Análise Cinética da Marcha de Pacientes Sujeitos à Reconstrução do Ligamento Cruzado Anterior

Abstract

A análise da marcha humana é um tema amplamente investigado em áreas como o desporto e a medicina, sendo essencial desenvolver novas metodologias que permitam aperfeiçoar o estudo dos seus padrões. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de concluir acerca do grau de recuperação relativa de pacientes sujeitos à reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA), através do estudo da componente vertical das forças de reação do solo (FRS). Assim, neste projeto é proposta uma nova metodologia para a análise da marcha, que pressupõe o uso técnicas de inteligência computacional para gerar os perfis de referência, e o desenvolvimento de dois índices de marcha que constituam uma medida da severidade relativa da marcha, e da qual se possa obter informações úteis do ponto de vista clínico. Neste estudo foram testados 28 indivíduos saudáveis e 8 pacientes sujeitos à reconstrução do LCA, utilizando sapatos instrumentados para a aquisição dos dados. Neste sentido, estudaram-se três métodos de inteligência computacional - redes neuronais feedforward, Multioutput Support Vector Regression (MSVR) e Extreme Learning Machine (ELM) - para treinar modelos capazes de prever os padrões das forças verticais de acordo com a idade, peso e altura de cada indivíduo, e com a duração das passadas. A análise da marcha dos pacientes foi feita com base no cálculo de um índice de marcha saudável e de um índice de marcha não saudável, que têm a vantagem de incluir uma medida da simetria e uma medida dos desvios entre os parâmetros das curvas dos pacientes e os das curvas de referência. Os resultados obtidos mostraram que o algoritmo ELM é o mais adequado para gerar os perfis de referência, por permitir obter curvas das forças verticais de acordo com a literatura, ao serem introduzidas entradas desconhecidas no modelo treinado. Provou-se assim que este tipo de técnicas podem ser utilizadas para prever a componente vertical das FRS. Em relação aos índices de marcha, os seus resultados vão ao encontro do que seria de esperar, aparentando ainda vantagens em relação à utilização de uma medida baseada num método de análise da marcha standard. ii Concluindo, os índices desenvolvidos constituem uma medida simples e ao mesmo tempo completa, que permite ordenar os pacientes de acordo com o seu nível de recuperação relativa. É de referir que também foi elaborado um pedido provisório de patente para a proteção da estrutura dos sapatos instrumentados utilizados para a aquisição dos dados. Palavras-chave: Sapatos instrumentados; Forças de reação do solo (FRS); Inteligência computacional; Índice de marcha.