). Para Falzon (2007) a Ergonomia depende de disciplinas de base (fisiologia, psicologia, engenharia, entre outras) porém possui um saber próprio. No Design a Ergonomia está ligada à metodologia projetual, atuando dentre outras áreas, no levantamento de dados referentes ao perfil dos usuários, conhecida por antropometria (GOMES FILHO, 2010). A antropometria compreende um dos domínios da ergonomia, denominada Ergonomia Física, que se ocupa das medidas físicas do corpo humano, que inclui, além da antropometria, a anatomia e a biomecânica (IEA, 2003). Neste sentido, o uso de instrumentos podem auxiliar na obtenção de dados quantitativos referentes a amplitudes de movimentos, força muscular, temperatura corporal e atividade muscular, que venham a identificar as sobrecargas biomecânicas sobre o usuário. Estes dados quantitativos podem ser utilizados na concepção e avaliação de novos produtos, reduzindo a necessidade de reprojeto e tornando-os mais adequados e satisfatórios aos usuários. Como exemplos do uso de instrumentos na coleta de dados para a saúde, tem-se o estudo de Da Luz et al (2010) que utilizaram a termografia digital para identificar o desconforto do uso de próteses por usuários amputados; o estudo de Razza e Paschoarelli (2009) que utilizaram a dinamometria para especificar as forças de manipulação empregadas na realização de atividades da vida diária a fim de apresentar parâmetros para o design ergonômico de produtos; o estudo de Barela e Almeida (2006) que analisaram os movimentos de flexão do ombro e cotovelo de portadores de paralisia cerebral comparado a indivíduos
normais. Como exemplo de estudo utilizando instrumentos de forma integrada, cita-se o estudo de Silva et al (2013), que utilizaram a eletrogoniometria, inclinometria e a eletromiografia para comparar o manuseio de caixas de plásticas de transporte a fim de reduzir a sobrecarga postural e muscular ao trabalhador. Com isso, o Design pode utilizar-se destes instrumentos para se aproximar das necessidades e limitações reais do usuário e transpor tais informações no desenvolvimento de produtos de TA. MATERIAIS E MÉTODOS Esta pesquisa foi realizada no Instituto Psiquiátrico de Santa Catarina (IPq-SC) localizado no município de São José (SC), sendo o único hospital público do Estado que presta atendimento de Psiquiatria, atendendo principalmente a população de baixa renda, proveniente da Grande Florianópolis e do interior do Estado. O sujeito participante da coleta é do gênero masculino, 57 anos, encontra-se asilado há 22 anos no IPq-SC, apresenta demência mista pelo uso de neurolépticos e limitações de movimentos nos membros inferiores decorrentes das doenças de Parkinson e Alzheimer. Não houve a preocupação, neste trabalho, de se descrever os mecanismos fisiológicos envolvidos no processo de contração muscular para as atividades realizadas. Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFSC (No: 1.257.716) e o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE) foi previamente assinado pelo tutor legal oficial do sujeito. Um roteiro de coleta foi elaborado pelo grupo de pesquisa englobando a utilização da instrumentação integrada, que compreendeu o uso de quatro equipamentos disponíveis no NGD/LDU/UFSC: Captura de Movimentos, Dinamometria, Eletromiografia e Termografia. Foram feitos registros audiovisuais de todo o processo de coleta. A coleta compreendeu a realização das atividades de marcha na barra paralela e bicicleta ergométrica, com acompanhamento do fisioterapeuta responsável pelo tratamento do paciente. A ordem de obtenção dos dados pode ser observada na Figura 1.
Figura 01: Roteiro de coleta com instrumentação integrada adotado no estudo.
As coletas foram realizadas em dois dias distintos no período matutino, sendo o eletromiógrafo realizado separadamente dos demais equipamentos. Esta separação foi recomendada pelo fisioterapeuta responsável, devido as condições físicas e psíquicas do
paciente. Para cada equipamento foi utilizado um método específico de coleta, os quais serão descritos a seguir: Eletromiografia de Superfície (EMG): provê acesso aos processos fisiológicos responsáveis pela geração da força muscular e pela produção do movimento. Para isso, utilizou-se o EMG da marca Miotec, com quatro canais, acoplado a um computador portátil. O aparelho funciona por meio do software Miotool 400® que permite a aquisição e análise do sinal EMG. Primeiramente, realizou-se a assepsia da pele com álcool a 70º. Após, os eletrodos de superfície foram posicionados em dois segmentos do corpo: um segmento axonal (lombar), nos paravertebrais lombares bilaterais; e o outro no segmento apendicular (musculatura posterior da coxa), nos semitendíneos bilaterais, ambos envolvidos e fundamentais para o movimento da marcha do paciente. Para aquisição dos dados, foram realizadas as atividades de marcha na barra paralela e bicicleta ergométrica, com duração de 4 e 2 minutos, respectivamente. As respostas EMG’s de cada atividade foram expressas em microvolts (µV) resultantes da média da atividade elétrica durante 10 segundos. Termografia Infravermelha (TI): permite medir a temperatura superficial da pele. As imagens foram captadas pelo termovisor FLIR modelo E40, em ambiente com temperatura média de 22oC. Com a câmera a 1 metro do sujeito, o qual foi posicionado sentado e de costas, para registro da região da coluna cervical e lombar. Foram feitos registros antes e após as atividades de marcha e bicicleta ergométrica. Todas as imagens foram padronizadas e analisadas no Software FLIR Tools, na escala cromática Rainbow HC, grau de emissividade de 0,98, temperatura de reflexão de 20°C e com intervalo de temperatura de 15°C a 40°C. A análise dos resultados foi comparativa – antes e após as atividades – analisando alterações quanto a intensidade, tamanho, forma, distribuição e margem, além da diferença térmica entre os pontos e presença de assimetria térmica segundo critérios de Brioschi et al. (2002). Dinamometria: permite medir a força de preensão manual máxima do paciente. A coleta foi realizada com o Dinamômetro da marca Saehan, modelo DIGI II. Como procedimentos, foi adotado: indivíduo sentado em cadeira sem apoio de braços e com os pés apoiados no chão, ombro aduzido, cotovelo fletido a 90°, antebraço em posição neutra, punho entre 0 e 30° de extensão. A alça móvel do aparelho foi ajustada na posição II, o equipamento foi mantido suspenso pelo avaliador durante a coleta e foram realizadas motivações verbais. Ao total foram realizadas três coletas antes e após as atividades, alternando as mãos direita e esquerda, registrando os valores máximos para, posteriormente, calcular as médias e os desvios padrões obtidos. Captura de Movimentos: permite registrar o movimento do corpo através de algum dispositivo e, a partir destes dados, mensurar as variáveis cinemáticas do movimento. Para isso, utilizou-se o MVN Biomech Link, da marca Xsens, que captura movimentos por meio de 17 sensores inerciais com frequência de 120 Hz. Os dados são transmitidos via wireless para um computador com software que permite a observação, gravação e análise dos movimentos, a partir de gráficos dos ângulos das articulações, da velocidade e duração dos movimentos. Com o equipamento foram coletados os movimentos do paciente durante a realização das atividades. No software, foram analisados os dados referentes aos segmentos do joelho e quadril do paciente, nos movimentos de flexão e extensão, de forma a comparar os lados direito e esquerdo do mesmo. RESULTADOS E DISCUSSÃO A integração das tecnologias para coletas de dados neste trabalho, mostrou-se satisfatória na captura de dados fidedignos ao desenvolvimento da órtese para estabilização da articulação do joelho, mesmo mediante as limitações apresentadas pelo paciente. A realização da coleta em dias distintos foi solicitada pelo fisioterapeuta responsável pelo paciente, devido ao cansaço decorrente da colocação, calibração e aquisição dos dados com o equipamento.
Neste sentido, principalmente em estudos com pacientes debilitados físico e mentalmente, estes cuidados devem ser tomados. Desta forma, a realização da EMG separadamente aos demais equipamentos, é também justificada pela exigência física necessária na aquisição dos dados, a qual poderia acarretar em fadiga ao paciente, afetando na coleta com os demais equipamentos. Nos últimos anos, algumas pesquisas focaram o desenvolvimento de órteses com a utilização da EMG, proporcionando maior funcionalidade às mesmas. Segundo Callinan (1999), estes dispositivos têm como objetivos promover a restrição do movimento, buscar o posicionamento funcional da articulação envolvida e oferecer descanso para estruturas fracas, inflamadas e fatigadas. No que tange a termografia, como se trata de um equipamento que coleta a temperatura superficial do paciente, alguns cuidados devem ser considerados no momento da coleta. De acordo com Fernández-Cuevas et al (2015), três fatores podem influenciar no registro termográfico: ambientais (temperatura, umidade, tamanho da sala, pressão atmosférica, radiação, etc); técnicos (relacionados ao uso e capacidades do equipamento utilizado); e individuais (intrínsecos - sexo, idade, genética, etc. / extrínsecos - atividades que pratica, tratamentos, etc.). Devido a estes fatores estarem associados a coleta, a utilização do método por comparação dos resultados do mesmo usuário antes e após a atividade, permite o controle de algumas variáveis individuais. Além disso, a utilização da termografia neste roteiro foi bastante relevante, pois é uma técnica não invasiva e sem contraindicações, facilitando o seu uso com pacientes nas condições físicas e psíquicas relatadas. A coleta com o dinamômetro foi realizada após a coleta com o termovisor, tanto antes como após as atividades, a fim de evitar interferências na coleta termográfica. Apesar de não ter influência direta (termografia realizada na lombar e dinamometria nas mãos), diminuir ao máximo as influências extrínsecas ao usuário é uma forma de garantir a veracidade dos dados coletados (FERNÁNDEZ-CUEVAS et al., 2015). Com relação aos procedimentos adotados na coleta, buscou-se ao máximo manter a postura do usuário, porém as limitações físicas e deformações presentes nas mãos, impediram a postura correta para coleta. Schlüssel et al (2008), argumentam que há diferenças nos valores obtidos dependendo da posição adotada no momento da obtenção dos dados, porém, salientam a dificuldade de se estabelecer um padrão já que esta posição vai variar de acordo com as condições físicas do usuário. Os mesmos autores alertam para os cuidados adotados pelos pesquisadores no momento de comparar os dados obtidos com os dados de referência. Mesmo assim, os resultados obtidos foram satisfatórios, atingindo-se valores similares nas três coletas realizadas em cada mão. Outro fator a ser salientado, é que durante a coleta, o pesquisador auxiliou o paciente segurando o dinamômetro para que este apenas precisasse imprimir a força no equipamento, desta forma foi possível manter uma postura mais adequada. Além disso, durante toda a coleta foram realizadas motivações verbais ao usuário (“vai, vai, vai”, “força, força, força”, entre outros), fator que, segundo Hanten et al. (1999), tem influência direta nos resultados obtidos. Independentemente de incluir ou não o estímulo verbal durante o procedimento de medição, é importante que o avaliador esteja consciente de que, intencionalmente ou não, o tom e o volume da voz com que as instruções são transmitidas podem influenciar os resultados. Dessa forma, deve-se procurar usar sempre a mesma intensidade ao instruir o indivíduo que se pretende avaliar (SCHLÜSSEL et al, 2008). A captura de movimentos foi realizada a fim de registrar os movimentos de marcha do paciente para posterior análise. A coleta com o equipamento utilizado (Xsens) seguiu os padrões de colocação, medição e calibração conforme manual do equipamento. A colocação do equipamento foi realizada com o paciente sentado, a fim de evitar que o mesmo se sentisse indisposto para realizar as atividades posteriormente. Assim também, a retirada das medidas do paciente foram realizadas com ele sentado ou deitado na cama. A calibração do equipamento com o software, compreendeu uma etapa importante do processo, sendo
necessário realizá-la de uma forma rápida e segura. Desta forma, foram feitas apenas as calibrações obrigatórias em Npose (paciente em pé, coluna ereta), Tpose (paciente em pé, coluna ereta e braços esticados em forma de T) e mãos (as duas mãos da paciente devem estar juntas e seguir os passos mostrados no software). Devido as limitações do usuário, as calibrações foram feitas com auxílio do profissional de fisioterapia e dos pesquisadores nesse processo. A coleta de dados ocorreu normalmente, na barra paralela e na bicicleta ergométrica, não apresentando desconforto ao paciente. Os métodos criteriosos de experimentos científicos, de forma que possam ser repetidos por diferentes grupos de pesquisadores, é uma importante preocupação das comunidades científicas em todo o mundo. Garantir a fidedignidade de pesquisas e resultados não é tarefa simples e depende, muitas vezes, da adequação de um grande conjunto de variáveis no desenvolvimento de projetos de TA. Variações sutis no uso de uma instrumentação integrada específica podem levar à obtenção de dados completamente diferentes. Por essa razão, esforços de padronização são necessários para a geração de resultados que possam ser comparados e/ou repetidos, a fim de se a criar uma base de conhecimentos comum sobre um determinado campo da ciência (MERLETTI e PARKER, 2004). CONCLUSÃO O roteiro de coleta e sua sistemática se mostraram adequados para obtenção e integração dos dados no desenvolvimento deste projeto de TA. Esta pesquisa demonstrou que a prática baseada na instrumentação de equipamentos trata-se de um método complexo, que exige o suporte do conhecimento multiprofissional. Principalmente quando se trata de atender pacientes com limitações, em que a participação dos profissionais da saúde é de suma importância no processo de obtenção e análise dos dados. Com relação aos resultados obtidos, pode-se confirmar a relevância de seu uso na compreensão do estado muscular do paciente, bem como nas etapas de validação da órtese a ser desenvolvida, aproximando cada vez mais o designer das necessidades reais do usuário. Nesse sentido, esta pesquisa procurou descrever a aplicação do roteiro de coleta em situação real, que atendesse as necessidades dos pesquisadores e respeitasse as limitações do usuário, adequando os processos de acordo com a necessidade. Salienta-se que, como futuros estudos, este roteiro será utilizado em etapas de coletas de dados de novos projetos em TA. Com isso, almeja-se continuar aprimorando este roteiro de coletas com instrumentação integrada em projetos de TA, a fim de contribuir cada vez mais com projetos de produtos que considerem os princípios da ergonomia e que venham a melhorar a qualidade de vida de pessoas com deficiência ou mobilidade reduzida. Agradecimentos Os autores agradecem a CAPES, ao CNPq, a Fundação de Amparo à Pesquisa e Extensão Universitária (FAPEU), a Rede de Pesquisa e Desenvolvimento em Tecnologia Assistiva (RPDTA), ao IPq-SC e ao NGD/LDU/UFSC que viabilizaram esta pesquisa. REFERÊNCIAS BARELA, A. M. F.; ALMEIDA, G. L. Controle de movimentos voluntários no membro superior não plégico de portadores de paralisia cerebral hemiplégica espástica. Revista Brasileira de Fisioterapia, v.10, n.3, 2006, pp. 325-332. BERSCH, R. Introdução a Tecnologia Assistiva. Porto Alegre, RS, 2013. BRIOSCHI ML, PORTELA PC, COLMAN D. Infrared thermal imaging in patients with chronic pain in upper limbs. Journal of Korean Medical Thermology, 2(1):73, 2002.
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