Estabelecimento de uma metodologia de avaliação cinemática e cinética em 3D para o membro pélvico do modelo ovino

Data
2023-03-17
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Resumo
A análise cinemática e cinética são duas ferramentas poderosas de avaliação biomecânica e têm sido validadas como instrumentos úteis na medicina veterinária e na investigação em motricidade. Este estudo teve como objetivo o estabelecimento de uma metodologia para avaliação dos parâmetros cinemáticos espácio-temporais, angulares e cinéticos 3D do membro pélvico do modelo ovino. Foram utilizados 7 ovinos (Ovis aries) saudáveis da raça merino, fêmeas, com idades compreendidas entre os 5 e os 6 anos e peso vivo 50-60kg. As ovelhas foram sujeitas a um treino prévio à gravação avaliativa. Para a gravação cinemática foram utilizados 22 marcadores retro-reflexivos com um raio de 16 mm aplicados cutaneamente e 6 câmaras de infravermelho que operaram a uma frequência de frames de 340 fps, 2 MP e resolução de 1824x1088. Para este estudo os dados foram obtidos a partir de pelo menos duas sessões de gravação de 3 minutos cada, para cada animal. As ovelhas andaram em linha reta numa plataforma de madeira com duas plataformas de força incorporadas (Bertec FP4060-15), para obtenção das 3 componentes ortogonais da Força de Reação do Solo-FRS (vertical, mediolateral e anteroposterior). Foi utilizado o software Visual 3D para obtenção dos parâmetros cinemáticos espácio-temporais e angulares da marcha. Posteriormente foram determinados os deslocamentos e velocidades angulares da articulação coxofemoral, femorotibiopatelar e tibiotársica para cada eixo de rotação (flexão/extensão, abdução/adução, rotação interna/externa). As curvas da FRS vertical e da FRS mediolateral apresentaram 2 picos (padrão típico) e a componente ortogonal da FRS que apresentou maior intensidade foi a vertical (146.13 ± 15.84 N). Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas entre o membro pélvico esquerdo e direito para as variáveis cinemáticas espácio-temporais. Já, na cinemática angular observaram-se diferenças significativas (p < 0.05) para algumas das variáveis medidas. A fase de apoio ocupou cerca de 58% do ciclo da marcha e a fase de balanço cerca de 40% da mesma. A amplitude do ângulo flexão/extensão aumentou gradualmente de proximal para distal. O deslocamento e velocidade angular no eixo x (flexão/extensão) foi maior em todas as articulações comparativamente ao deslocamento e velocidade angular nos eixos y e z. Nas três articulações atingiu-se uma maior velocidade angular de flexão na fase de balanço. Este estudo caracteriza um conjunto de parâmetros de marcha valiosos nos ovinos, que podem ser usados como referência em trabalhos de investigação futuros. É necessário um maior número de estudos de análise cinemática e cinética 3D em ovinos saudáveis, para uma caracterização inequívoca do padrão de marcha neste modelo animal.
Kinematic and kinetic analysis are two powerful biomechanical assessment tools that have been validated as useful tools in veterinary medicine and in motricity research. This study aimed to develop a methodology to evaluate 3D spatiotemporal and angular kinematic and kinetic patterns for the pelvic limb of a sheep model. Seven clinically healthy female merino sheep (Ovis aries), aged between 5 and 6 years and with a weight of 50-60 kg were used. The sheep were trained prior to data collection sessions. Kinematic data was recorded using 22 retroreflective skin markers (16 mm) and 6 infrared cameras with a rate of 340 fps, 2 MP and 1824x1088 resolution. For this study a minimum of two 3-minute recording sessions were obtained for each animal. Sheep were walked in a straight line on a wooden platform with an embedded force plate (Bertec FP4060-15) which measured the three orthogonal components of the ground reaction force (vertical, mediolateral and anteroposterior). 3D Visual software was used to obtain the spatiotemporal and angular kinematic patterns. Posteriorly, angular displacements and velocities were determined for the hip, knee and ankle joints for each axis of rotation (flexion/extension, abduction/adduction, internal/external rotation). Vertical and mediolateral ground reaction force showed a typical force-time curve that is characterized by two peaks. The orthogonal component of the ground reaction force that showed the highest intensity was the vertical one (146.13 ± 15.84 N). No statistically significant differences were observed between the left and right hind limb for the spatiotemporal kinematic patterns. On the other hand, significant statistical differences (p < 0.05) were observed for some variables of the angular kinematics. Stance phase was about 58% of total gait cycle and swing phase was 40%. The angular amplitude of flexion/extension rose gradually towards the distal joint of the hind limbs. Angular displacement and velocity in the x axis (flexion/extension) was greater in all joints compared to angular displacement and velocity in the y and z axis. In the three joints, a greater angular velocity of flexion was reached in the swing phase. This study characterizes a set of valuable gait patterns in sheep, which can provide direction for future research works. Further 3D kinematic and kinetic analysis studies in healthy sheep are required for an unambiguous characterization of the gait pattern in this animal model.
Descrição
Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária
Palavras-chave
Análise da marcha , Cinemática
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