Characterization of amputee gait using a biomechanical approach

Abstract

Esta tese propõe uma abordagem biomecânica para a caracterização da marcha de amputado de membro inferior, como um caso particular da marcha humana. O estudo foi dividido em duas partes. Na primeira parte, uma análise de marcha completa é executada a partir de experimentos realizados em sujeitos amputados e não amputados. Foram medidas diferentes variáveis cinemáticas e cinéticas, detectando assimetrias entre os membros amputados. Foi realizada uma avaliação quantitativa de simetria nos membros inferiores usando técnicas no domínio do tempo e da frequência. Os resultados obtidos, em termos de índices, confirmam as observações feitas na fase experimental. A segunda parte está orientada à análise de marcha usando o modelo SLIP (do inglês springloaded inverted pendulum), o qual explora o comportamento elástico das pernas para recriar o movimento periódico do centro de massa corporal (CoM) durante um ciclo de marcha. Foram realizadas comparações entre a saída do modelo e os dados reais dos resultados experimentais de ambos os grupos. O modelo foi capaz de representar ambas as situações: alto nível de simetria nas perna para uma marcha normal, e pernas assimétricas para uma marcha de amputado. Finalmente, é apresentada uma proposta para a estimação da rigidez da perna baseado em um filtro de Kalman estendido (EKF) utilizando o modelo SLIP.